مکانیک، مهندسی 109 بازدید

شیرآلات مورد استفاده در سیستم‌های لوله‌کشی صنعتی یا اصطلاحا پایپینگ، با عنوان ولو شناخته می‌شوند. ولوها، یکی از المان‌های کلیدی در شبکه لوله‌کشی صنایع مختلف به شمار می‌روند. از این‌رو، مهندسان پایپینگ، نگاه ویژه‌ای به طراحی مناسب‌ترین نوع ولو با توجه به کاربری مورد نظر خود دارند. در این مقاله، به معرفی کاربردها، اجزا، مزایا و معایب انواع ولو می‌پردازیم. در انتها نیز، جداول راهنمای انتخاب ولو مناسب برای کاربری‌های مختلف را ارائه می‌کنیم.

فهرست مطالب این نوشته پنهان کردن

ولو چیست ؟

شیرآلات صنعتی یا «ولو» (Valve)، تجهیزاتی هستند که به منظور توقف، راه‌اندازی و تنظیم جریان در سیستم‌های پایپینگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. از مهم‌ترین قابلیت‌های ولوها می‌توان به باز و بسته کردن مسیر جریان (مانند یک کلید)، افزایش و کاهش دبی (تنظیم کننده سرعت جریان)، تنظیم فشار، تنظیم دما، جدا کردن یک بخش سیستم از بخش‌های دیگر (ایزولاسیون)، محافظت از سیستم در شرایط بحرانی، یک‌طرفه کردن مسیر و برعکس کردن جهت جریان اشاره کرد.

انواع ولو یا شیرآلات صنعتی
نمونه‌ای از انواع ولو مورد استفاده در سیستم‌های پایپینگ

انواع ولو کدام هستند؟

تقسیم‌بندی انواع ولو بر اساس معیارهای مختلفی نظیر عملکرد ولو در سیستم، مکانیزم حرکت المان مسدود کننده، منبع انرژی عملگر، اتصالات و نوع المان مسدود کننده انجام می‌گیرد. با توجه به این معیارها، انواع ولو عبارت هستند از:

  • انواع ولو بر اساس مکانیزم حرکت المان مسدود کننده جریان
    • شیر خطی
      • با عملگر دورانی
      • با عملگر محوری
    • شیر دورانی
      • با چرخش یک چهارم یا 90 درجه
      • با چرخش بیشتر یا کمتر از 90 درجه
  • انواع ولو بر اساس عملکرد در سیستم
    • شیر ایزوله یا شیر ایزولاسیون
    • شیر کنترل یا شیر تنظیم کننده
    • شیر اطمینان یا شیر ایمنی
    • شیر بدون بازگشت
    • شیر با عملکرد ویژه
  • انواع ولو بر اساس نوع اتصالات
    • شیر رزوه ای یا شیر پیچی
    • شیر فلنج دار
    • شیر جوشی
    • شیر ساکت ولد
    • شیر ویفری و شیر لاگ
  • انواع ولو بر اساس مکانیزم عملگر
    • شیر دستی
    • شیر دارای منبع تغذیه
    • شیر خودکار
  • انواع ولو بر اساس نوع المان مسدود کننده
    • شیر کشویی
    • شیر توپی
    • شیر سماوری
    • شیر پیستونی
    • شیر دیافراگمی
    • شیر پروانه ای
    • شیر گلویی
    • شیر کروی
    • شیر سوزنی
    • شیر تخلیه کننده فشار
    • شیر یک‌طرفه

در بخش‌های بعدی به معرفی تمامی موارد بالا خواهیم پرداخت.

تقسیم بندی انواع ولو بر اساس مکانیزم حرکت المان مسدود کننده جریان

تغییر وضعیت عملگر یا اکچویتور شیر به صورت دستی، با منبع انرژی یا خودکار، باعث حرکت ساقه و المان مسدود کننده (دیسک، میله یا ماده انعطاف‌پذیر) می‌شود. این حرکت، امکان توقف، راه‌اندازی یا تنظیم جریان سیال را فراهم می‌کند. با توجه به نحوه جابجایی دیسک می‌توان انواع ولو را به دو گروه کلی ولو با حرکت خطی و ولو با حرکت دورانی تقسیم‌بندی کرد.

انواع ولو با حرکت خطی

«شیر با حرکت خطی» (Linear Motion Valve) بر مبنای جابجایی المان مسدود کننده در یک مسیر مستقیم (عمود بر مسیر جریان سیال) کار می‌کند. این جابجایی مستقیم یا خطی باعث توقف، راه‌اندازی یا تنظیم جریان سیال می‌شود. فعال‌سازی حرکت خطی المان مسدود کننده در این نوع شیر با جابجایی محوری یا دورانی عملگر صورت می‌گیرد. تصویر زیر، نمونه‌ای از یک ولو خطی در دو وضعیت باز و بسته را نمایش می‌دهد.

شیر دیافراگمی (شیر خطی با عملگر دورانی) در وضعیت باز و بسته
شیر دیافراگمی (شیر خطی با عملگر دورانی) در وضعیت باز و بسته

به طور کلی، سرعت تغییر وضعیت جریان در شیرهای خطی نسبت به شیرهای دورانی کمتر است. البته این شیرها، از دقت و ثبات بیشتری بهره می‌برند. المان مسدود کننده این شیرها، هنگام قرارگیری در وضعیت باز، به طور کامل از مسیر جریان خارج می‌شود.

انواع ولو خطی با عملگر دورانی

شیرهای خطی با عملگر دورانی معمولا از چرخش یک ساقه روزه‌دار برای جابجایی المان مسدود کننده جریان استفاده می‌کنند. فلکه، یکی از انواع متداول عملگرهای مورد استفاده در این نوع شیرها است. از انواع ولو خطی با عملگر دورانی می‌توان به شیر کشویی، شیر کروی، شیر دیافراگمی، شیر سوزنی و شیر گلویی اشاره کرد. این شیرها در اغلب موارد به منظور کنترل جریان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع ولو خطی با عملگر محوری

در شیرهای خطی با عملگر محوری، جابجایی المان مسدود کننده توسط نیروی پنوماتیکی یا الکترومغناطیسی در یک محور مشخص انجام می‌گیرد. شیرهای کواکسیال (هم محور)، شیرهای زاویه ای و شیرهای برقی (سلونوئیدی) از انواع ولو خطی با عملگر محوری به شمار می‌روند. سرعت عملگر در این نوع ولو بیشتر از ولوهای دارای عملگر دورانی است. ولوهای دارای عملگر محوری فقط برای توقف یا راه‌اندازی جریان سیال مورد استفاده قرار می‌گیرند و در تنظیم جریان کاربردی ندارند. تصویر زیر، نحوه عملکرد این نوع شیر را نمایش می‌دهد.

شیر زاویه ای (شیر خطی با عملگر محوری) در وضعیت باز و بسته
شیر زاویه ای (شیر خطی با عملگر محوری) در وضعیت باز و بسته

انواع ولو با حرکت دورانی یا شیر با حرکت یک چهارم

«شیر با حرکت دورانی» (Rotary Motion Valve)، طی حرکت دورانی المان مسدود کننده، جریان سیال را توقف، راه‌اندازی یا تنظیم جریان می‌کند. در این نوع ولو، معمولا از یک دیسک به عنوان المان مسدود کننده در مسیر مستقیم جریان استفاده می‌شود. در اغلب موارد، چرخش یک چهارم یا 90 درجه‌ای عملگر، دیسک را در وضعیت باز یا بسته قرار می‌دهد. البته برخی از انواع valve با حرکتی دورانی در بازه کمتر یا بیشتر از 90 درجه تغییر وضعیت می‌دهند. در این نوع شیر می‌توان از عملگرهای دستگیره‌ای یا فلکه‌ای استفاده کرد.

شیر پروانه ای (شیر با حرکت دورانی) با عملگر فلکه‌ای در وضعیت نیمه باز
شیر پروانه ای (شیر با حرکت دورانی) با عملگر فلکه‌ای در وضعیت نیمه باز

شیر با چرخش یک چهارم در زاویه 0 درجه به طور کامل بسته و در زاویه 90 درجه به طور کامل باز می‌شود. تصویر بالا، ساختار نمونه‌ای از این نوع شیر را نمایش می‌دهد. سرعت تغییر وضعیت ولو با حرکت دورانی بسیار بیشتر از ولو با حرکت خطی است. از پرکاربردترین انواع شیرهای دورانی می‌توان به شیر توپی، شیر سماوری، شیر پروانه ای و شیر یک طرفه اشاره کرد. در برخی از تقسیم‌بندی‌ها، شیرهای دورانی با شیرهای 90 درجه‌ای در دو گروه مجزا قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، شیرهای پروانه‌ای از انواع ولو دورانی و یک چهارم در نظر گرفته می‌شوند. در صورتی که شیرهای دارای دیسک لولایی (مانند شیر یک طرفه)، فقط در گروه شیرهای دورانی قرار می‌گیرند.

تقسیم بندی انواع ولو بر اساس عملکرد

برخی از انواع valve فقط برای یک عملکرد و برخی برای چند عملکرد به کار گرفته می‌شوند. در این بخش به معرفی تقسیم بندی انواع ولو بر اساس عملکرد یا به عبارت دیگر، معرفی کاربردهای شیرآلات صنعتی می‌پردازیم.

ولو ایزوله یا ولو ایزولاسیون چیست ؟

شیر ایزوله یا شیر ایزولاسیون، وسیله‌ای است که به منظور توقف جریان سیال در محل مشخصی از سیستم پایپینگ و انجام عملیات نگهداری یا مقاصد ایمنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع ولو در تعیین مسیر حرکت جریان و اتصال تجهیزات خروجی به سیستم لوله‌کشی نیز کاربرد دارد. ایزوله بودن یک ولو، نشان‌دهنده وظیفه آن در سیستم است و اشاره‌ای به ساختار آن ندارد. به همین دلیل، بسیاری از انواع valve در گروه ولو ایزولاسیون قرار می‌گیرند. در برخی از موارد، به این شیرآلات، «بلاک ولو» (Block Valve) نیز می‌گویند.

شیر ایزوله در مسیر لوله انتقال آب به سینک ظرفشویی
شیر ایزوله در مسیر لوله انتقال آب به سینک ظرفشویی

برای درک بهتر عملکرد ولو ایزوله، سینک ظرفشویی در تاسیسات بهداشتی ساختمان را در نظر بگیرید. در حالت عادی، جریان آب به سمت شیرهای سینک همواره باز است. با این وجود، در صورت نیاز به تعمیر این شیرها، باز بودن جریان آب در فرآیند تعمیر اختلال ایجاد خواهد کرد. به همین دلیل، یک شیر ایزوله (معمولا از نوع توپی) در مسیر لوله‌کشی زیر سینک تعبیه می‌شود. بستن این شیر، جریان آب به درون شیرهای کنترلی سینک را قطع کرده و امکان انجام تعمیرات یا تعویض آن‌ها را فراهم می‌کند. ولوهای ایزوله در سیستم‌های پایپینگ صنعتی نیز دارای عملکرد مشابه هستند.

کنترل ولو یا شیر کنترل چیست ؟

شیر کنترل، «کنترل ولو» (Control Valve) یا «تراتل ولو» (Throttle Valve)، یکی از انواع valve برای تنظیم پارامترهای عملیاتی در سیستم‌های پایپینگ است. این نوع شیر به منظور تنظیم مستقیم سرعت و ظرفیت جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد. با کنترل این پارامترها، امکان تغییر غیر مستقیم پارامترهای وابسته نظیر دما، فشار و سطح مایع فراهم می‌شود. در سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرد. شیرهای کنترل با عنوان «شیر تنظیم کننده» (Regulating Valve) نیز شناخته می‌شوند.

شیر کروی از انواع ولو کنترل
شیر کروی از انواع ولو کنترل

شیر کروی، شیر سوزنی، شیر پروانه‌ای، شیر دیافراگمی، شیر توپی، شیر سماوری و شیر گلویی از انواع ولو قابل استفاده به عنوان شیر کنترل هستند. از بین این موارد، شیرهای کروی رواج بیشتری دارند. اغلب ولوهای کنترل از عملگرهای اتوماتیک برای تنظیم و کنترل جریان استفاده می‌کنند. برخی از این ولو کاربردهای دیگری نیز دارند. به عنوان مثال، شیر توپی به عنوان شیر ایزولاسیون نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شیر ایمنی یا شیر اطمینان چیست ؟

شیر اطمینان یا «شیر ایمنی» (Safety Valve)، یک وسیله محافظتی است که به منظور جلوگیری از آسیب رسیدن به تجهیزات تحت فشار و سیستم لوله‌کشی در هنگام افزایش بیش از حد فشار یا ایجاد خلا مورد استفاده قرار می‌گیرد. زمانی که فشار سیستم از میزان مشخص شده در مستندات طراحی (فشار عملیاتی مجاز) عبور کند یا شرایط خلا ناخواسته در سیستم به وجود بیاید، احتمال آسیب رسیدن به تجهیزات و یا پرسنل افزایش می‌یابد. در این شرایط، شیرهای اطمینان فشار سیستم را با سرعت بالا به حالت ایمن باز می‌گردانند. معیارهای مختلفی برای تقسیم‌بندی این شیرها وجود دارند. به عنوان مثال، ولوهای ایمنی بر اساس نحوه نحوه جابجایی دیسک به انواع ولو اطمینان با لیفت کم (خودکار)، لیفت کامل و فول بور (تمام مقطع) تقسیم می‌شوند.

شیر تخلیه فشار، یکی از انواع ولو اطمینان
شیر تخلیه فشار، یکی از انواع ولو اطمینان

در رابطه با شیرهای اطمینان و اصول طراحی آن‌ها، فرادرس، یک فیلم آموزشی جامع و کاربردی را تهیه کرده است که می‌تواند در یادگیری اصولی این مبحث به شما کمک کند. لینک مشاهده این فیلم در ادامه آورده شده است.

شیر بدون بازگشت یا چک ولو چیست ؟

«چک ولو» (Check Valve)، یکی از انواع valve است که به منظور جلوگیری از بازگشت جریان در سیستم‌های پایپینگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع شیر با عنوان «شیر بدون بازگشت» (Non-Return Valve) یا به اختصار «NRV» نیز شناخته می‌شود. فشار ناشی از عبور سیال در یک جهت مشخص، المان مسدود کننده جریان را به سمت بالا حرکت می‌دهد و مسیر را باز می‌کند. به دلیل یک طرف بودن جهت باز شدن المان مسدود کننده، حرکت سیال در جهت مخالف، باعث بسته شدن مسیر می‌شود. تصویر زیر، مکانیزم عملکرد چک ولو را به خوبی نمایش می‌دهد.

شیر یک‌طرفه از متداول‌ترین انواع ولو بدون بازگشت
شیر یک‌طرفه از متداول‌ترین انواع ولو بدون بازگشت

شیرهای دارای عملکرد ویژه

در برخی از موارد، شیرهای مورد استفاده در سیستم لوله‌کشی به منظور انجام عملکردی مورد استفاده قرار می‌گیرند که توسط انواع ولو معرفی شده در بخش‌های قبلی قابل انجام نیست. از انواع valve با عملکرد خاص می‌توان به شیر چند راهه، شیر شناور، شیر سوپاپ مکش، شیر گیوتینی و شیر کور خطی اشاره کرد. در بخش‌های بعدی به معرفی این موارد خواهیم پرداخت.

تقسیم بندی انواع valve بر اساس عملگر

انواع ولو بر اساس نوع عملگر و نحوه استفاده به ولوهای دارای عملگر دستی، ولوهای مجهز به منبع انرژی و ولوهای دارای عملگر خودکار تقسیم‌بندی می‌شوند:

  • ولو دستی: شیرهایی که برای تنظیم و تغییر وضعیت جریان سیال از فلکه، دستگیره، جعبه دنده یا زنجیر استفاده می‌کنند.
  • ولو متصل به منبع انرژی: این شیرها با بهره‌گیری از انرژی الکتریکی (موتور یا سلونوئید)، پنوماتیکی (کمپرسور)، هیدرولیکی (پمپ) و الکترومکانیکی (سلنوئید)، وضعیت جریان را مورد بررسی قرار داده و در صورت نیاز آن را تغییرمی‌دهند.
  • ولو اتوماتیک: این شیرها برای تغییر وضعیت جریان، نیازی به نیروی دستی یا دیگر منابع انرژی ندارند. به عبارت دیگر، شیرهای خودکار با توجه به شرایط مورد نیاز سیستم، تغییر وضعیت می‌دهند. شیر تخلیه کننده فشار یکی از انواع شیرهای خودکار است.

تقسیم بندی انواع ولو بر اساس اتصالات

از عوامل موثر بر کیفیت و راندمان انواع valve، اتصالات مورد استفاده برای نصب آن‌ها در سیستم پایپینگ است. روش‌های متعددی برای اتصال ولو به لوله وجود دارند. اغلب شیرها با استفاده از اتصالات پیچی یا روزه‌دار، فلنجی، جوشی، ساکت ولد، ویفری و لاگ درون شبکه لوله‌کشی نصب می‌شوند. هر یک از این اتصالات برای ولوها و شرایط عملیاتی مشخص مناسب هستند. تصویر زیر، برخی از اتصالات مورد استفاده برای انواع ولو را نمایش می‌دهد.

انواع ولو با اتصالات مختلف
انواع ولو با اتصالات مختلف

اتصالات فلنج‌دار در انواع ولو

اغلب ولوها توسط اتصالات فلنجی ساخته شده و در سیستم پایپینگ نصب می‌شوند. نصب و باز کردن این نوع از اتصالات ساده‌تر از انواع دیگر است. به منظور اطمینان از درزبندی مناسب شیر، یک گسکت بر روی سطح فلنج قرار می‌گیرد. گسکت‌های مورد استفاده در این شیرها از نوع فلزی، غیر فلزی یا ترکیبی از این دو هستند. به طور کلی، ولوهای فلنج‌دار در ابعاد بزرگ‌تر از 15 میلی‌متر و از جنس برنز، آهن و فولاد ساخته می‌شوند.

نمونه‌ای از شیر با انتهای فلنج‌دار
نمونه‌ای از شیر با انتهای فلنج‌دار

اتصالات پیچی یا روزه‌دار در انواع ولو

به منظور اتصال پیچی انواع valve به سیستم‌های پایپینگ، چند مادگی بر روی انتهای شیر و لوله ایجاد می‌شوند. در این نوع اتصالات، درزهای آب‌بند (روی رزوه‌ها) و گسکت (بین سطوح اتصالات)، وظیفه جلوگیری از نشت سیال را بر عهده دارند. ولوهای دارای اتصالات پیچی معمولا در خطوط لوله با قطر کمتر از 150 میلی‌متر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ولوها از اغلب جنس برنز و در برخی موارد از جنس آهن و فولاد هستند. معمولا از تصویر زیر، یک شیر توپی با انتهای پیچی را نمایش می‌دهد.

نمونه‌ای از شیر با انتهای پیچی
نمونه‌ای از شیر با انتهای پیچی

اتصالات جوشی در انواع ولو

ولوهای دارای اتصالات جوشی، فقط برای لوله‌های فولادی با سایز لوله 50 میلی‌متر به بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. به منظور اجرای اتصالات جوشی، انتهای ولو ماشین‌کاری می‌شود تا بتوان آن را به راحتی درون لوله قرار داد. پس از جانمایی، اطراف محل اتصال جوشکاری می‌شود. این روش برای سیستم‌های دارای فشار عملیاتی بالا و سیستم‌های بدون نیاز به باز کردن ولو کاربرد دارد.

نمونه‌ای از ولو با انتهای ماشین‌کاری شده و آماده برای اتصال جوشی
نمونه‌ای از ولو با انتهای ماشین‌کاری شده و آماده برای اتصال جوشی

اتصالات دیگر

از دیگر اتصالات مورد استفاده برای نصب انواع valve در شبکه لوله‌کشی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • اتصال ساکت ولد: مناسب برای سیستم‌های کم فشار
  • اتصال فشاری: مناسب برای سیستم‌های کم فشار، لوله‌های مسی و لوله‌های فولادی با قطر کمتر از 65 میلی‌متر
  • اتصال ویفری و لاگ: مناسب برای فضاهای محدود، شیرهای کنترلی و شیرهای پروانه‌ای

از مهم‌ترین معیارهای تقسیم‌بندی انواع valve، نوع دیسک و مکانیزم عملکرد آن است. در بخش بعدی به معرفی کامل هر یک از انواع ولو بر اساس این معیارها می‌پردازیم. در رابطه با مبانی شیرآلات صنعتی نظیر عملکرد، انواع، انتخاب و طراحی ولو، فرادرس، یک فیلم آموزشی را تهیه کرده است که می‌تواند در یادگیری این مبحث به شما کمک کند. لینک مشاهده این فیلم در ادامه آورده شده است.

گیت ولو یا شیر کشویی چیست و چگونه کار می کند؟

شیر کشویی، شیر دروازه ای یا «گیت ولو» (Gate Valve)، متداول‌ترین انواع valve در کارخانه‌های فرآیندی است. این شیر با عملکرد خطی خود باعث توقف یا عبور سیال در سیستم پایپینگ می‌شود. شیرهای کشویی در حالت کاملا باز یا کاملا بسته قرار می‌گیرند. به عبارت دیگر، این شیرها در کنترل جریان سیال کاربرد ندارند. تصویر متحرک زیر، نحوه عملکرد این نوع ولو را نمایش می‌دهد.

مکانیزم عملکرد شیر کشویی از انواع ولو
مکانیزم عملکرد شیر کشویی

مطابق تصویر بالا، گیت ولو از یک دیسک کشویی (دروازه‌ای) یا گوه‌ای به عنوان المان مسدود کننده استفاده می‌کند. بالا و پایین رفتن این دیسک، باعث باز و بسته شدن مسیر جریان سیال می‌شود. به منظور دستیابی به درزبندی مناسب مسیر جریان، در هنگام بسته بودن کامل شیر، تمام سطح دیسک باید با نشیمنگاه در تماس باشد. این شیرها نباید برای کنترل یا تنظیم جریان مورد استفاده قرار گیرند.

اجزای گیت ولو

تصویر زیر، بخش‌های مختلف ولو کشویی را نمایش می‌دهد.

اجزای شیر کشویی
اجزای شیر کشویی

مطابق تصویر بالا، اجزای گیت ولو عبارت هستند از:

  1. مهره فلکه
  2. فلکه
  3. مهره ساقه
  4. مهره یوک
  5. محل گریس‌کاری
  6. ساقه
  7. پیچ
  8. مهره
  9. فلنج گلند
  10. گلند یا کاسه نمد
  11. پکینگ
  12. نشیمنگاه پشتی
  13. درپوش
  14. پیچ‌ها یا گل‌میخ‌ها
  15. مهره‌ها
  16. درزبند درپوش
  17. مانع توپر
  18. نشیمنگاه‌های بدنه
  19. بدنه

انواع ولو کشویی

معیارهای مختلفی برای تقسیم بندی انواع ولو کشویی وجود دارند. این ولوها بر اساس نوع گیت، اتصال درپوش و مکانیزم حرکت ساقه به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

  • انواع شیر کشویی بر اساس نوع گیت یا دیسک
    • شیر کشویی با گوه مخروطی توپر
    • شیر کشویی با گوه انعطاف‌پذیر
    • شیر کشویی با گوه دو تکه
  • انواع شیر کشویی بر اساس اتصال درپوش بدنه
    • درپوش پیچی
    • درپوش میخی
    • درپوش جوشی
    • درپوش فشاری
  • انواع شیر کشویی بر اساس نحوه جابجایی ساقه
    • شیر کشویی بالارونده (ساقه بیرونی و پیچی)
    • شیر کشویی غیر بالارونده

مزایا و معایب شیر کشویی

مهم‌ترین مزایای ولوهای کشویی عبارت هستند از:

  • فراهم کردن درزبندی بسیار خوب
  • افت فشار بسیار کم در حین عبور سیال
  • امکان استفاده در هر دو جهت
  • مناسب برای بکارگیری در دما و فشار بالا
  • نیاز به نگهداری پایین
  • قابلیت استفاده برای انواع مختلف سیالات نظیر بخار، نفت، دوغاب و سیالات دارای ویسکوزیته بالا

از محدودیت‌های اصلی شیرهای کشویی می‌توان موارد زیر را نام برد:

  • عدم امکان استفاده برای کنترل جریان سیال
  • سرعت پایین باز و بسته کردن مسیر (البته این ویژگی به عنوان یک مزیتی برای کاهش احتمال آسیب رسیدن به شیر نیز محسوب می‌شود)
  • ایجاد صدا و لرزش در صورت باز بودن ناقص
  • دشوار بودن تعمیر نشیمنگاه به دلیل محدودیت در دسترسی به اجزای داخلی

بال ولو یا شیر توپی چیست و چگونه کار می کند؟

شیر توپی یا «بال ولو» (Ball Valve)، یکی از انواع ولو دورانی است که از یک مانع کروی (توپی شکل) به منظور توقف یا عبور سیال در سیستم لوله‌کشی استفاده می‌کند. اکثر ولوهای توپی از نوع عملکرد سریع هستند و با چرخش 90 درجه‌ای دستگیره عمل می‌کنند. شیرهای متصل به لوله‌های گاز درون ساختمان‌ها معمولا از نوع شیرهای توپی هستند. تصویر متحرک زیر، مکانیزم عملکرد این شیرها را به خوبی نمایش می‌دهد.

مکانیزم عملکرد شیر توپی
مکانیزم عملکرد شیر توپی

باز و بسته کردن شیرهای توپی بزرگ به نیروی قابل توجهی نیاز دارد. در این موارد، از عملگرهای چرخشی و فلکه برای باز و بسته کردن ولو استفاده می‌شود.

اجزای بال ولو

بخش‌های مختلف یک شیر توپی استاندارد در تصویر زیر نشان داده شده‌اند.

اجزای شیر توپی
اجزای شیر توپی

بخش‌های مشخص شده در تصویر بالا عبارت هستند از:

  1. بدنه
  2. نشیمنگاه
  3. دیسک توپی
  4. گسکت یا واشر آب‌بندی
  5. پیچ یا گل میخ
  6. مهره
  7. پوشش/بدنه
  8. اورینگ
  9. واشر
  10. درزبند
  11. گلند (نوعی کاسه نمد مورد استفاده به عنوان عایق آب بند کننده)
  12. فلنج گلند
  13. دستگیره
  14. پیچ
  15. ساقه

انواع ولو توپی

شیرهای توپی دارای انواع مختلفی هستند که بر اساس ساختار و جهت جریان سیال به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

  • انواع شیر توپی بر اساس ساختار
    • شیر توپی سه راهی
    • شیر توپی شناور
    • شیر توپی با نصب محوری
  • انواع شیر توپی بر اساس جهت جریان سیال
    • شیر توپی با ورودی بالا (یک تکه)
    • شیر توپی با ورودی جانبی (دو تکه)
    • شیر توپی سه تکه

مزایا و معایب شیر توپی

از مزایای بال ولو می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • عملکرد سریع به دلیل راه‌اندازی با چرخش 90 درجه (مناسب برای توقف سریع عملیات در مواقع ضروری)
  • به حداقل رساندن نشت
  • ابعاد کوچک‌تر و وزن سبک‌تر نسبت به ولوهای کشویی هم رده
  • انعطاف‌پذیری بالا در طراحی و کاهش نیاز به شیرآلات بیشتر
  • تنوع ابعاد و اشکال
  • عملکرد ایمن در فشار و دمای عملیاتی بالا (در صورت بالا بودن کیفیت ساخت)
  • کنترل بهتر با نیروی کمتر
  • عدم نیاز به روان‌کاری

برخی از محدودیت‌های انواع ولو توپی عبارت هستند از:

  • عدم کارایی مناسب در موقعیت‌های نیازمند تنظیم جریان
  • احتمال تجمع رسوبات سیالات دوغابی در حفره‌های ولو و افزایش استهلاک شیر
  • احتمال افزایش خیزاب فشار در اثر باز و بسته کردن سریع شیر و آسیب رسیدن به تجهیزات پایین دست جریان
  • محدودیت بازه دمای عملیاتی قابل استفاده

شیر سماوری چیست و چگونه کار می کند؟

شیر سماوری یا «پلاگ ولو» (Plug Valve)، یکی از انواع valve با سیستم حرکت دورانی است که معمولا به منظور کنترل جریان سیالات گازی و مایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. المان مسدود کننده در این نوع ولو به شکل یک مخروط یا استوانه با مجرای عبور سیال است. چرخش مخروط و قرارگیری راستای مجرای آن در مسیر خط لوله، امکان حرکت جریان سیال در سیستم را فراهم می‌کند. تصویر متحرک زیر، ساختار و نحوه عملکرد یکی از انواع رایج ولو سماوری را نشان می‌دهد.

مکانیزم عملکرد شیر سماوری
مکانیزم عملکرد شیر سماوری

اجزای شیر سماوری

بخش‌های مختلف یک شیر سماوری استاندارد در تصویر زیر نمایش داده شده است.

اجزای شیر سماوری
اجزای شیر سماوری

مطابق با تصویر بالا، اجزای پلاگ ولو عبارت هستند از:

  1. دستگیره (عملگر)
  2. گریس خور (فیتینگ یا اتصالات مورد استفاده برای ورود مواد روانکاری)
  3. ساقه
  4. گلند پکینگ
  5. پکینگ
  6. گیره پلاگ
  7. بدنه
  8. المان مسدود کننده یا پلاگ (در حالت بسته)
  9. مجرا یا پورت پلاگ (از نوع مستطیلی)
  10. شیار روان‌کاری

انواع ولو سماوری

شیرهای سماوری از دیسک‌های استوانه‌ای یا مخروطی برای کنترل جریان سیال استفاده می‌کنند. انواع ولو سماری بر اساس ساختار و مشخصات پورت عبارت هستند از:

  • انواع شیر سماوری بر اساس سیستم روانکاری
    • شیر سماوری با سیستم روانکاری
    • شیر سماوری بدون سیستم روانکاری
  • انواع شیر سماوری بر اساس شکل پورت دیسک
    • شیر سماوری با پورت مستطیلی
    • شیر سماوری با پورت دایره ای
    • شیر سماوری با پورت لوزی شکل
  • انواع شیر سماوری بر اساس تعداد پورت
    • پلاگ ولو دو راهه
    • پلاگ ولو سه راهه
    • پلاگ ولو چهار راهه

مزایا و معایب شیر سماوری

از مزیت‌های پلاگ ولو می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • طراحی ساده با تعداد قطعات کم
  • سرعت بالای باز و بسته کردن مسیر جریان سیال
  • امکان اجرای تعمیر و نگهداری به صورت مستقیم در سیستم
  • مقاومت حداقلی در برابر جریان
  • فراهم کردن مسیر عاری از نشت
  • کاهش تعداد شیرهای مورد نیاز در سیستم به دلیل امکان طراحی چند جهته و تغییر مسیر جریان سیال

برخی از محدودیت‌های شیرهای سماوری عبارت هستند از:

  • زیاد بودن نیروی مورد نیاز برای باز و بسته کردن به دلیل اصطکاک بالا
  • عدم امکان استفاده از عملگر دستی برای شیرهای بزرگ
  • افت فشار ناشی از کاهش سطح مقطع مسیر
  • زیاد بودن هزینه نسبت به شیرهای توپی با ابعاد و کلاس مشابه

پیستون ولو یا شیر پیستونی چیست و چگونه کار می کند؟

شیر پیستونی یا «پیستون ولو» (Piston Valve)، یکی از انواع ولو خطی است که به منظور کنترل جریان سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع ولو کاربرد بسیار گسترده‌ای در موتورهای بخار دارد. البته شیرهای پیستونی در سیستم‌های پایپینگ گاز و سیالات شیمیایی نیز به کار گرفته می‌شوند. این شیرها امکان توقف و راه‌اندازی جریان سیال را با توجه به وضعیت سیستم فراهم می‌کنند. عملکرد ولو پیستونی مشابه ولو کروی است. با این تفاوت که در این نوع ولو به جای دیسک کروی، از پیستون استفاده می‌شود.

ساختار شیر پیستونی
ساختار شیر پیستونی

شیر دیافراگمی چیست و چگونه کار می کند؟

شیر دیافراگمی یا «دیافراگم ولو» (Diaphragm Valve)، یکی از انواع valve با مکانیزم حرکت خطی است که به منظور توقف، راه‌اندازی و تنظیم جریان سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد. در نوع متداول این شیر، از یک دیافراگم (دیسک انعطاف‌پذیر) به عنوان المان مسدود کننده جریان و یک سطح برآمده در کف شیر به عنوان نشیمنگاه دیسک استفاده می‌شود. ولو دیافراگمی در لوله‌کشی تاسیسات بهداشتی، نیروگاه‌ها، کارخانه‌های پتروشیمی، پروژه‌های عمرانی، پروژه‌های معدنی و کارخانه‌های داروسازی کاربرد دارد. تصویر متحرک زیر، مکانیزم کلی این نوع ولو را نمایش می‌دهد.

مکانیزم عملکرد شیر دیافراگمی
مکانیزم عملکرد شیر دیافراگمی

اجزای شیر دیافراگمی

ساختار و طراحی بخش‌های مختلف ولو دیافراگمی با دیگر انواع ولو تفاوت‌های مشخصی دارد که در تصویر زیر می‌توان آن‌ها را مشاهده کرد.

اجزای شیر دیافراگمی از انواع ولو
اجزای شیر دیافراگمی

مطابق با تصویر بالا، اجزای شیرهای دیافراگمی عبارت هستند از:

  1. عملگر فلکه‌ای
  2. درپوش
  3. استاد بولت اتصال ساقه به دیافراگم
  4. تقویت کننده درون دیافراگم
  5. غلاف ساقه
  6. ساقه
  7. کمپرسور
  8. حفره پیچ
  9. درزبند بین دیافراگم و بدنه
  10. بند یا زین (نشیمنگاه برجسته)
  11. مسیر عبور سیال
  12. مجرای حرکت دیافراگم
  13. اتصالات انتهایی شیر (از نوع فلنجی)

انواع ولو دیافراگمی

شیرهای دیافراگمی بر اساس ساختار نشیمنگاه به دو نوع اصلی زینی یا زائده‌دار و مستقیم یا صاف تقسیم می‌شوند. تصویر زیر، تفاوت بین این دو نوع ولو دیافراگمی را نمایش می‌دهد. ولوهای دیافراگمی مستقیم معمولا به منظور کنترل یا تنظیم جریان سیال مورد استفاده قرار می‌گیرند. نوع زینی این ولوها گزینه مناسبی برای کنترل جریان سیالات ساینده و خورنده هستند.

مقایسه ساختار و عملکرد نشیمنگاه شیر دیافراگمی زینی (بالا) و مستقیم (پایین) در حالت‌های باز (چپ) و بسته (راست)
مقایسه ساختار و عملکرد نشیمنگاه شیر دیافراگمی زینی (بالا) و مستقیم (پایین) در حالت‌های باز (چپ) و بسته (راست)

مزایا و معایب شیر دیافراگمی

از مزیت‌های اصلی ولوهای دیافراگمی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • انسداد کامل جریان، درزبندی مناسب و بدون نشت
  • تعمیر و نگهداری آسان
  • عدم تداخل عملیات تعمیر با عملکرد سیستم

موارد زیر، برخی از محدودیت‌های اصلی شیرهای دیافراگمی هستند:

  • محدود بودن فشار عملیاتی قابل استفاده (فشار حدود 21 بار)
  • محدود بودن دمای عملیاتی قابل استفاده (دمای 50- تا 204 درجه سانتی‌گراد)
  • اجباری بودن استفاده از بدنه مقاوم در برابر خوردگی
  • احتمال جلوگیری از زهکشی کامل سیستم (در نوع زینی)

شیر پروانه ای چیست و چگونه کار می کند؟

شیر پروانه ای یا «باترفلای ولو» (Butterfly Valve)، یکی دیگر از انواع valve با چرخش 90 درجه‌ای و عملکرد کنترلی است. حرکت دورانی دیسک‌های دایره‌ای یا مستطیلی شکل در این نوع شیر، امکان توقف، تنظیم و شروع جریان در سیستم‌های پایپینگ را فراهم می‌کند. به دلیل چرخش یک چهارم محرک ولو، سرعت تنظیم جریان با استفاده از این شیر بالا است. شیرهای پروانه‌ای در سیستم‌هایی به کار می‌روند که نیاز زیادی به قطع و وصل جریان وجود نداشته باشد. این شیرها برای کنترل جریان انواع سیالات گازی، مایع و دوغابی در صنایع مختلف (حتی با فشار و دمای عملیاتی بالا) به کار می‌روند.

مکانیزم عملکرد شیر پروانه ای
مکانیزم عملکرد شیر پروانه ای

محرک باترفلای ولو معمولا دارای جعبه دنده‌ای است که فلکه را به ساقه متصل می‌کند. این پیکربندی باعث کاهش نیروی مورد نیاز و کاهش سرعت تنظیم جریان می‌شود. هنگام نصب و راه‌اندازی، شیر باید در وضعیت باز قرار داشته باشد. بسته بودن شیر پروانه‌ای در حین عملیات نصب، قرار گرفتن نشیمنگاه در مقابل دیسک و باز شدن دشوار شیر را در پی دارد.

اجزای شیر پروانه ای

ساختار کلی باترفلای ولو در تصویر زیر نشان داده شده است.

اجزای شیر پروانه ای
اجزای شیر پروانه ای

مطابق با تصویر بالا، بخش‌های اصلی شیر پروانه‌ای عبارت هستند از:

  1. عملگر فلکه‌ای
  2. جعبه دنده
  3. ساقه
  4. بدنه
  5. دیسک
  6. نشیمنگاه

انواع ولو پروانه ای

انواع ولو پروانه ای بر اساس ساختار کلی و پیکربندی ساقه عبارت هستند از:

  • انواع شیر پروانه ای بر اساس ساختار
    • شیر پروانه ای فلنج دار
    • شیر پروانه ای ویفری
    • شیر پروانه ای لاگ (دور سوراخ)
    • شیر پروانه ای جوشی
  • انواع شیر پروانه ای بر اساس اختلاف فاصله محور دیسک با محور ساقه
    • شیر پروانه ای بدون انحراف (هم‌مرکز)
    • شیر پروانه ای با انحراف دوگانه
    • شیر پروانه‌ای با انحراف سه گانه

مزایا و معایب شیر پروانه ای

از اصلی‌ترین مزیت‌های شیرهای پروانه ای می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • اشغال فضای کم و وزن کمتر نسبت به دیگر انواع ولو
  • زمان عملیاتی پایین
  • هزینه نسبتا پایین نگهداری
  • کم بودن افت فشار در مسیر شیر
  • قابلیت به کارگیری برای عبور سیالات شیمیایی یا خورنده به دلیل بهره‌مندی از نشیمنگاه غیر فلزی

موارد زیر، برخی از محدودیت‌های مهم باترفلای ولو را معرفی می‌کنند:

  • کنترل و تنظیم محدود به دلیل پایین بودن بازه اختلاف فشار عملیاتی و باز شدن 30 تا 80 درجه‌ای دیسک
  • امکان رخ دادن کاویتاسیون و خفگی جریان به دلیل نوسان دائمی دیسک
  • درزبندی ضعیف

شیر گلویی یا پینچ ولو چیست و چگونه کار می کند؟

شیر گلویی یا «پینچ ولو» (Pinch Valve)، یکی از انواع valve با عملکرد خطی است که از یک مجرای انعطاف‌پذیر لاستیکی تشکیل می‌شود. هیچ گونه تجهیزاتی درون مسیر عبور جریان از شیر گلویی وجود ندارد. با این وجود، حرکت دو میله در بالا و پایین مسیر، امکان توقف یا راه‌اندازی کامل جریان را فراهم می‌کند. پینچ ولو گزینه مناسبی برای توقف، تنظیم و عبور سیالات دارای ذرات جامد است. به همین دلیل، این ولو اغلب در صنایع غذایی، پروژه‌های عمرانی و کارخانه‌های داروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مکانیزم عملکرد شیر گلویی
مکانیزم عملکرد شیر گلویی

اجزای شیر گلویی

ولوهای گلویی از طراحی بسیار ساده‌ای بهره می‌برند. تصویر زیر، بخش‌های اصلی این نوع ولوها را نشان می‌دهد.

اجزای شیر گلویی
اجزای شیر گلویی

مطابق با تصویر بالا، اجزای شیرهای گلویی عبارت هستند از:

  1. عملگر فلکه‌ای
  2. ساقه یا محور
  3. دیسک پایینی
  4. دیسک بالایی
  5. مجرای لاستیکی
  6. بدنه

انواع ولو گلویی

تقسیم‌بندی انواع ولو گلویی بر اساس معیارهای مختلف به صورت زیر انجام می‌شود:

  • انواع شیر گلویی بر اساس ساختار بدنه
    • شیر گلویی باز
    • شیر گلویی بسته
  • انواع شیر گلویی بر اساس مکانیزم اجرا
  • انواع شیر گلویی بر اساس نوع غلاف (مسیر عبور جریان)
    • استاندارد
    • غلاف دولایه
    • غلاف مخروطی
    • غلاف متغیر

مزایا و معایب شیر گلویی

مزایای پینچ ولوها عبارت هستند از:

  • مناسب برای سیالات ساینده و خورنده
  • وزن پایین، ابعاد کوچک و طراحی ساده
  • آشفتگی و اصطکاک حداقلی
  • فراهم کردن مسیر مستقیم و بدون مانع برای جریان سیال
  • بدون آلودگی
  • مکانیزم نسبتا سریع
  • هزینه ساخت و نگهداری پایین به دلیل طراحی ساده
  • نیاز به نگهداری کم و سادگی تعویض اجزا

موارد زیر، محدودیت‌های کلی انواع شیر گلویی را معرفی می‌کنند:

  • مناسب نبودن برای فشار و دمای عملیاتی بالا
  • امکان آسیب رسیدن به غلاف لاستیکی یا تغییر شکل آن در اختلاف فشار بالا
  • مناسب نبودن برای سیستم‌های دارای خلا
  • مناسب نبودن برای جریان‌های دارای اغتشاش

معرفی فیلم آموزش شیرهای صنعتی

فیلم انواع ولو صنعتی

ولوها یا شیرآلات صنعتی از اجزای ثابت و مهم در سیستم‌های پایپینگ محسوب می‌شوند. این اجزا با توجه به ساختار خود، امکان توقف، راه‌اندازی، کنترل و تنظیم جریان سیال را فراهم می‌کنند. آشنایی با ویژگی‌های انواع ولو صنعتی، از مهم‌ترین پیش‌نیازهای طراحی سیستم‌های پایپینگ است. از این‌رو، فرادرس، یک آموزش کاربردی را برای دانشجویان و فارغ التحصیلان رشته‌های مهندسی مکانیک، شیمی، عمران، نفت، تاسیسات و دیگر رشته‌های مرتبط به حوزه لوله‌کشی صنعتی تهیه کرده است. این فیلم در مدت 2 ساعت و 8 دقیقه به معرفی مفاهیم اولیه، انواع، انتخاب، طراحی و اتصال ولوها می‌پردازد. لینک مشاهده این فیلم در ادامه آورده شده است.

شیر کروی یا گلوب ولو چیست و چگونه کار می کند؟

شیر کروی، شیر بشقابی یا «گلوب ولو» (Globe Valve)، یکی از انواع ولو با حرکت خطی است که به منظور توقف، راه‌اندازی و تنظیم (کاهش/افزایش) تدریجی جریان سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع شیر با حرکت عمودی دیسک مخروط ناقص یا نیمکره، مسیر جریان سیال را به طور کامل باز یا مسدود می‌کند. حرکت دیسک به سمت نشیمنگاه باعث ایجاد یک فضای حلقوی بین این دو بخش و بسته شدن تدریجی مسیر می‌شود. این مکانیزم، توانایی ولو در تنظیم جریان را بهبود می‌بخشد.

مکانیزم عملکرد شیر کروی
مکانیزم عملکرد شیر کروی

ساختار شیرهای کروی شباهت زیادی به ساختار شیرهای کشویی دارد. با این وجود، به دلیل زاویه تماس بهتر بین مخروط یا کره و نشیمنگاه، نشت شیرهای کروی کمتر و درزبندی آن‌ها بهتر است. گلوب ولوها، معمولا در سیستم‌های نیازمند آب‌بندی کامل مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع ولو برای شرایطی مناسب است که افت فشار مسئله مهمی نباشد.

اجزای شیر کروی

همان طور که اشاره کردیم، ساختار گلوب ولو، شباهت زیادی به شیرهای کشویی دارد. تصویر زیر، اجزای مختلف این نوع ولو را نمایش می‌دهد.

اجزای شیر کروی
اجزای شیر کروی

با توجه به تصویر بالا، اجزای شیر کروی عبارت هستند از:

  1. مهره فلکه
  2. فلکه
  3. ساقه
  4. مهره یوک
  5. استاد بولت
  6. مهره
  7. فلنج گلند
  8. گلند
  9. عایق‌بندی
  10. نشیمنگاه پشتی
  11. استاد بولت
  12. مهره
  13. درپوش
  14. واشر درپوش
  15. بدنه
  16. مهره دیسک
  17. دیسک
  18. نشیمنگاه

انواع ولو کروی

تقسیم‌بندی انواع ولو کروی بر اساس شکل دیسک، ساختار بدنه و اتصالات درپوش بدنه به صورت زیر است:

  • انواع شیر کروی بر اساس دیسک
    • دیسک توپی
    • دیسک سوزنی
    • دیسک ترکیبی
  • انواع شیر کروی بر اساس بدنه
    • شیر کروی z شکل
    • شیر کروی Y شکل
    • شیر کروی زاویه ای
  • انواع شیر کروی بر اساس اتصالات درپوش
    • درپوش پیچی
    • درپوش میخی
    • درپوش جوشی
    • درپوش فشاری یا حرارتی

مزایا و معایب شیر کروی

به دلیل شباهت‌های ساختاری شیرهای کروی با شیرهای کشویی، ویژگی‌های این دو معمولا نسبت به یکدیگر مورد بررسی قرار می‌گیرند. از مهمترین مزیت‌های شیرهای کروی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • انسداد بهتر مسیر نسبت به شیرهای کشویی
  • مناسب برای باز و بسته کردن مداوم بدون نگرانی در مورد استهلاک نشیمنگاه و دیسک
  • تعمیرات آسان به دلیل دسترسی به نشیمنگاه و دیسک از بالای شیر
  • سرعت اجرای بالا نسبت به شیرهای کشویی به دلیل کوتاه‌تر بودن طول مسیر رفت و برگشت ساقه
  • امکان به کارگیری با عملگر خودکار

اصلی‌‌ترین محدودیت‌های گلوب ولوها عبارت هستند از:

  • افت فشار بالا به دلیل وجود موانع متعدد در مسیر جریان سیال
  • امکان آسیب رسیدن به اجزای داخلی در خطوط بزرگ و پرفشار به دلیل اغتشاشات و ضربه‌های متعدد
  • نیاز به نیروی زیاد برای باز و بسته کردن شیرهای بزرگ و ایجاد صدا در حین استفاده
  • هزینه بیشتر نسبت به شیرهای کشویی

شیر سوزنی چیست و چگونه کار می کند؟

شیر سوزنی یا «نیدل ولو» (Needle Valve)، از انواع ولو صنعتی است که با استفاده از یک مانع سوزنی، جریان سیال را کنترل، تنظیم و یا به طور کامل موقف می‌کند. این نوع ولو به منظور تنظیم مداوم جریان در سیستم‌هایی دارای دبی پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد. طراحی شیرهای سوزنی شباهت‌هایی به طراحی شیرهای کروی دارد. تمام ابزار دقیق دستی موجود در سیستم پایپینگ به همراه یک نیدل ولو نصب می‌شوند. این ولو با کنترل جریان ورودی، از آسیب رسیدن به ابزار دقیق بر اثر افزایش ناگهانی فشار جلوگیری می‌کند.

ساختار شیر سوزنی
ساختار شیر سوزنی

اجزای شیر سوزنی

تصویر زیر، بخش‌های اجزای مختلف شیرهای سوزنی را نشان می‌دهد.

اجزای شیر سوزنی
اجزای شیر سوزنی

مطابق با تصویر بالا، اجزای نیدل ولو عبارت هستند از:

  1. دستگیره شیر
  2. مهره
  3. درپوش
  4. بدنه
  5. نشیمنگاه
  6. پیچ دستگیره
  7. ساقه
  8. پکینگ
  9. اورینگ

انواع ولو سوزنی

انواع ولو سوزنی بر اساس نوع عملگر و راستای ساقه نسبت به جریان سیال به موارد زیر تقسیم می‌شوند:

  • بر اساس نوع عملگر
    • شیر سوزنی دستی
    • شیر سوزنی الکتریکی یا پنوماتیکی
  • بر اساس راستای مسیر انسداد
    • شیر سوزنی خطی
    • شیر سوزنی زاویه ای

مزایا و معایب شیر سوزنی

مزیت‌های اصلی شیرهای نیدل ولوها عبارت هستند از:

  • امکان کنترل دقیق سیال در شدت جریان بسیار پایین
  • عدم اشغال فضای زیاد به دلیل ابعاد کوچک
  • امکان تنظیم جریان حتی در دبی پایین سیال
  • دقت بسیار بالای تنظیم دبی
  • عملکرد ساده

از محدودیت‌های شیرهای سوزنی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • هدر رفت فشار به دلیل توانایی بالا در مسدود کردن مسیر جریان سیال
  • قابل استفاده فقط برای دبی‌های پایین
  • امکان آسیب رسیدن به نشیمنگاه و سوزن شیر در صورت وجود ذرات جامد درون ترکیب سیال
  • عدم امکان باز کردن یا بستن فوری شیر (آسیب رسیدن به اجزای شیر در صورت باز و بسته کردن سریع)

ریلیف ولو یا شیر تخلیه کننده فشار چیست و چگونه کار می کند؟

«شیر تخلیه کننده فشار» (Pressure Relief Valve)، یکی از انواع ولو کنترلی است که به منظور تخلیه سیال در هنگام افزایش بیش از حد فشار و بازگرداندن فشار سیستم به سطح ایمن مورد استفاده قرار می‌گیرد. هدف اصلی از به کارگیری شیرهای تخلیه فشار، افزایش طول عمر تجهیزات با جلوگیری از آسیب‌های احتمالی در شرایط بحرانی است. تصویر متحرک زیر، مکانیزم عملکرد ریلیف در هنگام رخ دادن فشار اضافی را به خوبی نمایش می‌دهد.

مکانیزم شیر تخلیه کننده فشار از انواع ولو
مکانیزم شیر تخلیه کننده فشار

ریلیف ولو باید قادر به عملکرد مناسب و صحیح در تمام شرایط و هر لحظه از فرآیند انتقال سیال در سیستم باشد. از این‌رو، تنها منبع انرژی مورد نیاز برای تغییر وضعیت در آن، انرژی حاصل از عبور سیال است. به عبارت دیگر، اکچویتور این نوع ولو به صورت خودکار عمل می‌کند.

اجزای ریلیف ولو

در تصویر زیر، بخش‌های مختلف یکی از انواع استاندارد شیرهای تخلیه کننده فشار نمایش داده شده است.

اجزای شیر تخلیه کننده فشار از انواع ولو
اجزای شیر تخلیه کننده فشار

مطابق با تصویر بالا، اجزای شیر تخلیه کننده فشار عبارت هستند از:

  1. کلاهک
  2. پیچ تنظیم
  3. مهره قفلی
  4. صفحه بالای فنر
  5. درپوش
  6. ساقه
  7. فنر
  8. صفحه پایین فنر
  9. بست
  10. اسپلیت رینگ
  11. گسکت
  12. بوش هدایت کننده
  13. پین
  14. توپ
  15. دیسک
  16. نشیمنگاه
  17. بدنه

انواع ولو تخلیه کننده فشار

شیرهای تخلیه کننده فشار دارای انواع متعددی هستند که از متداول‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • انواع تجهیزات تخلیه فشار بر اساس مکانیزم بسته شدن
    • خودکار
    • دستی
  • انواع تجهیزات تخلیه فشار بر اساس ساختار
    • معمولی (فنردار)
    • متعادل فانوسی
    • پایلوت‌دار
  • انواع تجهیزات تخلیه فشار بر اساس پارامتر کنترلی
    • تخلیه کننده فشار
    • خلا شکن
    • تخلیه کننده فشار و خلا شکن

مزایا و معایب شیر تخلیه کننده فشار

مهم‌ترین مزیت‌های شیر تخلیه کننده فشار عبارت هستند از:

  • قابل استفاده در تمام سیستم‌های پایپینگ گاز و مایع
  • مناسب برای استفاده در دما و فشار بالا
  • هزینه پایین نسبت به دیگر انواع valve

از محدودیت‌های شیر تخلیه کننده فشار می‌توان موارد زیر را نام برد:

  • تاثیر منفی فشار برگشتی بر روی عملکرد شیر
  • امکان خوردگی فنر در صورت عبور سیالات خورنده از درون سیستم
  • مناسب نبودن برای سیستم‌های دارای ریسک بالا

در شیرهای تخلیه متعادل، عیب‌های مربوط به فشار برگشتی و احتمال خوردگی فنر برطرف شده است. البته در این نوع ولوها، امکان شکست ناشی از خستگی در فنر و نیاز به سیستم تهویه جداگانه وجود دارد.

شیر یک‌طرفه چیست و چگونه کار می کند؟

شیرهای یک طرفه، از انواع ولو بدون بازگشت هستند که به منظور جلوگیری از حرکت سیال در خلاف مسیر مشخص شده برای جریان مورد استفاده قرار می‌گیرند. این شیرها، امکان جریان بدون مانع سیال و بسته شدن مسیر در صورت پایین بودن فشار را فراهم می‌کنند. نحوه استفاده از ولوهای یک‌طرفه به مکانیزم عملکرد انواع آن‌ها بستگی دارد. به طور کلی، شیرهای یک‌طرفه گزینه مناسبی برای نصب در سیستم‌های تخلیه سیال نظیر مسیر پمپ و کمپرسور هستند. تصویر متحرک زیر، عملکرد یکی از انواع شیر یک طرفه را نشان می‌دهد.

شیر یک طرفه نوسانی با لولا از بالا
شیر یک طرفه نوسانی با لولا از بالا

اجزای شیر یک‌طرفه

چک ولو از ساختار نسبتا ساده‌ای بهره می‌برد. تصویر زیر، بخش‌های مختلف این نوع ولو را به نمایش می‌گذارد.

اجزای شیر یک‌طرفه
اجزای شیر یک‌طرفه

مطابق با تصویر بالا، اجزای چک ولو عبارت هستند از:

  1.  بدنه
  2. نشیمنگاه
  3. مهره اتصال لولا به دیسک
  4. پین اتصال لولاه به دیسک
  5. واشر
  6. دیسک
  7. لولا
  8. پین اتصال لولا به بدنه
  9. گسکت
  10. درپوش
  11. مهره اتصال درپوش به بدنه
  12. استاد بولت اتصال درپوش به بدنه

انواع ولو یک‌طرفه

شیرهای یک طرفه بر اساس ساختار و نحوه عملکرد به گروه‌های مختلف تقسیم‌بندی می‌شوند. از متداول‌ترین انواع ولو یک طرفه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • شیر یک‌طرفه نوسانی
    • شیر یک‌طرفه لولا از بالا
    • شیر یک‌طرفه زاویه دار
  • شیر یک‌طرفه فشاری
    • شیر یک‌طرفه پیستونی
    • شیر یک‌طرفه توپی
  • شیر یک‌طرفه با دیسک دو تکه
  • شیر یک‌طرفه قطع کننده

مزایا و معایب شیر یک‌طرفه

چک ولوها در تمام موارد برای جلوگیری از بازگشت جریان سیال مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این‌رو، مزیت اصلی آن‌ها همان کاربردشان است. از مزیت‌های جانبی شیر یک طرفه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • حفظ فشار سیستم
  • امکان استفاده به عنوان سیستم پشتیبان
  • امکان استفاده در مسیرهای افقی و عمودی

محدودیت‌های اصلی شیرهای یک طرفه عبارت هستند از:

  • عدم امکان استفاده در سیستم‌های دارای نوسان و اغتشاش
  • امکان افزایش سرعت استهلاک به دلیل بسته شدن ناگهانی دیسک

با وجود محدودیت‌های چک ولو، این نوع شیر بهترین گزینه برای جلوگیری از برگشت جریان در سیستم پایپینگ محسوب می‌شود.

انواع ولو با کاربری ویژه

در بخش‌های قبلی به معرفی شناخته‌شده‌ترین و پرکاربردترین انواع شیرآلات مورد استفاده در سیستم‌های پایپینگ پرداختیم. برخی از انواع valve برای کاربری‌های خاص طراحی و به کار گرفته می‌شوند. در این بخش، کاربرد و ساختار برخی از ولوهای ویژه را به طور اجمالی مورد بررسی قرار می‌دهیم.

شیر سیم لوله ای یا سلونوئید ولو چیست ؟

شیر سیم لوله ای یا «سلونوئید ولو» (Solenoid Valve)، یکی از انواع ولو کنترلی با عملگر الکترومکانیکی است که به منظور انسداد، راه‌اندازی، اندازه‌گیری، توزیع یا ترکیب جریان سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع شیر از سرعت عمل بالا، قابلیت اطمینان خوب، طول عمر زیاد، سازگاری با انواع مواد، مصرف انرژی پایین و ابعاد کوچک بهره می‌برد. شیرهای سلونوئید در کنترل جریان سیال سیلندرها، موتورهای هیدرولیکی یا شیرآلات صنعتی بزرگ کاربرد دارند. بسیاری از سیستم‌های آبیاری مکانیزه نیز از این ولوها استفاده می‌کنند. تصویر زیر، اجزای مختلف این نوع ولو را نمایش می‌دهد.

۱) سیم پیچ؛ ۲) آرماتور؛ ۳) قطب سایه دار؛ ۴) فنر؛ ۵) پلانجر؛ ۶) درزبند و ۷) بدنه
۱) سیم پیچ؛ ۲) آرماتور؛ ۳) قطب سایه دار؛ ۴) فنر؛ ۵) پلانجر؛ ۶) درزبند و ۷) بدنه

با عبور جریان الکتریکی از سلونوئید ولو، یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ به وجود می‌آید. این میدان باعث حرکت پلانجر در جهت انسداد مسیر جریان می‌شود. در واقع، شیر سلونوئید، انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی مورد نیاز برای کنترل و تنظیم جریان تبدیل می‌کند.

شیر کاهنده یا ردیوسینگ ولو چیست ؟

شیر کاهنده فشار یا «ردیوسینگ ولو» (Reducing Valve)، یکی از انواع valve با عملگر هیدرولیکی و دیسک دیافراگمی است که به منظور کاهش فشار جریان بالادست و انتقال جریان با فشار کمتر به پایین‌دست مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع، این نوع شیر، با حذف اغتشاشات و نوسانات فشار بالادست، باعث پیوستگی و ثبات فشار در پایین‌دست سیستم می‌شود. دیسک ردیوسینگ ولو معمولا در حالت باز قرار دارد. این نوع ولو در کمپرسور هوا، تجهیزات هوافضا، برشکاری و جوشکاری هواگاز، راکتورهای فشاری، تجهیزات معدنکاری و لوله‌کشی آب شهری قابل استفاده هستند.

شیر کاهنده فشار از انواع ولو در سیستم لوله‌کشی آب شهری
شیر کاهنده فشار در سیستم لوله‌کشی آب شهری

فلوتر یا شیر شناور چیست ؟

شیر شناور، «فلوت ولو» (Float Valve) یا فلوتر، از انواع شیرهای کنترلی و ایزوله با عملگر ویژه است که به منظور بررسی میزان سیال و توقف جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد. شناخته‌شده‌ترین انواع شیر شناور، فلوتر مورد استفاده در کولر آبی است. البته انواع ولو شناور، در مخازن آب، کارخانه‌های تبرید، تاسیسات بهداشتی ساختمان و سیستم‌های لوله کشی صنعتی (در کنار دیگر انواع ولو) نیز به کار گرفته می‌شوند. با وجود تنوع صنایع و محل‌های قابل استفاده، مکانیزم عملکرد اغلب فلوترها مشابه یکدیگر است. تصویر متحرک زیر، نحوه عملکرد شیر شناور را نمایش می‌دهد.

مکانیزم عملکرد شیر شناور
مکانیزم عملکرد شیر شناور

شیر مخروط ثابت چیست ؟

«شیر مخروط ثابت» (Fixed Cone Valve)، یکی از انواع valve با حرکت خطی و عملکرد کنترلی است که اغلب به عنوان شیر کمکی توربین، شیر تخلیه مخازن (مخصوصا مخازن سد) یا شیر کنترل پیوسته تخلیه جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صورت افزایش فشار سیال، مخروط تعبیه شده در مرکز این شیر به سمت بیرون هدایت می‌شود. این مکانیزم، امکان تخلیه سیال از اطراف مخروط و تنظیم فشار سیستم در بالادست شیر را فراهم می‌کند.

تنظیم آب مخزن سد توسط شیر مخروط ثابت از انواع ولو در حالت باز و بسته
تنظیم آب مخزن سد توسط شیر مخروط ثابت در حالت باز و بسته

شیر چند راهه چیست ؟

شیر چند راهه یا «مولتی پورت ولو» (Multiport Valve)، یکی از انواع ولو با کاربری ویژه است که المان مسدود کننده جریان در آن از چند مجرا یا اصطلاحا پورت تشکیل می‌شود. بر روی عملگر این شیرها، چندین حالت کاربری تعریف شده است. تغییر وضعیت عملگر و قرار دادن آن بر روی هر حالت، مسیر جریان سیال را تعیین می‌کند. به این ترتیب، امکان بهره‌مندی از چندین قابلیت با استفاده از یک شیر فراهم می‌شود.

نمونه‌ای از یک شیر چند راهه
نمونه‌ای از یک شیر چند راهه

در تصویر بالا، نمونه‌ای از یک شیر چند راهه پرکاربرد در سیستم لوله‌کشی آب استخر نمایش داده شده است. با قرار دادن عملگر این شیر بر روی وضعیت‌های مختلف می‌توان آب عبوری از سیستم لوله‌کشی را به سمت محل فیلتر (تصفیه) یا فاضلاب (تخلیه) هدایت کرد. وضعیت‌های دیگر، امکان بستن مسیر، معکوس کردن جریان، دور زدن مسیر فیلتر و بسیاری از قابلیت‌های دیگر را فراهم می‌کنند.

منیفولد ولو چیست ؟

شیر منیفولد یا «منیفولد ولو» (Manifold Valve)، ابزاری متشکل از چندین ولو است که به منظور تغییر یا کالیبراسیون ترانسمیتر فشار در سیستم پایپینگ (بدون نیاز به توقف فرآیند انتقال جریان) مورد استفاده قرار می‌گیرد. منیفولد ولو به سه نوع اصلی دو راهه، سه راهه و پنج راهه تقسیم می‌شوند. باز و بسته کردن مسیر شیرهای مختلف در این ولوها، امکان بررسی عملکرد سیستم و کالیبراسیون ابزار دقیق را فراهم می‌کند.

ترانسمیتر فشار متصل به منیفولد ولو پنج راهه
ترانسمیتر فشار متصل به منیفولد ولو پنج راهه

معرفی مجموعه فیلم های آموزش تجهیزات فرآیندی

فیلم های مهندسی نفت

ولوها به عنوان یکی از مهم‌ترین تجهیزات فرآیندی در سیستم‌های پایپینگ شناخته می‌شوند. آشنایی با این تجهیزات و دیگر تجهیزات مورد استفاده در سیستم‌های لوله‌کشی صنعتی، قدم اول برای یادگیری اصول طراحی پایپینگ و کارخانه‌های فرآیندی است. فرادرس، در راستای رفع نیاز آموزشی دانشجویان و مهندسان رشته‌های مکانیک، شیمی، نفت و دیگر رشته‌های مرتبط با این حوزه، 10 فیلم آموزشی جامع و کاربردی را تهیه کرده است که می‌توانند در یادگیری مفاهیم مربوط به تمامی تجهیزات فرآیندی به شما کمک کنند. لینک مشاهده این فیلم‌ها در ادامه آورده شده است:

راهنمای انتخاب انواع ولو

در بخش‌های قبلی دیدیم که هر یک از انواع valve برای یک یا چند کاربری قابل استفاده هستند. عملکرد این ولوها در شرایط مختلف با یکدیگر تفاوت دارد. از این‌رو، باید با توجه به پارامترهایی نظیر فاز سیال عبوری (گاز، مایع، جامد)، ماهیت سیال (خنثی، خورنده) و عملکرد مورد انتظار از ولو (ایزولاسیون یا کنترل)، مناسب‌ترین گزینه برای برطرف کردن نیازهای سیستم پایپینگ را انتخاب کرد. جدول زیر، ولوهای مناسب برای انتقال سیالات مایع بر اساس معیارهای مذکور را نمایش می‌دهد. البته در این جدول و جدول‌های بعدی، به معرفی متداول‌ترین انواع ولو بسنده شده است. به همین دلیل، در صورت شباهت عملکرد و ساختار ولوهای دیگر، استفاده از آن‌ها برای کاربری مورد نظر مانعی نخواهد داشت.

ماهیت سیال عملکرد ولو انواع ولو پیشنهادی
خنثی (آب، روغن و غیره) توقف و راه‌اندازی کامل جریان کشویی
توپی دورانی
سماوری
دیافراگمی
پروانه‌ای
سماوری کشویی
کنترل و تنظیم جریان کروی
پروانه‌ای
سماوری کشویی
دیافراگمی
سوزنی
خورنده (اسیدی، قلیایی و غیره) توقف و راه‌اندازی کامل جریان کشویی
سماوری کشویی
توپی دورانی
سماوری
دیافراگمی
پروانه‌ای
کنترل و تنظیم جریان کروی
دیافراگمی
پروانه‌ای
سماوری کشویی
بهداشتی (غذا، نوشیدنی، دارو و غیره) توقف و راه‌اندازی کامل جریان پروانه‌ای
دیافراگمی
کنترل و تنظیم جریان پروانه‌ای
دیافراگمی
گلویی
دوغاب توقف و راه‌اندازی کامل جریان توپی دورانی
پروانه‌ای
دیافراگمی
سماوری
گلویی
کنترل و تنظیم جریان گلویی
کشویی
سوسپانسیون الیافی توقف، راه‌اندازی، کنترل و تنظیم جریان دیافراگمی
گلویی

متداول‌ترین انواع valve برای انتقال سیالات گازی مطابق با جدول زیر هستند.

ماهیت سیال عملکرد ولو انواع ولو پیشنهادی
خنثی (هوا، بخار و غیره) توقف و راه‌اندازی کامل جریان کشویی
کروی
توپی دورانی
سماوری
دیافراگمی
کنترل و تنظیم جریان کروی
سوزنی
پروانه‌ای
دیافراگمی
کشویی
خورنده (بخار اسیدی، کلر و غیره) توقف و راه‌اندازی کامل جریان پروانه‌ای
توپی دورانی
دیافراگمی
سماوری
کنترل و تنظیم جریان پروانه‌ای
کروی
سوزنی
دیافراگمی
خلا توقف و راه‌اندازی کامل کروی
توپی دورانی
پروانه‌ای

جدول زیر نیز، برخی از انواع valve مناسب برای انتقال ذرات جامد را نمایش می‌دهد.

ماهیت سیال عملکرد ولو انواع ولو پیشنهادی
پودرهای ساینده (مانند سیلیس در سندبلاست یا گارنت در واتر جت) توقف، راه‌اندازی، کنترل و تنظیم جریان گلویی
پودر روانکار توقف، راه‌اندازی، کنترل و تنظیم جریان گلویی
کشویی
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

«حسین زبرجدی دانا»، کارشناس ارشد مهندسی استخراج معدن است. فعالیت‌های علمی او در زمینه تحلیل عددی سازه‌های مهندسی بوده و در حال حاضر آموزش‌های مهندسی عمران، معدن و ژئوتکنیک مجله فرادرس را می‌نویسد.

بر اساس رای 8 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *