شیر پروانه ای

شیر پروانه ای از انواع اتصالات در سیستم لوله کشی می‌باشد. این اتصال جز شیرهای سریع باز شو محسوب می‌شود به طوری که بواسطه چرخش 90 درجه کاملا باز یا بسته می‌شود. به همین منظور برای قطع و وصل و کنترل جریان سیالاتی از جمله مایعات، بخار، هوا، سیستم های خلا و آتش نشانی بکار گرفته می‌شود. برای چرخاندن شیرهای بزرگ از عملگر دنده‌ای استفاده می‌شود. انتقال قدرت عملگر به دیسک از طریق چرخدنده صورت می‌گیرد.

اگرچه این موضوع باعث کاهش نیروی لازم برای باز و بسته شدن شیر می‌شود اما زمان این پروسه را افزایش می‌دهد. شیرهای پروانه‌ای با حالت باز نصب می‌شوند. چرا که نصب در حالت بسته باعث می‌شود نشیمن لاستیکی مانع باز شدن شیر گردد. اجزای این شیر شامل: بدنه، دیسک، شفت و نشیمن هستند. نشیمن شیر می‌تواند از جنس فلزی و یا لاستیکی باشد. همچنین دیسک آن می‌تواند هم مرکز و یا غیر هم مرکز با بدنه شیر باشد.

این شیرها به دلیل طراحی متفاوتشان، به متریال کمتری نیاز دارند و بخصوص نوع ویفری آن اقتصادی تر است. هر کدام از آلیاژهای بکار گرفته شده در شیر های پروانه ای ویژگی های خاص خود را دارد. انتخاب آلیاژ نهایی به فاکتورهای متعددی از جمله شرایط سرویس، هزینه و طول عمر آن بستگی دارد. این متریال ها عبارتند از:

کربن استیل

کربن استیل آلیاژی از آهن می‌باشد که عنصر اصلی آن کربن است. این آلیاژ در ساخت بدنه و دیسک شیر در پی فرآیند ریخته گری شنی استفاده می‌شود. کربن استیل دارای گریدهای مختلفی می‌باشد. نوع متداول آن بر اساس استاندارد A216 WCB یا (Welded cast grade-B) و (LCC(Low Carbon Carbon است. متریال WCB برای دماهای بالا و متریال های LCC برای دماهای پایین و زیر صفر مناسب هستند.

با اینکه شیر های پروانه ای ساخته شده از این آلیاز از هزینه کمتری برخوردار هستند اما مقاومت پایینی در برابر خوردگی دارند.

استنلس استیل

استنلس استیل همانند متریال قبلی، آلیاژی از آهن است اما حدود 10.5 درصد آن شامل کروم می‌باشد. کروم باعث ایجاد لایه ای محافظ از اکسید کروم بر روی سطح شیر پروانه ای می‌شود. در نتیجه هنگامی که سطح شیر پروانه ای آسیب ببیند و یا خراش بردارد، کروم به سرعت با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده و با تشکیل لایه محافظ مانع از واکنش هوا با آهن و خوردگی آن می‌شود.

فریتیک، آستنیتیک، مارتنسیتیک و دوپلکس از انواع استنلس استیل می‌باشند. عموما از نوع آستنیتیک و دوپلکس در ساخت انواع لوله و اتصالات استفاده می‌شود. این انواع در درصد بعضی از عناصر متفاوت هستند.

آلیاژهای نیکل

آلیاژهای نیکل در شیر پروانه ای هنگامی بکار گرفته می‌شود که شرایط سرویس بسیار دشوار باشد. این آلیاژها همچنین در محیط های خورنده قابل استفاده هستند. اصلی ترین عیب آنها وزن و قیمت بالای نیکل است. آلیاژهای نیکل دارای چگالی بالایی بوده و هزینه‌ی آنها چندین برابر استنلس استیل معمول است.

آلیاژهای تیتانیوم

تیتانیوم و آلیاژهای آن دارای مقاومت بالا و وزن سبکی بوده و به راحتی خورده نمی‌شوند. فرایند محافظت از خوردگی آنها مشابه سایر انواع استنلس استیل با تشکیل لایه محافظ صورت می‌گیرد. مهمترین عیب آلیاژهای تیتانیوم قیمت بالای آنهاست. متریال این آلیاژ در هنگام ذوب و ریخته گری نیازمند روش های خاصی است که از واکنش آن با اکسیژن جلوگیری کند.

آلیاژهای نیکل آلومینیوم

آلیاژ نیکل آلومینیوم شامل تقریبا 10 درصد آلومینیوم، 5 درصد نیکل و 5 درصد آهن است. این آلیاژ مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد و مناسب برای استفاده در محیط هایی مانند آب دریا است. آلیاژهای نیکل، آلومینیوم و برنز قیمتی معادل با نمونه های پایه استنلس استیل دارد. اما خاصیت آندی آن نسبت به سایر آلیاژهای مذکور بیشتر است.

وقتی که شیر های پروانه‌ای برنز، آلومینیوم و نیکل به لوله های استنلس استیل بسته می‌شود، خوردگی این آلیاژ با سرعت بیشتری صورت می‌گیرد.

انواع شیر پروانه ای

شیر پروانه ای دارای انواع مختلفی می‌باشد. از جمله آنها می‌توان به فلنجدار، ویفری، لاگ دار، بات ولد یا جوشی اشاره نمود. هر کدام از این شیرها به شرح زیر می‌باشند:

• ویفری: در این نوع شیر، بین دو فلنج لوله قرار گرفته و فلنج ها به یکدیگر پیچ و مهره می‌شوند. شیر ویفری به راحتی نصب می‌شود اما نمی‌توان از آن به عنوان شیر ایزوله کننده استفاده کرد.
• لاگ دار: این شیر دارای لاگ و سوراخ هایی در بدنه خود است. در نتیجه مسیرهایی برای عبور پیچ و در راستا و مطابقت با سوراخ های فلنج ایجاد می‌کند.
• فلنج دار: دارای دو فلنج بوده که با فلنج های لوله متصل به آن همخوانی دارد.
• جوشی: شیر جوشی در سرویس های با فشار بالا استفاده شده و به لوله جوشکاری می‌شود.

مزایا و معایب

• شیرهای پروانه ای در سایزهای بزرگ در مقایسه با شیرهای دیگر وزن کمتری داشته و فضای کمتری را اشغال می‌کند.
• به دلیل سرعت عملکرد، زمان کمتری برای باز و بسته شدن دارد.
• هزینه های نگهداری آنها در مقایسه با سایر شیرها کمتر است.
• افت فشار در مسیر این شیرآلات کم است.
• با نشیمن های غیرفلزی خود می‌تواند در انتقال سیالات خورنده و شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد.

با اینحال این شیرها از معایبی نیز برخوردار هستند. به دلیل اینکه دیسک شیر پروانه ای همواره در مسیر جریان قرار دارد امکان رخ دادن پدیده خفگی و کاویتاسیون وجود دارد و آشفتگی جریان ایجاد شده ممکن است بر روی جابجایی دیسک اثر بگذارد.