شیر دیافراگمی شیرهای گلویی دو طرفه ای هستند که دارای دو حالت باز و بسته می باشند. دلیل استفاده از اصطلاح شیر دیافراگمی برای این شیرها وجود یک غشای نازک و انعطاف پذیر(دیافراگم) برای کنترل باز و بسته شدن شیر می باشد.
این غشا سطح مقطع شیر به منظور ورود و خروج سیال و همچنین کنترل موثر سرعت را نیز بر عهده دارد. این غشاء ها را می توان با فلز مانند فولاد ضد زنگ، پلاستیک و حتی مواد یکبار مصرف ساخت. شیرهای دیافراگمی مانند شیرهای پینچ (Pinch) هستند اما از یک کمپرس خطی استفاده می کنند که دیافراگم نازک را در تماس با بدنه شیر قرار می دهد.
آنها کنترل فشار گسسته و متغیر را ارائه می دهند و می توانند به صورت دستی و خودکار فعال شوند. شیرهای دیافراگمی تمیز ، بدون نشتی، دارای نگهداری آسان ، ایمن و موثر هستند که باعث می شود برای کاربردهای دارای فشار و دمای متوسط که نیاز به کنترل سیال (توقف / شروع) دارند، بهترین گزینه باشند. در شکل 1 شیر دیافراگمی با عملکر دستی نشان داده شده است.
نحوه عملکرد شیر دیافراگمی
شیر دیافراگمی دارای ساختار و عملکرد ساده ای می باشد. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، محرک (اکچویتور) شیر در موقعیت باز خود با غشای داخلی (یا دیافراگم) شیر در تماس است. هنگامی که کاربر می خواهد شیر بسته شود ، محرک فشار داده و یا چرخانده می شود و غشاء دریچه را می بندد و مسیر نیز بسته می شود.
مطالعه در مورد مبانی اکچویتورها
برخی از شیرهای دیافراگمی نیز می‌توانند موقعیت‌های نیمه باز یا محدودی داشته باشند که در آن دیافراگم تا حدی بسته است و اجازه می‌دهد فرآیند با دبی معینی نیز عبور کند. در بخش بعدی، دسته بندی‌های گسترده شیرهای دیافراگمی و کاربرد آنها را بررسی می شود. اجزای تشکیل دهنده و نحوه عملکرد شیر دیافراگمی مطابق شکل 2 می باشد.
انواع شیر دیافراگمی
دو نوع اصلی از شیرهای دیافراگمی در صنعت وجود دارد : شیر دیافراگمی از نوع سرریز / زینی و شیر دیافراگمی با سوراخ مستقیم / تمام سوراخ. این شیرها به طور مشابه عمل می کنند، اما فقط در شکل بدنه، دیافراگم و کاربرد با هم متفاوت هستند.
شیر دیافراگمی سرریز
شیر دیافراگمی از نوع سرریز یکی از رایج ترین طرح های موجود است و همان چیزی است که در شکل 2 در بالا نشان داده شده است. طراحی لبه / زین برآمده برای کنترل جریان کوچک مناسب است و به لطف درپوش روی دیافراگم و محرک ، بدون نشتی است. این طرح برای مایعات و گازهای خطرناک یا خورنده بهینه است ، زیرا هرگونه خرابی در دیافراگم توسط Bonnet حفظ می شود.
همچنین، بدنه شیب دار این شیر را به طور ذاتی خود تخلیه می کند، اما این تخلیه می تواند در هر دو جهت شیر اتفاق بیفتد که ممکن است برای برخی از کاربردها بهینه نباشد. شیر دیافراگمی نوع سرریز بیشتر برای سیالات تمیز و همگن در نظر گرفته می شود، زیرا ممکن است رسوبات چسبناک در هر دو طرف زین ایجاد شود. شیر دیافراگمی سرریز اغلب در فرآیندهایی مانند کاربردهای غذایی/شیمیایی، تولید گاز، خورنده و آب استفاده می شوند.
در شکل 3 ساختار یک شیر دیافراگمی زینی (سرریز) نشان داده شده است.
شیرهای دیافراگمی مستقیم
شیر دیافراگمی مستقیم از نظر ساختاری شبیه به نوع سرریز است. در عوض به جای یک سرریز دارای یک مسیر کاملا مستقیم است. دیافراگم های آنها معمولاً انعطاف‌پذیرتر هستند و دارای محدوده حرکتی بیشتری نیز می باشند، زیرا باید کف شیر را لمس کند. این شیرها اغلب باید سرویس و تعویض شوند، زیرا طول عمر آنها معمولاً به دلیل دیافراگم انعطاف پذیرترشان کمتر از طرح های سرریز است.
مطالعه در مورد آشنایی با شیر کنترل (کنترل ولو)
دریچه های دیافراگمی مستقیم برای سیالات چسبناک و سایر کاربردهایی که نیاز به کاهش مسدود شدن مسیر دارند، استفاده می شود. آنها همچنین برای خطوطی که دارای جریان دو جهته هستند نیز مفید می باشند ، زیرا هیچ سرریزی برای جلوگیری از تغییر سریع از ورودی به خروجی وجود ندارد. ساختار کلی و حالت باز و بسته بودن شیر دیافراگمی نوع مستقیم در شکل 4 نشان داده شده است.
مشخصات و معیارهای انتخاب شیر دیافراگمی
انتخاب شیر دیافراگمی مناسب فرآیند دارای هیچ گونه استانداری نمی باشد. در نتیجه ، تعیین شیر مناسب برای فرآیند شما می تواند مشکل باشد. در این بخش برخی از پارامترهای مهم در مورد شیرهای دیافراگمی که نیاز به بررسی دارند نیز مطرح می شود.
اندازه شیر
برای تعیین اندازه صحیح شیر دیافراگمی، ابتدا حجم مورد نظر سیال فرآیند را از طریق سیستم تعیین کنید. این به معنای درک چگونگی جریان سیال، وزن مخصوص، ویسکوزیته آن و سرعت جریان مورد نظر است. دوم ، حداکثر فشارها و دماهای ورودی و خروجی و همچنین ظرفیت مورد نظر شیر و نیروهایی که برای مسدود کردن جریان به آن نیاز دارد را محاسبه کنید. سپس می توان از جداول برای تعیین نسبت مناسب قطر داخلی به خارجی برای شیر خود استفاده نمود.
افت فشار و محدوده فشار مورد استفاده
افت فشار مورد نظر در شیر چقدر است؟ مطمئن شوید که این مقدار مشخص شده باشد، یا اگر مطمئن نیستید ، درصدی را انتخاب کنید که به اندازه کافی بزرگ باشد تا در جریان سیال تفاوت ایجاد کند. در مرحله بعد، محدوده فشارهایی را که شیر در هنگام کار سیستم تجربه می کند را تعیین کنید تا شیری را انتخاب کنید که بتواند کل محدوده را تحمل کند.
نوع شیر و محرک مورد نیاز
با استفاده از بخش قبل، تخمین بزنید که کدام نوع دیافراگم برای سیال فرآیند شما مفیدتر است. سپس، تعیین کنید که آیا بدنه و ساقه باید در معرض فرآیند (معروف به دریچه مرطوب) قرار گیرند ، یا اینکه آیا این اجزا باید از هم جدا شوند (معروف به دریچه های غیر مرطوب). ثانیاً ، تعیین کنید که برای بستن و باز کردن شیر باید از چه نوع محرکی استفاده شود. این بستگی به نیروی جریان و سیستم بزرگتری دارد که شیر بخشی از آن است. انواع اکپویتور ها شامل محرک های سیستم های کنترل دستی، موتور الکتریکی ، پنوماتیک ، حرارتی ، هیدرولیک و پیشرفته تر در دسترس می باشد.
نوع اتصال ، متریال مورد استفاده و ویژگی ها
ابتدا نحوه اتصال شیر به سیستم را تعیین کنید. اتصال شیر به خط می تواند از طریق رزوه های ساده ، اتصالات جوشی ، فلنج ها و یا سایر روش های آب بندی خاص برای نیازهای فرآیندی باشد. در مرحله بعد ، خواص مواد ایده آل شیر را تعیین کنید تا سیال فرآیند تأثیر منفی بر عملکرد شیر نداشته باشد. به عنوان مثال، سیالات بسیار خورنده به موادی مانند فولاد ضد زنگ، برنزها و سایر فلزات نیاز دارند که در محیط های خورنده تجزیه نشوند. در نهایت، هر ویژگی اضافی مانند ابزار دقیق، نشانگرهای موقعیت، اقدامات ایمنی و موارد دیگر را تعیین کنید که به شیر شما امکان می دهد بهترین کارکرد را برای پروژه شما انجام دهد.
مزایا و معایب شیرهای دیافراگمی
مزایا
- یک شیر دیافراگمی از نوع سرریز برای کنترل جریان های کوچک کاربرد دارد.
- شیرهای دیافراگمی مخصوصاً برای جابجایی سیالات خورنده، دوغاب فیبری، سیالات رادیواکتیو یا سایر سیالاتی که باید عاری از آلودگی باقی بمانند مناسب هستند.
- مکانیسم عملکرد یک شیر دیافراگمی در معرض فرآیندهای داخل خط لوله قرار نمی گیرد. مایعات چسبناک یا چسبناک نمی توانند وارد Bonnet شوند تا در مکانیسم شیر اختلال ایجاد کنند.
- بسیاری از مایعاتی که باعث مسدود شدن، خوردگی یا چسبیدن به قسمت های کاری انواع دیگر شیرها می شوند، بدون ایجاد مشکل از شیر دیافراگمی عبور می کنند.
معایب
- انتقال شیر دارای مجموعه هایی است که از تخلیه کامل خط لوله جلوگیری می کند.
- دما و فشار عملیات بسته به مواد دیافراگم محدودیت هایی دارند. به طور معمول ، آنها تحت فشار 200 psi (14bar) و محدودیت های دمایی 204 درجه سانتیگراد استفاده می شوند.
- فشار هیدرواستاتیکی که می توان به دیافراگم وارد کرد محدود است.
- ابعاد دریچه های دیافراگمی محدود است. در ابعاد DN15-DN300 تولید می شوند.
موارد استفاده و کاربردها
شیر دیافراگمی به طور گسترده در بسیاری از صنایع استفاده می شود زیرا ارزان، موثر و نیز دارای انواع مختلفی است. لیست کاربردهای احتمالی بی پایان است، اما در زیر برخی از موارد استفاده رایجی که شیرهای دیافراگمی در آن ها استفاده می شوند آورده شده است که عباتند از :
- تاسیسات تصفیه آب
- سیستم های تولید دارو
- کارخانه های فرآوری مواد غذایی و شیمیایی
- صنایع برق
- خدمات وکیوم
- آبجوسازی ها
- کاربردهای خورنده
خلاصه
از انواع مختلف شیرها می توان به شیر دیافراگمی اشاره کرد که در آن ها جهت باز و بستن مسیر شیر از قطعه ای به نام دیافراگم استفاده شده است. در این شیرها اجزا داخلی به طور مستقیم با سیال فرآیندی در تماس نبوده و دیافراگم مورد استفاده در آن در تماس مستقیم با فرآیند قرار دارد. این ویزگی شیرهای دیافراگمی را به گزینه خوبی جهت استفاده در فرآیند های خورنده و تهاجمی بدل می کند. شیر های دیافراگمی دارای دو نوع سریرز یا زینی و مسیر مستقیم هستند. شیرهای دیافراگی جهت کنترل جریان های کم نیز بسیار گزینه مناسبی نیز هستند. همچنین این شیرها جهت هدایت فرآیندهای چسبناک و رسوب کننده مطلوب می باشد.
برای تهیه این مقاله از مقاله همه چیز در مورد شیرهای دیافراگمی استفاده گردیده است.