معرفی شیر پروانه ای و کاربردهای آن

وقتی صحبت از شیر می شود اکثر افراد یاد شیرآلات خانگی می افتند؛ در حالی که مصارف شیرهای صنعتی بسیار گسترده تر است برای مثال شاید همه ندانند که شیر پروانه ای چیست و چه کاربردی دارد.

شیرآلات صنعتی انواعی دارند و براساس نوع مواد اولیه، کاربرد و شکل ظاهری به دسته هایی تقسیم می شوند.

یکی از شیرآلات صنعتی که برای کنترل جریان سیال استفاده می شود، شیر پروانه ای است.

اگر در زمینه تاسیسات مکانیکی فعالیت می کنید و دوست دارید اطلاعات بیشتری درباره این وسیله کسب کنید تا انتهای این مطلب همراه ما باشید.

شیر پروانه ای چیست ؟ ( butterfly valve )

گونه‌ای از شیر های صنعتی است که در آن از یک دیسک دایره‌ای یا مستطیلی که امکان چرخش حول محور خود را دارد، جهت کنترل یا انسداد مسیر جریان سیال ستفاده می‌شود.این نوع از شیرها نسبت به دیگر انواع شیر از وزن کمتر برخوردار بوده و در عین حال ارزان تر می‌باشد. شیر پروانه ای مطابق استاندارد api609 طراحی می شود و در مدل های شیر پروانه ای ویفری و شیر پروانه ای لاگ و شیر پروانه ای فلنج دار و شیر پروانه ای بدنه باریک تقسیم بندی می شوند.

شیر پروانه ای برای قطع و وصل و کنترل جریان سیال با عملگر اهرم و گیربکس و پنوماتیک و برقی و هیدرولیکی استفاده می شود.

شیرهای پروانه ای علاوه بر دسته بندی بر اساس نوع اتصالات که در بالا اشاره شد، بر اساس موقعیت قرار گیری دیسک به دو دسته شیرهای پروانه ای هم مرکز ( Centric) و خارج مرکز (Eccentric یا Disc offset) تقسیم می شوند.

شیرهای پروانه ای خارج مرکز با توجه به تعداد خروج از مرکزیت هایی که دیست دارد به سه حالت دیسک آفست، دابل آفست و تریپل آفست (double offset, Triple offset) طبقه بندی می شوند.

آب بندی شیرهای خارج مرکز معمولا به صورت فلز به فلز می باشد اما آبندی شیرهای هم مرکز عموما توسط لاستیک صورت می گیرد.

شیر پروانه ای (butterfly valve) یکی از مهم‌ترین تجهیزات صنعتی و شیرآلات صنعتی است و در انواع و شکل‌های متفاوت طراحی شده. این ولو برای تنظیم جریان سیال و قطع و وصل کردن جریان سیالات مورد استفاده قرار می‌گیرد و یکی از ساده‌ترین شیرهای صنعتی به شمار می‌آید. شیر های پروانه‌ای استانداردهای PN10 و PN16، جنس‌های چدنی و چدنی فلنج‌دار و برندهای میراب، فاراب و وک ارائه و عرضه می‌شود

نحوه عملکرد شیر پروانه ای

به شیر پروانه‌ ای شیر تنظیم کننده جریان نیز گفته می‌شود. این شیرها دریچه‌ای پروانه‌ ای دارند که حول محور هم راستا با جهت جریان جابجا می‌شود. دیسک تنظیم کننده جریان نیز تحت تاثیر این جریان حرکت می‌کند. این شیر به دلیل نحوه عملکرد ساده‌ای که دارد به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. شیر پروانه‌ ای با حرکت چرخشی برای قطع و وصل کردن جریان و همچنین تنظیم، دارای عملکرد آسان و سریع است، چون ۹۰ درجه چرخش دستگیره، مجرابند را از حالت کاملا بسته به حالت کاملا باز تغییر وضعیت می‌دهد.

شیر پروانه‌ای در سایزهای مختلف ۲/۱-۱ الی ۲۰۰ اینچ ساخته و تعمیرات آن‌ها ساده است؛ ولی باید مرتب گریس‌ کاری شود. در بعضی مواقع خاص به فلکه دستی که به میله گرداننده صفحه وصل است و مکانیزم آن در یک جعبه چرخ دنده قرار دارد، مجهز می‌شود تا در صورتی که به‌خاطر گرداننده اصلی (هوا یا هیدرولیک) از کار بیفتد، بتواند با آزاد کردن آن از دنده، اهرم یا فلکه دستی مجرابند را در هر حالت که هست، نگه داشت.

مزایای شیر پروانه‌ ای

از نظر اقتصادی استفاده از شیر پروانه‌ ای در پروژه‌ ها مقرون‌‌ به‌‌ صرفه است، زیرا قیمت آن‌ها نسبت به انواع دیگر بسیار ارزان‌‌ تر است. اگرچه شیرهای پروانه‌ ای در انواع مختلف ساخته می‌شوند، اما تمامی آن‌ها از وزن سبک برخوردار هستند.
صنعتگران به دلیل استفاده از جنس‌های مختلف در ساخت دیسک‌های شیر پروانه‌ ای امکان انتخاب بیشتری را دارند و می‌توانند متناسب با نیاز شیر پروانه‌ای مد نظر خود را انتخاب نمایند. ساختار در نظر گرفته شده برای شیرهای پروانه‌ ای به صورتی است که به‌ راحتی می‌توان آن‌ ها را جابجا کرد. شیرهای پروانه‌ای طول عمر و مقاومت بالایی دارند و به راحتی قابل تعمیر هستند.
قطعات لغزنده و کشویی ندارد.

محفظه برای به دام انداختن سیال ندارد و در نتیجه مقاومت به خوردگی نسبتا بهتر است.

انواع شیر پروانه ای

شیرهای پروانه ای برحسب جنس، نوع طراحی، نحوه اتصال و نوع عملگر دسته بندی های متفاوتی دارد. شیر پروانه ای را به چهار دسته می توان تقسیم کرد:

• براساس طراحی: هم مرکز و غیر هم مرکز.
• براساس نوع اتصال: ویفری، لاگ، فلنجی و لاگ ویفر.
• بر اساس جنس بدنه، دیسک و لاینر شیر پروانه ای: جنس بدنه و دیسک (چدن، فولاد، استیل، آلیاژ های نیکل و…) لاینر (EPDM ,PTFE ,METAL TOMEL,…).
• براساس نوع عملگر: اهرمی، گیربکسی، پنوماتیک، هیدرولیکی و الکتریکی.

انواع شیر پروانه ای (بر حسب نوع عملگر)

در شیرهای پروانه ای با توجه به فضا و نوع کاربرد و نیز میزان گشتاور لازم (برای بازو بسته شدن شیرها) از انواع مختلف محرک ها یا عمل کننده ها استفاده می شوند که بر این اساس به انواع زیر دسته بندی می گردند:

انواع شیر پروانه ای با عملکرد دستی

• شیر پروانه ای اهرمی
• شیر پروانه ای گیربکسی

انواع شیر پروانه ای با عملکرد خودکار

• شیرپروانه ای پنوماتیک
• شیر پروانه ای هیدرولیک
• شیر پروانه ای برقی

انواع شیر پروانه ای اهرمی

این مدل از انواع شیر پروانه ای هستند که به وسیله دستگیره بلندی شبیه به اهرم باز و بسته می شوند بنابراین برای سایزهای کوچک کارایی دارند. این شیرها بیشتر قابل استفاده برای عبور سیالات کم فشار می باشد. شما می‌توانید از این شیر در جریان سیالاتی که حجم بالایی دارند نیز استفاده کنید.

ساده‌ترین الگوی طراحی انواع شیر پروانه ای است که در طراحی آنها از یک استم بلند متصل به فرمان کنترل دستی استفاده ‌شده است. این اهرم دستی می‌تواند طراحی فرمانی شکل و یا یک دستگیره با قابلیت چرخش ۹۰ درجه‌ای باشد. در برخی مدل‌ها اهرم کنترل دستی شیر دارای ضامن قفل مکانیکی هستند تا در صورت فشار سیال مانع از تغییر موقعیت گیت پروانه‌ای شوند.

انواع شیر پروانه ای گیربکسی

این شیرها از انواع شیر پروانه ای هستند که مجهز به گیربکس هستند که عملکرد را ساده تر می کند ولی هزینه بالاتر می رود. در این نوع شیرها یک دستگیره چرخشی به محور شیر وصل می شود و گشتاور مورد نیاز برای بازو بسته شدن شیر را فراهم می کند.
این مدل‌ها همچنان از سری شیرها با عملگر دستی هستند، با این تفاوت که محور گیت پروانه ای از طریق واسط گیربکسی باز و بسته می‌شود. به ‌این ‌ترتیب با اعمال توانی کمتر می‌توانیم گیت‌های بزرگ پروانه‌ای را به ‌راحتی جابجا کنیم. این الگوی طراحی، مناسب ساخت شیرهای بزرگ با گیت‌های سنگین پروانه‌ای تحت عملگر دستی هستند.

انواع شیر پروانه ای پنوماتیک

این نوع از انواع شیر پروانه ای به کمک نیروی هوای فشرده یا گازهای بی اثر فشرده کار می کند که این شیوه باعث عملکرد سریع و همچنین ایجاد ایمنی در مقابل حریق و اتصال کوتاه الکتریکی می شود. از انواع شیر پروانه ای پنوماتیک معمولاً برای مواد مایع و دوغاب استفاده می شوند.

این شیرها به دلیل استفاده آسان و مکانیزم ساده در صنعت شیرآلات بسیار محبوب هستند. این شیرها برای کنترل مایعاتی که قابلیت اشتعال بالایی دارند مانند مواد پتروشیمیایی، نفت و گاز بسیار مناسب هستند.عملگر پنوماتیکی این شیرها یک مجموعه سیلندر با تحریک دو طرفه است. به شکلی که تحت تأثیر تحریک از هر طرف برای باز و یا بسته شدن شیر پروانه ای اقدام می‌کند.

ظرفیت سیلندر پنوماتیک این شیرها وابسته به ابعاد دهانه شیر و فشار سیال انتخاب می‌شود تا از حصول قدرت کافی برای باز و بسته شدن گیت پروانه‌ای اطمینان داشته باشیم.

انواع شیر پروانه ای هیدرولیک

معمولاً برای کاربردهایی که نیاز به گشتاور زیاد برای باز و بسته کردن شیر وجود دارد، استفاده می شود بطور مثال موقعیت هایی که فشار و میزان چسبندگی بالا باشد. عملگرهای هیدرولیکی مخصوص طراحی شیرهای خیلی بزرگ و یا شیرها برای کنترل سیالات خیلی چگال کارایی دارند.

در هر دو مورد به قدرت گشتاور بسیار زیادی برای کنترل شیر و حرکت گیت پروانه ای نیاز داریم. در شیرهای خیلی بزرگ به ‌علت سنگینی دیسک پروانه‌ای و در شیرها با کنترل سیالات خیلی چگال به ‌علت غلبه بر قدرت سیال به گشتاور بالایی نیازمند هستیم که در هر دو مورد از عملگرهای هیدرولیکی استفاده می‌کنند.

انواع شیر پروانه ای برقی

همانطور که از نام آنها مشخص است این شیرها بوسیله نیروی الکتریکی باز و بسته می شوند در این نوع شیرها محرک های الکتریکی نیرو را به شفت خروجی و سپس محور شیر انتقال می دهند و زمانیکه فشار به محور شیر وارد می شود، دهانه شیر باز یا بسته می شود. شیرهای برقی عملکرد بسیار سریعی دارند و هزینه بالاتری دارند.

شیرهای برقی دارای میزان گشتاور بالایی هستند و دارای قابلیت کنترل از راه دور از طریق تابلو کنترل و PLC هستند. کاربرد وسیعی در کنترل خطوط لوله در صنایع شیمیایی، متالورژی و نفت دارند. عملگر شیر پروانه ای برقی دارای موتور الکتریکی مستقل است که با توجه به نوع فرمان صادر شده قابلیت جابه‌جایی گیت پروانه‌ای شیر را دارد.

از آنجایی‌ که تمامی انواع شیر پروانه ای برقی با قابلیت کنترل دبی طراحی می‌شوند و نیاز به تنظیم دقیق گیت پروانه‌ای برای کنترل بهینه دبی سیال دارند، در طراحی آنها از انواع سروو موتورها و یا استپ موتورها استفاده می‌شود. به ‌همین دلیل معمولاً قیمت شیر پروانه ای برقی از دیگر انواع عملگرهای دستی و خودکار بالاتر است.

انواع طراحی بدنه و روش اتصال شیر پروانه ای

شیرهای پروانه‌ای طراحی با بدنه باریک دارند و دیسک پروانه‌ای شکل در محدوده‌ی باریک بدنه این شیرها حول محور میانی و با زاویه ۹۰ درجه می‌چرخد. به ‌این ‌ترتیب در بازترین حالت عملاً گیت شیر از محدوده بدنه شیر خارج شده و در فضای مابین پایپ قرار می‌گیرد. طراحی باریک از ویژگی‌های برجسته در مشخصات فنی شیر پروانه ای است که مناسب نصب در مکان‌های محدود و فضاهای باریک میان پایپ‌ها است. البته برای اتصال این بدنه باریک روش‌های متفاوتی طراحی ‌شده است که به ‌قرار زیر هستند:

• انواع شیر پروانه ای ویفری: شیرها با بدنه بدون فلنچ هستند که برای قرارگیری میان دو فلنچ خط لوله طراحی‌ شده‌اند.
• انواع شیر پروانه ای فلنچ دار: بدنه این شیرها فلنچ مستقلی دارد که با فلنچ پایپ کوپل می‌شود. معمولاً از بدنه فلنچ دار برای طراحی شیر پروانه ای‌های بزرگ با سایز بیشتر از ۸ اینچ استفاده می‌کنند.
• انواع شیر پروانه ای لاگ: شیرهایی با اتصال لاگ شده هستند. اتصال لاگ جانمایی سوراخ‌هایی بر بدنه شیر است که برای عبور پیچ طراحی ‌شده‌اند. به ‌این ‌ترتیب بدنه لاگ مابین پایپ‌ها قرار گرفته و هر سوراخ توسط یک پیچ و مهره مستقل بسته می‌شود. این شیرها مناسب طراحی سیستم‌های پرفشار در ابعاد صنعتی هستند.

اجزای شیر پروانه ایشیرهای پروانه‌ای طراحی ساده‌ای دارند. اما به مانند هر شیر صنعتی دیگر از مونتاژ بخش‌های متعدد فنی تشکیل شده‌اند. اجزای شیر پروانه ای بدون در نظر گرفتن بخش عملگر به قرار زیر است:

• بدنه (Body)
• دیسک (گیت)
• نشیمنگاه (Seat)
• محرک (استم)

مشخصات فنی انواع شیر پروانه ایاگر چه انواع شیر پروانه ای در سایزهای گوناگون و طراحی عملگرهای متفاوت دستی و خودکار برای کاربردهای متفاوت طراحی می‌شوند؛ اما در عمل مشخصه‌های فنی کم ‌و بیش یکسانی دارند. مهمترین مؤلفه‌ها برای بررسی مشخصات فنی شیر پروانه ای به‌ قرار زیر هستند:

• سایز بدنه شیر
• نوع اتصال شیر
• جنس بدنه (Body)
• جنس دیسک و سازگاری آن با انواع سیالات
• نوع عملگر دستی یا اتوماتیک
• نوع عملگر دستی همراه با جانمایی ضامن مکانیکی یا بدون ضامن
• نوع تحریک عملگر اتوماتیک از قبیل سطح فشار سیال پنوماتیکی یا هیدرولیکی و البته نوع سیگنال الکتریکی در شیر پروانه ای برقی
• متریال طراحی نشیمنگاه و قابلیت آب‌بندی آن

شرکت فولاد پارسه با تولید و ساخت انواع شیر آلات پروانه ای با کیفیت بالا و درجه یک و با قیمتی مقرون به صرفه سعی در بالا بردن کیفیت صنایع مختلف و صرفه جویی در هزینه های صنایع دارد.