آیا شیر سوزنی نوعی گیت ولو است؟

شیر سوزنی یک شیر با حرکت خطی (Linear motion) است که اصولاً برای قطع و وصل و کنترل جریان به کار می رود. عملکرد این شیر ساده است و با چرخاندن هندویل شیر، به راحتی می توان میزان جریان سیال عبوری را تنظیم کرد. عمل باز و بسته شدن شیر می تواند به صورت دستی یا خودکار (با استفاده از عملگر) انجام شود. این عملگر می‌تواند الکتریکی، پنوماتیک یا هیدرولیک باشد که بیشتر در استفاده های صنعتی از این عملگرها استفاده می شود. با این حال، به طور متداول، از عملگر دستی و از نوع هندویل برای باز و بسته کردن آن استفاده می شود.

در وضعیتی که دیسک شیر سوزنی کاملا در برابر مسیر حرکت سیال قرار می گیرد، شیر بسته می شود و مسیر حرکت سیال مسدود می گردد و با خروج دیسک از مسیر، مسیر سیال باز می شود و شیر به حالت باز در می آید.

مهم ترین ویژگی این نوع شیر، موازی بودن آببند با جهت جریان سیال است که این ویژگی سبب می شود شیر برای تنظیم جریان کارآمد باشد و فرسایش دیسک و آببند کاهش یابد؛ هرچند، همین ویژگی مقاومت بالایی در برابر جریان سیال و آشفتگی جریان در درون شیر سوزنی ایجاد می شود.

شیر سوزنی نسبت به سایر انواع شیرها نظیر شیر کشویی، شیر توپی، شیر پروانه ای و … که مجرای مستقیم دارند، افت فشار بالایی ایجاد می کند؛ بنابراین، در سیستم هایی که افت فشار عامل کنترلی محسوب می شود و به زیان سیستم است، نباید از شیر سوزنی استفاده کرد.

علاوه بر این، نکته اساسی که در مورد شیر سوزنی وجود دارد این است که به دلیل این که تمام فشار سیال به صورت مستقیم به ساقه شیر (Stem) منتقل می شود سایز این نوع شیرآلات نهایتا به DN 300 می رسد. البته ممکن است به صورت استثناء، شیر سوزنی در سایزهای بزرگتر از ۳۰۰ نیز تولید شود؛ در چنین حالتی، در تولید و کاربست آن باید از قوانین و اصول خاصی تبعیت کرد. به طور مثال، بال ولو تا سایز DN 1200 نیز تولید و استفاده شده است.

از شیرهای سوزنی (گلوب ولو) به صورت گسترده به منظور کنترل جریان به کار می روند. بنابراین، به منظور جلوگیری از کاهش طول عمر مفید و کارکرد رضایت بخش شیر سوزنی، باید میزان سیال و درجه کنترلی که از این شیر انتظار می رود و همچنین میزان افت فشار و کارکرد مورد نظر در طراحی شیر سوزنی مورد توجه قرار گیرد. پس به طور کلی، حداکثر میزان فشار دیفرانسیلی در سطح دیسک نباید از ۲۰ درصد حداکثر فشار بالادستی یا ۱۳۸۰ کیلوپاسکال فراتر رود.

ساختمان شیر سوزنی

شیرهای سوزنی، همانند شیر فلکه های کشویی دارای دو نوع ساقه بالارونده و غیر بالا رونده هستند که در استفاده های صنعتی، نوع ساقه بالا رونده مرسوم تر است. از نظر اجزای شیر نیز، شیر سوزنی شباهت زیادی به شیر کشویی دارد به همین دلیل شاید عنوان شیر فلکه سوزنی را نیز شنیده باشید.

هرچند شیر فلکه کشویی و شیر سوزنی تفاوت هایی با یکدیگر دارند، برخی از برندها، به خصوص برندهای تولید کننده شیر سوزنی برنجی، آن را شیر فلکه کشویی نامیده اند که به نظر می رسد به دلیل هندویل فلکه ای شکل آن باشد، ما نیز به ناچار در بخش محصولات، از این عنوان استفاده کرده ایم. باید توجه داشت اگر کلمه فلکه به نوعی مربوط به خانواده گیت ولوها تلقی شود نمی تواند صحیح باشد. در انتهای این مطلب تفاوت این دو نوع شیر شرح داده شده است.

 در این نوع شیر، آب‌بند موازی با خط جهت جریان قرار دارد، این امر بخصوص در حالتی که شیر بسته است، باعث وارد آمدن فشار سیال به دیسک می شود. شاید این مورد نکته منفی در مورد شیر سوزنی باشد، با این حال، از چند جبنه دیگر، دیسک موازی یک مزیت محسوب می شود. این دیسک موازی مقاومت مناسبی در برابر سایش دارد.

 تعمیر و نگهداری شیر سوزنی نسبتا ساده است که این به دلیل قابلیت جابجایی و تعویض راحت آببند و دیسک است. این عامل، شیر سوزنی را برای استفاده در سیستم هایی که در آن ها شیر مکررا نیاز به تعمیر دارد مناسب می کند. ساختمان خاص شیر سوزنی و مسافت کم جابجایی دیسک آن در مواردی که زمان عمل کردن شیر و تنظیم مکرر آن حائز اهمیت است، یک مزیت مهم محسوب می شود.

انواع شیر سوزنی از نظر شکل بدنه   

 شیر سوزنی از نظر ساختمان و شکل بدنه به سه نوع عمده شیر سوزنی T شکل، شیر سوزنی ۹۰ درجه (انگل گلوب ولو) و شیر سوزنی Y شکل تقسیم می شود که در شکل فوق ساختمان آن ها را مشاهده می کنید.

شیر سوزنی T شکل

این نوع شیر سوزنی متداول ترین و پرکاربردترین نوع شیرهای سوزنی است که از یک دیافگرالم Z شکل در آن استفاده شده است. تنظیم افقی آببند (Seat) به دیسک و ساقه این امکان را می دهد تا عمود بر خط افق جابجایی داشته باشند. این نوع طراحی شیر سوزنی، کم ترین ضریب جریان و بیش ترین افت فشار را دارد. از این نوع شیر سوزنی در سیستم هایی نظیر خطوط بایپس که تنظیم جریان سنگین مد نظر است در کنار شیرهای کنترلی استفاده می شود. همچنین از این نوع شیر سوزنی در مواردی استفاده می شود که تنظیم جریان مد نظر است و نگرانی بابت افت فشار نداریم. به عبارتی،  بزرگترین محدودیت این نوع شیر سوزنی افت فشار بالای آن است.

شیر سوزنی ۹۰ درجه (انگل گلوب ولو)

شیر سوزنی ۹۰ درجه شکل تغیر یافته ای از شیر سوزنی T شکل است که دو خروجی آن با زاویه ۹۰ درجه نسبت به هم قرار دارند و جریان سیال یک چرخش ۹۰ درجه ای در درون شیر انجام می دهد و ضریب جریان این نوع شیر سوزنی از نوع Y شکل پایین تر است. شیر سوزنی ۹۰ درجه برای حالت هایی که با جریان سیال پالسی و جهنده سر و کار دارند مناسب است؛ زیرا توانایی کنترل ضربات سیال ناشی از این نوع جریان را دارند.

شیر سوزنی Y شکل

شیر سوزنی Y شکل گزینه مناسبی در میان شیرهای سوزنی با افت فشار بالا است. در این نوع شیر سوزنی، آببند و ساقه با زاویه تقریبا ۴۵ درجه نسبت به جریان قرار دارند که این زاویه باعث می شود جریان سیال نرم تر شود و مسیر جریان به صورت کاملا باز قرار گیرد. در این حالت، کم ترین مقاومت در برابر جریان سیال شکل خواهد گرفت و افت فشار کاهش پیدا خواهد کرد. این نوع شیر سوزنی می تواند به مدت طولانی در حال باز بماند بدون اینکه دچار فرسایش شدید شود و این را مدیون زاویه ۴۵ درجه آببند و ساقه است. این نوع شیر سوزنی عموما برای حالت هایی مناسب است که تنظیم جریان به صورت فصلی مدنظر است. همچنین برای تنظیم جریان در هنگام راه اندازی و شروع کار سیستم این نوع شیر سوزنی مناسب است.

انواع شیر سوزنی از نظر جنس متریال

شیر سوزنی همانند سایر انواع شیرآلات صنعتی بنا به کاربرد و مورد استفاده، به طور عمده از چند نوع متریال تولید و عرضه می شود. شیر سوزنی از نظر جنس متریال، به طور عمده به شیر سوزنی برنجی، شیر سوزنی چدنی و شیر سوزنی فولادی شامل شیر سوزنی کربن استیل و استنلس استیل تقسیم می شود. برای آشنایی با این شیرها در ادامه همراه ما باشید. این بخش بسیار مهم است و یکی از مهم ترین فاکتورهایی که باید در انتخاب شیر سوزنی موردنظر قرار گیرد متریال مورد استفاده در ساخت آن است که علاوه بر کارکرد شیر بر قیمت آن نیز اثرگذار است.

شیر سوزنی برنجی

شیر سوزنی برنجی در مواردی مورد استفاده قرار می گیرد که جریان یکنواخت و منظم سیال مورد نیاز است. این شیرها برای تنظیم جریان و یکنواخت سازی جریان سیال انتخاب مناسبی هستند. شیر سوزنی برنجی معمولا در مواردی نظیر لوله کشی های آب منازل، مصارف صنعتی، کشاورزی، تاسیسات گرمایشی، سیستم های پنوماتیک، بخار اشباع، سیستم های بهداشتی، بخار، نفت، بنزین و سایر هیدروکربنها قابل استفاده می باشد. بنابراین، می توان گفت گستره کاربرد شیر سوزنی برنجی در اندازه ای است که بتواند جوابگوی نیازهای مختلف متنایب با ویژگی های آن در محدوده سایز خود باشد.

 شیر سوزنی برنجی عموما در محدوده سایز مشخصی تولید می شود.شیر سوزنی برنجی سیم ایتالیا و شیر سوزنی برنجی کیز ایران دو مورد از شیرهای سوزنی با کیفیت هستند که در بازار داخلی به خوبی شناخته شده اند و به عبارتی می توان گفت امتحان خود را پس داده اند. شیر سوزنی برنجی سبک سیم ایتالیا و کیز ایران در محدوده سایز ۱/۲ تا ۲ اینچ و با فشار کاری ۱۰ بار تولید و عرضه می شوند. علاوه بر این، شیر سوزنی سنگین سیم ایتالیا در محدوده سایز ۱/۲ تا ۴ اینچ و با فشار کاری ۱۶ بار نیز تولید می شود که در سیستم های با فشار کاری بالاتر از ۱۰ بار قابل استفاده است.

شیر سوزنی چدنی

شیر سوزنی چدنی یا گلوب ولو چدنی، دومین دسته از شیرهای سوزنی است که کاربرد وسیعی در صنایع مختلف دارد. این نوع شیر سوزنی از نظر کارکرد تفاوتی با سایر شیرهای سوزنی ندارد و برای قطع و وصل و تنظیم جریان سیال مورد استفاده قرار می گیرد.

شیر سوزنی چدنی عمدتا در گستره سایز ۲ تا ۸ اینچ (DN 50 – DN 200) و در فشار کاری ۶ تا ۴۰ بار تولید و عرضه می شوند. سایزهای بزرگتر این نوع شیر سوزنی نیز طبق سفارش قابل تولید است و در تولید آن باید شرایط خاصی مدنظر قرار گیرد.

 از جمله معروف ترین شیرهای سوزنی چدنی می توان به شیر سوزنی وگ امید گلستان اشاره کرد. جنس بدنه شیر سوزنی وگ امید گلستان چدنی و جنس دیسک آن استنلس استیل است و برای آببندی آن از آببند NBR و EPDM استفاده می شود. با توجه به طراحی این شیر، امکان تعویض قطعات و تعمیر و نگهداری و سرویس بدون خارج کردن آن از شبکه میسر است.

از شیر سوزنی چدنی می توان در خطوط آب رسانی شهری و صنایع مختلف دیگر استفاده کرد. قیمت شیر سوزنی چدن وگ امید گلستان در کنار کیفیت بالای آن مناسب است و عملکرد مطلوب آن، این شیر را به گزینه ای محبوب تبدیل کرده است.

انواع شیر سوزنی از نظر نوع اتصال

پس از تعیین کاربرد، متریال و فشار کاری شیر سوزنی، نوع اتصال شیر یکی دیگر از عوامل مهم در تعیین نوع شیر سوزنی مناسب برای سیستم شماست. شیرهای سوزنی همانند سایر انواع شیرآلات صنعتی در سه نوع اتصال مختلف تولید و عرضه می شوند. این سه نوع عبارتند از شیر سوزنی رزوه ای، شیر سوزنی فلنجدار، و شیر سوزنی جوشی. شیر سوزنی برنجی عمدتا با اتصال رزوه‌ای مورد استفاده قرار می گیرد، با این حال، در شرایط خاص نوع فلنجی آن نیز می تواند انتخاب شود.

شیر سوزنی چدنی فلنج‌دار نیز متداول‌ترین و پرکاربردترین نوع شیر سوزنی چدنی است. در مورد شیرآلات فولادی نیز که عمدتا استفاده صنعتی دارند، هر سه نوع اتصال مورد استفاده قرار می‌گیرد، با این حال نوع فلنج‌دار آن متداول‌تر است.

مزایا و معایب شیر سوزنی

تفاوت شیر سوزنی (گلوب ولو) با شیر فکله کشویی (گیت ولو)

هنگام انتخاب شیرآلات مناسب برای سیستم موردنظرتان، آگاهی به تفاوت شیر سوزنی و شیر فلکه کشویی بسیار حائز اهمیت است. با این که این دو نوع شیر شبیه به هم هستند، کاربردهای مختلفی دارند. شیر سوزنی می تواند هم برای تنظیم و هم قطع و وصل جریان مورد استفاده قرار گیرد، در حالی که از شیر فلکه کشویی تنها برای قطع و وصل جریان در حالت کاملا باز یا بسته شیر استفاده می شود و زمانی که شیر کشویی در حالت نیمه باز قرار دارد جریان به صورت غیرخطی تغییر می کند که این موضوع می تواند سبب ایجاد لرزش و صدمه دیدن شیر شود.

شیر فلکه کشویی برای حالتی مناسب است که قطع و وصل جریان به صورت مکرر انجام می شود و شیر باید مدام باز و بسته شود (به دلیل افت فشار کم نسبت به شیر سوزنی)، در حالی که شیر سوزنی برای حالت باز، بسته یا نیمه باز برای مدت زمان طولانی نیز مناسب هستند.

شیر سوزنی نسبت به شیر فلکه کشویی و شیر توپی، در حالت کاملا باز، افت فشار قابل توجهی ایجاد می کند که دلیل آن تغیر جهت جریان سیال در درون شیر سوزنی است. تفاوت دیگری که وجود دارد این است که دیسک شیر کشویی نسبت به دیسک شیر سوزنی بیشتر در معرض فرسایش قرار دارد. علاوه بر این موارد، از شیر سوزنی در برخی موارد می توان به عنوان شیر تخلیه فشار (Pressure Relief Valve) یا شیر یکطرفه استفاده کرد. در واقع، یکی از مهم ترین تفاوت های شیر سوزنی و شیر فلکه کشویی این است که شیر کشویی را می توان در هر جهتی نصب و استفاده کرد، اما شیر سوزنی در یک جهت قابلیت عبور دادن جریان را دارد.