شیر تخلیه هوا یا شیر هوا ( InstruMate )یکی از شیرالات صنعتی می باشد و این شیر جزء شیرآلات بسیار پرکابرد در صنعت تجهیزات ساختمانی به شمار می آید. از شیر تخلیه هوا برای آزاد کردن هوا در درون خطوط لوله استفاده می گردد و به عنوان یک دریچه آزاد هوا شناخته شده می باشند. این شیرآلات انواع مختلفی دارد و در موقعیت های مختلف بنابر نیاز می توان از این نوع شیرآلات صنعتی استفاده کرد. شیر تخلیه هوا مصارف گوناگونی در از جمله در سیستم لوله کشی آب مصرفی خانه های مصرفی دارد به همین دلیل از اهمیت بالایی بر خوردار است. در این مقاله به بررسی شیر تخلیه هوا و کاربرد آن در موارد صنعتی و ساختمانی می پردازیم.

شیر تخلیه هوا چیست؟

خطوط انتقال سیالات مستعد جمع آوری هوا از سیالات ورودی، پمپ ها و اتصالات هستند. هوای موجود در خط لوله می تواند باعث عدم کارایی و بروز مشکلات جدی در سیستم شود. شیر تخلیه هوا, هوای موجود در خط لوله را دفع می کند و بین کسانی که در صنعت تاسیسات و پایپینگ فعالیت می کنند، از جمله شیرآلات محبوب است. انواع مختلف شیر تخلیه هوا تا سایز ۵۰ سانتی متر و در کاربردهای خاصی ساخته می شود. به منظور استفاده بهتر از شیر تخلیه هوا بایستی انواع شیر تخلیه هوا را شناخته، الزامات مربوط به سیستم را شناخته و مناسب ترین شیر را انتخاب کنیم.

هوا چگونه وارد یک سیستم لوله کشی می شود؟

منبع, اول ورودی خط لوله می باشد که همواره مقداری هوا در حین پر شدن سیستم وارد خط جریان می شود . با این ترتیب حجم زیادی از هوا در نقاط بالایی سیستم و در دستگاههای مکانیکی جمع می شود.به طور معمول ۲ درصد از حجم آب را هوا به صورت محلول به خود اختصاص می دهد و با افزایش دما و فشار، هوا از محلول جدا شده و در نقاط بالایی سیستم جمع می شود.با ایجاد شرایط خلاء از طریق تجهیزاتی مانند شیرآلات، اتصالات و پمپ ها هوا وارد خط جریان می شود.

وظایف شیرتخلیه هوا

1. تخلیه حجم بزرگی از هوا از طریق روزنه اصلی
2. ورود حجم بزرگی از هوا از طریق روزنه اصلی
3. تخلیه هوا یا آزاد کردن هوای تحت فشار

تاثیر هوای به دام افتاده در عملکرد تجهیزات مکانیکی

هوای به دام افتاده در خط لوله می تواند اثرات جدی بر عملکرد و کارایی سیستم داشته باشد. حباب های زیاد هوا در یک خط انتقال می تواند باعث توقف کامل جریان شود و تغییرات ناگهانی سرعت جریان به هنگام جابجایی هوای درون سیستم اتفاق می افتد و به دنبال آن سیستم با پدیده هایی مخربی مثل ضربه قوچ مواجه می شود. ضربه قوچ باعث آسیب به تجهیزات مکانیکی شده و اتصالات را تضعیف کرده و باعث نشتی می شود. همچنین با وجود حباب های هوا در سیستم خوردگی متریال لوله های فلزی سریعتر اتفاق افتاده و باعث شکست زودرس خط لوله می شود. بدین ترتیب استفاده از شیر تخلیه هوا در یک سیستم اهمیت زیادی دارد.

گاهی اوقات هوا در هنگام راه اندازی اولیه از یک خط با یک خروجی دستی برداشته می شود، اما این روش در طول عملیات سیستم به طور پیوسته انجام نمی شود و همچنین حفاظت از خلاء را فراهم نمی کند. امروزه از انواع شیرهای اتوماتیک هوا در تخلیه پمپ و در طول خط لوله استفاده می کنند.

عملکرد شیر تخلیه هوا

شیر هوا در سیستم های خطوط لوله دو عملکرد اصلی را برعهده دارد.

1. هوای انباشته شده در خطوط لوله که تحت فشار می باشد را آزاد می کند که زمانی این انباشت هوا اتفاق می افتدکه حفره حباب و گاز بیشتر از انرژی باشد تا حباب را با جریان سیال انتقال دهد و از شیر تخلیه هوا برای رها کردن هوا داخل خطوط لوله استفاده می گردد.
2. زمانی که فشار داخل لوله پایین و کم است هوا را به سیستم برگرداند .

انواع شیر تخلیه هوا

انواع شیرآلات تخلیه هوا عبارتند از:

1. شیرآلات هوای تک روزنه (روزنه بزرگ یا روزنه کوچک)
2. شیرآلات هوای تک روزنه بزرگ
3. شیرآلات هوای دو روزنه
4. شیرآلات هوای دیسکی

۱.تک روزنه کوچک

این شیرها برای خارج کردن هوای موجود در خط لوله مورد استفاده قرار می گیرند و معمولا در نقاطی از سامانه که امکان تجمع هوا وجود دارد, نصب می شوند. مقطع خروج هوا در این شیرها از چند میلی متر مربع تجاوز نمی کند. مکانیزم عملکرد آنها عبارت از یک شناور کوچک است که به نسبت حجم معینی در داخل آب شناور است و مقطع عبور آب را بسته نگه می دارد و با نفوذ هوا به داخل محفظه گوی شناور به طرف پایین حرکت کرده و روزنه را باز می کند. قطر روزنه این شیرها معمولا کمتر از ۱۰ میلی متر است . بعد از خارج شدن هوا گوی مجددا بالا می آید تا روزنه بسته شود.جنس شناور ممکن است از فولاد ضد زنگ با روکش لاستیکی، مواد پلاستیکی مانند پلی اتیلن و غیره باشد.

۲.تک روزنه بزرگ

این شیرها برای خارج کردن هوای زیاد در موقع پر کردن خط لوله خالی و یا داخل کردن هوای زیاد برای تخلیه خط لوله مورد استفاده قرار میگیرند. در این شیرها مقطع عبور هوا کمی کوچک تر از قطر اسمی شیر است و مانند حالت قبل شناور با حرکت به بالا، روزنه عبور هوا را میبندد و با حرکت به سمت پایین، روزنه را باز میکند و برعکس شیرهای تک روزنه روزنه کوچک حرکت شناور مستقیم و بدون مکانیزم اهرم بندی است.از این شیرها برای مقابله با پدیده ضربه قوچ نیز استفاده میشود.به طور مثال زمانی که به علت ضربه قوچ فشار خط لوله از فشار جو کم تر میشود این شیرها به صورت خودکار باز شده و هوا را به داخل خط لوله میفرستند تا از آسیب دیدن خط لوله به علت کاهش فشار جلوگیری به عمل آورند.

مهم ترین عامل در تعیین کیفیت در این شیرها، جنس شناور، سامانه آببندی و مقدار استغراق شناور است . سامانه آببندی اغلب در روی شناور نیست و روی بدنه شیرها تعبیه میشود.روش اتصال سامانه آب بندی به نشیمن خود که اغلب از جنس لاستیک است اهمیت خاصی دارد چون در این شیرها وارد شدن هوا به داخل شیر باعث ایجاد نیرویی میشود که سامانه آببندی را تحت نیروی کشش به طرف پایین قرار میدهد و اگر این سامانه آببندی روش اتصال محکمی نداشته باشد از جای خود بیرون می آید و باعث از کار افتادن شیر و آببندی نکردن آن میشود.جنس شناور درشیرها ممکن است از فولاد ضد زنگ و یا مواد پلاستیکی باشد.

۳.دو روزنه

این شیرها مجموعه ای از شیر هوای تک روزنه کوچک و تک روزنه بزرگ هستند و کار هر دو شیر را با هم انجام می دهند . حداکثر قطر این شیرها معمولا تا ۲۰۰ میلی متر است. این شیرها در دو نوع شیرهای هوای دو روزنه تک محفظه و دو محفظه تقسیم بندی می شوند. کلیه شیرهای هو ا باید در ورودی خود دارای شیر قطع و وصل باشند تا بتوان در صورت نیاز نسبت به سرویس و یا تعویض شیر در حالتی که خط لوله تحت فشار است اقدام کرد .

برخی شیرهای هوا دارای شیر قطع و وصل داخلی هستند، شیر قطع و وصل داخلی در این شیرهای هوا صرفا می توانند برای سرویس شیر مورد استفاده قرار گیرند ولی در صورت نیاز به تعویض شیر کار تعویض را غیرممکن خواهند کرد . لذا استفاده از شیرهای هوایی که دارای شیر قطع و وصل مجزا هستند, توصیه می شود.

۴.دیسکی

این شیرها نوع بزرگ تر شیرهای هوای تک محفظه روزنه بزرگ هستند.اصولا شیرهای هوای معمولی چه از نوع تک روزنه و چه از نوع دو روزنه در اندازه های بزرگ تر از۲۰۰ میلیمتر تولید نمیشوند و معمولا برای اندازه های بزرگتر از شیرهای هوای دیسکی استفاده میشود. این شیرها برای ورود و خروج هوا در مقادیر بسیار زیاد مورد استفاده قرار میگیرند و قطر آنها معمولا از۲۵۰ میلیمتر بزرگتر است. این شیرها مکانیزم شناور ندارند و یک دیسک مقطع عبور هوا را آببندی میکند، با کاهش فشار در خط لوله تا۱ متر فشار منفی کاملا باز میشود.تنظیم این مقدار توسط یک فنر در ۱ متر ستون آب دیسک شروع به باز شدن میکند و در خارج از بدنه شیر انجام میشود.برای جلوگیری از بسته شدن سریع شیر و وارد کردن ضربه یک مکانیزم ترمز که با هوا کار می کند روی این شیرها نصب میشود.

محل نصب شیر تخلیه هوا

• شیر هوا باید در جایی نصب شود که به دور از نور مستقیم هوا باشد.
• محیط اطراف آن از آلودگی و گردو خاک به دور باشد.
•  همچنین برای اینکه این شیر ها یخ نزنند بهتر است در محلی سرپوشیده نصب گردند.
•  پیشنهاد می شود که به صورت عمودی نصب شود.
•  بهتر است یک عدد شیر کشویی در زیر شیر هوا نصب بگردد.

نکات ضروری برای نصب و نگهداری شیرهای هوا

• برای اطمینان از عملکرد صحیح شیرهای هوا باید آنها را به صورت عمودی و کاملاً تراز روی شیر قطع و وصل نصب شود.
• بکار بردن یک عدد صافی بین شیر کشویی و شیر هوا برای عملکرد مناسب شیرهای هوا بهتر می باشد.
• قبل ازبهره برداری از شیرخط لوله باید کاملاً شستشو شده و به هیچگونه اجسام سختی در داخل خط لوله نباشد.
• برای اطمینان از عدم اختلال در کارکرد شیرهای هوا باید هر شش ماه یکبار عملکرد آببندی آنها کنترل شود.