شیر فلکه کشویی از جمله شیرهایی است که برای قطع و وصل جریان استفاده می شود . این نوع شیرها دارای فلکه ای هستند که با چرخش آن بصورت پاد ساعتگرد و ساعتگرد عمل باز و بسته شدن انجام می شود .
شیر کشویی 1اینچ کلاس 600 اف44 او.ام.بی
gate valve 1"class600 a182 F44 OMB mark
F44 (که EN 1.4547، UNS S31254، 254 SMO و SS2378 نیز نامیده می شود) یک فولاد زنگ نزن آستنیتی با آلیاژ بالا با مقاومت در برابر خوردگی استثنایی است. یک فولاد ضد زنگ آستنیتی بسیار بالا است. با ترکیبی از مقاومت چقرمگی ضربه در برابر ترک خوردگی تنش کلرید و خوردگی حفره ای و شکافی با استحکامی دو برابر سری فولاد ضد زنگ 300 طراحی شده است.
فولاد فوق آستنیتی 6Mo ترکیبی از استحکام کششی متوسط و شکل پذیری بالا با مقاومت در برابر خوردگی عالی در آب دریا و انواع محیط های صنعتی است. به طور معمول آلیاژ دارای PREN 42-44 است که تضمین می کند که مقاومت در برابر خوردگی حفره ای بالا است و همچنین مقاومت بالایی در برابر خوردگی شکاف دارد.
جوش
جوشکاری فولاد ضد زنگ گرید 254 SMO به مواد پرکننده نیاز دارد که بدون آن خواص مقاومتی ضعیفی به همراه دارد. فلزات پرکننده مانند AWS A5.14 ERNiCrMo-3 و آلیاژ 625 توصیه می شود. الکترودهای مورد استفاده در این فرآیند باید با AWS A5.11 ENiCrMo-12 مطابقت داشته باشند.
آنیل
بازپخت این ماده باید در دمای 1149-1204 درجه سانتیگراد (2100-2200 درجه فارنهایت) انجام شود که پس از آن باید کوئنچ آب انجام شود.
کار داغ
آهنگری، برهم زدن و سایر عملیات مربوط به این ماده را می توان در دمای 982 - 1149 درجه سانتیگراد (1800 - 2100 درجه فارنهایت) انجام داد. توصیه می شود که دما از این محدوده تجاوز نکند زیرا باعث پوسته پوسته شدن و کاهش کارایی مواد می شود. برای دستیابی مجدد به حداکثر خواص مقاوم در برابر خوردگی، انجام آنیلینگ پس از فرآیند توصیه می شود.
سرد کار
کار سرد را می توان با استفاده از تمام روش های سنتی انجام داد. با این حال، این فرآیند به دلیل میزان سخت شدن کار بالا، دشوار خواهد بود. نتیجه باعث افزایش استحکام و چقرمگی مواد می شود.
استحکام سیستم عامل ها
فولاد ضد زنگ درجه 254 SMO به عملیات حرارتی پاسخ نمی دهد. سخت شدن فقط از طریق کاهش سرد امکان پذیر است.
شیرهای کشویی، شیرهایی هستند که برای قطع و وصل جریان مورد استفاده قرار می گیرند. یا به طور کامل باز هستند و یا کاملاً بسته می باشند. دیسک شیرهای کشویی در زمانی که شیر کاملاً باز است از مسیر خارج می شوند و در بونت شیر قرار می گیرند.
در واقع در gate valve ها ، در زمان باز بودن، سیال از مسیری عبور میکند که از نظر سایز و ابعاد با سایز خط یکسان می باشد. لازم به ذکر است که اگر از این مدل شیر، برای تنظیم جریان استفاده شود، به دلیل آنکه هنگامیکه جریان به دیسک شیر برخورد میکند ارتعاشات درون دیسک شروع شده و علاوه بر آن باعث ایجاد سایش و فرسایش درون دیسک می شود. بنابراین هرگز نباید از شیرهای کشویی برای تنظیم جریان استفاده کرد. در این مدل از شیر باید دقت کرد که چه در زمان نگه داری در انبار و چه در زمان بسته بودن شیر برو روی خط، هرگز نباید شیر در وضعیت نزدیک به حالت بسته باشد.
هر شیر کشویی از پنج قسمت عمده تشکیل شده است:
سرفلکه (Handwheel): باز و بسته کردن این مدل از شیرها اکثراً از طریق سر فلکه و یا Handwheel انجام می شود. استفاده از اکتهای بادی و برقی بر روی این مدل از شیرها رایج نمی باشد.
بدنه (Body): بدنه قسمتی از شیر است که به سایر اقلام و تجهیزات وصل می شود. این اتصال عموماً از طریق نوع فلنچ، دنده و یا جوش میباشد.
بونت (Bonnet): قسمتی از شیر است که قسمت های متحرک شیر درون آن قرار دارند و به بدنه عموماً از طریق پیچ وصل می شود.
تریم (Trim): به مجموعه دیسک، استم، و سیت رینگ های (Seat Ring) یک شیر کشویی، Trim آن شیر میگویند.
در شکل زیر قسمتهای مختلف شیرهای کشویی نمایش داده شده است.
محور ولو (Stem): استم در شیر کشویی وظیفه جابجا کردن دیسک درون شیر را دارا می باشد. در واقع عاملی است که گشتاور وارد آمده بر HandWheel و یا دسته را به دیسک منتقل می کتد و عامل حرکت آن به بالا و پایین می شود.
شیرهای کشویی از نظر نوع استم (Steam ) به دو دسته Rising Stem و Non Rising Stem تقسیم بندی می شوند.
درحالت Rising Stem، استم شیر در حالتی که شیر باز است به بالای دسته یا همان Hand Wheel می رود. این مدل از شیرهای کشویی را در نقشه PID و در Certificate ها با اسم OSY(Outside Screw and Yoke) مشخص می کنند.
اما در حالت Non Rising، حرکت به سمت بالا از استم مشاهده نمیشود. در واقع در این حالت دیسک با استفاده از دنده های روی استم، به سمت بالا و پایین حرکت می کند. عمدتاً از شیرهای Rising Stem استفاده می شود چون باز و یا بسته بودن شیر برای اپراتور خط معلوم می باشد. علاوه بر آن به دلیل آنکه در حالت Non Rising دندههای استم در معرض سیال قرار دارد بنابراین در معرض خوردگی، سایش و حرارت است که منجر به خرابی زود هنگام آن میشود.
لازم به ذکر است که متخصص طراحی پایپینگ اگر از شیر کشویی Rising Stem استفاده می کند باید فضای مورد نیاز بالای شیر برای بیرون زدن استم را در نظر بگیرد.
به طور کلی از مزیت های شیر های کشویی می توان به افت فشار کم، ظرفیت بالا (ضریب جریان Cv بالا) و میزان فرسایش کم اشاره کرد.
شیرهای کشویی از نظر نوع سیت و دیسک به چند دسته کلی تقسیم میشوند:
موازی (Parallel Gate Valve)
گوهای (Wedge Gate Valve)
گیوتینی (Knife Gate Valve)
کانال دار (Conduit Gate Valve) شیر کشویی موازی:
در حالت موازی، دو دیسک به صورت کاملاً موازی با یکدیگر می باشند. در این مدل دیسک، فشار در حالتی که دیسک در پایین ترین نقطه خود قرار دارد کمک می کند تا دیسک به سیت در سمت خروجی فشرده شود که باعث آب بندی بهتر می شود. مشهود است که هر چه فشار سیال بیشتر باشد، آب بندی در طرف خروجی بهتر است و از آن سو اگر فشار در سمت ورود کم شود، آب بندی دیسک با مشکل روبرو می شود. در بعضی از مدلهای موازی در واقع دیسک از دو صفحه موازی تشکیل شده است که از وسط توسط فنر به حامل وصل شده اند. وجود فنر باعث شده که در دماهای بالا و در مواقعی که اختلاف دمای پایین دست و بالا دست جریان زیاد می باشد اختلالی برای عملکرد دیسک به وجود نیاید. علاوه بر این مزیت، شیرهای کشویی با دیسک موازی برای سیالات با ذرات معلق (دوغ آبی) بسیار مناسب تر از مدل گوه ای می باشند.
شیر کشویی گوه ای:
پرکاربردترین نوع از شیر کشویی، مدل گوه ای می باشد. این مدل از شیر به اصطلاح Self Seating است. در این حالت دیواره دیسک عمود بر مسیر عبور جریان سیال نیست و با صفحه عمود بر مسیر جریان سیال زاویه میسازد. در واقع لبه پایینی این مدل از دیسکها به شکل یک گوه است و کاملاً صاف نمی باشد. در این مدل از شیرها با توجه به شکل ظاهری دیسک، میزان سایش و فرسایش مابین دیسک و نشیمنگاه بسیار کم می باشد. همانطور که پیشتر نیز اشاره شد، در مدل موازی در فشارهای پایین آب بندی مناسبی مابین دیسک و سیت وجود ندارد اما در مدل گوه ای ، هم در فشار پایین وهم در فشار بالا، آب بندی مناسبی وجود دارد.
در شیرهای کشویی گوه ای، هنگامی که سیالات با ذرات معلق از مسیر عبور کرده اند ممکن است در هنگام بسته شدن این ذرات سطح روی سیت را بپوشانند و مانع از بسته شدن کامل دیسک شوند که باعث عدم آب بندی کامل می شود. لذا این مدل از شیرآلات با دیسک گوهای برای سیالات با ذرات معلق مناسب نمی باشند.
شیر های کشویی گوه ای با توجه به شکل ظاهری دیسک به کار رفته در آن ها به سه دسته مختلف زیر تقسیم می شوند.
لبه صلب (Solid Wedge)
رایج ترین و پرکاربرد ترین نوع لبه دیسک در شیرهای کشویی نوع صلب میباشد که از سادگی و قدرت بالایی برخوردار است. شیری با این نوع از لبه تقریباً در هر حالت و موقعیتی میتواند به خط وصل شود و همچنین و تقریباً برای هر نوع مایعی به کار میرود. این نوع از لبه در واقع ساختمانی یک تکه دارد. لبه صلب برای جریان های توربلانس بسیار مناسب می باشد.
لبه منعطف (Flexible Wedge)
در واقع این مدل از لبه شیر، تنها در مرکز دیسک به صورت صلب است و در سطوح خارجی تر و سطح تماس با سیت به صورت منعطف می باشد. در واقع یک دیسک یک تیکه می باشد که در محیط اطراف آن قسمت تو خالی وجود دارد که به منظور بهبود عملکرد دیسک در مواقعی که زاویهای بین سیت و دیسک به وجود می آید درست شده است.
لبه شکاف دار (Split Edge)
اسم دیگر این مدل از لبه دیسک دوبل است. این مدل، آب بندی بهتری در مقایسه با دیسک های صلب دارد. در واقع این مدل از دیسک قابلیت خود تنظیمی دارد و و خودش را با دو طرف سیت هم تراز می کند. در زمانی که شیر در حالت باز قرار دارد و دیسک بالا می باشد، دو تکه مختلف گوه با استفاده از فنرهای موجود در آن به یکدیگر نزدیک می شوند، در زمانیکه شیر در حالت بسته شدن است و دیسک به سمت پایین در حرکت می باشد، بدون هیچگونه تماس با سیت تا انتها می رود. سپس در آخرین نقاط از کورس حرکتی خود، مکانیزم جداکننده دو سمت دیسک عمل می کند و سبب جدا شدن دو قسمت از یکدیگر و چسبیدن آنها به سیت می شود. لازم است اشاره شود که این نوع از شیرها در واقع یک مدل خاص هستند و از قیمت آنها نیز بالا می باشد و کمتر در بازار فروش شیرآلات یافت می شوند.
به صورت عمومی در سیستم های طراحی پایپینگ پیشنهاد می شود که شیر های کشویی با قطر نامی کمتر از 2، به صورت لبه صلب باشند و بزرگتر از آن به صورت لبه منعطف باشند. از لبه شکاف دار بیشتر برای سیستمهای بخاری استفاده می شود که در آن ها نمیتوان از شیرهای کشویی با دیسک مواز ی استفاده کرد.