شیر پروانه ای یا باترفلای ولو (Butterfly Valve) چیست؟

شیر پروانه ای یا باترفلای ولو (Butterfly valve) شیرآلاتی با چرخش ربع گرد (90 درجه) هستند که برای قطع و وصل جریان کاربرد دارند. گفته می‌شود شیرهای پروانه‌ای می‌توانند برای تنظیم جریان نیز استفاده شوند، اما این کار توصیه نمی‌شود زیرا می‌تواند به دیسک شیر آسیب برساند و بر خاصیت آب‌بندی آن تأثیر منفی بگذارد. این نوع ولوها سبک وزن، کم حجم، ارزان و با عملکرد سریع هستند.

شیرآلات صنعتی چیست؟

شیر پروانه ای چگونه کار می کند؟

ساختار شیر پروانه ای نسبتا ساده است و جریان سیال با چرخش دیسک شیر کنترل می شود. در حالت بسته، دیسک مسیر جریان شیر را مسدود می کند. درحالیکه در حالت باز، دیسک برای اجازه دادن به جریان، عمود بر جهت جریان قرار می گیرد. شیرهای پروانه ای به طور کلی امکان جریان دو طرفه و قابلیت قطع کامل را فراهم می کنند. با این حال، تمام مسیر جریان را مسدود نمی کند. (Full-bore نیستند).

شیر پروانه ای

اجزای سازنده شیر پروانه ای 

اجزای اصلی شیرآلات پروانه ای [1] عبارتند از:

  • بدنه شیر (Body): بدنه شیرآلات پروانه ای بین فلنج های لوله قرار میگیرد. رایج ترین اتصال انتهایی آن فلنجی و ویفری هستند.
  • دیسک (Disk): دیسک به بدنه شیر متصل است و به عنوان دروازه ای عمل می کند که جریان سیال را متوقف یا کنترل می کند. برای بهبود جریان و آب بندی تغییرات زیادی در طراحی، جهت گیری و جنس دیسک وجود دارد.
  • نشیمنگاه (Seat): یک الاستومر یا فلز ضد نشتی قوی است که داخل بدنه شیر را می پوشاند و دیسک را در موقعیت بسته نگه می دارد.
  • ساقه (Steam): ساقه شیر به عنوان میله نیز شناخته می شود. قسمتی از شیر است که دیسک را به مکانیزم عملگر وصل می کند و گشتاور ایجاد شده را از طریق خود منتقل می کند.
  • آب بند (Seal): آب بند یا درزگیر در چندین نقطه اتصال داخل شیر پروانه ای وجود دارد تا در حین کار، از نشتی جلوگیری شود.

اجزای باترفلای ولو

عملگر باترفلای ولو

راه های مختلفی برای راه اندازی شیر پروانه ای وجود دارد:

  • عملگر برقی (Electric): از یک محرک برقی برای کنترل شیر با سیگنال کنترلی استفاده می شود و معمولا برای تنظیم دفت بالا و کاربردهای حساس به زمان استفاده می شود.
  • پنوماتیک (Pneumatic): عملگرهای بادی یا پنوماتیک برای کاربردهای با دقت بالا استفاده می شوند و از هوای فشرده برای تغییر وضعیت شیر استفاده می شود.
  • هیدرولیک (Hydraulic): در کاربردهایی که نیاز به گشتاورهای زیاد برای باز و بسته کردن شیر دارند، مانند کاربردهای فشار بالا و ویسکوزیته بالا استفاده می شوند.
  • دستی (Manual): شیر پروانه ای با عملکرد دستی از یک فلکه (Handwheel)، میله یا اهرم برای کار با شیر استفاده می کتتد. شیرهای کوچکتر معمولا مجهز به اهرم هستند. برای سایزهای بزرگتر گیربکس ارائه می شود تا گشتاور بیشتری منتقل کند.

آب بندی باترفلای ولو

عنصر آب بندی، که به آن نشیمنگاه (Seat) نیز گفته می شود، یکی از مهمترین اجزای شیر پروانه ای است که وظیفه اطمینان از سفت بودن اتصال و عدم نشتی را برعهده دارد. نشیمنگاه شیر پروانه ای بسته به کاربرد میتواند از متریال مختلفی ساخته شود:

  • NBR: یک ماده لاستیکی که مقاومت بالایی در برابر روغن های معدنی، چربی ها، آب، روغن ها یا هیدروکربن ها دارد.

  • EPDM: یک ماده لاستیکی که مقاومت خوبی در برابر گرما، آب داغ یا مواد شیمیایی دارد.

  • VITON: این الاستومر مقاومت حرارتی و شیمیایی بالایی دارد و برای روغن ها، مواد شیمیایی یا سایر سیالات با دمای بالاتر مناسب است.

  • METAL SEATED: آب بندی فلزی تقریبا برای همه سیالات تا بیش از 500 درجه سانتیگراد مناسب است. [2]

انواع شیرآلات پروانه ای

باترفلای ولو براساس نوع بدنه به چند دسته تقسیم می شوند:

  • فلنجی (Flanged): دارای یک فلنج کامل برای سهولت نصب در خط لوله فلنجی مجاور است.

شیر پروانه ای فلنج دار

  • ویفری (Wafer): این نوع شیر پروانه ای بی دو فلنج قرار می گیرد و پیچ های اتصال از هر دو فلنج عبور می کنند تا شیر را بین فلنج ها نگه دارند. بدنه ویفری ممکن است دارای برجستگی هایی باشد که به ترازبندی کمک می کند، اما این برجستگی ها سوراخ دار هستند و رزوه ندارند.

شیر پروانه ای ویفری

  • تمام فلنجی (Fully Lugged): در این نوع بدنه مجموعه ای کامل از لبه های رزوه دار وجود دارد که کاملا با فلنج جفت مطابقت دارد و شیر با پیچ و مهره از هر طرف به بدنه شیر پیچ می شود.

باترفلای ولو تمام فلنجی

  • کوپلینگ شیاردار (Groove Coupling): این نوع بدنه کشیده و به شکل لوله شیاردار در هر طرف است که با لوله های شیار دار مجاور با یک کوپلینگ شیار دار متصل می شود.

کوپلینگ شیاردار

  • بهداشتی (Hygienic): شیرآلات پروانه ای بهداشتی دارای انواع اتصالات انتهایی هستند که به غیر از نوع جوشی لب به لب امکان جداسازی و اتصال مجدد سریع را فراهم می کنند. این اتصالات معمولا رزوه ای هستند.

شیرآلات بهداشتی پروانه ای

باترفلای ولو براساس ساختار به چند دسته تقسیم می شود:

شیر پروانه ای هم مرکز

شیرآلات پروانه ای هم مرکز (Concentric Butterfly Valve) برای کاربردهای کم فشار مناسب هستند. ساده ترین نوع شیر پروانه ای، نوع هم مرکز آن است. محور این شیر از مرکز دیسک عبور می کند که در مرکز سوراخ لوله قرار دارد. نشیمنگاه شیر در قسمت داخلی بدنه قرار گرفته است. دیسک هنگام چرخش 90 درجه، حدود 85 درجه با نشیمنگاه تماس پیدا می کند. این نوع طراحی آب بندی مناسب و قابل اعتمادی دارد.

شیر پروانه ای غیر هم مرکز

در شیرهای پروانه ای غیر هم مرکز (Eccentric Butterfly Valve)، ساقه از پشت خط مرکزی دیسک عبور میکند. این نوع شیر پروانه ای انواع مختلفی دارد:

  • تک آفست (Single-offset): ساقه پشت خط مرکزی قرار گرفته است.
  • دو آفست (Double Offset): ساقه پشت دیسک و با یک آفست اضافی به یک طرف قرار دارد. این طراحی باعث می شود که دیسک فقط در 1 تا 3 درجه چرخش هنگام بسته شدن شیر، روی نشیمنگاه ساییده شود.
  • سه آفست (Triple Offset): افست سوم در این نوع شیر باعث کارآمدتر شدن و مقاوم شدن در برابر ساییدگی می شود.

آفست

استانداردها

  • طراحی و ساخت (Design & Manufacture): API 609 , ASME B16.34
  • فاصله بین فلنج ها (Face to Face): API 609 و ASME B16.10
  • ابعاد فلنج (Flange Dimension): ASME B16.5 (NPS = 24) / B16.47 (A-Series)
  • مقاومت در برابر آتش (Fire Resistance): API 607

مزیت های باترفلای ولو

شیرهای پروانه ای بسته به کاربرد می توانند نسبت به سایر شیرآلات، به ویژه برای اندازه های بالای 200 DN مزایای قابل توجهی ارائه دهند:

  • سبک و کم حجم بودن: شیرهای پروانه ای با ابعاد کمتر، به فضای نصب کمتری نیاز دارند.
  • عملکرد سریع: چرخش 90 درجه میله، بسته شدن یا باز شدن کامل شیر را فراهم می کند. البته در شیرهای پروانه ای بزرگتر، برای کاهش گشتاور عملیاتی و ساده سازی عملکرد شیر، یک دنده به عنوان بخشی از مکانیزم عملگر نیاز است که به قیمت سرعت عملکرد شیر تمام می شود.
  • کم هزینه بودن: شیرآلات پروانه ای به دلیل طراحی ساده، به متریال کمتری برای ساخت نیاز دارند. ساخت آنها نیز ساده تر است، به همین دلیل از نظر اقتصادی نسبت به سایر شیرآلات گزینه مناسب تری هستند. صرفه جویی در هزینه ها عمدتا در اندازه های بزرگتر (بالای 300 DN) اتفاق می افتد.

شما میتوانید جهت دریافت مشاوره فنی از طریق شماره تلفن 1462 با مهندسان صنعت فولاد تبار تماس بگیرید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *