شیر دیافراگمی (Diaphragm Valve) نام خود را از دیسک منعطف خود گرفته است که برای ایجاد آب بندی با نشیمنگاهی در بالای بدنه شیر تماس پیدا می کند. دیافراگم عنصری منعطف و حساس به فشار است که نیرو را برای باز کردن، بستن و یا کنترل شیر منتقل می کند. این نوع شیرآلات به دلیل مقاومت متریال دیسک در برابر خوردگی و فرسایش، اغلب در صنایع شیمیایی استفاده می شوند.
شیرآلات صنعتی چیست؟
شیر دیافراگمی چیست؟
شیر دیافراگمی وسیله ای برای کنترل جریان با استفاده از یک دیافراگم انعطاف پذیر است که با حرکت بالا و پایین، جریان را مسدود یا مجاز می کند. این شیرآلات قادر به کنترل دقیق جریان سیال هستند. آنها را میتوان به صورت دستی، برقی یا پنوماتیک کنترل کرد. طراحی نسبتا ساده شیر دیافراگمی مانع از تجمع ذرات می شود، به همین دلیل به ندرت دچار گرفتگی می شود و برای سیالاتی که دارای ذرات جامد هستند، بسیار مناسب است.
اجزای شیر دیافراگمی
شیر دیافراگمی از اجزای زیر تشکیل شده است:
- عملگر (A): این نوع شیرآلات دارای یک عملگر دستی (Actuator) برای کنترل جریان است. به جای عملگر دستی میتوان از عملگرهای برقی یا پنوماتیک نیز استفاده کرد.
- ساقه (B): ساقه (Stem) یک محور عمودی است که به کمپرسور متصل می شود و با اعمال حرکت خطی، کمپرسور و دیافراگم را به حرکت در می آورد. شیرآلات دیافراگمی می توانند دارای ساقه های پیستونی یا رزوه ای باشند و ساقه های رزوه ای دارای مکانیزم بالارونده (Rising Stem) و غیربالا رونده (Non-Rising Stem) هستند. این نوع شیرآلات multi-turn هستند، به این معنی که برای باز یا بسته شدن کامل، ساقه باید بیش از 360 درجه بچرخد.
- کمپرسور (C): کمپرسور (Compressor) دیافراگم را به حرکت در می‌آورد. این قطعه دیسک شکل از یک طرف به ساقه و از طرف دیگر به دیافراگم متصل می‌شود. کمپرسور نیروی ساقه را هنگام حرکت خطی آن توزیع می‌کند. به طور کلی کمپرسور برای بهبود عملکرد شیر در کنترل و تنظیم دقیق جریان طراحی شده است.
- دیافراگم (D): دیافراگم (Diaphragm) یک پلیمر بسیار الاستیک است که برای باز کردن مسیر جریان به سمت بالا و برای بستن جریان به سمت پایین حرکت می کند. به دلیل افت تدریجی خواص مکانیکی دیافراگم در اثر کارکرد، نیاز به تعویض دوره‌ای آن وجود دارد.
- کلاهک (E): کلاهک (Bonnet) روی بدنه شیر پیچ می شود و از ساقه و پکینگ (Packing) محافظت می کند. کلاهک در شیرآلات دیافراگمی با سیال در تماس نیست.
- بدنه (F): بدنه (Body) قطعه‌ای است که مستقیما به خط لوله متصل می‌شود و سیال از آن عبور می‌کند. حجم بدنه شیر، میزان جریان را در حالت کاملا باز تعیین می کند.
شیوه اتصال
شیرآلات دیافراگمی دارای چندین نوع اتصال هستند که براساس سیستم و آب بندی مورد نیاز انتخاب می شوند:
- رزوه ای (Threaded): انتهای شیرآلات رزوه ای دارای رزوه های داخلی یا خارجی است که به انتهای شیر پیچ می شوند. این نوع اتصال رایج ترین و مطمئن ترین نوع آب بندی است.
- اتصال فشاری (Compression Fitting): این نوع اتصالات بدون استفاده از رزوه یا جوشکاری به طور محکم آب بندی میشوند. با سفت کردن پیچی که واشر را به لوله متصل می کند، ایجاد می شود.
- اتصال فلنجی (Bolt Flange): این نوع اتصال شبیه اتصال فشاری است. اتصالات فلنجی با استفاده تنش در طول خود، نیروی بیشتری روی فلنج ایجاد می کنند.
- اتصالات لوله (Tube Fitting): این نوع اتصالات، اتصال مستقیم بین شیر و لوله ایجاد می کند.
- جوش لب به لب (Butt Weld): انواع اصلی جوشکاری لب به لب، یک طرفه و دو طرفه با نفوذ جزئی یا کامل هستند. در این شیوه اتصال، شیر و لوله بدون همپوشانی به هم متصل می شوند.
- جوشکاری ساکت (Socket Weld): در جوشکاری ساکت ولد، لوله در یک ناحیه فرو رفته از شیر قرار گرفته و به صورت فیلت جوش داده می شود. این نوع جوشکاری ضد نشتی هستند و در خطوط لوله فشار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع شیر دیافراگمی
شیرآلات دیافراگمی به دو دسته تقسیم می شوند:
دیافراگم ولو با برآمدگی داخل بدنه
دیافراگم ولو با برآمدگی داخل بدنه (Weir Diaphragm Valve) دارای یک برجستگی (Weir) در مرکز بدنه شیر هستند. دیافراگم برای ایجاد آب بندی به این برجستگی فشار می آورد. از این نوع شیرآلات برای کنترل جریان های کم (خلا) مناسب هستند. از معایب این نوع شیرآلات افت فشار بیشتر در شیر است.
دیافراگم ولو مستقیم
در دیافراگم ولو مستقیم (Straightway Diaphragm Valve) بدنه شیر دارای یک کف صاف است که باعث می شود سیال در یک مسیر مستقیم حرکت کند. برای قراردادن شیر در موقعیت کاملا بسته، دیافراگم باید با پایین ترین قسمت بدنه شیر تماس پیدا کند، بنابراین به ماده نرم تری برای دیافراگم نیاز دارند و به دلیل عمر مفید کمتر، دیافراگم این نوع شیر نیاز به تعویض مکرر دارد. این نوع شیرآلات برای جابه جایی سیالات نیمه جامد و سیالات ویسکوزیته بالا که نیاز به انسداد حداقل در مسیر جریان دارند، مناسب هستند.
متریال دیافراگم
دیافراگم معمولا از یک ماده الاستومری انعطاف پذیر ساخته می شود. با این حال، این مواد به دلیل ضعیف شدن در دما و فشار بالا محدودیت هایی در رتبه بندی فشار و دمای شیر دیافراگمی ایجاد می کنند. متریال دیافراگم براساس دمای کارکرد و فشار و ماهیت سیال انتخاب می شوند.
- EPDM: اتیلن پروپلین دین مونومر یک الاستومر مصنوعی است که مقاومت خوبی در باربر خوردگی دارد و برای جابه جایی اسید ها، مواد قلیایی و الکل مناسب است. با این حال، با روغن و فرآورده های نفتی سازگار نیست. دیافراگم های EPDM در محدوده دمایی -29 درجه سانتی گراد تا 110 درجه سانتی گراد عمل می کنند.
- PTFE: پلی تترا فلورواتیلن (تفلون) مقاومت عالی در برابر خوردگی و مواد شیمیایی دارد، بنابراین برای جابجایی اسیدها، مواد قلیایی و حلال های قوی مناسب است. استحکام آن آب بندی محکمی ایجاد می کند اما برای عملکرد به نیروی بیشتری نیاز دارد. دیافراگم های PTFE در محدوده دمایی -177 درجه سانتی گراد تا 1650 درجه سانتی گراد عمل میکنند.
- Neoprene: نئوپرن یک لاستیک مصنوعی است که معمولا در خطوط لوله فاضلاب استفاده می شود. این ماده مقاومت خوبی دربرابر خوردگی و سایش دارد. میتواند با سیالات حاوی روغن، اسید، قلیا، نفت، مواد منفجره و کود مقابله کند. دیافراگم های نئوپرن در محدوده دمایی -29 درجه سانتی گراد تا 93 درجه سانتی گراد عمل میکنند.
- Butyl Rubber: بوتیل لاستیک دارای نفودپذیری کم دربرابر بخار و گاز است که آن را برای محیط های گازی ایده آل می کند. همچنین برای استریلیزاسیون بخار مناسب است و میتواند انواع اسیدها و قلیاها را تحمل کند. دیافراگم های بوتیل لاستیک در محدوده دمایی -20 درجه سانتی گراد تا 120 درجه سانتی گراد عمل می کنند.
- Nitrile Rubber: نیتریل لاستیک یک لاستیک چندمنظوره است که استحام و مقاومت سایشی بالایی دارد. میتواند با گازها، سوخت ها، چربی ها، روغن ها، الکل ها و نفت مقابله کند، اما با استون، ازن و برخی هیدروکربن های اصلاح شده سازگار نیست. دیافراگم نیتریل لاستیک در محدوده دمایی -26 درجخ سانتی گراد تا 57 درجه سانتی گراد عمل می کند.
- Natural Rubber: لاستیک طبیعی مقاومت سایشی خوبی دارد و میتواند با اسیدها و قلیاهای متوسط مقابله کند. دیافراگم های لاستیک طبیعی در محدوده دمایی -40 درجه سانتی گراد تا 57 درجه سانتی گراد عمل می کنند.
- Viton: ویتون یک الاستومر فلوئوروکربنی است. این ماده مقاومت و سازگاری عالی با اکثر مواد شیمیایی، حلال ها و روغن ها، حتی در دماهای بالا دارد. با این حال، برای جابجایی آمونیاک و حلال های قطبی توصیه نمی شود. دیافراگم های ویتون در حدوده دمایی -29 درجه سانتی گراد تا 110 درجه سانتی گراد عمل می کنند.
متریال بدنه
بدنه شیر و کلاهک در شیرآلات دیافراگمی از یک ماده سخت و محکم ساخته می شوند تا از اجزای داخلی شیر محافظت کنند. کلاهک می تواند از متریالی با مقاومت کمی پایین تر دربرابرخوردگی ساخته شود. برای جلوگیری از چسبیدن سیالات، ممکن است قطر داخلی بدنه با یک پوشش صاف پوشانده شود. جنس بدنه شیر نیز باید در برابر خوردگی مقاوم باشد. برای بهداشتی کردن شیر ممکن است از متریال های ضد میکروب مثل برنج و برنز استفاده شود. متداول ترین متریال برای ساخت بدنه شیر دیافراگمی عبارتند از: استنلس استیل، چدن، چدن داکتیل، فولاد ریخته گری شده، برنج، PVC، U-PVC و CPVC می باشد.
مزایا و معایب دیافراگم ولو
مزایای دیافراگم ولو:
- مناسب برای کنترل جریان
- مناسب برای سیالات با ویسکوزیته بالا
- آب بندی مناسب
- تعمیرات و نگهداری آسان
معایب دیافراگم ولو:
- محدودیت دما و فشار: این نوع شیرآلات برای استفاده در دما و فشارهای متوسط مناسب هستند. دیافراگم ها در برابر فشار هیدرواستاتیکی بالا مقاومت محدودتری دارند و در صورت استفاده در چنین شرایطی ممکن است آسیب ببینند.
- فرسایش دیافراگم: در صورت استفاده مکرر در کاربردهای کنترل جریان شدید، دیافراگم دچار فرسایش می‌شود.
- تخلیه ناقص: برجستگی (Weir) موجود در برخی از شیرآلات دیافراگمی ممکن است مانع از تخلیه کامل لوله شود.
شما میتوانید جهت دریافت مشاوره فنی از طریق شماره تلفن 1462 با مهندسان صنعت فولاد تبار تماس بگیرید.
