شیر دروازه ای یا Gate Valve

شیر دروازه ای یا Gate Valve

شیر های فلکه فولادی فلنج دار و دیگر انواع آن که باز و بسته شدن آن به صورت کشویی هست و جهت تنظیم دقیق شدت جریان به کار می رود.

شیر دروازه ای یا Gate Valve برای قطع و وصل جریان مایع در لوله ها طراحی شده است.

زمان لازم برای باز و بسته کردن این مدل شیرها، معمولا زیاد است. به همین دلیل در مواردی که نیاز داریم شیر سریع باز و بسته شود گیت ولو انتخاب مناسبی نمی باشد.

شیر دروازه‌ای یا شیر کشویی به انگلیسی (Gate valve) گونه‌ای از شیر صنعتی است که در آن از یک دریچه دایره‌ای یا مستطیلی برای باز و بسته کردن مسیر جریان سیال استفاده می‌شود و گاهی اوقات به آن Slide Valve نیز گفته می‌شود.

در این شیر عضو مسدود کننده جریان به‌ صورت عمود بر جریان حرکت می‌نماید. ساختمان ساده آن، دارای بدنه، یک صفحه گوه ای شکل یا صفحه سوراخدار، کلاهک (Bonnet) آب‌بندی، دو حلقه آب‌بندی (Seat-ring)، ساقه (stem) و یوک (Yoke) می‌باشد.

شیرهای دروازه ای دارای انواع Wedge Gate Valve – Through Conduit Gate Valve – Knife Gate Valve می‌باشد.

گیت ولو از پرکاربردترین و متداول ترین شیرهای صنعتی است. گیت ولو در مقایسه با مدل های دیگر قیمت ارزان تر و افت فشار پایین تری دارد.

شیر دروازه ای برای کنترل جریان فشار در خط لوله مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین به عنوان یک شیر مسدود کننده شناخته می شود.

در ساختار این شیر یک دایره یا مستطیل در داخل قرار دارد که با حرکت آن مسیر عبور مایع کنترل می شود.

علت این امر حساسیت Seat ها در مقابل سایش می باشد. چرا که حرکت سریع سیال در نزدیکی وضعیت بسته شیر سایش و فرسایش زودهنگام شیر را در پی دارد.

بنابراین هرگز نباید شیرهای دروازه ای را در وضعیت نزدیک به حالت بسته رها کرد.

انواع شیر دروازه ای – گیت ولو ( Gate Valve )

شیر دروازه ای گوه ای(WEDGE GATE VALVE)

این نوع از شیرهای دروازه ای دیسک به‌ صورت گوه با زاویه ۳ تا ۵ درجه بوده و سیترینگ‌ها نیز دارای همین زوایه هستند. شیر دروازه ای گوه ای بیشتر در مسیر سیال‌های مایع (آب، نفت در گازوئیل، روغن و…) کاربرد دارد.

Bolted bonnet gate valves – Outside screw and yoke – Rising stem with flexible wedge

مزایا:

وزن و قیمت پائین در مقایسه با سایر شیرهای قطع و وصل جریان – نصب آسان – آب‌بندی مناسب ( تا زمانیکه شیر تحت نوسانات دمایی زیاد نباشد) – سهولت در تعمیر.

معایب:

آسیب دیدن حلقه‌های آب‌بند (سیترینگ‌ها) و محل آب‌بندی روی گوه در صورت نیمه بازبودن – ته‌نشین شدن رسوبات در فاصله بین دو سیترینگ و ممانعت از بسته شدن کامل شیر – غیرقابل پیگ رانی بودن – ارتفاع بیشتر در مقایسه با سایر شیرهای عمومی.

تفاوت شیرهای دروازه ای گوه ای با شیرهای دروازه ای موازی در این است که عضو مسدود کننده در آنها به شکل گوه است نه به صورت صفحات موازی هم ، همان طور که در ( شکل زیر ) نشان داده شده است . هدف از استفاده از فرم گوه ای آن است که بتوان بار زیادی در سطوح قطعات نشیمنگاهی شیر به وجود آورد به همین دلیل شیرهای دروازه ای گوه ای با قطعات نشیمنگاهی فلزی هم در فشار بالا و هم در فشار پایین به خوبی آب بندی می شوند . میزان سفت شدن قطعات نشیمنگاهی بر روی هم در شیرهای دروازه ای گوه ای با نشیمنگاه فلزی به صورت بالقوه بیشتر از شیرهای دروازه ای موازی معمولی با نشیمنگاه فلزی می باشد البته بار وارده به قطعات نشیمنگاهی در دهانه ورودی این شیرها معمولا به اندازه کافی زیاد نیست که شیرهای دروازه ای گوه ای بتواند به عنوان شیر قطع کننده دوبل با تخلیه میانی عمل نماید .

بدنه شیرهای دروازه ای گوه ای دارای شیار و لبه های راهنما است که دیسک گوه ای بر روی آنها مهار شده و جا به جا می شود هدف اصلی از ایجاد این شیار ها و لبه ها این است که صفحه گوه ای در اثر فشار عبور سیال

بر روی مقر نشیمنگاه دهانه خروجی شیر تکیه نکند مگر هنگامی که شیر کاملا بسته است یا نزدیک است که بسته شود . با این طرح سایش سطوح قطعات نشیمنگاهی کاهش می یابد . هدف دیگر از این طرح آن است که هنگام

جا به جا شدن صفحه گوه ای در مواقع باز کردن و بستن شیر ، از چرخش بیش از حد صفحه گوه ای جلوگیری شود. البته با توجه به لقی موجود بین قطعات صفحه گوه ای ممکن است کمی می چرخد که مشکلی به وجود نمی آورد. وقتی شیر بسته می شود صفحه گوه ای کمی می چرخد ولی به هنگام اولین بر خورد به یکی از سطوح نشیمنگاهی به وضعیت درست خود باز می گردد تا اینکه همه این سطوح بر روی هم قرار گرفته و شیر کاملا بسته شود .

اجزای شیر دروازه ای گوه ای

شیردروازه ای گوه ای در مقایسه با شیر دروازه ای موازی دارای معایبی است :

شیرهای دریچه ای گوه ای را نمی توان به راحتی شیرهای دریچه ای موازی به فرم کانال دار تولید کرد.

وقتی که دیسک گوه ای به مقرهای نشیمنگاهی بدنه نزدیک می شود ممکن است ذرات جامد موجود در سیال بین سطوح نشیمنگاهی گیر بیفتد.

نصب یک سیستم محرکه الکتریکی بر روی شیرهای دروازه ای گوه ای پیچیده تر از محرکه الکتریکی قابل نصب بر روی شیرهای دروازه ای موازی است.

کاربرد های شیرهای دروازه ای گوه ای :

قطع و وصل جریان و مناسب برای عملکرد غیر مداوم

شرایط کاری مطلوب : گازها ، مایعات ، شرایط خلا و سیستمهای برودتی

شیرهای دروازه ای خط لوله (THROUGH CONDUIT GATE VALVE)

بیشترین کاربرد این شیرها در خطوط لوله انتقال است. این شیرها FULL PORT بوده و قابلیت عبور توپک (پیگ رانی) را دارند. در این شیرها توربولانس و افت فشار کمتر است. در وسط عضو مسدود کننده جریان سوراخی وجود دارد که هنگامی که شیر درحالت کاملاً باز قرار دارد، در راستای پورت شیر قرار می‌گیرد. آببندی این شیرها بر اساس تماس فلز با غیر فلز (SOFT SEATED) می‌باشد. دیسک این شیرها که به آن SLAB نیز اطلاق می‌گردد، دارای دو سطح کاملاً صیقلی و موازی است در نتیجه سطح سیترینگ‌ها نیز موازی خواهند بود. به همین علت به این شیرها PARALLEL SEAT نیز گفته می‌شود. بر روی سیترینگ‌های فولادی حلقه ای از جنس نرم (معمولاً PTFE یا ( R PTFE نصب می‌شود (SEAT INSERT) . سیستم سیترینگ‌ها همانند شیرهای توپی توسط مجموعه ای از فنرها به سمت عضو مسدود کننده جریان که به‌ صورت صفحه ای تخت و سوراخدار است هدایت می‌شوند. فشار سیال نیز به حرکت سیترینگ‌ها به سمت دیسک کمک می‌کند.

تریم در این شیرها عبارتند از: سطح دیسک، سطح سیترینگ، ساقه، بک سیت بوشینگ و گلند.

این شیرها اکثراً دارای سیستم تزریق گریس بوده و در صورت مشاهده نشتی می‌توان با تزریق گریسهای مخصوص آببند اضطراری (EMERGENCY SEAL) آنرا آب‌بندی نمود.

این گریس‌ها عمدتاً پایه سنتتیک (synthetic base) می‌باشند.

شیر دروازه ای چاقویی (KNIFE GATE VALVE)

ساختمان این نوع شیر تشابه زیادی با شیرهای گوه ای دارند با این تفاوت که بجای گوه، دارای دیسک نازک با لبه تیز هستند و به همین واسطه بیشتر برای سیالات دارای ذرات جامد کاربرد دارند. صنایع کاغذ سازی، دوغابهای صنعتی و نفت خام از این دسته هستند.

این شیرها FACE TO FACE بسیار کمی دارند و فضای کمی را اشغال می‌کنند. دو سطح دیسک در این نوع شیر با یکدیگر موازی و در نتیجه سطوح سیترینگ‌ها نیز با یکدیگر موازی هستند، به همین علت جزو خانواده شیرهای PARALLEL SEAT قرار می‌گیرند. جنس دیسکها در صورتیکه از فولادهای کربنی انتخاب شوند به روش ENP یا HCR پوشش می‌گردند. شیرهای چاقویی در دو نوع دارای کلاهک و بدون کلاهک BONNET- LESS ساخته می‌شوند. در این شیرها نیز مانند شیرهای THROUGH CONDUIT سیتهای فلزی نسبت به بدنه دارای لقی خاصی هستند که این فضا توسط اورینگهای محیطی پر شده و آببند می‌گردد. در نوع Resilient Seat داخل سیتها شیاری تعبیه شده که SEAT INSERT در داخل آنها پرس می‌شود که سطح آن بطور دائم با سطح دیسک در تماس است.

این شیرها تحمل فشارهای بالا را ندارند. به همین علت بیشتر برای فشار ۱۰ الی ۲۰ بار مورد استفاده قرار می‌گیرند.

طراحی این مدل به صورتی است که در پایین قسمت تیزی دارد که مانع عبور هر نوع مواد جامد از لوله می شود.

مسیر عبور در این مدل شیر یا دایره ای است یا مستطیلی، این مسیر عبور امکان کاهش سیال را می دهد.

طراحی این مدل همراه با گوه تقسیم است که امکان مسدود کردن مسیر سیال را فراهم می کند.

این مدل طراحی باعث انعطاف پذیری بالای دیسک می شود. همچنین باعث می شود تا شیر به راحتی حرکت کند. گوه ساختار جامد ساده و قوی دارد.

با توجه به طراحی انعطاف پذیری این مدل می توان برای سیستمهایی مانند بخار استفاده شوند.

شیر دروازه ای چاقویی در اندازه و شکل های مختلف طراحی شده اند.

این مدل شیر تقریبا رایج ترین مدل شیرهای دروازه ای است، زیرا تقریبا برای هر وضعیتی مناسب هستند.

اجزای اصلی این شیرها عبارتند از:

• بدنه

• دیسک

• سیت

• شفت

• درپوش

• تجهیزات آب بندی

معمولا برای ساخت این شیرها از متریال چدن نرم یا خشک استفاده می شود. این شیرها کاربرد وسیعی در خطوط لوله آب سرد و گرم دارند.

این شیرها بیشتر در محل هایی به کار می رود که بخواهند جریان سیال را به طور کامل بسته یا باز نمایند. از خواص این شیرها کم بودن افت فشار در طول آن می باشد به همین دلیل در سر راه لوله های طویل از این شیرها

به کار می رود. هنگامی که کشو یا بند آور (gate)کاملا به بالا هدایت شده و از مسیر جریان سیال خارج گردیده و در نتیجه هیچ مقاومتی در مقابل عبور جریان ندارد ولی اگر کشو به پایین ترین محل خود هدایت شده باشد در

نتیجه سیال بعلت تغییر مسیر و تصادم با کشو ایجاد تلاطم و افت فشار می نماید. در لوله کشی ها اغلب لوله و شیر به هم پیوسته اند (بوسیله جوشکاری یا بوسیله پیچ ) ولی به طور کلی اتصال شیر و لوله بوسیله فلنچ و پیچ و مهره انجام گردیده و برای جلوگیری از نشتی بین لوله فلنج شیر لائی آب بندی یا gasket گذارده می شود .

تریم (Trim)

قطعاتی که در آببندی نقش مستقیم داشته باشند اصطلاحاً تریم نامیده می‌شوند. متریالهایی که بطور استاندارد می‌توانند برای این قطعات در نظر گرفته شوند در جداول استانداردAPI 600 آورده شده‌اند.

تریم در شیرهای دروازهای:

•استم(stem)

• نشیمنگاه (SEAT SURFACE)

•قسمت آب‌بند دیسک (GATE SEATING SURFACE)

•بک سیت بوشینگ (BACK SEAT BUSHING)

•قسمتهای کوچک داخلی که به‌طور عادی با سیال در ارتباط هستند، مانند پین‌هایی که استم را به گیت متصل می‌کنند.

ساختمان ساقه (stem)

ساقه میله بلند و باریکی است که از یک طرف به فلکه دست( Hand wheel ) و ازطرف دیگر به کشویی (gate) متصل می باشد .

ساقه متصل به کشوی شیر از جعبه ای به نام (stuffing box) عبور می کند .