شیر پروانه ای (باترفلای ولو)
شیر پروانه ای (Butterfly Valve) یکی از پرکاربردترین انواع شیرآلات صنعتی است که وظیفه آن کنترل، قطع و وصل جریان سیال در خطوط لوله است. دلیل نام‌گذاری این شیر به پروانه ای به شکل و نحوه عملکرد دیسک آن برمی‌گردد؛ دیسکی گرد و که با چرخش حول محور مرکزی خود، شبیه به حرکت بال‌های پروانه، جریان را باز یا بسته می‌کند. این دیسک با یک شفت به عملگر متصل بوده و در مرکز مسیر عبور سیال قرار دارد.
برخلاف شیرهای توپی (Ball Valve) که دارای یک گوی گردان با سوراخ عبوری هستند یا شیرهای کروی (Globe Valve) که از یک پلاگ برای تنظیم جریان استفاده می‌کنند، شیر پروانه ای با حداقل حرکت (چرخش ۹۰ درجه‌ای) جریان را کنترل می‌کند و این موضوع باعث سرعت عملکرد بالا و کاهش هزینه‌های نگهداری می‌شود.
همچنین وزن سبک، طراحی ساده، و فضای نصب کم نسبت به سایر شیرآلات، باعث شده شیر پروانه ای در صنایع مختلف به‌ویژه در خطوط با قطر بالا یا انتقال سیالات حجیم، مانند آب، فاضلاب، گاز و بخار بسیار مورد استفاده قرار گیرد. این شیرها نه‌تنها در قطع و وصل سریع سیال مؤثرند، بلکه در کنترل تدریجی جریان نیز عملکرد مطلوبی دارند، هرچند به دلیل حضور دائمی دیسک در مسیر جریان، نسبت به شیرهای توپی افت فشار بیشتری ایجاد می‌کنند.
اجزاء شیر پروانه ای
شیر پروانه ای از اجزاء مختلفی تشکیل شده که هر کدام نقش خاصی در عملکرد و آب‌بندی شیر دارند:
- بدنه (Body): ساختار اصلی که سایر قطعات درون آن قرار می‌گیرند. معمولاً از چدن، فولاد، استنلس استیل یا برنز ساخته می‌شود و شکل آن بسته به نوع اتصال، ممکن است ویفری، لاگ یا فلنج‌دار باشد.
- دیسک (Disc): بخش متحرکی که با چرخش حول محور خود، جریان سیال را قطع یا وصل می‌کند. طراحی آیرودینامیک دیسک برای کاهش افت فشار بسیار مهم است.
- شافت یا محور (Shaft): قطعه‌ای که دیسک را به عملگر متصل می‌کند و گشتاور را به آن منتقل می‌نماید. از جنس فولاد ضدزنگ یا آلیاژهای مقاوم ساخته می‌شود.
- آب‌بند یا سیت (Seat): محل تماس دیسک با بدنه برای جلوگیری از نشتی. جنس آن می‌تواند لاستیکی، تفلونی یا فلزی باشد، که بر اساس نوع سیال، فشار و دما انتخاب می‌شود.
- عملگر (Actuator): مکانیزمی برای چرخاندن دیسک که می‌تواند به صورت دستی یا خودکار باشد.
- یاتاقان‌ها و بوش‌ها: جهت کاهش اصطکاک و افزایش عمر کاری، از بوش‌های برنزی یا پلی‌پروپیلن و یاتاقان‌های روانکاری شده استفاده می‌شود.
نحوه عملکرد شیر پروانه ای
نحوه عملکرد شیر پروانه ای شبیه به یک سوپاپ است که اجازه می‌دهد تا سریع باز و بسته شود. دریچه‌های پروانه ای به طور کلی بهتر از بقیه مدل‌ها هستند زیرا طراحی و ساخت و نصب آن‌ها کم هزینه‌تر و وزن آن‌ها سبک‌تر است، بنابراین نیاز به پشتیبانی کمتری برای نصب دارند. دیسک اصلی در مرکز لوله قرار دارد و میله‌ای که دیسک را می‌چرخاند از وسط لوله عبور می‌کند و به یک محرک که آن را می‌چرخاند متصل می‌شود. چرخش محرک، دیسک را به موازات و یا عمود بر جریان سیالات درون لوله می‌چرخاند. بر خلاف شیرهای سوپاپی، دیسک شیر پروانه ای همیشه در مسیر سیالات قرار دارد و باعث کاهش فشار می‌شود، حتی زمانی که باز است.
شیر پروانه ای از خانواده شیرآلات صنعتی به نام دریچه‌ای چهارگانه است. شیر هنگامی که دیسک به حالت یک ربع می‌چرخد، به‌طور کامل باز یا بسته می‌شود. “پروانه” یک دیسک فلزی روی یک میله است. هنگامی که دریچه بسته است، دیسک طوری چرخانده شده است تا به طور کامل مسیر عبور سیالات را مسدود کند. هنگامی که شیر کاملا باز است، دیسک با یک ربع چرخش ۹۰ درجه‌ای در حالتی موازی با جریان سیال قرار می‌گیرد و تقریبا لوله را به صورت کامل باز می‌کند. این شیرها همچنین می‌توانند به صورت گام به گام باز شوند.
دریچه‌های شیرآلات پروانه ای انواع مختلفی دارند که هر کدام برای فشارهای مختلف و استفاده‌های گوناگون مناسب هستند. دریچه پروانه صفر، که از انعطاف پذیری لاستیکی استفاده می‌کند، دارای کمترین میزان فشار است. دریچه پروانه ای با عملکرد بالا، شیری است که در سیستم‌هایی با فشار کمی بالا استفاده می‌شود. دریچه مناسب برای سیستم‌های با فشار خیلی زیاد، دریچه پروانه ای سه‌گانه‌ای است که در این دریچه، محور تماس دیسک صندلی افست می‌شود، که عملا باعث می‌گردد تماس کشویی بین دیسک و صندلی را از بین ببرد.
انواع شیر پروانه ای (از نظر نوع اتصال)
شیرهای پروانه ای از نظر نوع اتصال به خطوط لوله، در مدل‌های مختلفی طراحی و تولید می‌شوند تا با شرایط و نیازهای متنوع صنعتی سازگار باشند. انتخاب نوع اتصال مناسب تأثیر مستقیمی بر عملکرد، ایمنی و سهولت نصب شیر دارد. هر یک از این مدل‌ها دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود هستند. در ادامه با انواع شیر پروانه ای آشنا خواهید شد.ارتباط مستقیم با پویاب
برای اطلاعات بیشتر در زمینه شیرآلات صنعتی، اتصالات صنعتی و لوله های برندهای موجود، مشاوره، استعلام قیمت و همچنین سفارش محصول مورد نظر خود با کارشناسان ما تماس بگیرید.
۱. شیر پروانه ای ویفری
شیر های پروانه ای ویفری به دور دیسک خود یک واشر دارد تا مسیر لوله را کاملا مهر و موم کند. از این شیر صنعتی برای پروژه‌هایی استفاده می‌شود که نمی‌خواهیم در زمان بسته شدن شیر، جریان به عقب برگردد.
۲. شیر پروانه ای فلنج دار
شیر پروانه ای فلنج دار دریچه‌های سبک دارای دیسک و سوپاپ دو طرفه هستند. این ویژگی به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در هر سیستمی بدون نیاز به مهره و با استفاده از فقط ۲ ست مهره نصب شوند. این شیر بین دو فلنج یک لوله نصب می‌شود و برای بستن هر لبه از ست مهره جداگانه استفاده می‌شود. این نحوه نصب اجازه می‌دهد تا در هر موقعیتی یک سمت این شیر را جدا کرد، بدون اینکه صدمه‌ای به اتصالات سمت دیگر برسد.
۳. شیر پروانه ای سانتریفیوژی
نوع دیگری از شیر پروانه ای وجود دارد که شیرهای پروانه ای سانتریفیوژی نام دارند. این شیرآلات صنعتی برای جریانات جامدات استفاده می‌شوند و عملکرد آن‌ها در حالت بسته مانند بقیه شیرهای پروانه ای است، اما وقتی باز می‌شوند عملکردی خاص دارند.
انواع شیر پروانه ای از لحاظ نوع عملگر
از نظر نوع عملگر (مکانیزم باز و بسته شدن)، به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند که هرکدام با توجه به شرایط کاری، نوع سیال، فشار کاری و نیاز به کنترل دستی یا خودکار انتخاب می‌شوند. نوع عملگر تعیین می‌کند که شیر به‌صورت دستی، نیمه‌اتوماتیک یا تمام‌اتوماتیک کار کند. این تنوع باعث شده تا شیر پروانه ای در طیف وسیعی از کاربردها، از سیستم‌های ساده تا فرآیندهای صنعتی پیشرفته، مورد استفاده قرار گیرد. انواع عملگرهای شیر پروانه ای شامل:
۱. شیر پروانه ای دستی یا اهرمی
این مدل ساده‌ترین نوع عملگر را دارد. از اهرم یا دستگیره برای چرخاندن دیسک استفاده می‌شود. برای سایزهای کوچک و فشارهای پایین مناسب است و بیشتر در خطوط آب، تهویه مطبوع و سیستم‌های تأسیساتی به‌کار می‌رود.
۲. شیر پروانه ای گیربکسی
در این نوع، از یک جعبه‌دنده (گیربکس) دستی برای کاهش نیروی موردنیاز استفاده می‌شود. برای سایزهای بزرگ و فشارهای متوسط ایده‌آل است. عملیات باز و بسته شدن به‌صورت آهسته و کنترل‌شده انجام می‌شود.
۳. شیر پروانه ای پنوماتیک (عملگر بادی)
این نوع با استفاده از هوای فشرده، دیسک را باز یا بسته می‌کند. در فرآیندهای صنعتی که نیاز به کنترل خودکار و سریع دارند (مثل پتروشیمی، صنایع دارویی یا تصفیه‌خانه‌ها)، بسیار کاربردی است. این عملگرها می‌توانند به‌صورت دو حالته (On/Off) یا مدوله‌شونده (Modulating) باشند.
۴. شیر پروانه ای برقی
با استفاده از موتور الکتریکی و جعبه کنترل، باز و بسته شدن شیر به‌صورت خودکار انجام می‌شود. این نوع شیر مناسب سیستم‌های کنترل از راه دور و اتوماسیون صنعتی است و در پروژه‌های هوشمند و خطوط حیاتی استفاده می‌شود.
بیشتر بخوانید!
انواع شیر پروانه ای از لحاظ نوع جنس
این نوع شیرها از نظر جنس بدنه و قطعات داخلی نیز در انواع مختلفی تولید می‌شوند که هرکدام برای شرایط کاری خاصی مناسب هستند. انتخاب جنس مناسب تأثیر بسزایی در مقاومت در برابر خوردگی، دما، فشار و نوع سیال دارد. به همین دلیل، این شیرها با متریال‌هایی مانند چدن، فولاد، استیل، پلیمر و آلیاژهای خاص ساخته می‌شوند تا عملکرد بهینه و دوام بالا در محیط‌های مختلف صنعتی را تضمین کنند. در ادامه با انواع شیر پروانه ای از لحاظ جنس آشنا خواهید شد.۱. شیر پروانه ای چدنی
شیر پروانه ای چدنی پرکاربرد در شبکه‌های توزیع آب شهری، فاضلاب، سیستم‌های HVAC و تأسیسات ساختمانی است. قیمت پایین، مقاومت به خوردگی متوسط و نصب آسان از ویژگی‌های این نوع است.۲. شیر پروانه ای فولادی
در سیستم‌هایی با فشار و دمای بالا مانند نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها و صنایع نفت و گاز، شیر پروانه ای فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولاد کربنی یا فولاد آلیاژی در ساخت این شیرها استفاده می‌شود.۳. شیر پروانه ای استیل
شیر پروانه ای استنلس استیل از جنس استنلس استیل (معمولاً ۳۰۴ یا ۳۱۶) ساخته می‌شود. مناسب برای صنایع غذایی، بهداشتی، دارویی و خطوطی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی دارند.۴. شیر پروانه ای پلیمری (پلاستیکی)
بدنه این شیرها از پلیمرهایی مانند UPVC، CPVC، PP یا PVDF ساخته می‌شود. کاربرد اصلی آن در صنایع شیمیایی، تصفیه‌خانه‌ها و خطوط انتقال اسید و باز است. بسیار سبک و مقاوم در برابر خوردگی هستند.۵. شیر پروانه ای نیکل آلومینیوم برنز
مناسب برای محیط‌های دریایی و سیالات خورنده مانند آب‌شور است. این آلیاژ مقاومت مکانیکی و ضدخوردگی بالایی دارد.۶. شیر پروانه ای با بدنه ویفری
در این نوع، شیر بین دو فلنج قرار می‌گیرد و با استفاده از پیچ و مهره ثابت می‌شود. ساختار ساده، سبک، و مقرون‌به‌صرفه بودن از مزایای این مدل است.
استانداردها، رده‌ها و کلاس‌های شیرهای پروانه ای
برای تضمین عملکرد ایمن و بهینه، شیرهای پروانه ای طبق استانداردهای بین‌المللی طراحی، تولید و تست می‌شوند. این استانداردها شامل موارد زیر هستند: استانداردهای طراحی و ساخت- API 609: استاندارد طراحی شیر پروانه ای در صنایع نفت و گاز
- EN 593: استاندارد اروپایی برای شیرهای پروانه ای فلزی
- ISO 5752: تعیین ابعاد و طول شیر
- PN6، PN10، PN16، PN25: طبق استاندارد DIN
- Class 150، 300، 600: مطابق با ASME B16.34
- ANSI B16.5 (استاندارد آمریکایی)
- DIN EN 1092-1 (استاندارد اروپایی برای فلنج‌ها)
- API 598: تست فشار و آب‌بندی برای شیرهای صنعتی
- EN 12266-1: روش‌های تست فشار داخلی و نشتی
