همه چیز در مورد شیر دروازه ای- شیر کشویی- گیت ولو+راهنمای خرید

شیر کشویی یا شیر دروازه ای (Gate Valve) به طور گسترده، برای کاربردهای مختلف و متنوع در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین این نوع ولو از لحاظ قیمت نسبت به نمونه های مشابه، اقتصادی و مقرون به صرفه تر می باشد. شایان ذکر می باشد که این نوع ولو نسبت به لرزش حساس تر می باشد.

شیرهای دروازه ای عموما از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند ، بدنه و نشیمنگاه شیر ، دروازه (یا دیسک) و ساقه و پکینگ و کلاهک .این نوع شیر هم برای نصب در سطح زمین و هم در زیر زمین مناسب می باشد. شیر کشویی برای سرویس کاملاً باز یا کاملاً بسته طراحی شده است.

و به همین علت نیز جزو شیرهای قطع و وصل جریان قرار می گیرد. بنا بر این نباید از شیر دروازه ای برای کنترل یا تنظیم جریان استفاده شود. عملکرد شیر دروازه ای با حرکت چرخشی ساقه در جهت عقربه های ساعت برای بستن (CTC) یا جهت عکس عقربه های ساعت (CTO) انجام می شود. هنگام چرخاندن ساقه (Stem) ولو، گیت به سمت بالا یا پایین روی قسمت رزوه دار ساقه حرکت می کند. البته انواع مختلفی از این نوع ولو در بازار موجود است که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت.

شیر دروازه ای یا شیر کشویی کجا استفاده می شود؟

در پایپینگ یا لوله کشی صنعتی، شیرهای دروازه ای اغلب در شرایطی که حداقل افت فشار و یک مسیر آزاد برای عبور جریان مدنظر باشد مورد استفاده قرار می گیرند. وقتی که شیر کشویی کاملاً باز است، هیچ مانعی در مسیر جریان وجود نداشته و میزان افت جریان بسیار ناچیز می شود. این خصوصیت گیت ولو استفاده از تمیز کننده لوله (Pipe-Clining pig) را امکان پذیر می کند. شیر دروازه ای یک شیر با عملکرد چرخشی است. به این معنی که عملکرد شیر با استفاده از یک ساقه (Stem) رزوه ای انجام می شود. از آنجا که این نوع شیر باید چندین بار بچرخد تا از حالت باز به حالت بسته برود، عملکرد کندی دارد که به همین خاطر از اثرات ضربه قوچ در خط لوله نیز جلوگیری خواهد کرد.

از شیرهای دروازه ای می توان برای رنج وسیعی از سیالات عبوری استفاده نمود. برای مثال آب آشامیدنی ، فاضلاب و مایعات خنثی و همچنین گازها در این دسته بندی قرار می گیرند.

مزایا و خصوصیت های شیر دروازه ای یا کشویی

این شیرها از نوع شیرهای حرکت خطی یا Linear هستند که با حرکت یک دیسک در داخل شیر به سمت بالا و پایین، باعث بسته شدن و باز شدن شیر می شود. این شیر به علت طراحی و پروسه آسان ساخت و عدم نیاز به فناوری پیشرفته برای تولید یکی از پر کاربردترین انواع ولوها یا شیرآلات صنعتی محسوب می شود. شکل زیر قسمتهای مختلف و همچنین نحوه عملکرد این نوع شیر را نمایش می دهد.

شیر کشویی در حالت باز آشفتگی کمی را در مسیر ایجاد کرده و همچنین افت فشار قابل توجهی ایجاد نمی نماید. معمولا از شیر دروازه ای در مکان هایی استفاده می شود که باز و بسته شدن به ندرت صورت می پذیرد. گیت ولو ها قابل تنظیم نیستند و نمی توان در مسیرهایی که نیاز به کنترل دقیق وجو دارد از این نوع شیر استفاده نمود. چرا که ساختار شیر اجازه کنترل دقیق را به ما نمی دهد.

شیرهای دروازه ای بسیار کند عمل می کنند، چرا که برای باز یا بسته شدن بایستی فلکه (handwheel) آنها بارها چرخانده شود.

بزرگترین مزیت شیرهای دروازه ای، این است که در حالت کاملا باز افت فشار کمی ایجاد کرده و در حالت کاملا بسته، عبور جریان را به صورت کامل متوقف می نماید. همچنین عمده ترین عیب شیر کشویی، ایجاد لرزش در مسیر جریان می باشد. همچنین در مواقع ضروری امکان باز و بسته کردن سریع شیر به سرعت میسر نمی باشد. شایان ذکر می باشد که در گیت ولوهای بزرگ برای باز و بسته کردن جریان استفاده از محرک های هیدرولیکی یا پنوماتیکی ضروری می باشد. در ویدیوی زیر نحوه کار این مدل ولو نمایش داده شده است.

موارد استفاده از شیرهای کشویی یا شیرهای دروازه ای

در مقایسه با شیر پروانه ای، که یکی از متداول ترین انوع ولو می باشد، بیشترین کاربرد مربوط به شیرهای دروازه ای مربوط به محل هایی است که جریان مایع یا گاز به صورت کامل باز یا بسته می شود. همانطور که گفته شد مهمترین خصوصیت گیت ولوها کم بودن افت فشار در آن می باشد. بنا بر این بهترین گزینه برای قطع و وصل جریان در خط لوله های طولانی شیر کشویی می باشد.

در شیرهای دروازه ای اصولا برای متصل نمودن شیر به لوله از فلنج و پیچ و مهره استفاده می شود. همچنین برای جلوگیری از نشت سیال از محل فلنج، از گسکت (واشر آببندی) استفاده می شود. قسمتی از گیت ولو که در بالای بدنه قرار گرفته است و به وسیله فلنج و پیچ و مهره به بدنه اتصال پیدا کرده است سرپوش فلزی یا (Bonnet) نامیده می شود. همچنین برای استحکام و آببندی بین بدنه و سرپوش از واشر استفاده می شود. شکل زیر قسمتهای مختلف این نوع ولو را نمایش می دهد.

ضروری است که شیرهای دروازه ای سایز بالا در حالت جریان کامل قابلیت بسته شدن در جریان کامل را دارا باشند. اما قبل از اقدام به باز نمودن شیر لازم است که فشار سیال در دو طرف شیر به وسیله سامانه کنار گذر برابر شود.

خصوصیات شیر دروازه ای یا کشویی استاندارد:

• كشو محل نشیمن گیت ولو بایستی به سهولت قابل تعویض باشد.
• بایستی از یاتاقانهای با کیفیت به نحوی استفاده شود که باز و بسته کردن شیر به آسانی میسر باشد.
• در صورتی که واشر و گسکت ها به موقع تعویض شوند می توان از شیر دروازه ای برای عبور سیالات تا دمای 175 درجه سانتیگراد استفاده نمود.
• از طریق گريسكاري و روغنكاري از دريچه مخصوص، كشو و نشيمنگاه مي توانند در مقابل فشار بدنه مقاوم باشند.
• از طریق پين محور مي توان از عيوب حاصل از گشتاور ناگهاني بر چرخ دستي جلوگيري کرد.

تقسیم بندی انواع شیر کشویی یا شیر دروازه ای از لحاظ نحوه عملکرد

الف)شیر دروازه ای با محور متحرک

در این نوع شیر، در زمان چرخاندن فلکه، به صورت همزمان محور و کشو به حرکت در می آیند. همچنین محور در قسمت مجاور فلکه پیچ می شود و قسمت پیچ شده در بوش محور قرار می گیرد. در این حالت پیچ های محور و پیچ های بوش به یکدیگر درگیر می شوند. در شیر کشویی با محور متحرک فلکه شیر با بوش محور به صورت یکپارچه ساخته می شود و با چرخش فلکه، بوش محور نیز گردش می نماید.

در شیرهای کشویی انتهای محور با کشو به صورت یک تکه ساخته می شود. به نحوی که در زمان چرخش فلکه، کشوی شیر به همراه محور به سمت بالا و پایین می رود. بنابراین در زمانی که شیر باز باشد قسمت رزوه شده آن قابل مشاهده بوده و امکان تشخیص باز یا بسته بودن شیر را به ناظر می دهد.

ب) شیر دروازه ای با محور ثابت

در شیرهای کشویی محور در بخش بالایی پیچ می شود و فلکه یا هندویل آن به صورت یک تکه با محور ساخته می شود. مزیت این مدل ضربه نخوردن قسمت رزوه شده شیر به دلیل قرار گرفتن در بدنه می باشد.

گیت ولو ها بر اساس روش آببندی در دسته های زیر تقسیم می شوند:

آببندی فلز به فلز گوه ای شکل (مرسوم ترین نوع شیر کشویی)

زبانه لاستیکی ( از انواع پر مصرف در شبکه ها و خطوط آب و فاضلاب)

آببندی فلز به فلز موازی (مناسب برای محل هایی که مواد معلق شن و ماسه زیاد باشد)

چاقویی (مناسب برای سامانه های فاضلاب)

شيرهاي كشويي با سامانه آببندي فلز به فلز گوه ای

اين شيرها به دليل آسان بودن نصب به صورت مدفون و با ابعاد تا قطر 300 ميليمتر، بيشتر در شبكه ها مورد اسـتفاده قرار مي گيرند. نقطه ضعف اصلي اين شيرها آسيب پذيري شديد در مقابل اجسام سخت موجود در جریان سیال مانند شن و ماسه است.

شیرهای کشویی زبانه لاستیکی

اين شيرها نسبت به شيرهاي با سامانه آببندي فلز به فلز گوهاي شكل مزاياي بيشتري دارند چون اولا تاثير اجسام سخت داخل
خط لوله بر روي سامانه آببندي كننده بسيار كمتر است ثانيا حفرهاي در كف شير وجود ندارد تا اجـسامي در آن رسـوب پيـدا كـرده و
مشكلزا شود. شكل 2-2 نمونهاي از اين شير را نشان ميدهد

شيرهاي كشويي با سامانه آببندي فلز به فلز موازي

ديسك اين شيرها از يك صفحه تخت تشكيل يافته است كه سوراخي معادل قطر اسمي شير در آن وجود دارد . در شـرايط تمـام باز اين سوراخ در مقابل سوراخهاي ورودي و خروجي بدنه شير قرار ميگيرد و مقطع عبور كامل را به وجود ميآورد و در شرايط بسته
شدن ديسك شير حركت مي كند تا قسمت بدون سوراخ شير مقطع عبور آب را قطع كند.

در اين شيرها عمل آب بنـدي اصـلي توسـط نشيمن هاي واقع در بدنه شير انجام مي شود. اين نشيمن ها به دو صورت طراحي مي شوند يكي به صورت متحـرك بـدين معنـي كـه فشار آب باعث فشرده شدن نشيمن آببندي به سطح ديسك مي شود و دوم به صورتي كه درپشت نشيمن هاي آببندي كننده فنرهايي تعبيه ميشود تا فشار ثابتي را به صورت دايم به سطح ديسك وارد كنند و عمل آببندي انجام شود.

موارد استفاده

در اين نوع شيرها چـون ديـسك شير به هيچ عنوان حالت لقي نداشته و در تمام مسير حركت خود با نشيمنهاي آببنـدي كننـده در تمـاس اسـت، بنـابراين سـيال را مي توان با سرعتهاي زياد از اين نوع شير عبور داد. این شيرها در سامانه هاي عادي مورد استفاده ندارند زيرا ابعاد بزرگ، وزن زياد و قيمت بالايي دارند ولي در شـرايطي كـه اجـسام خارجي در خط لوله زياد يا سرعت عبور آب بسيار بالا باشد، مورد استفاده قرار ميگيرند.

شیرهای کشویی چاقویی

همانطور که قبلا گفته شد، د اين شيرهای دروازه ای چاقویی، جزو شيرهاي اصلي سامانه هاي فاضلاب هستند كه در آنها ديسك از جنس فولاد ضد زنگ سـاخته مي شود و لبه پاييني آن نسبتا تيز ميباشد تا بتواند اجسام اليافي شكل را قطع كند. شکل زیر انواع مختلف گیت ولو های چاقویی را نمایش می دهد.

نحوه اتصال شیرهای دروازه ای یا کشویی به خطوط لوله

گیت ولوها را به شیوه های مختلف می توان در خط لوله جای داد. این روشها عبارتند از اتصال سرکاسه ای یا سوکتی، اتصال دنده ای یا رزوه ای و اتصال فلنجی. شایان ذکر می باشد که اتصال فلنجی از انواع دیگر بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین اتصال رزوه ای بیشتر در شیرهای مورد استفاده در لوله کشی ساختمانها و خطوط لوله فرعی مورد استفاده قرار می گیرد. اتصالات سوکتی نیز بیشتر در شیرهای ساخته شده از جنس PVC استفاده می شوند. به یاد داشته باشید که یکی از مهمترین نکات در موقع خرید و انتخاب شیرهای صنعتی نحوه اتصال آن به خط لوله می باشد.

متریال یا جنس شیر دروازه ای یا کشویی

شیرهای دروازه ای یکی از متنوع ترین انواع شیراز نظر جنس می باشند. متداول ترین جنس شیرهای کشویی شامل چدن خاکستری، چدن نشکن، برنج یا برنز، پی وی سی و پلی اتیلن می باشد.

گیت ولو های افقی

علاوه بر تقسیم بندی های فوق مدل افقی شیرکشویی یا دروازه ای نیز در خطوط لوله مورد استفاده قرار می گیرد. در قطرهای بالا ( بالاتر از DN400) خصوصا در کلاسهای فشاری بالا به دلیل سنگین شدن دریچه، برای حذف نیروی اضافی مورد نیاز برای بالا بردن دریچه شیر از نوع افقی آن استفاده می شود.

گیت ولو های افقی مجهز به غلطک های تعبیه شده روی دریچه هستند که در داخل شیاری که در محل بدنه شیر پیش بینی شده است حرکت نماید. به وسیله این غلطک ها نیروی اصطکاک شیر به حداقل خود تقلیل خواهد یافت.

نکته دیگر در خصوص شیردروازه ای با قطر بالا این است که در فشارهای بالاتر از 16 اتمسفر، نیروی فشاری وارد بر دریچه ها به حدی زیاد می شود که نیروی اصطکاک بین دیسک و جداره ها، مانع حرکت دریچه به صورت عادی می شود. در این موارد با استفاده از شیر کنارگذر یا بای پس با قطر کوچکتر، اختلاف فشار دو طرف دریچه به حداقل رسانده می شود.

از نظر طول بدنه و فاصله وجه به وجه، شیرهای کشویی یا دروازه ای به دو دسته طول بلند و طول کوتاه تقسیم می شود.

نکات حائز اهمیت در زمان نصب شیر دروازه ای یا شیر کشویی

در زمان نصب شیر کشویی مدفون دقت داشته باشید که حتما دریچه بسته باشد تا اجسام خارجی به داخل شیر وارد نشده و شیر آسیب نبیند. همچنین کلیه پیچهایی که در تماس با خاک قرار گرفته اند، بایستی به وسیله لفاف پلی اتیلن یا رنگ مناسب پوشانده شوند. علاوه بر موارد قبلی لازم است دقت کافی به عمل آید که محفظه شیر به گونه ای نصب شود که هیچ نیروی اضافی حاصل از وزن محفظه یا بار ترافیکی به شیر وارد نشود.

در مورد گیت ولو هایی که داخل ترانشه یا حوضچه قرار می گیرند شیر و اتصالات آن بایستی بر روی زمین نرم قرار داده شود تا به آن تنش وارد نشود. علاوه بر این شیر دروازه ای باید به گونه ای نصب شود که باز و بسته کردن شیر به وسیله آچار از بیرون مقدور باشد. همچنین ابعاد حوضچه باید به گونه ای باشد که کلیه قطعات داخلی شیر را بتوان به آسانی از آن خارج نمود.

کاربردهای اصلی گیت ولو

• خطوط لوله نفت و گاز
• خطوط لوله و تجهیزات ذخیره سازی روغن تصفیه شده
• تاسیسات معدن نفت و گاز
• خطوط انتقال گاز بین شهری
• پروژه های تصفیه آب و فاضلاب

تعمیر و نگهداری معمول برای شیر کشویی

در شیر های دروازه ای دارای ولو بای پس (کنارگذر)، بایستی سیستم بای پس قبل از کارکرد شیر باز شود (برای متعادل کردن اختلاف فشار بین ورودی و خروجی و کاهش نیروی کاری ).
شیر دروازه ای دارای اکچویتور (محرک) باید مطابق مفاد کتابچه راهنمای محصول و توسط تکنسین مجرب نصب شود.
در صورت استفاده مکرر از شیر ، حداقل یک بار در ماه آن را روغن کاری کنید

تعمیر شیر دروازه ای

1- در شرایطی که قادر به کار نیست

• بررسی کنید که آیا اختلاف فشار بین هر دو انتهای شیر خیلی زیاد است
• بررسی کنید که آیا اجزای داخلی جعبه دنده آسیب دیده و روغن کاری آن خوب است یا خیر
• بررسی کنید آیا پکینگ خیلی فشرده شده است یا خیر
• بررسی کنید که آیا پکینگ آسیب دیده یا مواد خارجی وارد آن شده است
• تغییر شکل یا تحریف محور یا استم شیر را بررسی کنید

2 – نشت در اطراف محور یا استم شیر

• اگر پکینگ کاملاً سفت نشده است ، باید پیچ ​​فلنج را محکم کنید تا نشت متوقف شود
• مواد خارجی درون پکینگ محور یا استم است
• پکینگ محور آسیب دیده است، در این صورت پکینگ جدید را جایگزین کنید

3 – نشت از محل نشیمنگاه (سیت) گیت ولو

برای شیر کشویی دستی ، شیر را دوباره ببندید و باز کنید معمولاً مشکل نشتی برطرف می شود.

موقعیت گیت ولو های دارای اکچوویتور به درستی تنظیم نشده است .

قسمتهای داخلی شیر یا آب بندی آن دچار مشکل شده است.

منابع:

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/gate-valve

https://www.avkvalves.eu/en/insights/product-insights/gate-valves/what-is-a-gate-valve