سوپاپ چیست؟

سوپاپ ها دستگاه های مکانیکی هستند که جریان و فشار درون یک سیستم یا فرآیند را کنترل می کنند. آنها اجزای ضروری یک سیستم لوله کشی هستند که مایعات، گازها، بخارات، دوغاب و غیره را منتقل می کند.

انواع مختلفی از شیرها موجود هستند: دروازه، گلوب، پلاگ، توپ، پروانه، چک، دیافراگم، فشار، فشارشکن، شیرهای کنترل و غیره. برخی از شیرها خود کار می کنند در حالی که برخی دیگر به صورت دستی یا با محرک یا پنوماتیک یا هیدرولیک کار می کنند.

توابع سوپاپ ها عبارتند از:

• توقف و شروع جریان
• یک جریان را کاهش یا افزایش دهید
• کنترل جهت جریان
• تنظیم فشار جریان یا فرآیند
• یک سیستم لوله را از فشار معینی بردارید

طرح‌ها، انواع و مدل‌های شیرآلات بسیاری با طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی وجود دارد. همه یک یا چند مورد از عملکردهای مشخص شده در بالا را برآورده می کنند. شیرها اقلام گران قیمتی هستند و مهم است که یک شیر درست برای عملکرد مشخص شود و باید از مواد مناسب برای مایع فرآیند ساخته شود.

صرف نظر از نوع، تمام شیرها دارای قطعات اصلی زیر هستند: بدنه، کاپوت، تریم (عناصر داخلی)، محرک و بسته بندی. قسمت های اصلی یک شیر در تصویر سمت راست نشان داده شده است.

بدنه سوپاپ

بدنه شیر که گاهی پوسته نامیده می شود، مرز اولیه شیر فشار است. او به عنوان عنصر اصلی مجموعه شیر عمل می کند زیرا چارچوبی است که تمام قطعات را در کنار هم نگه می دارد.

بدنه، اولین مرز فشار یک شیر، در برابر بارهای فشار سیال ناشی از لوله های اتصال مقاومت می کند. لوله های ورودی و خروجی را از طریق اتصالات رزوه ای، پیچی یا جوشی دریافت می کند.

انتهای بدنه شیر برای اتصال شیر به لوله‌کشی یا نازل تجهیزات توسط انواع مختلف اتصالات انتهایی، مانند اتصالات لب به لب یا سوکت، رزوه‌دار یا فلنجی طراحی شده‌اند.

بدنه‌های شیر به اشکال مختلف ریخته‌گری یا آهنگری می‌شوند و هر جزء عملکرد خاصی دارد و در موادی مناسب برای آن عملکرد ساخته می‌شود.

کاپوت سوپاپ

پوشش دهانه در بدنه کاپوت است و دومین مرز مهم شیر فشار است. مانند بدنه سوپاپ ها، کلاه ها در طرح ها و مدل های بسیاری موجود هستند.

یک کلاه به عنوان یک پوشش روی بدنه سوپاپ عمل می کند، از همان مواد بدنه ریخته گری یا ساخته شده است. معمولاً توسط یک اتصال رزوه ای، پیچی یا جوشی به بدنه متصل می شود. در حین ساخت سوپاپ، اجزای داخلی مانند ساقه، دیسک و غیره در بدنه قرار می گیرند و سپس کاپوت برای نگه داشتن تمام قطعات در کنار هم وصل می شود.

در تمام موارد، اتصال کاپوت به بدنه یک مرز فشار در نظر گرفته می شود. این بدان معنی است که اتصال یا پیچ و مهره های جوشی که کاپوت را به بدنه متصل می کنند، قطعات نگهدارنده فشار هستند. کاپوت سوپاپ، اگرچه برای اکثر شیرها ضروری است، اما دلیلی برای نگرانی است. کاپوت ها می توانند ساخت شیرها را پیچیده کنند، اندازه سوپاپ را افزایش دهند، بخش مهمی از هزینه شیر را نشان دهند و منبعی برای نشت احتمالی باشند.

تریم سوپاپ

قطعات داخلی شیر قابل جابجایی و تعویضکه در تماس با محیط جریان هستند در مجموع به عنوان نامیده می شوندتریم سوپاپ. این قطعات شامل نشیمن(های) سوپاپ، دیسک، گلند، اسپیسر، راهنما، بوشینگ و فنرهای داخلی است. بدنه سوپاپ، کاپوت، پکینگ و غیره که با محیط جریان نیز در تماس هستند، تریم سوپاپ در نظر گرفته نمی شوند.

عملکرد تریم شیر توسط رابط دیسک و صندلی و رابطه موقعیت دیسک با صندلی تعیین می شود. به دلیل تریم، حرکات اولیه و کنترل جریان امکان پذیر است. در طرح‌های تزئینی با حرکت چرخشی، دیسک از کنار صندلی می‌لغزد تا تغییری در باز شدن جریان ایجاد کند. در طرح‌های تریم با حرکت خطی، دیسک به‌طور عمودی از صندلی بلند می‌شود تا یک روزنه حلقوی ظاهر شود.

قطعات تریم سوپاپ ممکن است از مواد مختلف ساخته شوند، زیرا خواص متفاوتی برای مقاومت در برابر نیروها و شرایط مختلف لازم است. بوش ها و غدد بسته بندی نیروها و شرایط مشابهی را مانند دیسک و نشیمنگاه سوپاپ تجربه نمی کنند.

ویژگی‌های محیط جریان، ترکیب شیمیایی، فشار، دما، سرعت جریان، سرعت و ویسکوزیته برخی از ملاحظات مهم در انتخاب مواد تراش مناسب هستند. مواد تزئینی ممکن است همان جنس بدنه یا کاپوت سوپاپ باشد یا نباشد.

API 600 Valve's Trim No

دیسک سوپاپ و صندلی(های)

دیسک

دیسک قطعه ای است که بسته به موقعیت آن جریان را اجازه می دهد، دریچه گاز می بندد یا متوقف می کند. در مورد پلاگین یا شیر توپی، دیسک را پلاگین یا توپ می گویند. دیسک سومین مرز فشار اولیه مهم است. با بسته بودن شیر، فشار کامل سیستم بر روی دیسک اعمال می شود و به همین دلیل، دیسک جزء مربوط به فشار است.

دیسک‌ها معمولاً آهنگری هستند و در برخی از طرح‌ها، سطح سختی دارند تا خواص سایش خوبی داشته باشند. نام اکثر شیرها، طراحی دیسک آنها است.

صندلی(ها)

صندلی یا حلقه های مهر و موم، سطح نشیمن دیسک را فراهم می کند. یک سوپاپ ممکن است یک یا چند صندلی داشته باشد. در مورد یک گلوب یا یک سوپاپ بازرسی چرخشی، معمولاً یک نشیمنگاه وجود دارد که یک مهر و موم با دیسک تشکیل می دهد تا جریان را متوقف کند. در مورد شیر دروازه، دو صندلی وجود دارد. یکی در سمت بالادست و دیگری در سمت پایین دست. یک دیسک شیر دروازه دارای دو سطح نشیمن است که با نشیمنگاه های شیر در تماس هستند تا یک آب بندی برای توقف جریان ایجاد کنند.

برای بهبود مقاومت در برابر سایش حلقه های آب بند، سطح اغلب با جوشکاری و سپس ماشینکاری سطح تماس حلقه مهر و موم سخت می شود. برای آب بندی خوب در هنگام بسته شدن شیر، سطح ریز سطح نشیمنگاه ضروری است. حلقه های آب بند معمولاً قسمت های مرزی فشار در نظر گرفته نمی شوند زیرا بدنه دارای ضخامت دیواره کافی برای تحمل فشار طراحی بدون تکیه بر ضخامت حلقه های آب بند است.

ساقه سوپاپ

میل سوپاپ حرکت لازم را به دیسک، دوشاخه یا گوی برای باز یا بستن شیر فراهم می کند و وظیفه قرارگیری مناسب دیسک را بر عهده دارد. از یک طرف به چرخ دستی سوپاپ، محرک یا اهرم و از طرف دیگر به دیسک سوپاپ متصل است. در شیرهای دروازه یا گلوب، حرکت خطی دیسک برای باز یا بسته شدن شیر مورد نیاز است، در حالی که در شیرهای پلاگین، توپی و پروانه ای، دیسک برای باز یا بسته شدن شیر چرخانده می شود.

ساقه ها معمولاً آهنگری می شوند و با رزوه یا تکنیک های دیگر به دیسک متصل می شوند. برای جلوگیری از نشتی، در ناحیه مهر و موم، سطح ریز ساقه لازم است.

پنج نوع میل سوپاپ وجود دارد:

• ساقه بالارونده با پیچ بیرونی و یوغ
  قسمت بیرونی ساقه رزوه ای است، در حالی که بخشی از ساقه در شیر صاف است. رزوه های ساقه توسط بسته بندی ساقه از محیط جریان جدا می شوند. دو سبک مختلف از این طرح ها موجود است. یکی با چرخ دستی که به ساقه متصل است، بنابراین می توانند با هم بالا بیایند، و دیگری با یک آستین نخی که باعث می شود ساقه از طریق چرخ دستی بالا بیاید. این نوع شیر با "O. S. و Y." یک طراحی معمول برای شیرهای NPS 2 و بزرگتر است.
• ساقه بالارونده با پیچ داخلی
  قسمت رزوه دار ساقه در داخل بدنه دریچه قرار دارد و ساقه در امتداد بخش صافی که در معرض اتمسفر خارج قرار دارد، قرار دارد. در این حالت رزوه های ساقه با محیط جریان در تماس هستند. هنگام چرخش، ساقه و چرخ دستی با هم بالا می روند تا دریچه باز شود.
• ساقه بدون بالا آمدن با پیچ داخلی
  قسمت رزوه دار ساقه داخل شیر است و بالا نمی آید. دیسک سوپاپ در امتداد ساقه حرکت می کند، مانند یک مهره اگر میل بچرخد. رزوه های ساقه در معرض محیط جریان قرار می گیرند و به همین دلیل در معرض ضربه قرار می گیرند. به همین دلیل است که از این مدل زمانی استفاده می شود که فضا محدود باشد تا امکان حرکت خطی وجود داشته باشد و محیط جریان باعث فرسایش، خوردگی یا ساییدگی مواد ساقه نشود.
• ساقه کشویی
  این میل سوپاپ نمی چرخد ​​و نمی چرخد. برای باز یا بسته کردن دریچه، دریچه را داخل و خارج می کند. این طرح در شیرهای بازشو سریع اهرمی دستی استفاده می شود. همچنین در شیرهای کنترلی استفاده می شود که توسط سیلندرهای هیدرولیک یا پنوماتیک کار می کنند.
• ساقه دوار
  این یک مدل رایج در شیرهای توپی، پلاگین و پروانه ای است. حرکت یک چهارم چرخش ساقه، دریچه را باز یا بسته کنید.

در منوی اصلی "شیرها" پیوندهایی به تصاویر دقیق (بزرگ) دریچه های ساقه بلندشونده و غیر افزایشی پیدا خواهید کرد.

بسته بندی ساقه سوپاپ

برای مهر و موم قابل اعتماد بین ساقه و کلاه، یک واشر مورد نیاز است. این بسته بندی نامیده می شود و به عنوان مثال با اجزای زیر نصب می شود:

• فالوور غده، آستینی که بسته بندی را توسط یک غده به داخل جعبه چاشنی فشرده می کند.
• غده، نوعی بوش است که بسته بندی را در جعبه چاشنی فشرده می کند.
• جعبه چاشنی، محفظه ای که بسته بندی در آن فشرده می شود.
• بسته بندی، موجود در مواد مختلفی مانند تفلون، مواد الاستومری، مواد فیبری و غیره.
• صندلی عقب یک چیدمان صندلی در داخل کاپوت است. این یک مهر و موم بین ساقه و کاپوت ایجاد می کند و از ایجاد فشار سیستم در برابر بسته شدن سوپاپ، زمانی که دریچه کاملاً باز است، جلوگیری می کند. صندلی های عقب اغلب در شیرهای دروازه و گلوب استفاده می شود.

یک جنبه مهم از طول عمر یک شیر، مجموعه آب بندی است. تقریباً همه شیرها، مانند شیرهای استاندارد توپ، گلوب، دروازه، پلاگ و پروانه ای، مجموعه آب بندی خود را بر اساس نیروی برشی، اصطکاک و پارگی دارند.

بنابراین بسته بندی شیر باید به درستی انجام شود تا از آسیب به ساقه و از دست دادن مایع یا گاز جلوگیری شود. هنگامی که یک بسته بندی خیلی شل باشد، دریچه نشت می کند. اگر بسته بندی خیلی سفت باشد، بر حرکت و آسیب احتمالی ساقه تأثیر می گذارد.

نکته تعمیر و نگهداری: 1. نحوه نصب پکینگ گلند

نکته تعمیر و نگهداری: 2. نحوه نصب پکینگ گلند

سوپاپ یوکی و مهره یوکی

یوغ

یوکی بدنه یا کاپوت سوپاپ را با مکانیزم فعال کننده متصل می کند. بالای یوغ یک مهره یوکی، مهره ساقه یا بوش یوکی را نگه می دارد و میل سوپاپ از آن عبور می کند. یوکی معمولاً دارای منافذی است که امکان دسترسی به جعبه پر کردن، پیوندهای محرک و غیره را فراهم می کند.

آجیل یوکی

مهره یوکی یک مهره با رزوه داخلی است و در بالای یوغ قرار می گیرد که ساقه از کنار آن عبور می کند. در شیر دروازه ای، به عنوان مثال، مهره Yoke چرخانده شده و ساقه به سمت بالا یا پایین حرکت می کند. در مورد شیرهای گلوب، مهره ثابت می شود و ساقه از طریق آن می چرخد.

محرک سوپاپ

شیرهای دستی معمولاً به یک چرخ دستی متصل به میل سوپاپ یا مهره یوکی مجهز هستند که در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت چرخانده می‌شود تا یک شیر بسته یا باز شود. دریچه های گلوب و دروازه به این ترتیب باز و بسته می شوند.

شیرهای یک چهارم چرخشی دستی، مانند توپ، دوشاخه یا پروانه، دارای اهرمی برای فعال کردن شیر هستند.

کاربردهایی وجود دارد که در آن ها امکان یا مطلوب نیست که سوپاپ را به صورت دستی با چرخ دستی یا اهرمی فعال کنید. این کاربردها عبارتند از:

• شیرهای بزرگی که باید در برابر فشار هیدرواستاتیک بالا کار کنند
• دریچه ها باید از یک مکان راه دور کار کنند
• زمانی که زمان باز کردن، بسته شدن، دریچه گاز یا کنترل دستی شیر بیشتر از زمانی باشد که معیارهای طراحی سیستم لازم است.

این شیرها معمولاً مجهز به محرک هستند.
عملگر در گسترده‌ترین تعریف، وسیله‌ای است که حرکت خطی و چرخشی منبع نیرو را تحت تأثیر منبع کنترل ایجاد می‌کند.

محرک های اصلی برای باز کردن یا بستن کامل شیر استفاده می شود. عملگرها برای کنترل یا تنظیم شیرها یک سیگنال موقعیت یابی برای حرکت به هر موقعیت میانی داده می شود. انواع مختلفی از محرک ها وجود دارد، اما در زیر برخی از محرک های سوپاپ معمولا مورد استفاده قرار می گیرند:

• محرک دنده
• محرک های موتور الکتریکی
• محرک های پنوماتیکی
• محرک های هیدرولیک
• محرک های برقی

برای اطلاعات بیشتر در مورد محرک ها به منوی اصلی "شیرها" مراجعه کنید-محرک های سوپاپ-

طبقه بندی شیرها

در زیر برخی از طبقه بندی های رایج دریچه ها بر اساس حرکت مکانیکی آورده شده است:

• شیرهای حرکت خطی دریچه‌هایی که در آن‌ها عضو بسته‌کننده، مانند دریچه‌های بازرسی، گلوب، دیافراگم، فشار دادن و بالابرنده، در یک خط مستقیم حرکت می‌کند تا جریان را اجازه دهد، متوقف کند یا گاز را کاهش دهد.
• شیرهای حرکتی چرخشی هنگامی که عضو بسته‌کننده دریچه در امتداد یک مسیر زاویه‌دار یا دایره‌ای حرکت می‌کند، مانند دریچه‌های پروانه‌ای، توپی، پلاگین، غیرمرکز و چرخشی، دریچه‌ها دریچه‌های حرکت چرخشی نامیده می‌شوند.
• شیرهای چرخشی ربع. برخی از شیرهای حرکت چرخشی تقریباً به یک چهارم چرخش، 0 تا 90 درجه، حرکت ساقه نیاز دارند تا از موقعیت کاملاً بسته به حالت کاملاً باز شوند یا برعکس.

طبقه بندی سوپاپ ها بر اساس حرکت

رتبه بندی کلاس ها

درجه بندی فشار-دمای شیرها با شماره کلاس تعیین می شود. ASME B16.34، سوپاپ فلنج دار، رزوه ای و انتهای جوشی یکی از پرکاربردترین استانداردهای شیر است. سه نوع کلاس را تعریف می کند: استاندارد، ویژه و محدود. ASME B16.34 شیرهای کلاس 150، 300، 400، 600، 900، 1500، 2500 و 4500 را پوشش می دهد.

خلاصه

در این صفحه تعدادی اطلاعات اولیه از شیرآلات تعریف شده است.

همانطور که ممکن است در منوی اصلی "شیرآلات" دیده باشید، همچنین می توانید اطلاعاتی در مورد چندین شیرآلات و اغلب کاربردی در صنایع پترو و شیمیایی بیابید.
این می تواند تصور و درک خوبی از تفاوت های بین انواع مختلف شیرها و نحوه تأثیر این تفاوت ها بر عملکرد شیر به شما بدهد. این به کاربرد مناسب هر نوع شیر در طول طراحی و استفاده مناسب از هر نوع شیر در حین کار کمک می کند.