מה הם שסתומים?

שסתומים הם מכשירים מכניים השולטים בזרימה ובלחץ בתוך מערכת או תהליך. הם מרכיבים חיוניים של מערכת צנרת המעבירה נוזלים, גזים, אדים, תרחיפים וכו'.

סוגים שונים של שסתומים זמינים: שער, גלובוס, תקע, כדור, פרפר, צ'ק, דיאפרגמה, צביטה, הקלה בלחץ, שסתומי בקרה ועוד. לכל אחד מהסוגים הללו יש מספר דגמים, כל אחד עם תכונות ויכולות פונקציונליות שונות. שסתומים מסוימים מופעלים בעצמם בעוד שאחרים מופעלים באופן ידני או עם מפעיל או פנאומטי או הידראולי.

הפונקציות של שסתומים הן:

• עצירה והתחלת זרימה
• הקטנת או הגדלה של זרימה
• שליטה בכיוון הזרימה
• ויסות לחץ זרימה או תהליך
• שחרר מערכת צינורות בלחץ מסוים

ישנם עיצובים, סוגים ודגמים רבים של שסתומים, עם מגוון רחב של יישומים תעשייתיים. כולם עומדים באחת או יותר מהפונקציות שזוהו לעיל. שסתומים הם פריטים יקרים, וחשוב שיצוין שסתום נכון עבור הפונקציה, והוא חייב להיות בנוי מהחומר המתאים לנוזל התהליך.

ללא קשר לסוג, לכל השסתומים יש את החלקים הבסיסיים הבאים: גוף, מכסה מנוע, עיטור (אלמנטים פנימיים), מפעיל ואריזה. החלקים הבסיסיים של שסתום מוצגים בתמונה מימין.

גוף שסתום

גוף השסתום, הנקרא לפעמים הקליפה, הוא הגבול העיקרי של שסתום לחץ. הוא משמש כמרכיב העיקרי של מכלול שסתום מכיוון שזו המסגרת שמחזיקה את כל החלקים יחד.

הגוף, גבול הלחץ הראשון של שסתום, מתנגד לעומסי לחץ נוזלים מחיבור צנרת. הוא מקבל צנרת כניסה ויציאה דרך חיבורים מוברגים, מוברגים או מרותכים.

קצוות גוף השסתום מתוכננים לחבר את השסתום לצנרת או לפיית הציוד על ידי סוגים שונים של חיבורי קצה, כגון קת או שקע מרותכים, מושחלים או מאוגנים.

גופי שסתומים יצוקים או מחושלים במגוון צורות ולכל רכיב תפקיד ספציפי ובנוי בחומר המתאים לתפקיד זה.

מצנפת שסתום

מכסה הפתח בגוף הוא מכסה המנוע, והוא הגבול השני בחשיבותו של שסתום לחץ. כמו גופי שסתומים, מצנפים זמינים בהרבה עיצובים ודגמים.

מכסה מנוע פועל ככיסוי על גוף השסתום, יצוק או מזויף מאותו חומר כמו הגוף. בדרך כלל הוא מחובר לגוף על ידי מפרק מושחל, מוברג או מרותך. במהלך ייצור השסתום, הרכיבים הפנימיים, כגון גזע, דיסק וכו', מוכנסים לתוך הגוף ולאחר מכן מחברים את מכסה המנוע כדי להחזיק את כל החלקים יחד בפנים.

בכל המקרים, הצמדת מכסה המנוע לגוף נחשבת לגבול לחץ. המשמעות היא שמפרק הריתוך או הברגים המחברים את מכסה המנוע לגוף הם חלקים שומרים לחץ. מכספי שסתומים, למרות שהם הכרחיים עבור רוב השסתומים, מייצגים סיבה לדאגה. מצנפים יכולים לסבך את ייצור השסתומים, להגדיל את גודל השסתומים, לייצג חלק משמעותי בעלויות השסתומים, ומהוות מקור לדליפה פוטנציאלית.

חיתוך שסתום

החלקים הפנימיים של השסתום הנשלפים והניתנים להחלפהשבאים במגע עם מדיום הזרימה נקראים ביחד כעיטור שסתומים. חלקים אלה כוללים מושב(ים), דיסק, בלוטות, מרווחים, מובילים, תותבים וקפיצים פנימיים. גוף השסתום, מכסה המנוע, האריזה וכו' שגם באים במגע עם תווך הזרימה אינם נחשבים לקיצוץ שסתום.

ביצועי הגימור של Valve נקבעים על ידי ממשק הדיסק והמושב והיחס בין מיקום הדיסק למושב. בגלל החיתוך, תנועות בסיסיות ובקרת זרימה אפשריות. בעיצובי חיתוך תנועה סיבובית, הדיסק מחליק מקרוב על פני המושב כדי ליצור שינוי בפתיחת הזרימה. בעיצובי חיתוך בתנועה ליניארית, הדיסק מתרומם בניצב הרחק מהמושב כך שמופיע פתח טבעתי.

חלקי עיטור שסתומים עשויים להיות בנויים מחומרים מגוונים בגלל התכונות השונות הדרושות כדי לעמוד בכוחות ובתנאים שונים. תותבים ובלוטות אריזה אינם חווים את אותם כוחות ותנאים כמו דיסקית השסתום והמושבים.

תכונות זרימה-בינונית, הרכב כימי, לחץ, טמפרטורה, קצב זרימה, מהירות וצמיגות הם חלק מהשיקולים החשובים בבחירת חומרי עיטור מתאימים. חומרי חיתוך עשויים להיות אותו חומר כמו גוף השסתום או מכסה המנוע.

מס' הקישוט של שסתום API 600

דיסק שסתום ומושב(ים)

דִיסק

הדיסק הוא החלק שמאפשר, מצערת או עוצר את הזרימה, בהתאם למיקומו. במקרה של תקע או שסתום כדורי, הדיסק נקרא תקע או כדור. הדיסק הוא גבול הלחץ הראשוני השלישי בחשיבותו. כאשר השסתום סגור, לחץ מערכת מלא מופעל על פני הדיסק, ומסיבה זו, הדיסק הוא רכיב הקשור ללחץ.

דיסקים מחושלים בדרך כלל, ובחלק מהעיצובים, משטחים קשיחים כדי לספק תכונות בלאי טובות. רוב השסתומים נקראים, העיצוב של הדיסקים שלהם.

מושב(ים)

המושב או טבעות האיטום מספקות את משטח הישיבה לדיסק. לשסתום יכול להיות מושב אחד או יותר. במקרה של גלובוס או שסתום סימון תנופה, יש בדרך כלל מושב אחד, שיוצר אטימה עם הדיסק כדי לעצור את הזרימה. במקרה של שסתום שער, ישנם שני מושבים; אחד בצד במעלה הזרם והשני בצד במורד הזרם. לדיסק שסתום שער יש שני משטחי ישיבה הבאים במגע עם מושבי השסתום כדי ליצור אטימה לעצירת הזרימה.

כדי לשפר את עמידות הבלאי של טבעות האיטום, המשטח הוא לעתים קרובות קשיח על ידי ריתוך ולאחר מכן עיבוד משטח המגע של טבעת האיטום. גימור משטח עדין של אזור הישיבה הכרחי לאטימה טובה כאשר השסתום סגור. טבעות איטום אינן נחשבות בדרך כלל לחלקי גבול לחץ מכיוון שלגוף יש עובי דופן מספיק כדי לעמוד בלחץ עיצובי מבלי להסתמך על עובי טבעות האיטום.

גזע שסתום

גזע השסתום מספק את התנועה הדרושה לדיסק, לתקע או לכדור לפתיחה או סגירה של השסתום, ואחראי למיקום נכון של הדיסק. הוא מחובר לגלגל היד של השסתום, למפעיל או למנוף בקצה אחד, ובצד השני לדיסק השסתום. בשסתומי שער או גלובוס, יש צורך בתנועה ליניארית של הדיסק כדי לפתוח או לסגור את השסתום, בעוד שבשסתומי תקע, כדור ופרפר, הדיסק מסובב כדי לפתוח או לסגור את השסתום.

גבעולים מחושלים בדרך כלל, ומחוברים לדיסק על ידי הברגה או טכניקות אחרות. כדי למנוע דליפה, באזור האיטום, יש צורך בגימור משטח עדין של הגבעול.

ישנם חמישה סוגים של גבעולים של שסתומים:

• גזע עולה עם בורג חיצוני ועול
  החלק החיצוני של הגבעול מושחל, בעוד שחלקו של הגבעול בשסתום חלק. חוטי הגבעול מבודדים ממדיום הזרימה על ידי אריזת הגבעול. שני סגנונות שונים של עיצובים אלה זמינים; האחד עם גלגל היד מחובר לגבעול, כדי שיוכלו להתרומם יחד, והשני עם שרוול מושחל שגורם לגבעול לעלות דרך גלגל היד. סוג זה של שסתום מסומן על ידי "O. ש' ו-י'." הוא עיצוב נפוץ עבור שסתומים NPS 2 ומעלה.
• גזע עולה עם בורג פנימי
  החלק המושחל של הגבעול נמצא בתוך גוף השסתום, ואריזת הגבעול לאורך החלק החלק החשוף לאווירה שבחוץ. במקרה זה, חוטי הגבעול נמצאים במגע עם מדיום הזרימה. כאשר מסובבים, הגבעול וגלגל היד לעלות יחד כדי לפתוח את השסתום.
• גזע לא עולה עם בורג פנימי
  החלק המושחל של הגבעול נמצא בתוך השסתום ואינו עולה. דיסקית השסתום נעה לאורך הגזע, כמו אגוז אם הסטיל מסובב. חוטי גזע חשופים למדיום הזרימה, וככאלה, נתונים להשפעה. לכן נעשה שימוש במודל זה כאשר המקום מוגבל כדי לאפשר תנועה ליניארית, ותווך הזרימה אינו גורם לשחיקה, קורוזיה או שחיקה של חומר הגזע.
• גזע הזזה
  גזע שסתום זה אינו מסתובב או מסתובב. הוא מחליק פנימה והחוצה מהשסתום כדי לפתוח או לסגור את השסתום. עיצוב זה משמש בשסתומי פתיחה מהירה של מנוף המופעל ביד. זה משמש גם שסתומי בקרה מופעלים על ידי צילינדרים הידראוליים או פנאומטיים.
• גבעול רוטרי
  זהו דגם נפוץ בשסתומי כדור, תקע ושסתומי פרפר. תנועה של רבע סיבוב של הגבעול פותחת או סוגרת את השסתום.

בתפריט הראשי "שסתומים" תמצאו כמה קישורים לתמונות מפורטות (גדולות) של שסתומי גזע עולים ולא עולים.

אריזת גזע שסתום

לאיטום אמין בין הגבעול למכסה המנוע, יש צורך באטם. זה נקרא אריזה, והוא מצויד למשל ברכיבים הבאים:

• עוקב בלוטות, שרוול שדוחס את האריזה, באמצעות בלוטה לתוך קופסת המילוי.
• בלוטה, מעין תותב, שדחס את אריזה לתוך קופסת המילוי.
• קופסת מילוי, תא בו נדחסת האריזה.
• אריזה, זמינה במספר חומרים, כמו טפלון®, חומר אלסטומרי, חומר סיבי וכו'.
• מושב אחורי הוא סידור ישיבה בתוך מכסה המנוע. הוא מספק אטימה בין הגבעול למכסה המנוע ומונע מלחץ המערכת להיווצר כנגד אריזת השסתום, כאשר השסתום פתוח לחלוטין. מושבים אחוריים מיושמים לעתים קרובות בשסתומי שער וגלובוס.

היבט חשוב של זמן החיים של שסתום הוא מכלול האיטום. כמעט לכל השסתומים, כמו שסתומי Ball, Globe, Gate, Plug and Butterfly סטנדרטיים, מכלול האיטום שלהם מבוסס על כוח גזירה, חיכוך וקריעה.

לכן אריזת השסתום חייבת להתרחש כראוי, כדי למנוע נזק לגזע ואובדן נוזלים או גז. כאשר אריזה רופפת מדי, השסתום ידלוף. אם האריזה הדוקה מדי, זה ישפיע על התנועה ועל הנזק האפשרי לגבעול.

טיפ תחזוקה: 1. כיצד להתקין בלוטת אריזה

טיפ תחזוקה: 2. כיצד להתקין בלוטת אריזה

עול שסתום ואגוז עול

עוֹל

עול מחבר את גוף השסתום או מכסה המנוע עם מנגנון ההפעלה. החלק העליון של ה-Yok מחזיק אגוז יוק, אום גזע או תותב יוק וגזע השסתום עובר דרכו. ל-Joke יש בדרך כלל פתחים המאפשרים גישה לקופסת המטען, לקישורי המפעיל וכו'. מבחינה מבנית, ה-Joke חייב להיות חזק מספיק כדי לעמוד בכוחות, מומנטים ומומנט שפותח על-ידי המפעיל.

אגוז עול

אגוז יוק הוא אום עם הברגה פנימית והוא ממוקם בחלקו העליון של יוק שלידו עובר הגבעול. בשסתום שער למשל, אגוז ה-Yok מסובב והגבעול נע למעלה או למטה. במקרה של שסתומי גלובוס, האום מקובע והגבעול מסובב דרכו.

מפעיל שסתום

שסתומים המופעלים ביד מצוידים בדרך כלל בגלגל יד המחובר לגבעול השסתום או לאום ה-Oke אשר מסובב עם כיוון השעון או נגד כיוון השעון כדי לסגור או לפתוח שסתום. שסתומי הגלובוס והשער נפתחים ונסגרים בדרך זו.

לשסתומים המופעלים ביד עם רבע סיבוב, כגון כדור, תקע או פרפר, יש מנוף להפעלת השסתום.

ישנם יישומים שבהם לא ניתן או רצוי להפעיל את השסתום באופן ידני באמצעות גלגל יד או מנוף. יישומים אלה כוללים:

• שסתומים גדולים שיש להפעיל נגד לחץ הידרוסטטי גבוה
• שסתומים הם חייבים להיות מופעלים ממקום מרוחק
• כאשר הזמן לפתיחה, סגירה, מצערת או שליטה ידנית של השסתום ארוך מהנדרש בקריטריונים של תכנון המערכת

שסתומים אלה מצוידים בדרך כלל במפעיל.
מפעיל בהגדרה הרחבה ביותר הוא מכשיר המייצר תנועה ליניארית וסיבובית של מקור כוח בפעולה של מקור שליטה.

מפעילים בסיסיים משמשים לפתיחה מלאה או סגירה מלאה של שסתום. מפעילים לשליטה או וויסות שסתומים מקבלים אות מיקום לעבור לכל עמדת ביניים. ישנם סוגים רבים ושונים של מפעילים, אך להלן חלק ממפעילי השסתומים הנפוצים:

• מפעילי הילוכים
• מפעילי מנוע חשמלי
• מפעילים פניאומטיים
• מפעילים הידראוליים
• מפעילי סולנואידים

למידע נוסף על מפעילים עיין בתפריט הראשי "שסתומים"-מפעילי שסתומים-

סיווג שסתומים

להלן כמה מסיווגי השסתומים הנפוצים, המבוססים על תנועה מכנית:

• שסתומי תנועה ליניארית. השסתומים שבהם איבר הסגר, כמו בשער, כדור, דיאפרגמה, שסתומי סימון צביטה והרמה, נע בקו ישר כדי לאפשר, לעצור או להחניק את הזרימה.
• שסתומי תנועה סיבוביים. כאשר איבר סגירת השסתומים נע לאורך מסלול זוויתי או מעגלי, כמו שסתומי פרפר, כדור, תקע, אקסצנטריים ו-Swing Check Valves, השסתומים נקראים שסתומי תנועה סיבובית.
• שסתומי רבע סיבוב. חלק מהשסתומים בתנועה סיבובית דורשים תנועה של כרבע סיבוב, 0 עד 90°, של הגבעול כדי לעבור לפתיחה מלאה ממצב סגור לחלוטין או להיפך.

סיווג שסתומים על סמך תנועה

דירוגי כיתות

דירוגי לחץ-טמפרטורת שסתומים מסומנים לפי מספרי מעמד. ASME B16.34, שסתומים עם אוגן, הברגה וקצה ריתוך הוא אחד מתקני השסתומים הנפוצים ביותר. הוא מגדיר שלושה סוגים של מחלקות: סטנדרטי, מיוחד ומוגבל. ASME B16.34 מכסה שסתומים מסוג 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 ו-4500.

תַקצִיר

בעמוד זה מוגדרים מספר מידע בסיסי משסתומים.

כפי שאולי ראית בתפריט הראשי "שסתומים", אתה יכול למצוא גם מידע על מספר שסתומים המיושמים לעתים קרובות בתעשייה הפטרו והכימית.
זה יכול לתת לך רושם, והבנה טובה של ההבדלים בין סוגי השסתומים השונים, וכיצד ההבדלים הללו משפיעים על תפקוד השסתום. זה יעזור ליישום נכון של כל סוג של שסתום במהלך התכנון ושימוש נכון בכל סוג של שסתום במהלך הפעולה.