شیر پروانه ای یا باترفلای ولو چیست؟

ما در این مقاله به بررسی دقیق شیر پروانه ای می پردازیم .شیر پروانه ای یکی از مهم ترین ولو ها در بخش شیرآلات صنعتی است.شیر پروانه ای نیز مانند دیگر شیرآلات دارای انواع  و جنس های مختلف است که هر کدام را به صورت جداگانه توضیح می دهیم.

شیر پروانه ای چیست؟

شیر پروانه ای یک دستگاه حرکت چرخشی است و دارای یک چهارم چرخش است که از یک دیسک چرخشی برای عبور دادن، مسدود کردن یا کنترل جریان سیالات در یک سیستم لوله کشی استفاده می کند. همچنین دارای یک دیسک چرخان است که در مسیر عبور رسانه های جریان قرار دارد.

دیسک توسط یک مکانیسم محرک خارجی از طریق ساقه متصل به آن ، چرخانده و کنترل می شود. هنگامی که دیسک با سطح مقطع جریان همسطح باشد، جریان به طور کامل مسدود می شود. در غیر این صورت، مایع به طور کامل یا جزئی از شیر پروانه ای عبور می کند.

برای باز کردن کامل شیر پروانه ای از حالت بسته، به اندازه ۹۰۰ چرخش طول می کشد، به این معنی است که دیسک باید عمود بر سطح مقطع جریان باشد.

شیر پروانه ای ها از نوع شیرهای یک چهارم چرخشی مانند شیرهای توپی و پلاگ ولوها هستند. آنها یک مکانیسم ساخت و ساز و عملکرد نسبتاً ساده دارند و دارای اندازه جمع و جور هستند که برای قرار دادن دو فلنج لوله طراحی شده است.

شیر پروانه ای ها را می توان به صورت دستی یا توسط یک مکانیزم فعال کننده خودکار که در سیستم کنترل فرآیند خط لوله یکپارچه شده است، استفاده کرد. شیر پروانه ای ها برای برنامه های خاموش و روشن ایده آل هستند، اما کاربرد آنها برای کاهش جریان محدود است.

انواع و طرح‌های مختلفی از شیرهای پروانه‌ای در دسترس هستند که در دماها، فشارها و نرخ‌های جریان متفاوت برای مطابقت با نیازهای سیستم‌های خط لوله که مایعات و گازها را مدیریت می‌کنند، رتبه‌بندی می‌شوند.

اجزای یک شیر پروانه ای

اجزای اصلی شیر پروانه ای به شرح زیر است:

بدنه شیر پروانه ای
بدنه شیر پروانه ای از یک ماده سخت و سفت ساخته شده است، که دیسک و سایر اجزای داخلی شیر پروانه ای را در خود جای داده و از آن محافظت می کند. این شیر را به سیستم لوله کشی و مکانیزم عملکرد خارجی که دیسک را کنترل می کند، متصل می کند.

دیسک
دیسک ویژگی اصلی شیر پروانه ای ها است که جریان سیال را در خط لوله عبور می دهد، تنظیم می کند و متوقف می کند. جریان با حرکت چرخشی دیسک کنترل می شود. نرخ جریان تخلیه بستگی به درجه باز شدن دیسک دارد. هنگامی که دیسک بر سطح مقطع جریان عمود باشد، سیال به طور کامل از خروج جلوگیری می کند. در غیر این صورت، مایع مجاز است از فضای بین صندلی و دیسک عبور کند.

۹۰۰ چرخش از یک موقعیت بسته دیسک طول می کشد تا امکان باز شدن کامل دریچه و بالعکس فراهم شود. هنگامی که دیسک کمتر از ۹۰۰ چرخش داشته باشد، جریان گاز کاهش می یابد.دیسک شیر پروانه ای مشابه توپ برای شیر های توپی و پلاگین برای دپلاگ ولوها است.

ساقه شیر پروانه ای
ساقه شفتی است که دیسک را به مکانیزم عملکرد خارجی متصل می کند. برای جلوگیری از نشت مایع توسط حلقه های O و بوشینگ ، مهر و موم شده است. ساقه را می توان از شفت یک تکه یا شفت دو تکه (ساقه تقسیم شده) ساخت. نحوه قرارگیری محور ساقه و اتصال آن به دیسک بستگی به نوع شیر پروانه ای دارد.

صندلی
نشیمنگاه شیر پروانه ای ، حلقه ای است که در حالت بسته بین لبه دیسک و بدنه شیر ، آب بندی می کند. عمل آب بندی برای جلوگیری از نشت هرگونه سیال و تخلیه شیر پروانه ای ضروری است. از آنجایی که دیسک هنگام باز شدن شیر روی سطح نشیمنگاه می لغزد، باید از ماده ای با ضریب اصطکاک کم ساخته شود.

صندلی شیر پروانه ای را می توان به صورت نشیمنگاه نرم یا نشیمنگاه فلزی ساخت. جنس صندلی درجه حرارت و فشار شیر پروانه ای را محدود می کند. صندلی های نرم که از مواد پلاستیکی و الاستومری ساخته شده اند، به دمای پایین تر محدود می شوند زیرا در دمای بالا تغییر شکل می دهند.

مکانیزم عملیاتی شیر پروانه ای
مکانیسم عملکرد خارجی یک شیر پروانه ای، جریان سیال را در سراسر شیر کنترل می کند. ممکن است با چرخش دستی ساقه یا با حرکت خودکار عمل کند.

عملکرد دستی شیر پروانه ای ها شامل اعمال گشتاور به اهرم یا چرخ دستی متصل به ساقه است. اهرم ها می توانند شیر را در حالت بسته، کاملا باز یا نیمه باز قرار دهند. شیر پروانه ای های بزرگتر مجهز به چرخ دستی و گیربکس برای افزایش گشتاور و کمک به باز و بسته شدن دریچه هستند.

برای کنترل شیر پروانه‌ای که در محیط‌های سخت و مکان‌های دور افتاده قرار دارد، می‌توان از فعال‌سازی خودکار استفاده کرد. باز و بسته شدن شیر پروانه‌ای ها را سریع‌تر می‌کند، مخصوصاً برای دریچه‌های بزرگ‌تر که به مقدار بیشتری گشتاور نیاز دارند. انواع محرک های مورد استفاده در شیر پروانه ای ها برای چرخاندن میل سوپاپ عبارتند از: تحریک الکترومکانیکی (که از موتور الکتریکی استفاده می کند)، تحریک پنوماتیک (که پیستون یا دیافراگم را با هوای فشرده حرکت می دهد) و تحریک هیدرولیک (که یک موتور را به حرکت در می آورد). پیستون یا دیافراگم با فشار هیدرولیک).

انواع شیر پروانه ای ها

شیر پروانه ای ها به دسته اصلی تقسیم می شوند که عبارتند از:

شیر پروانه ای افست صفر (شیر پروانه ای صندلی ارتجاعی) Zero offset butterfly valves

در شیر پروانه ای های افست صفر، ساقه از خط مرکزی دیسک که در مرکز صندلی قرار دارد عبور می کند. همه اینها در داخل بدنه شیر متمرکز شده است. بدنه شیر پروانه ای، نشیمنگاه و دیسک زمانی که در حالت بسته قرار دارد به صورت متحدالمرکز قرار می گیرند. دیسک در محور مرکزی می چرخد. این امکان چرخش ۳۶۰۰ را فراهم می کند. در حالت کاملاً باز، جریان در هر طرف دیسک به دو نیمه تقسیم می شود که اکنون موازی جریان است. مزیت این نوع این است که محیط جریان در تماس با بدنه شیر قرار نمی گیرد زیرا نشیمنگاه آن را می پوشاند.

شیر پروانه ای های افست صفر دارای نشیمنگاه های نرم ارتجاعی هستند زیرا به انعطاف پذیری و تغییر شکل صندلی نرم در حین آب بندی بستگی دارند. این باعث می شود که لبه های دیسک روی صندلی بلغزند که در حین کار بین آنها اصطکاک کامل ایجاد می شود. این باعث کاهش طول عمر شیر پروانه ای می شود.

از آنجایی که طراحی مستلزم این است که صندلی از مواد پلیمری یا الاستومری ساخته شده باشد، به درجه بندی فشار و دمای کمتر محدود می شود.شیر پروانه ای های صفر افست در خطوط لوله مایع و گاز استفاده می شود که به ترتیب دارای درجه بندی فشار و دمای ۲۵۰ psi و ۴۰۰۰F هستند.

شیر پروانه ای دوگانه افست (شیر پروانه ای با کارایی بالا) Double Offset Butterfly Valve

در شیر پروانه ای های افست دوتایی، محور ساقه در پشت خط مرکزی نشیمنگاه و بدنه آفست می شود (اول افست)، سپس محور میل از خط مرکزی عمودی دریچه جدا می شود (افست دوم). هنگامی که دیسک باز می شود، صندلی از مهر و موم برداشته می شود. این باعث کاهش اصطکاک در ۱۰ درجه اول و آخر باز و بسته شدن شیر پروانه ای می شود. این کار منجر به عملکرد نرم‌تر شیر، قابلیت آب‌بندی بهتر و عمر طولانی‌تر نسبت به شیر پروانه‌ای افست صفر می‌شود.

مانند شیر پروانه ای های افست صفر، شیر پروانه ای های افست دوگانه از یک صندلی نرم استفاده می کنند. آنها در درجه بندی فشار و دمای متوسط ​​موجود هستند که می توانند فشار و دمای بالاتری را نسبت به شیر پروانه ای های افست صفر در خطوط لوله مایع و گاز تحمل کنند.

شیر پروانه ای های دوگانه معمولاً در تصفیه آب، تصفیه فاضلاب، تهویه مطبوع و سیستم های حفاظت در برابر آتش (به عنوان مثال، اسپرینکلرهای آتش نشانی) استفاده می شوند. برای افزایش مقاومت در برابر دما، مقدار مواد نرم صندلی با پشتیبان گیری آن با یک لایه فلز کاهش می یابد.

شیر پروانه ای افست سه گانه Triple Offset Butterfly Valve

در شیر پروانه ای های افست سه گانه، یک افست زاویه ای در محور مخروط آب بندی بدنه علاوه بر دو آفست اول (آفست سوم) انجام می شود. این کار با استفاده از نیمرخ مخروطی زاویه راست صندلی همراه با نمایه منطبق در لبه دیسک انجام می شود. این افست تماس نشیمنگاه و دیسک را در هنگام باز و بسته شدن شیر از بین می برد و از این رو اصطکاک نیز از بین می رود. تماس فقط در هنگام بسته شدن کامل شیر پروانه ای رخ می دهد. این همچنین به عنوان یک توقف مکانیکی عمل می کند تا از چرخش بیشتر دیسک جلوگیری کند.

طراحی شیر پروانه ای های افست سه گانه مستلزم استفاده از نشیمنگاه های فلزی است. از آنجایی که صندلی‌های فلزی سخت‌تر و سفت‌تر از صندلی‌های نرم هستند، می‌توانند دماهای بالا و فشار بالای سیال را تحمل کنند. این امر سایش شیر را به حداقل می رساند. صندلی ها آب بندی را ارائه می دهند که تضمین می کند هیچ مایعی از شیر خارج نمی شود. شیر پروانه ای های افست سه گانه نسبت به شیر پروانه ای های افست صفر و دو افست عمر طولانی تری دارند.

شیر های پروانه ای افست سه گانه برای مدیریت بخار پرفشار و فوق گرم، مایعات و گازهای با دمای بالا و مواد شیمیایی خورنده که توسط شیر پروانه ای هایی که با صندلی های نرم قابل کنترل نیستند، ایده آل هستند. این شیرها معمولاً در نیروگاه ها (به عنوان مثال، شیرهای روشن و خاموش برای دیگهای بخار)، پردازش نفت و گاز، تولید مواد شیمیایی، تولید خمیر و کاغذ و خطوط لوله دریایی استفاده می شوند.

شیر پروانه ای ها را نیز می توان با توجه به طراحی اتصال آنها در بدنه شیر به خط لوله طبقه بندی کرد:

شیر پروانه ای ویفری

شیر های پروانه ای ویفری بین دو فلنج لوله قرار می گیرند که توسط پیچ های بلند در سراسر بدنه شیر به هم وصل شده اند. بدنه شیر ممکن است دارای سوراخ های فلنج در خارج از بدنه شیر باشد یا نداشته باشد. حلقه‌های اورینگ و واشرهایی که در سطح شیر صاف نصب می‌شوند در دو طرف بین بدنه شیر و فلنج لوله قرار می‌گیرند تا آب‌بندی قوی داشته باشند.

شیر های پروانه ای ویفر اقتصادی ترین طراحی اتصال را دارند. با این حال، آنها نمی توانند دریچه های ایزوله باشند یا در یک سرویس پایانی استفاده شوند. کل خط لوله باید زمانی که تعمیر و نگهداری باید در دو طرف شیر پروانه ای ویفر انجام شود، خاموش شود.

شیر های پروانه ای افست سه گانه برای مدیریت بخار پرفشار و فوق گرم، مایعات و گازهای با دمای بالا و مواد شیمیایی خورنده که توسط شیر پروانه ای هایی که با صندلی های نرم قابل کنترل نیستند، ایده آل هستند. این شیرها معمولاً در نیروگاه ها (به عنوان مثال، شیرهای روشن و خاموش برای دیگهای بخار)، پردازش نفت و گاز، تولید مواد شیمیایی، تولید خمیر و کاغذ و خطوط لوله دریایی استفاده می شوند.

شیر پروانه ای ها را نیز می توان با توجه به طراحی اتصال آنها در بدنه شیر به خط لوله طبقه بندی کرد:

شیر پروانه ای ویفری

شیر های پروانه ای ویفری بین دو فلنج لوله قرار می گیرند که توسط پیچ های بلند در سراسر بدنه شیر به هم وصل شده اند. بدنه شیر ممکن است دارای سوراخ های فلنج در خارج از بدنه شیر باشد یا نداشته باشد. حلقه‌های اورینگ و واشرهایی که در سطح شیر صاف نصب می‌شوند در دو طرف بین بدنه شیر و فلنج لوله قرار می‌گیرند تا آب‌بندی قوی داشته باشند.

شیر های پروانه ای ویفر اقتصادی ترین طراحی اتصال را دارند. با این حال، آنها نمی توانند دریچه های ایزوله باشند یا در یک سرویس پایانی استفاده شوند. کل خط لوله باید زمانی که تعمیر و نگهداری باید در دو طرف شیر پروانه ای ویفر انجام شود، خاموش شود.

شیر پروانه ای دو فلنج

شیر پروانه ای های دو فلنج دارای یک جفت فلنج هستند که در هر طرف بدنه شیر تعبیه شده است. اینها با ابعاد فلنج لوله مطابقت دارند. دو مجموعه پیچ و مهره برای پشتیبانی از شیر در هر طرف استفاده می شود. این یک وابستگی قوی ایجاد می کند. شیر پروانه ای های دو فلنج در شیر پروانه ای هایی با سایز بزرگتر محبوبیت بیشتری دارند.

شیر پروانه ای های جوش لب به لب

شیر پروانه ای های جوش لب به لب شیرهایی هستند که مستقیماً بین لوله ها جوش داده می شوند. آنها برای خدمات فشار بالا استفاده می شوند.

شیرهای خیس نشده

شیر های خیس نشده دارای بدنه و ساقه دریچه خود با پوشش دادن آنها با مواد پلاستیکی یا الاستومری (مانند لاستیک و تفلون) از محیط های جاری جدا می شوند. از این رو، ماده ساخت و ساز اجازه دارد مقاومت خوردگی کمتری داشته باشد.

شیر های خیس شده

شیر های خیس شده بدنه و ساقه شیر خود را در معرض رسانه های روان قرار می دهند.

مواد ساخت شیر پروانه ای ها

بدنه شیر باید دارای چقری و استحکام بالایی باشد تا از اجزای داخلی شیر پروانه ای محافظت کند. ساقه و دیسک نیز باید دارای ویژگی های یکسانی برای تحمل فشار سیال باشند. اجزای شیر پروانه ای را می توان از مواد زیر ساخت.

شیر های پروانه ای فلزی

فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ یک آلیاژ فولادی است که حاوی کروم بالاتر (۱۰٫۵-۳۰٪) و مقادیر کمی نیکل و مولیبدن است. فولاد ضد زنگ به دلیل استحکام و چقرمگی بالا و مقاومت در برابر خوردگی و آب و هوا شناخته شده است.

مقاومت در برابر خوردگی به محتوای کروم آن نسبت داده می شود: یک لایه نازک و بی اثر اکسید کروم برای جلوگیری از انتشار اکسیژن در قسمت عمده مواد تشکیل شده است. هنگامی که سطح آسیب دیده یا خراشیده می شود، لایه اکسید کروم با کمک اکسیژن اصلاح می شود. این خاصیت خود ترمیمی تشکیل زنگ را غیرفعال می کند. مقاومت در برابر خوردگی حفره ای به مولیبدن نسبت داده می شود.

شیر پروانه ای های از جنس استنلس استیل برای جابجایی سیالات اسیدی و خورنده، طیف وسیعی از فشارها و طیف وسیعی از دماها عالی هستند. فولاد زنگ نزن آستنیتی برای فرآیندهای برودتی ایده آل است، در حالی که فولاد ضد زنگ دوبلکس برای فشار بالاتر استفاده می شود. فولاد ضد زنگ ۳۱۶ درجه ترجیحی فولاد ضد زنگ است.

فولاد کربن
فولاد کربنی یک آلیاژ فولادی است که تا ۲٫۵ درصد کربن بیشتری دارد. دارای خواص مکانیکی خوبی است و می تواند برای کاربردهایی که نیاز خاصی در آن وجود ندارد استفاده شود.

نمرات متداول فولاد کربنی موجود برای شیرهای پروانه ای ASTM A216 WCB (درج B ریخته گری جوش داده شده) و LCC (محتوای کربن کم) است. درجه WCB برای کاربردهای با دمای بالا استفاده می شود در حالی که LCC در دماهای پایین استفاده می شود.

بدنه شیر و دیسک شیر پروانه ای ها با فرآیند ریخته گری ماسه ای تولید می شوند.

شیر پروانه ای های فولاد کربنی جایگزین های ارزان تری برای شیر پروانه ای های فولاد ضد زنگ هستند. با این حال، آنها را نمی توان در جابجایی سیالات خورنده استفاده کرد.

هاستلوی

هاستلوی آلیاژی است که از نیکل، کروم و مولیبدن تشکیل شده است. این اولین آلیاژی بود که توسط Haynes International, Inc. فرموله شد. همچنین دارای استحکام بالایی است که در دماهای بالا حفظ می شود و در برابر خوردگی، ترک خوردگی، و عوامل اکسید کننده و کاهنده مقاومت عالی دارد. آنها برای کنترل اسیدهای نیتریک، هیدروکلریک و سولفوریک در دماهای متوسط استفاده می شوند.

شیر پروانه ای هاستلوی در دما و فشار بالا و کاربردهای خورنده استفاده می شود که در فرآوری نفت و گاز و تولید برق یافت می شود.

برنج
برنج آلیاژی از مس و روی است. این یک ماده سخت و بادوام است و همچنین می تواند در برابر درجه حرارت بالا مقاومت کند. این ماده به دلیل خواص خوردگی و رسوب زیستی و همچنین به دلیل خواص ضد میکروبی آن که از رشد میکروب ها و بیوفیلم ها بر روی سطح آن جلوگیری می کند، ارزشمند است.

شیر های پروانه ای  برنجی معمولاً در تصفیه آب، تصفیه فاضلاب، مواد غذایی و تولید دارو استفاده می شود. با این حال، به دلیل زینک زدایی برنج توسط کلر، آنها در مدیریت آب با مقادیر زیاد کلر (به عنوان مثال، آب دریا و آب استخرها) قابل استفاده نیستند.

آلیاژهای نیکل
آلیاژهای نیکل همچنین به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، محیط های سخت و دماهای بالا شناخته شده اند. عملکرد بهتری نسبت به فولاد ضد زنگ در محیط های بسیار خورنده دارند. با این حال، شیرهای پروانه ای نیکل چگالی بالایی دارند و قیمت بالاتری دارند.

آلیاژهای تیتانیوم
آلیاژهای تیتانیوم نسبت مقاومت به وزن بالایی دارند. آنها همچنین به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و رسوب زیستی شناخته شده اند و می توانند در محیط های آب دریا و تصفیه آب استفاده شوند زیرا غیر سمی هستند. با این حال، شیرهای پروانه ای تیتانیوم نیز گران هستند.

نیکل آلومینیوم برنز
نیکل آلومینیوم برنز یک آلیاژ بر پایه مس است که حاوی ۱۰% آلومینیوم، ۵% نیکل و ۵% آهن است. همچنین به دلیل خواص خوردگی، ضد میکروبی و رسوب زیستی شناخته شده است. دریچه‌های پروانه‌ای نیکل آلومینیوم برنز نیز در محیط‌های آب دریا (به عنوان مثال، لوله‌کشی دریایی)، تصفیه آب و تصفیه فاضلاب استفاده می‌شوند.

دریچه های پروانه ای پلاستیکی
شیرهای پروانه ای را می توان از مواد پلاستیکی سفت ساخت. به طور کلی، شیرهای پروانه ای پلاستیکی در مقایسه با شیرهای پروانه ای فلزی سبک وزن و ارزان تر هستند. با این حال، مواد پلاستیکی دمای ذوب پایین‌تری دارند که حداکثر دمای عملیاتی آنها را محدود می‌کند.

شیر های پروانه ای پلی وینیل کلراید (PVC)
پی وی سی ماده ای سخت و سفت است که به طور گسترده در لوله ها، اتصالات و شیرآلات استفاده می شود. شیرهای پروانه ای پی وی سی بادوام و مقاوم در برابر خوردگی هستند. آنها در کار با اکثر مواد شیمیایی به جز هیدروکربن ها و ترکیبات معطر سازگار هستند.

آنها بهداشتی هستند و به راحتی تمیز و جمع می شوند و برای فرآوری غذا و نوشیدنی مناسب هستند. آنها همچنین در توزیع آب، آبیاری، لوله کشی، تصفیه آب و فاضلاب و غیره استفاده می شوند. حداکثر دما و فشار عملکرد شیر پروانه ای پی وی سی به ترتیب ۶۰۰ درجه سانتیگراد و psi 150 می باشد.

شیر های پروانه ای کلردار پلی وینیل کلرید (CPVC)
CPVC دارای محتوای کلر بالاتری نسبت به PVC است و توسط واکنش کلرزنی رادیکال آزاد PVC تولید می شود. اصلاح PVC آنها را قادر می سازد تا دمای بالاتر تا ۹۳٫۳۰ درجه سانتیگراد را تحمل کنند و انعطاف پذیرتر شوند. با این حال، آنها در مقایسه با PVC گران تر هستند. شیرهای پروانه ای CPVC در سیستم های تحویل آب آشامیدنی سرد و گرم، جابجایی مایعات صنعتی، استخرها، آبنماها و غیره استفاده می شوند.

شیر پروانه ای پلی پروپیلن (PP)
شیرهای پروانه ای PP استحکام و دوام برتر را در محیط های شدید ارائه می دهند. آنها در برابر خوردگی، رسوب زیستی و UV مقاوم هستند. آنها برای دست زدن به اکثر مواد شیمیایی و عوامل خورنده مناسب هستند اما سازگاری انتخابی با مواد آلی و حلال ها دارند. شیر پروانه ای PP در آبزی پروری، تصفیه آب و فاضلاب، تولید مواد شیمیایی و غیره استفاده می شود. حداکثر دمای عملکرد شیر پروانه ای PP 800 درجه سانتیگراد است.

شیر پروانه ای های پلی پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه (GFPP)
GFPP یک اصلاح مهندسی شده از PP است که با تقویت فیبر شیشه به PP برای افزایش استحکام، استحکام کششی و خمشی و پایداری ابعادی آن ساخته شده است. شیرهای پروانه ای GFPP مانند شیرهای PP در برابر مواد شیمیایی و مقاوم در برابر خوردگی هستند. آنها در محیط های سخت تر و کاربردهای سنگین تر استفاده می شوند.

سخن آخر:

شرکت مبین فولاد آسیا در تلاش هست که در زمینه هایی چون شیرآلات صنعتی، ضایعات آهن ، فولاد و….به مشتریان عزیز بهترین خدمات را عرضه کند.

منبع: iqsdirectory