مقدمه :
در انتخاب مناسبترین گزینه برای کنترل جریان سیالات در سیستمهای مختلف ، شیر پروانهای و شیر دروازهای دو گزینه اصلی هستند که هر کدام ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارند. انتخاب بین این دو نوع شیر بستگی به نیازهای خاص سیستم، شرایط عملیاتی و نوع مایع در حال انتقال دارد. در این مقاله، به بررسی مزایا و معایب هر یک خواهیم پرداخت و به این سؤال پاسخ خواهیم داد: کدام یک از این دو شیر(شیر پروانهای و شیر دروازهای)، برای پروژههای صنعتی و تأسیسات آبرسانی مناسبتر است؟
همچنین بخوانید: راهنمای جامع عملکرد شیرپروانه ای گیربکسی
۱. شیر پروانهای (Butterfly Valve)
تعریف و ساختار:
شیر پروانهای یک نوع شیر کنترل جریان است که با استفاده از یک دیسک مسطح یا نیمهکرهای (پروانه) عمل میکند. این دیسک به یک محور متصل است که معمولاً در مرکز شیر قرار دارد. به هنگام باز شدن شیر، دیسک با محور چرخشی خود در یک زاویه 90 درجه نسبت به جریان مایع قرار میگیرد، و در نتیجه جریان به راحتی از شیر عبور میکند. در حالت بسته، دیسک عمود بر جریان نصب میشود و مانع از عبور مایع میگردد.
همچنین بخوانید: راهنمای جامع انتخاب شیرهای صنعتی
عملکرد:
شیرهای پروانهای معمولاً در سیستمهای با فشار پایین تا متوسط استفاده میشوند. گاهی اوقات، سیستمهای بزرگ و صنعتی که نیاز به کنترل دقیقتری دارند، از شیرهای پروانهای با عملکرد قفلشده استفاده میکنند.
اجزای کلیدی:
- بدنه: معمولاً از آلیاژهای فولادی، چدن یا پلاستیک ساخته میشود و وظیفه آن نگهداری پروانه و تحمل فشار سیال است.
- پروانه: معمولاً از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی یا پلاستیک ساخته میشود.
- محور: برای اتصال پروانه به بدنه و فراهم کردن حرکت چرخشی استفاده میشود.
- سیت: منطقهای که در آن پروانه با بدنه تماس میگیرد، معمولاً از مواد لاستیکی یا PTFE جهت جلوگیری از نشتی ساخته میشود.
همچنین بخوانید:تفاوتهای بین بال ولو (Ball Valve) و گیت ولو (Gate Valve)
مزایا:
- وزن کم و ساختار فشرده: این نوع شیر فضای کمتری را اشغال میکند و نصب آن آسان است.
- عملکرد سریع: قابلیت باز و بسته شدن سریع بهینه (کمتر از 90 درجه) را دارد.
- گستره عملکرد: قادر به کنترل دقیق جریان در شرایط عملیاتی مختلف، به ویژه در دماهای پایین و میانمایه تا 1000 psi فشار.
معایب:
- نشت در فشار بالا: در دماهای بالا یا فشارهای شدید ممکن است منجر به نشتی شود.
- بسته بودن کم: برای ایجاد فشار دیفرانسیل بالا، این شیرها ممکن است کارایی کمتری داشته باشند.
۲. شیر دروازهای (Gate Valve)
تعریف و ساختار:
شیر دروازهای به عنوان یک نوع شیر جداسازی شناخته میشود که از یک دروازه (دیسک) برای شروع و قطع جریان مایع استفاده میکند. دیسک در داخل دسته شیر قرار دارد و با حرکت عمودی (به سمت بالا و پایین) عمل میکند. در حالت باز، دیسک کاملاً از مسیر جریان مایع خارج میشود، در حالی که در حالت بسته، جریان به طور کامل قطع میشود.
عملکرد:
شیر دروازهای به طور معمول برای منظمسازی جریان در خط لوله استفاده میشود و به دلیل کاهش افت فشار در حالت باز، گزینهای عالی برای سیستمهایی است که به جریان مداوم سیال نیاز دارند.
همچنین بخوانید: بررسی کامل کاربردهای شیر پنوماتیک
اجزای کلیدی:
- بدنه: معمولاً از چدن، فولاد یا آلیاژهای خاص مقاوم در برابر دما و فشار ساخته میشود.
- دیسک: که برای کنترل جریان طراحی شده و معمولاً به صورت مستطیلی یا مربعی است.
- محور: محور دیسک را کنترل کرده و آن را به سمت بالا و پایین حرکت میدهد.
- سیت: در اطراف دیسک که نقش مهمی در جلوگیری از نشتی ایفا میکند.
مزایا:
- افت فشار کم: با توجه به طراحی خاص، افت فشار کمتری نسبت به شیرهای دیگر دارد.
- مناسب برای خطوط بزرگ: برای جریانها با دبی بالا استفاده میشود.
- مناسب برای حالتهای باز و بسته: به طور مؤثر در مدیریت جریان استفاده میشود.
معایب:
- عملکرد کند: زمان بیشتری برای باز و بسته شدن نیاز دارد، که میتواند مشکلساز باشد.
- وزن و حجم زیاد: معمولاً بزرگتر و سنگینتر از شیرهای پروانهای هستند.
مقایسه
مقایسه ویژگیها
| ویژگی | شیر پروانهای | شیر دروازهای |
| مکانیزم عملکرد | دیسک گردان (چرخشی) | دیسک عمودی (حرکت بالا و پایین) |
| افت فشار | معمولاً بیشتر به دلیل طراحی ماکروفلاو | بسیار کم، به ویژه در حالت باز |
| سرعت باز و بسته شدن | سریع (کمتر از 90 درجه) | کند (نیاز به زمان بیشتر برای باز و بسته شدن) |
| وزن و حجم | سبک و فضای کمتر | سنگین و نیاز به فضای بیشتر |
| مناسب برای | تنظیم و کنترل دبی | قطع و وصل جریان |
| میزان نشتی | ممکن است نشتی در فشارهای بالا داشته باشد | معمولاً در حالت بسته نشتی کمی دارد |
| جنس بدنه | معمولاً از فولاد، چدن یا پلاستیکهای فشرده | معمولاً از چدن، فولاد یا آلیاژهای مقاوم |
| محدودیتهای دما و فشار | محدودیت دمای پایین نسبت به دروازهای | مناسب برای فشارها و دماهای بالا |
. مزایا و معایب
مزایا شیر پروانهای:
- عملکرد سریع: باز و بسته شدن سریع و بهینه.
- فضای کمتر: طراحی فشرده و وزن سبک.
- کمهزینه: در مقایسه با شیرهای دیگر، هزینه کمتری برای تولید و نصب دارد.
مزایا شیر دروازهای:
- افت فشار کم: در حین باز بودن، افت فشار کمتری ایجاد میکند.
- مناسب برای جریان کامل: طراحی به گونهای است که در حالت باز، جریان مایع به راحتی عبور میکند.
- قابلیت اطمینان بالا: نشتی کمی در وضعیت بسته در برابر فشار بالا منجر به اتلاف انرژی نمیشود.
معایب
معایب شیر پروانهای:
- نشتی تحت فشار بالا: در فشارهای بالا ممکن است نشتی داشته باشد.
- قابلیت محدود در تنظیم دقیق: نمیتواند کنترل دقیقی بر روی دبی جریان ارائه دهد.
معایب شیر دروازهای:
- عملکرد کند: زمان بیشتری برای باز و بسته شدن نیاز دارد.
- وزن و فضای بزرگ: عموماً بزرگتر و سنگینتر از شیر پروانهای هستند.
کاربردها
شیر پروانهای:
- سیستمهای آبرسانی و فاضلاب.
- صنایع پتروشیمی.
- سیستمهای کنترل دما و فشار (HVAC).
- خطوط انتقال گاز.
شیر دروازهای:
- سیستمهای انتقال آب و گاز در صنایع نفت و گاز.
- خطوط لوله بزرگ.
- تأسیسات آب و فاضلاب.
منابع علمی و کاربردی
- Butterfly Valve Technology – Engineering Toolbox
- Gate Valve Overview – ScienceDirect
- Valve Types and Features – IntechOpen
