تا به حال به خطوط لوله انتقال گاز و مایعات فکر کرده اید؟ آن ها میلیون ها لیتر آب، نفت، گاز و سایر سیالات را در هر ثانیه از مکانی به مکان دیگر منتقل می کنند و این کار را در نهایت سکوت و دقت و آرامش انجام می دهند. اما خطوط لوله چگونه این کار را انجام می دهند؟ در واقع در محل اتصال و تلاقی لوله های بزرگ و کوچک چگونه مقدار دبی سیالات تغییر داده شده و یا جهت آن عوض می شود؟ شیرهای صنعتی تمامی این کارها را انجام می دهند. در واقع، بدون وجود شیرهای صنعتی هیچ جریان سیالی داخل لوله ها منتقل نخواهد شد. در این نوشته از بخش وبلاگ مهندس یار به بررسی شیرهای صنعتی و نحوه کار و انواع آن ها می پردازیم.
شیر صنعتی چیست؟
شیر ها یکی از تجهیزات بسیار پر کاربرد مکانیکی هستند که در بیشتر ماشین های مکانیکی و همچنین خطوط انتقال مایعات و گازها کاربرد دارند. وظیفه اصلی شیر قطع و وصل کردن و همچنین تغییر جهت جریان عبوری از لوله است. شیر ها وظیفه کنترل دبی جریان عبوری از سطح مقطع مشخص شده را دارند. به عنوان مثال شیر های ساختمان ها با افزایش یا کاهش دبی آب گرم و سرد نسبت به تغییر دمای آب خروجی از شیر اقدام می کنند. تمامی مواردی که گفته شد برای سیال گاز نیز امکان پذیر است. چرخاندن شیر گاز می تواند دبی عبوری از لوله ها را کاهش یا افزایش دهد.
جنس شیرآلات صنعتی
جنس شیر ها معمولا از فلزات با دوام و ضد زنگ می باشد زیرا که این فلزات به صورت گسترده در معرض سیالات قرار داشته و ممکن است در طول زمان دچار زنگ زدگی شوند. همچنین عبور مداوم سیال از شیر ها ممکن است باعث خوردگی فلز شود. فلزات مورد استفاده در ساخت شیر ها باید توانایی مقاومت در برابر هر گونه مشکل سازه ای را داشته باشند. شیر ها تنها در ماشین های مکانیکی استفاده نمی شوند بلکه در بدن انسان ها نیز شیر های مختلفی وجود دارد که کنترل جریان خون را در برعهده دارند. در این مقاله در مورد طراحی شیر ها و انواع مدل های آن ها صحبت می شود.
شیر ها چگونه ساخته می شوند؟
شیر ها از قطعات مختلفی تشکیل می شوند. این قطعات متناسب با نیاز سازنده می تواند از فلز یا پلاستیک باشد. در هر صورت تنها مسئله ای که در طراحی شیر ها حائز اهمیت است، توانایی کنترل جریان است. شیر ها باید در هنگام بسته بودن هیچ ذره ای از سیال را عبور نداده تا از بروز مشکلات جلوگیری کنند. نشتی و آسیب صفحه از جمله مشکلات خطرناکی است که می تواند موجب خسارات جبران ناپذیری شود.
شیر ها معمولاً از دو قسمت نشیمنگاه و بدنه تشکیل شده اند. نشیمنگاه که معمولا از جنس فلز است، محلی است که صفحه شیر بر روی صفحه قرار گرفته و موجب بسته شدن شیر می شود. طراحی دقیق و بهینه این قسمت می تواند کمک زیادی به امنیت طراحی شیر بکند. بدنه در واقع قسمتی از شیر است که می تواند با تغییر جایگاه خود اجازه عبور سیال را بدهد. این قسمت نیز می تواند از جنس فلز یا پلاستیک ساخته شود. مکانیزم باز و بسته شدن شیر می تواند متناسب با نیاز کاربر به صورت دستی یا اتوماتیک باشد.
شیر ها نقش بسزایی در کنترل جریان دارند و طراحی آن ها می تواند تاثیر بسیار زیادی بر مصرف انرژی داشته باشد. به همین خاطر باید در هنگام طراحی تمامی معیار ها را در نظر گرفته و پس از نصب آن نیز سلامت شیر باید در بازه های زمانی مختلف تایید شود.
انواع شیرهای صنعتی
شیر ها متناسب با کاربرد و سیال عبور از آن ها می تواند به شکل های مختلفی طراحی شود. میزان دبی عبوری از شیر ها نیز می تواند تاثیر زیادی بر سایز و ابعاد طراحی داشته باشد. در این قسمت به تعدادی از مدل های شیر اشاره می کنیم.
شیر توپی (Ball Valve):
یکی از مدل های محبوب شیر، شیر توپی است. توپی یک قطعه کروی است که در یک جهت سوراخی در وسط آن تعبیه شده است. موقع بسته بودن شیر، جریان مایع با توپی برخورد کرده و متوقف می شود. با چرخاندن شیر به مقدار 90 درجه، جریان می تواند از ادخل سوراخی که اشاره شد عبور کرده و به سمت دیگر برود.
شیر پروانه ای (Butterfly Valve):
شیر پروانه ای از یک دیسک دایره ای شکل تشکیل شده است که در هنگام بسته شدن لوله به صورت کامل جلوی عبور جریان را می گیرد و در هنگام باز بودن شیر به صورت افقی باز شده تا جریان سیال از اطراف دیسک عبور کند.
شیر پلاگین (plug valve):
در این مدل از شیر از یک مخروط برای کنترل سیال استفاده می شود. با باز کردن شیر مخروط مورد نظر به سمت بالا کشیده شده و در هنگام بستن شیر مخروط به سمت پایین فرستاده می شود.
شیر کشویی (Gate Valve):
این مدل از شیر ها از یک فلز ثابت استفاده کرده تا جلوی جریان آب را به صورت کلی بگیرد. در این مدل از شیر ها یا جریان به صورت کلی قطع شده یا جریان کاملا باز می باشد.
شیر بشقابی (Globe Valve):
در این مدل از شیر یک کره جلوی جریان را می گیرد و در هنگام باز شدن شیر کره به سمت بالا حرکت کرده و متناسب با نیاز قسمتی از سیال را عبور می دهد.
شیر سوزنی (Needle Valve):
شیر سوزنی یکی از مدل های صنعتی شیر ها است که با بالا و پایین رفت یک سوزن در لوله عمل می کند. طراحی داخلی این شیر کمی پیچیده است.
شیر سوپاپی (Poppet Valve):
در این مدل از شیر ها که بیشتر در سیلندر خودرو ها استفاده می شود، یک دریچه وظیفه کنترل جریان را برعهده دارد.
شیر قرقره ای (spool valve):
این مدل از شیر دارای عملکردی پیچیده است و برای طراحی سیستم های هیدرولیکی مناسب است.
شیر کنترل ایمنی
یکی از مدل های شیر برای کنترل فشار یا دمای یک سیال در محفظه می باشد. بسیاری از افراد تصور می کنند که شیر ها فقط مسئول ورود سیال به داخل یک محیط بسته هستند. در حالی که برخی از مدل های شیر مسئول خروج سیال داغ از داخل یک محفظه هستند. این مدل از شیر ها برای کنترل فشار و دمای داخل محفظه می باشند. این مدل از شیر ها به خصوص در بویلر ها و محفظه های احتراق کاربرد دارند.
در صورتی که فشار سیال داخل محفظه از یک میزان تعیین شده بیشتر شود این شیرها باز شده تا کمی از سیال گرم خارج شود تا فشار محفظه به حالت عادی بازگردد. برای طراحی شیر ها باید تمامی جزییات سیال قبل و بعد از شیر مشخص باشد. میزان فشاری که به عامل کنترل کننده سیال وارد می شود بسیار تعیین کننده است. طراحی فلزات شیر ها باید متناسب با فشار وارده از طرف سیال باشد.
واشرها از جمله تجهیزاتی هستند که می توانند جلوی نشتی سیال در بگیرند. واشرها معمولا در سایزهای مختلف و با جنس های گوناگونی در بازار موجود هستند. معمولا هر شیر دارای واشر های مخصوص خود می باشد.
برای طراحی شیرهای صنعتی از چه نرم افزاری استفاده کنیم؟
در زمینه طراحی مکانیکی قطعات و مجموعه های مونتاژی، نرم افزارهای معتبر زیادی وجود دارد. اما مهم ترین ویژگی یک نرم افزار طراحی از دید مهندسان مکانیکی سرعت بالای کار و همچنین قابلیت اصلاح سریع قطعه و نقشه های تهیه شده از آن است. در حال حاضر اصلی ترین گزینه ای که برای یک شخص طراح و یا مهندس مکانیک این خصوصیات را دارد، نرم افزار Solidworks است. سالیدورک بدون شک سریع ترین نرم افزار طراحی مکانیکی بوده و در حال حاضر بیشترین کاربرد را در زمینه مدلسازی قطعات، مونتاژ آن ها و همچنین نقشه کشی آن ها دارد.
اگر شما هم قصد شروع به کار و یا یادگیری نکات پیشرفته کار با Solidworks را دارید، توصیه می کنیم نگاهی به صفحه آموزش سالیدورک مهندس یار داشته باشید.
هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.