یکی از پر کاربردترین نوع شیرآلات در زمینه صنعت آب (به خصوص آب آشامیدنی ) و همچنین سیالاتی که دمای کمتر از هشتاد درجه سانتیگراد دارند شیر کشویی می باشد. از شیر کشویی (gate valve) جهت قطع و وصل جریان استفاده می شود. این شیرها برای تنظیم جریان به کار برده نمی شوند و قرار دادن آنها در وضعیت نزدیک به حالت بسته ، باعث فرسایش شیر می شود. از خواص این شیرها کم بودن افت فشار در طول آن می باشد به همین دلیل در سر راه لوله های طویل از این شیرها به کار می رود. در ادامه به بررسی مزایا و کاربرد این نوع شیرآلات صنعتی می پردازیم.

شیر کشویی چیست؟

شیرهای کشویی، شیرهایی هستند که برای قطع و وصل جریان مورد استفاده قرار می گیرند. یا به طور کامل باز هستند و یا کاملا بسته می باشند. دیسک شیرهای کشویی در زمانی که شیر کاملا باز است از مسیر خارج می شوند و در بونت شیر قرار می گیرند.در واقع در این نوع شیر ها ، در زمان باز بودن، سیال از مسیری عبور می کند که از نظر سایز و ابعاد با سایز خط یکسان میباشد.

لازم به ذکر است که اگر از این مدل شیر، برای تنظیم جریان استفاده شود، به دلیل آنکه هنگامی که جریان به دیسک شیر برخورد می کند, ارتعاشات درون دیسک شروع شده و علاوه بر آن باعث ایجاد سایش و فرسایش درون دیسک می شود. بنابراین هرگز نباید از شیرهای کشویی برای تنظیم جریان استفاده کرد. در این مدل از شیر باید دقت کرد که چه در زمان نگه داری در انبار و چه در زمان بسته بودن شیر بر روی خط، هرگز نباید شیر در وضعیت نزدیک به حالت بسته باشد.

نکته بسیار مهم در مورد شیر کشویی باز یا بسته بودن کامل این شیر می باشد به این معنا که این شیر یا به طور کامل باز و یا به طور کامل بسته می باشد و امکان کم و زیاد کردن فشار در مسیر وجود ندارد به همین دلیل در مسیر لوله کشی از شیر کشویی نباید برای کنترل فشار استفاده کرد.شیر کشویی به طور کلی در دو دسته تولید و به کار برده می شوند که عبارتند از شیر کشویی زبانه لاستیکی و شیر کشویی زبانه فلزی.

مزایای شیر کشویی

به دلیل نوع طراحی و همچنین عملکرد کامل در باز و بسته بودن دارای مزایای زیادی می باشد که در زیر به بعضی از این مزایا اشاره می شود.

• سهولت باز و بسته کردن شیر کشویی در مسیر لوله کشی
• آب بندی کامل در هنگام بسته بودن شیر کشویی
• باز بودن مسیر به اندازه قطر لوله در هنگام باز بودن شیر کشویی
• عدم نیاز به سرویس دوره ای
• عدم نیاز به نگهداری در طول زمان بهره برداری از شیر کشویی
• در شیر کشویی زبانه فلزی از زبانه چدن داکتیل استفاده می شود
• در شیر کشویی زبانه فلزی جهت آب بندی بهتر از رینگ برنزی یا استیل استفاده می شود

معایب شیر کشویی

1. نیروی وارده از طرف سیال به دیسک باعث آب بندی شده لذا در صورتی که فشار سیال پایین باشد. آب بندی مناسبی انجام نخواهد شد.
2. باز و بسته کردن مکرر باعث سایش و آسیب به اجزا این شیرها می شود.
3. جهت کنترل و تنظیم جریان مناسب نمی باشد.

کاربرد شیر کشویی

این شیر در همه تاسیسات آب رسانی از جمله آب آشامیدنی وخام و سیالات غیر خورنده تا دمای ۸۰ درجه سانتی گراد به کار برده می شود. شیرهای کشویی در حالت باز، آشفتگی کمی را نسبت به سایر شیرهای قطع و وصلی در مسیر ایجاد می کند . همچنین افت فشار ایجادی آنها قابل توجه نیست ، ضمن اینکه در وضعیت کاملا بسته به خوبی می تواند از عبور جریان جلوگیری کند . استفاده از شیر کشویی در خطوط انتقال بعنوان کنترل کننده جریان مجاز نبوده و باید در حالت کاملا باز ویا کاملا بسته مورد استفاده قرار گیرند.از جمله دیگرکاربردهای این شیر میتوان به استفاده در موارد زیر اشاره کرد :

• پالایشگاهها
• مجتمع های پتروشیمی
• کارخانجات مختلف صنعتی
• پروژه های آبرسانی
• نیروگاهها
• تاسیسات دریایی

اجزا تشکیل دهنده شیر کشویی

این شیر از پنج قسمت عمده تشکیل شده است:

۱.سرفلکه (Handwheel)

باز و بسته کردن این مدل از شیر ها اکثرا از طریق سر فلکه و یا Handwheel انجام می شود. استفاده از اکتچوئر های بادی و برقی بر روی این مدل از شیر ها رایج نمی باشد.

۲.بدنه (Body)

بدنه قسمتی از شیر است که به سایر اقلام و تجهیزات وصل می شود. این اتصال عموما از طریق نوع فلنچ، دنده و یا جوش می ­باشد.

۳.بونت (Bonnet)

قسمتی از شیر است که قسمت های متحرک شیر درون آن قرار دارند ;و به بدنه عموما از طریق پیچ وصل می شود.

۴.تریم (Trim)

به مجموعه دیسک، استم، و سیت رینگ های (Seat Ring) یک شیر کشویی، تریم آن شیر می گویند.

۵.محور شیر (Stem)

استم در شیر کشویی وظیفه جابجا کردن دیسک درون شیر را دارا می باشد. در واقع عاملی است که گشتاور وارد آمده بر HandWheel و یا دسته را به دیسک منتقل می کتد و عامل حرکت آن به بالا و پایین می شود.شیرهای کشویی از نظر نوع استم (Steam ) به دو دسته Rising Stem و Non Rising Stem تقسیم بندی می شوند.

Rising Stem

درحالت Rising Stem، استم شیر در حالتی که شیر باز است به بالای دسته یا همان Hand Wheel می رود. عمدتا از شیرهای Rising Stem استفاده می شود, چون باز و یا بسته بودن شیر برای اپراتور خط معلوم می باشد.همچنین متخصص طراحی پایپینگ اگر از شیرکشویی Rising Stem استفاده می کند, باید فضای مورد نیاز بالای شیر برای بیرون زدن استم را در نظر بگیرد.

Non Rising

اما در حالت Non Rising، حرکت به سمت بالا از استم مشاهده نمی شود. در واقع در این حالت دیسک با استفاده از دنده های روی استم، به سمت بالا و پایین حرکت می کند. علاوه بر آن به دلیل آنکه در حالت Non Rising دنده های استم در معرض سیال قرار دارد بنابراین در معرض خوردگی، سایش و حرارت است که منجر به خرابی زود هنگام آن می­شود.

انواع شیرکشویی

شیرکشویی را به دو دسته می توان تقسیم کرد.

۱.شیرکشویی موازی

بر اساس استفاده از یک دیسک تخت دروازه‌ای در بین دو نشیمنگاه موازی ساخته شده است. شیر کشویی همچنین دارای یک لبه تیزی در قسمت پائین خود می‌باشند که این لبه تیز برای برش واز بین بردن ذرات جامد ورودی به شیر کشویی می‌باشد.مزیت مهم شیرکشویی این است که علاوه بر بکار رفتن برای valve seatهای نامتقارن، می‌توانند برای valve seatهای زاویه‌ای نیز بکار روند.

۲.شیرکشویی گوه ای

در این شیر از دو seat مورب و یک gate مورب استفاده می‌ شود. به منظور امکان بسته شدن در حالت خاموش, دیسک شیرکشویی وقتی که فول باز می‌شود، کاملا از مسیر عبور جریان برداشته می‌شود. این خاصیت در شیر کشویی باعث از بین رفتن هرگونه مقاومتی در وضعیت باز می‌شود. وقتی که شیر کشویی کاملا بسته شد توسط یک رینگ آب بند دیسکی صفحه اصلی را آب بندی می‌کند. با قرارگرفتن دیسک درداخل رینگ آب بندی، مقدار بسیار کمی نشتی ممکن است دردیسک عبوری بوجود بیاید و یا اصلاً هیچ مقدار نشتی بوجود نمی آید.(در حالتی که شیرکشویی بسته شده است)

پرکاربردترین نوع از شیر کشویی، مدل گوه ای می باشد. این مدل از شیر به اصطلاح” Self Seating” است. در این حالت دیواره دیسک عمود بر مسیر عبور جریان سیال نیست و با صفحه عمود بر مسیر جریان سیال زاویه می سازد. در واقع لبه پایینی این مدل از دیسک ها به شکل یک گوه است و کاملا صاف نمی باشد. در این مدل از شیر ها با توجه به شکل ظاهری دیسک، میزان سایش و فرسایش مابین دیسک و نشیمنگاه بسیار کم می باشد. در مدل موازی در فشارهای پایین آب بندی مناسبی مابین دیسک و سیت وجود ندارد اما در مدل گوه ای ، هم در فشار پایین وهم در فشار بالا، آب بندی مناسبی وجود دارد.

در شیرهای کشویی گوه ای، هنگامی که سیالات با ذرات معلق از مسیر عبور کرده اند ممکن است در هنگام بسته شدن این ذرات سطح روی سیت را بپوشانند و مانع از بسته شدن کامل دیسک شوند که باعث عدم آب بندی کامل می شود. لذا این مدل از شیرآلات با دیسک گوه­ای برای سیالات با ذرات معلق مناسب نمی باشند.