شیر فشارشکن به صورت خودکار، فشار زیاد و متغیر ورودی را ، به فشار کم و ثابت خروجی تبدیل می کنند و چنانچه در شبکه بعد از شیر فشارشکن، مصرف آب وجود نداشته باشد برای جلوگیری از انباشته شدن فشار استاتیک، شیر فشار شکن به طور اتوماتیک جریان را قطع می کند. فشار شکن ها عامل مهمی در ایمنی سیستم هستند و سلامت سایر اجزا را تضمین میکند. در این مقاله  می خواهیم به معرفی شیر فشار شکن و انوع آن بپردازیم.

شیر فشار شکن چیست ؟

همانطور که از نام این قطعه پیدا است وسیله ای است برای شکستن فشار. در یک سیستم سیالی کنترل فشار مدار از اهمیت بالایی برخوردار است. این سازه عامل مهمی در ایمنی سیستم است و سلامت سایر اجزا را تضمین می‌کند. در طراحی یک مدار هیدرولیکی، پمپ که عامل ایجاد فشار است معمولا با ضریب توان بالاتری درنظر گرفته می‌شود و فشار ایمن ولازم برای عملکرد سیستم از طریق فشار شکن تعیین می‌شود. لازم بذکر است مانومتر یا همان فشار سنج هیدرولیک وسیله ای مکمل برای تنظیم فشار است.

شیر فشار شکن، فشار سیال عبوری از آن را کم می کند و هم چنین برای ثابت نگه داشتن فشار در خروجی شیر استفاده می شود و در نتیجه فشار خروجی سیال از فشار ورودی آن کمتر می باشد. شیرهای فشار شکن به طور خاص جهت کاهش فشار آب ورودی به شبکه طراحی شده اند. به طور معمول فشار آب خروجی از مخازن بسیار بالا بوده و جهت ورود به سیستم لوله کشی آب مصرفی خانگی مناسب نیست.

شیر فشار شکن ، به طور معمول نزدیک کنتور آب ساختمان ها بعد از انشعاب از لوله اصلی آب شهر نصب می شود تا فشار های زیاد و تغییرات فشار آب شهر را تقلیل دهد.این شیرها دارای یک پیچ مخصوصی تنظیم فشار هستند که بوسیله آن فشار خروجی شیر تنظیم می شود. توجه داشته باشید که قبل از شیر به صافی نیاز داریم. استفاده از لوله کنار گذر به سمت قسمت فشار ضعیف نیزمی تواند موجب تنظیم فشار شود.

نحوه عملکرد شیر فشار شکن

نحوه عملکرد شیرهای فشار شکن بر اساس کنش و واکنش دو نیروی متضاد مجاور یکدیگر است. نیروی ناشی از فشار آب ( فلش سبز) تمایل به بستن مسیر جریان دارد و نیروی مخالف ( فلش قرمز) از فنر گرفته شده و تمایل به باز کردن مسیر جریان دارد. هر دو نیرو در راستای تمایل خنثی کردن یکدیگر هستند. به علت خاصیت واکنشی متغیر فنر که متناسب با تغییرات ورودی طراحی شده، فشار خروجی به صورت پایدار خواهد بود.

مزایایی شیر فشار شکن

• طراحی ساده
• هزینه تولید کم
• قابلیت نگهداری آسلن
• کاهش نشتی خارجی
• هیج نیروی خارجی برای بارگذاری در شیر نیاز نیست.
• عدم وجود بسته بندی ساقه ، نشتی خارجی و هم چنین منبع اصطکاک بالا را حذف می کند.

معایب شیر فشار شکن

• محیط کنترلی باید کاملا تمیز باشد.
• رگولاتورها قابلیت کنترل را هنگامی که افت فشار در شیر کم می شود را ازدست می دهند زیرا محیط قدرت عملکرد کافی را تامین نمی کنند.
• رگلاتورها نمیتوانند با بی صدایی/ کاواک زایی سازگار شوند.

مفاهیم کاربردی

۱.مفهوم بالاترین فشار

وقتی شیر فشار شکن در حالت کاملا باز قرار می گیرد و حداکثر ظرفیت تخلیه خود را  داشته باشد، بالاترین فشار بوجود میآید. این فشار بالاتر از فشار نقطه تنظیم (Set pressure)  است و با توجه به کاربردهای مختلف، مقدارش متفاوت می باشد. طبق استاندارد BS 5500 این میزان اختلاف فشار را در مورد سیستم های بخار و گاز مساوی حداکثر ۱۰% درصد فشار تنظیمی شیر اطمینان در نظر می گیرد.  در فرآیندهای که امکان دارد در اثر ازدیاد فشار به محصول و یا قطعات خسارتی وارد شود  از شیرهای اطمینان استفاده میشود تا از بروز خسارات جلوگیری کند.

۲.مفهوم پایین ترین فشار

مقدار اختلاف فشار پایین تر از نقطه تنظیم یا ست پرشر شیر اطمینان است که جهت بسته شدن محکم و کامل شیر اطمینان پس از باز شدن و سپس برگشت سیستم به فشار عادی مورد احتیاج می باشد. این پارامتر را Reset Differential می گویند. طبق استاندارد مذکور میزان فشار حداقل حدود۱۰%  است. با توجه به نوع سیستمی که طراح انتخاب  می کند مقادیرفشار حداکثر و فشار حداقل  تغییر می کند.

تقسیم بندی از نظر عملکرد

این شیر ها از نظر نوع عملکرد به دو دسته عملکرد مستقیم و عملکرد پایلوت دار می باشند.

۱.شیر فشار شکن عملکرد مستقیم

این نوع شیر یک المان حساس برای کاهش فشار دارد که به طور مستقیم شیر را به کار می اندازد. این شیر ساختمان ساده کوچکی دارد و دارای وزن کمی می باشد و برای کنترل جریان های کم فوق العاده می باشد.کاربرد اصلی این شیر در صنایع غذایی، تجهیزات لباس شویی، سیستم استرلیزه کردن بخار و تجهیزاتی که از هوا با فشار کم استفاده می کنند، است

۲.شیر فشار شکن با عملکرد پایلوت

که دارای پایلوت می باشد که به کاهش فشار حساس می باشد و به طور مستقیم شیر را به کار  می اندازد. شیر اصلی توسط فشار کاری پایلوت کنترل و به کار می افتد. این شیر برای نرخ جریان های بالا و کنترل ثابت پیشنهاد می شود. این نوع شیر در دو نوع دیافراگمی و پیستونی موجود می باشد.

نوع دیافراگمی

دارای یک دیافراگم بزرگ می باشد که شیر اصلی را به کار می اندازد. این مدل شیر مقدار cv بالایی دارد که نوسان کاهش فشار را حتی در زمانی که جریان را کنترل می کند، به حداقل می رساند. در واقع عملکرد مشابهی به شیرهای کنترلی دارد. به علت کنترل نرخ جریان های بالا و با توجه به اینکه شیر اصلی توسط دیافراگم بزرگ کنترل می شود، این شیر قادر به کاهش فشار زیادی می شود.کاربرد:ساختمان سازی،امکانات سایت،تجهیزات تهویه مطبوع

نوع پیستونی

دارای یک پیستون می باشد که در قسمت عملیاتی شیر اصلی نصب شده است. این شیر به طور گسترده در خطوط بخار به کار  می رود و کنترل فوق العاده ای در کاهش فشار با نوسانات MPA 0.05 یا کمتر دارد. این شیر مقاومت فوق العاده و محدوده گسترده عملیاتی از مقادیر کم تا مقادیر زیاد جریان را دارد و شیر اصلی توسط پیستون کنترل می شود.کاربرد:ساختمان سازی،تجهیزات تهویه مطبوع،امکانات سایت،آبیاری

تقسیم بندی از نظر سیال کاربری

شیر فشار شکن از نظر سیال کاربری به دو دسته هیدرولیکی و پنوماتیک تقسیم می شوند.

۱.شیر فشار شکن هیدرولیکی

شیر فشار شکن هیدرولیک وظیفه تنظیم جریان سیال در یک سیستم هیدرولیک را دارد. یک اهرم دستی به شیر متصل است که وظیفه کنترل جریان سیال را دارد . این نوع شیرها از انواع رایج و پر کاربرد در بازار می باشند.شیر فشار شکن هیدرولیک در صنایع زیر کاربرد دارد:

• صنایع سیمان
• صنایع خودروسازی
• صنایع فولاد

۲.شیر فشار شکن پنوماتیک

این شیر به علت داشتن قطعات جانبی مانند عملگر، پوزیشنر و کنترلر افت فشار زیادی را ایجاد می کند. فشار جریان سیال عبوری از شیر به وسیله سنسور حس شده و به کنترلر ارسال می شود.کاربرد شیر فشارشکن پنوماتیک در صنایع زیر کاربرد دارد:

• صنایع کشاورزی
• صنایع خودروسازی
• صنایع غذایی
• صنایع چوب

شیرهای فشار شکن P.R.V

بطور اتوماتیک فشار زیاد و متغیر ورودی را به فشار کم و ثابت خروجی تبدیل می کند . چنانچه در شبکه بعد از شیر فشار شکن مصرف آب وجود نداشته باشد. برای جلوگیری از انباشته شدن فشار استاتیک شیر فشار شکن به طور اتوماتیک جریان را قطع می کند .استفاده از این شیر ها سهولت بهره برداری از شبکه وخطوط انتقال حذف هزینه های هنگفت خرید زمین و ساخت مخازن فشار شکن را در بردارد و نیز با کاهش فشارهای نا خواسته در شبکه ها و خطوط انتقال به مقدار زیادی از هدر رفتن سیال جلوگیری می کند.