شیر کروی (Globe valve)

شیر کروی (Globe valve) یکی از پرکاربردترین شیرها در صنعت است. این شیرها به طور ویژه به منظور کنترل جریان عبوری مایعات از یک منبع مورد استفاده قرار می‌گیرند و همین موضوع باعث استفاده گسترده از آن‌ها در مصارف صنعتی می‌شود. در این مقاله می‌خواهیم به بررسی این شیرها بپردازیم.

آشنایی با شیرآلات کروی

شیرآلات یکی از قدیمی‌ترین مصنوعات ساخت دست بشر هستند که پیشینه استفاده از آن‌ها به تمدن‌های باستانی باز می‌گردد. رد پای استفاده از این نوع محصولات به امپراطوری‌های روم و یونان باستان باز می‌گردد. در واقع هرجا که بشر به دنبال استفاده از مایعات به صورت گسترده و به خصوص آب بوده است، با استفاده از شیرآلات در اندیشه کنترل جریان این مایعات برآمده است.

با توسعه صنایع شیرآلات، تولید این محصول به سمت تخصصی‌تر شدن رفت و برای مقاصد مختلف، محصولات متفاوتی طراحی شد. یکی از انواع شیرآلاتی که به صورت تخصصی به منظور تنظیم جریان مایعات طراحی و تولید می‌شود، شیر کروی است.

دلیل نام‌گذاری این شیر این است که در مدل‌های قدیمی‌تر آن، بدنه شیر به شکل کروی ساخته می‌شد اما مغزی داخل این شیر کروی نبوده و معمولا به صورت صاف یا مخروطی شکل و یا نیمه کروی ساخته می‌شود.

ساختار کلی شیر کروی

به طور کلی شیرهای کروی از سه قسمت اصلی بدنه، نشیمن و مجموعه دیسک و محور تشکیل شده‌اند. ساختار عملکرد در این شیرها این‌گونه است که محور رزوه شده از طریق یک چرخ دستی یا محرک، دیسک شیر را از روی نشیمن بلند می‌کند و عبور مایع مورد نظر از مسیر داخلی که شکل آن بسته به نوع شیر ممکن است متفاوت باشد، اتفاق می‌افتد.

با توجه به مدل شیر کروی، ممکن است آب‌بند آن‌ها طوری طراحی شده باشد که سریع مسیر عبور جریان آب را باز کند و یا اینکه لازم باشد تا با چندین دور پیچاندن شیر، جریان آب به تدریج برقرار شود. عمده این موارد بسته به نوع شیر مورد استفاده و کاربری مورد نظر تعیین می‌شود.

انواع شیر‌کروی

شیرهای کروی بر اساس نحوه قرارگیری دیسک و محور نسبت به نشیمن شیر، به سه دسته کلی شیر Z شکل، شیر Y شکل و شیر زاویه‌ای (90 درجه) تقسیم می‌شوند که در ادامه به بررسی جزئی‌تر این شیرها می‌پردازیم:

شیر کروی z شکل

ورود و خروج مایعات مورد نظر به این شیر به‌ گونه‌ای انجام می‌شود که 180 درجه چرخش در درون شیر اتفاق می‌افتد. در واقع مایع ورودی به شیر در انحنای دیسک اول 90 درجه و هنگام عبور از دیسک دوم نیز 90 درجه دیگر چرخش پیدا می‌کند و سپس از شیر خارج می‌شود.

با توجه به این چرخش 180 درجه، افت فشار زیادی در مایع مورد نظر ایجاد می‌شود. به همین دلیل است که از این مدل شیرها برای خطوط بای‌پس‌دار و شرایطی که فشار مایع مورد نیاز نباشد، استفاده می‌شود. معمولا برای خطوطی که جریان مایع به صورت مداوم و مستمر مورد نیاز است، استفاده از شیرهای Z شکل توصیه نمی‌شود.

به این نمونه از شیرها، شیرهای پایه‌ای یا اصلی از مجموعه شیرهای کروی نیز اطلاق می‌شود.

شیر‌کروی Y شکل

یکی دیگر از انواع شیرکروی (Globe valve) متداول، نمونه شیر کروی Y شکل است. در این شیرها اهرم و دیسک نسبت به نشیمن، زاویه‌ای 45 درجه دارند. نقاط قوت استفاده از این شیرها را می‌توان ضریب جریان بالا و همچنین افت فشار پایین‌تر نسبت به مدل قبلی عنوان کرد.

دلیل افت فشار کمتر در این مدل این است که مایع مورد نظر تحت زاویه کمتری وارد شیر می‌شود و با زاویه کمتری نیز از شیر خارج می‌شود. همین امر باعث می‌گردد تا افت فشار کمتری در این مدل از شیرها ایجاد شود. به دلیل همین ویژگی است که از این مدل شیرها، در خطوطی که افت فشار کمتری نیاز است مانند پایپینگ، استفاده می‌شود.

یکی دیگر از مزایای مهم این شیرها این است که در صورت تشکیل رسوب، عملیات تمیزکاری آن به راحتی انجام می‌گیرد. به همین دلیل است که معمولا از آن‌ها در خطوط تخلیه که شیرآلات بسته بیشتر مورد نیاز است استفاده می‌شود.

شیر کروی زاویه‌ای

به صورت کلی این مدل از شیرها را می‌توان جایگزین مناسبی به جای استفاده از یک شیر و یک زانویی در نظر گرفت. این شیرها مقاومت پایینی در برابر عبور جریان مایعات دارند و همچنین استفاده از آن‌ها منجر به حذف اتصالات اضافی در سیستم خط لوله می‌شود. معمولا از شیر کروی زاویه‌ای برای مایعاتی استفاده می‌شود که ذرات معلق ندارد و به اصطلاح مایعات تمیز اطلاق می‌گردد.

لازم به ذکر است که معمولا منظور از شیرکروی (Globe valve) زاویه‌دار، نوعی از این شیر است که دارای زاویه 90 درجه است. اما مدل‌های دیگری از این شیرها با زاویه کمتر و اصطلاحا مایل نیز موجود است که ممکن است در طول یک خط انتقال بر اساس شرایط مورد نیاز از آن استفاده شود.

به علاوه یکی از انواع سیستم‌های شیرآلاتی که معمولا در خطوط انتقال مایعات مورد استفاده قرار می‌گیرد، سیستم ترکیبی استفاده از انواع شیرهای کروی در یک خط است.

کاربرد شیر کروی

همان‌طور که پیش‌تر اشاره کردیم استفاده اصلی از این شیرآلات به منظور انتقال مایعات است. در حالت جزئی‌تر می‌توان به موارد زیر به عنوان کاربردهای متداول شیرهای کروی اشاره کرد.

1. آب و فاضلاب : استفاده از شیر کروی با بدنه چدنی
2. صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و همچنین برای تاسیسات و سیال بخار فولاد
3. صنعت دریایی و آب شور : استفاده از شیر کروی با بدنه نیکل آلومنیوم برنز
4. صنایع غذایی و نیروگاهی
5. صنعت دارویی و شیمیایی

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

در این مقاله شیرهای کروی را به عنوان یکی از انواع شیرآلات مورد استفاده برای کاربردهای صنعتی مورد بررسی قرار دادیم. ابتدا آشنایی مختصری با تاریخچه انواع شیرآلات و ساختار شیرهای کروی پیدا کردیم و سپس انواع شیرکروی (Globe valve) را شناخته و با کاربرد هر یک در خطوط انتقال مایعات آشنا شدیم. در پایان نیز به کاربرد انواع شیرآلات کروی در صنایع مختلف پرداختیم.