هر آنچه لازم است درباره شیر فشارشکن بدانید
شیرآلات در صنعت به‌منظور کاربری‌های مختلفی مورداستفاده قرار می‌گیرند. نقش شیرآلات در خطوط تولید و صنایع مختلف به‌هیچ‌عنوان قابل‌چشم‌پوشی و صرف‌نظر کردن نیست. دراین‌بین یکی از شیرآلات بسیار پرکاربرد که نقش حساسی را در خطوط لوله‌کشی ایفا می‌کنند، شیر فشارشکن است. این دسته از شیرآلات برای کنترل فشار در تجهیزات و خطوط لوله‌ای که تحت‌فشار کار می‌کنند، مورداستفاده قرار می‌گیرند. در ادامه با ما همراه باشید تا در خصوص نحوه عملکرد، انواع، مزایا و معایب شیرهای فشارشکن بیشتر بحث کنیم.
شیر فشارشکن چیست؟
همان‌طور که از نام این دسته از شیرآلات مشخص است، نقش آن‌ها کاهش فشار است. بنابراین فشار در خروجی از این نوع شیرها حتماً کمتر از ورودی آن‌ها است. در زبان انگلیسی به این دسته شیرها اصطلاحاً Pressure Relief Valves گفته می‌شود. اساس از این دسته از شیرآلات در مواقعی استفاده می‌شود که نیاز به یک فشار معین در خروجی شیرداریم. در بسیاری از تجهیزات و خطوط لوله‌کشی این اتفاق طبیعی است که فشار سیال عبوری افزایش پیدا می‌کند و این اتفاق مطلوب ما نیست. بنابراین از شیر فشارشکن استفاده می‌کنیم تا در صورت وقوع این اتفاق بتوانیم فشار را به سطح معینی کاهش دهیم.
ایده اولیه طراحی این دسته از شیرآلات نیز برای طراحی شبکه آب‌رسانی شهری بود. به‌این‌ترتیب که آب با فشار بالا به شبکه وارد می‌شود و برای توزیع آن در خانه‌ها نیاز به کاهش فشار داریم. درنتیجه شیرهای فشارشکن ابداع شدند. این شیرها در نزدیکی ساختمان‌های مسکونی به‌وفور مورداستفاده قرار می‌گیرند تا فشار زیاد آب موجود در لوله‌های شبکه اصلی را کاهش داده به ساختمان‌ها منتقل کند.
اهمیت استفاده از شیر فشارشکن
افزایش فشار در دستگاه‌های مختلف ازاین‌جهت پدیده نامطلوبی به‌حساب می‌آید که موجب آسیب رسیدن به دستگاه‌ها و تجهیزات مختلف موجود در مسیر سیال می‌شود. کنترل فشار موجب می‌شود که ایمنی دستگاه‌ها و ادوات به‌طور کامل تضمین شود. آسیب وارد شدن به آن‌ها بعضاً هزینه‌های بسیار سنگینی را به بار می‌آورد. شیرهای فشارشکن از یک مانومتر یا فشارسنج هیدورلیکی برای اندازه‌گیری فشار جریان سیال عبوری برخوردار است. مکانیزم تنظیم فشار خروجی نیز در این دسته از شیرها به کمک پیچ است که در ادامه بیشتر در این خصوص بحث خواهیم کرد.
مکانیزم عملکرد شیر فشارشکن
برای تشریح بهتر مکانیزم عملکرد شیرهای فشارشکن لازم است تا دانش کافی در خصوص اجزای تشکیل‌دهنده این دسته از شیرآلات داشته باشیم. در ادامه در قسمت بررسی انواع شیرآلات فشارشکن به این مسئله به‌طور مفصل میپردازیم. اما در اینجا لازم است به یک نکته مهم در خصوص نحوه عملکرد شیر فشارشکن اشاره‌کنیم. همان‌طور که در ابتدا توضیح دادیم، این شیرآلات با کاهش فشار ورودی، در خروجی سیالی با فشارثابت و معین را تحویل می‌دهند.
بیشتر بخوانید : آشنایی با شیرآلات برنجی و مزایا و معایب آن
برای تحقق این هدف از منطق قانون سوم نیوتن یعنی نیروی عمل و عکس‌العمل استفاده می‌شود. سیال به‌عنوان واردکننده نیرو به شیر به‌حساب می‌آید. در مقابل در ساختمان شیرهای فشارشکن فنری تعبیه می‌شود که در نقش نیروی عکس‌العمل در برابر جریان سیال ایفای نقش می‌کند. نیروهای عمل و عکس‌العمل در راستای خنثی کردن همدیگر کار می‌کنند. به‌این‌ترتیب که نیروی سیال موجب بستن شیر و قطع شدن مسیر سیال می‌شود و از آن‌طرف نیروی عکس‌العمل فنر، موجب باز شدن مسیر جریان سیال می‌شود. فنر استفاده‌شده قابلیت تنظیم دارد. درنتیجه دقیقاً به‌نوعی تنظیم می‌شود که تا حدی که فشار سیال را تا اندازه موردنظر کاهش دهد، از خود واکنش نشان دهد. به‌این‌ترتیب فشار سیال در خروجی تا سطح معینی کاهش پیداکرده و در آنجا ثابت باقی می‌ماند.
استفاده از شیر فشارشکن چه مزیت‌هایی دارد؟
با ماهیت کاربرد شیرهای فشارشکن آشنا شدیم. در ادامه لازم است تا درباره مزایای استفاده از این نوع شیرها اطلاعات بیشتری به دست بیاوریم. مهم‌ترین مزایای شیر فشارشکن عبارت‌اند از:
1- ساختمان شیرهای فشارشکن بسیار ساده است و همان‌طور که در بالا اشاره کردیم، مکانیزم عملکردی پیچیده‌ای ندارند. بنابراین نیاز به استفاده از تجهیزات پیشرفته در تولید این شیرها وجود ندارد.
2- به دلیل ساختمان ساده‌ای که این دسته از شیرها دارند، هزینه تولید آن‌ها نیز نسبت به بسیاری دیگر از انواع شیرآلات کمتر است.
3- ساختمان ساده این دست از شیرها موجب می‌شود که هزینه تعمیر و نگهداری از آن‌ها نیز به‌مراتب کاهش پیدا کند و نیاز به نگهداری زیادی نداشته باشد.
4- این دسته از شیرآلات با کاهش فشار سیال عبوری از خود، مانع از نشت خطوط لوله و دستگاه‌ها می‌شود.
5- همان‌طور که در بخش مکانیزم عملکرد این نوع شیرآلات توضیح دادیم نیاز به نیروی خارجی برای جابجا کردن فنر وجود ندارد.
6- فرقی نمی‌کند که سیال عبوری از خطوط لوله مایع هستند یا گاز (و یا این‌که در چه دمایی هستند)؛ در هر حالت می‌توان از این شیرها برای کنترل فشار آن‌ها استفاده کرد.
7- سطح اصطکاک میان قطعات این دسته از شیرها و جریان سیال به‌مراتب کمتر از انواع دیگر شیرآلات است.
معایب استفاده از شیر فشارشکن چیست؟
در کنار هفت مورد بالا که به‌عنوان مزایای استفاده از این دسته از شیرآلات به آن‌ها اشاره کردیم، چند مورد نیز به‌عنوان نقاط ضعف عملکردی این دسته از شیرها وجود دارند که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
1- این دسته از شیرآلات نسبتاً به رسوب‌هایی که در محل شیرها اتفاق می‌افتد، حساس هستند و این مسئله تأثیر منفی زیادی روی عملکرد آن‌ها دارد. بنابراین محل نصب شیر فشارشکن باید تمیز و پاک‌سازی‌شده باشد.
2- نیروی لازم برای عملکرد این دسته از شیرها توسط خود سیال عبوری تأمین می‌شود. هرچقدر فشار جریان سیال عبوری کمتر شود، درنتیجه در تأمین نیروی موردنیاز برای کاهش فشار سیال دچار مشکل می‌شویم.
3- رگولاتورهای شیرهای فشارشکن نمی‌توانند در عمل با بی‌صدایی یا کاواک زایی خود را تطبیق دهند.
دو مفهوم عملیاتی مهم در شیرهای فشارشکن
دو مفهوم بالاترین فشار و پایین‌ترین فشار به‌عنوان دو مفهوم تأثیرگذار در عملکرد شیر فشارشکن به شمار می‌روند که در این قسمت به تشریح آن‌ها میپردازیم.
بالاترین فشار
درزمانی که یک شیر فشارشکن در بازترین حالت ممکن قرار داشته باشد، و حداکثر جریان سیال از آن عبور کند، اصطلاحاً گفته می‌شود که شیر در بالاترین فشار عملیاتی قرار دارد. در این حالت شیر در فشاری بالاتر از حالت set point خود قرار دارد.
پایین‌ترین فشار
بعدازاینکه فشار شیر در حالت بالاتری فشار قرار گرفت، برای برگرداندن آن به حالت عملیاتی نقطه تنظیم لازم است اختلاف فشاری معادل فشاری که برای بستن شیر لازم است، به آن وارد کرد. در این‌گونه مواقع به فشاری که به شیر اعمال می‌شود، حداقل یا پایین‌ترین فشار شیر گفته می‌شود.
بیشتر بخوانید : بانک اطلاعات ساختمان | پروژه های در حال ساخت
انواع شیر فشارشکن ازنظر عملکرد
مکانیزم عملکرد شیرهای فشارشکن را بررسی کردیم. دسته‌بندی شیرهای فشارشکن از منظرهای مختلفی صورت می‌پذیرد. یکی از روش‌های دسته‌بندی این شیرها، بر مبنای عملکرد آن‌ها است. این شیرها بر این بنای به دودسته شیرهای مستقیم و پایلوت تقسیم می‌شوند. در ادامه به تشریح این دو نوع شیر میپردازیم.
شیرهای فشارشکن مستقیم
اگر در مقیاس کوچک قصد استفاده از شیرهای فشارشکن راداریم، باید به سراغ شیرهای مستقیم برویم. منظور از مقیاس کوچک، خطوط لوله‌کشی یا تجهیزاتی است که تحت‌فشار کم‌کار می‌کنند. کاربرد اصلی این شیر در صنایع غذایی، تجهیزات لباس‌شویی، سیستم استرلیزه کردن بخار و تجهیزاتی که از هوا با فشار کم استفاده می‌کنند، خلاصه می‌شود. اجزای تشکیل‌دهنده این دسته از شیرها عبارت‌اند از: دسته، تنظیم‌کننده، پیچ، محفظه شیر، دم‌دستی، بدنه، شیر، صفحه متحرک، آب‌بند و کپ.
شیرهای فشارشکن پایلوت
شیرهای فشارشکن پایلوت برای کنترل فشار جریان سیال در خطوط لوله‌کشی تحت‌فشار بالا مورداستفاده قرار می‌گیرد. فشار کاری این دسته از شیرآلات بر مبنای تجهیزی به‌صورت پایلوت تأمین می‌شود. اجزای تشکیل‌دهنده این شیرها عبارت‌اند از: پیچ تنظیم‌کننده، تنظیم‌کننده، محفظه آب‌بند، قسمت پایلوت، قسمت بالای بدنه، قسمت اصلی شیر، نشیمنگاه، نگهدارنده و دیافراگم شیر.
این شیرها به‌طورکلی در دودسته در بازار به فروش می‌رسند که عبارت‌اند از:
1- شیرهای پیستونی: همان‌طور که از اسم آن‌ها مشخص است، عملگر این دسته از شیرها، یک پیستون است. شیر فشارشکن پیستونی در خطوط بخار کاربرد دارند و به‌طور کاملاً دقیق می‌تواند فشار را تا سطح نوسانات 50 کیلوپاسکال کنترل بکند. این دسته از شیرها مقاومت بالایی دارند و به‌راحتی می‌توان از آن‌ها برای مصارف ساختمانی، آب‌رسانی و تجهیزات تهویه مطبوع استفاده کرد.
2- شیرهای دیافراگمی: عملگر این دسته از شیرها، یک صفحه دیافراگمی است. حجم کنترل این دسته از شیرها بسیار زیاد است و به همین دلیل توانایی کنترل نوسانات شدید فشار را تحت هر شرایطی دارد. شیرهای دیافراگمی توان کنترلی بسیار زیادی دارند و حتی می‌توانند در مواردی نقش شیرهای کنترلی را اجرا کنند.
انواع شیر فشارشکن ازنظر تجهیزات
مکانیزم اجرایی شیرها مبتنی بر قطعاتی است که در آن‌ها به کار می‌رود. بر این مبنا این دسته از شیرها به دودسته هیدرولیکی و پنوماتیکی تقسیم می‌شود. برای تشریح این دسته از شیرها ادامه مطلب را مطالعه کنید.
شیرهای هیدرولیکی
اگر سیستمی که با آن مواجه هستیم به‌صورت هیدرولیکی کار کند، برای کنترل این سیستم‌ها لازم است از شیرهای هیدرولیکی استفاده کنیم. مکانیزم عملکرد این دسته از شیرها بسیار راحت است و به کمک یک اهرم کنترل جریان سیال را انجام می‌دهد. این دسته از شیرها در صنایع سیمان، فولاد و خودروسازی بسیار کاربرد دارد.
شیرهای پنوماتیکی
این دسته از شیرها دقیقاً مشابه یک سیستم کنترلی عمل می‌کنند. میزان افت فشار در این شیرها به‌واسطه یک سنسور، اندازه‌گیری می‌شود. در ادامه سیگنال محاسبه فشار به دستگاه کنترلر ارسال می‌شود و به‌این‌ترتیب تنظیم میزان افت فشار مدیریت می‌شود. به این مکانیزم عملکرد، مکانیزم پنوماتیکی گفته می‌شود. این دسته از شیرها نیز در صنایع غذایی، چوب و کشاورزی به‌وفور مورداستفاده قرار می‌گیرد.
چند نکته مهم در خصوص نصب و استفاده از شیرهای فشارشکن
در هنگام نصب شیر فشارشکن در خطوط لوله‌کشی لازم است تا در دو طرف این شیرها، دو شیر قطع و وصل (cut off valve) نصب شود. این مسئله موجب می‌شود که درصورتی‌که شیرهای فشارشکن نیاز به تعمیر و نگهداری داشتند، بتوان به‌راحتی جریان سیال را قطع کرد و سپس شیر را از خط لوله جدا کرد و تعمیرات لازم را روی شیر انجام داد. هیچ‌گاه ناحیه عملگر شیرهای فشارشکن نباید رو به پایین باشد و همواره باید یا به سمت بالا و یا به‌صورت افقی در خط لوله تنظیم شود. همچنین پیش از نصب این شیرها در خط لوله باید عملیات هواگیری به‌طور کامل انجام شود تا داخل لوله‌ها به‌طور کامل تخلیه گردد.
اگر سیالی که در خطوط لوله جریان دارد، بخار باشد و قرار باشد افت فشار زیادی در محل شیر فشارشکن اتفاق بیفتد، باید توجه داشته باشید که لوله در قسمت خروجی شیر باید سایز بیشتری داشته باشد؛ چراکه افت فشار زیاد موجب افزایش حجم بخار می‌گردد و نیاز به فضای بیشتری برای عبور خواهد داشت.
کلام پایانی
آنچه مطالعه کردید، هر آن چیزی بود که لازم است در خصوص شیر فشارشکن بدانید. این دسته از شیرها در انواع مختلف و همچنین سایزهای بزرگ و کوچک در بازار عرضه می‌شود. صنایع مختلف ازجمله صنایع غذایی، کشاورزی، خودروسازی، ساختمان‌سازی و آب‌رسانی از این نوع شیرها استفاده می‌کنند. تقریباً در محل اتصال شبکه آب شهری به هر ساختمانی لازم است از این شیرها استفاده شود تا فشار آب ورودی به ساختمان به حد مجاز کاهش پیدا کند.
بیشتر بخوانید : شیرآلات مناسب در صنعت ساختمان
شیرهای فشارشکن در جنس‌های مختلفی تولید و روانه بازار می‌شوند. ازجمله معروف‌ترین برندهای تولید‌کننده این دسته از شیرآلات می‌توان به سیم، کیس، فارگ، خنبره و هانیول اشاره کرد. توجه داشته باشید که قبل از خرید شیر فشارشکن باید مطالعات و محاسبات فنی کافی در خصوص نوع شیر مناسب را به‌طور دقیق انجام دهید.
سازه افزار بستری برای نشر آگهی‌های فعالان عرصه ساختمان‌سازی است. اگر در این صنعت فعالیت می‌کنید؛ کالا یا خدماتی برای عرضه دارید یا قصد خرید محصولات و تجهیزات برای ساختمان در دست‌ساخت خوددارید، حتماً در بین آگهی‌های سایت سازه افزار جستجو کنید.