Globe Valve

مشخصات فنی شیر کروی یا بشقابی

از این شیر جهت تنظیم جریان و فشار سیال استفاده می شود. از مزیت های شیر بشقابی می توان به متناسب بودن فشار سیال با تعداد دور دسته شیر اشاره نمود. دلیل اینگونه نامگذاری برای شکل ظاهری بدنه کره ای (Globe) آن می باشد. در این شیر عامل مسدود کننده به دو صورت قرار می گیرد، در حالت اول در راستای عمودی حرکت می کند که باعث افت فشار زیادی می شود، در حالت دوم حرکت به صورت زاویه ای می باشد که افت فشار کمتری دارد. جهت جریان ورودی به شیر یکی از عوامل مهمی است که در شیر های کروی باید مورد بررسی قرار بگیرد، در شرایطی که احتمال جدا شدن قطعه ای از محور و دیسک وجود دارد، جریان از زیر دیسک وارد می شود. اما اگر از این نوع شیرآلات برای قطع و وصل جریان و آببندی کامل مورد استفاده قرار بگیرد، جریان باید از بالای دیسک وارد شود که در این شرایط فشار خود سیال باعث آب بندی هر چه بیشتر شیر می شود.

شیر کروی از آن دسته شیرهای خطی می باشد که مجرابند آن به شکل یک دیسک است و قسمت انتهایی آن به شکل کروی یا مخروطی ساخته می شود و با قرارگیری روی یک حلقه نشیمن مسیر را باز، بسته یا به میزان معینی باز می کند. یعنی علاوه بر باز و بست کامل، قادر به تنظیم دبی جریان عبوری نیز می باشد و به همین دلیل در خطوط عبور سیال در کنار شیرهای کنترلی (Control Valve) به صورت سری، استفاده می شوند. همچنین در صنایع مختلف به همراه یک محرک پنوماتیکی یا الکتریکی به کار برده می شود. معمولا این شیر به صورت Metal Seat به کار می رود. بدین معنی که دیسک و نشیمن آن از فلز ساخته می شوند. ولی در برخی موارد آن را به صورت Soft Seat نیز تولید می کنند که استفاده محدودتری دارند.

مشخصات شیر کروی (Globe Valve)

بدنه شیر کروی یا بشقابی (Body Globe Valve)

بدنه شیر کروی با توجه به نوع سیال، فشار کاری و درجه حرارت از جنس های مختلفی مانند چدن نشکن، فولادی، استیل و آلومنیوم برنز تولید می شود. از شیر کروی چدنی برای سیالات آب تا دمای 80 در جه سانتی گراد، از شیر کروی فولادی در تاسیسات بخار، صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، از شیر کروی استیل برای سیالات اسیدی و در محیط های مرطوب و از شیر کروی آلومینیوم برنز برای سیالات آب شور استفاده می شوند. بدنه شیر کروی به دو روش ریخته گری و فورج و با کانشکن اتصال شیر کروه ای فلنجی، جوشی، رزوه ای تولید می شود.

انواع شیر کروی (انواع شیر بشقابی)

شیر کروی z شکل (Z-Body Type Globe Valve)

ورود و خروج سیال به شیر کروی Z شکل به گونه ای می باشد که سیال 180 درجه چرخش دارد. هنگام ورود سیال به انحنای اول تا دیسک 90 درجه چرخش و هنگام عبور از دیسک و انحنای دوم 90 درجه چرخش دیگر دارد و سپس خارج می شود. لازم به ذکر است با توجه به چرخش 180 درجه ای، سیال افت فشار زیادی را متحمل می شود که برای خطوط بای پس دار و شرایطی که فشار مورد اهمیت نباشد، مناسب است. توصیه می شود برای خطوطی که شیر به طور مداوم باز است، به دلیل افت فشار از شیر کروی Z شکل استفاده نشود. در برخی از استاندارد های موجود به این شیر ها در شکل پایه یا اصلی (Basic) شیر های کروی گفته می شود که در زیر نمونه ای از این شیر ها ارائه شده است.

شیر کروی y شکل (Y-Body Type Globe Valve)

شیر کروی Y شکل که در آنها استم و دیسک نسبت به نشیمنگاه تقریبا 45 درجه زاویه دارد. از مزیت های این شیر، ضریب جریان بالا و همچنین افت فشار کم می باشد، که سیال با زاویه کمتری نسبت به شیر کروی Z شکل وارد شود و به همین نسبت با چرخش کمتری سیال خروج می کند، که این امر افت فشار کمتری نسبت به حالت قبلی دارد. به همین دلیل پیشنهاد می شود در خطوط پایپینگ که نیاز به باز بودن مداوم شیر است، از شیر کروی (شیر بشقابی) Y شکل استفاده شود. از مزایای این نوع شیر ها این است که می توان در خطوط تخلیه (Drain) که عموما شیرآلات آنها به صورت بسته است، استفاده کرد. زیرا ساختار آنها به گونه ای است که در صورت تشکیل رسوب عملیات تمیز کاری آن به راحتی انجام می شود.

شیر کروی زاویه ای یا شیر بشقابی 90 درجه (Angle Pattern Globe Valve)

در خطوط پایپینگی که انتقال خط داریم می توان به جای یک زانویی و شیر از یک شیر کروی 90 درجه استفاده کرد. از مزایای استفاده از این نوع شیرآلات می توان به مقاومت پایین آنها در برابر عبور جریان و همچنین حذف اتصالات اضافی در سیستم خط لوله اشاره کرد. معمولا از زاویه 90 درجه برای سیالاتی که ذرات معلق ندارند و به عنوان سیال تمیز شناخته می شوند، استفاده می شود.

به دلیل شکل بدنه و کانال جریان پیچیده ای که شیر کروی دارد، جریان سیال در حین عبور از آن چند بار تغییر جهت می دهد. همین امر باعث افت ناگهانی فشار، ایجاد صدای ناهنجار، لرزش، کاویتاسیون، فلشینگ، جریان خفه یا آشفتگی جریان در سیال می شود که همگی از مشکلات متداول در شبکه ها، مخصوصا در رابطه با سیالات مایع می باشند.

برای کم کردن این مشکلات از انواع دیگر بدنه در این شیرها استفاده می گردد، مانند نوع مایل یا Y-Type. نوع دیگری از بدنه که هم برای کم کردن مشکلات فوق به کار می رود و هم برای ایجاد تغییر جهت در مسیر جریان، نوع زاویه دار (Angle Pattern) می باشد که از لحاظ ساختار قطعات آب بندی شباهت زیادی به هم دارند.

با توجه به نحوه حرکت دیسک مقدار باز یا بسته بودن شیر متناسب با میزان بالا یا پایین رفتن شیر می باشد و این نسبت خطی است. این ویژگی باعث می شود که کنترل شدت جریان در این شیرها به راحتی صورت بگیرد. ضمن اینکه در این شیرها می توان نیروی وارده از طرف دیسک به نشیمنگاه را کنترل کرد. این شیرها توان آب بندی بالایی دارند. فقط در صورتی که ذرات جامد و رسوبات در خط موجود باشند، به دلیل گیر افتادن این ذرات بین نشیمن و بدنه کیفیت آب بندی کاهش می یابد که از معایب این شیرها است.

نشیمنگاه شیرهای کروی از دو نوع فلزی و لاستیکی ساخته می شوند. اگر از نشیمن فلزی استفاده شود باید تنش زیادی به دیسک وارد شود. ضمن اینکه این تنش باید در سراسر نشیمن یکنواخت باشد تا آب بندی به آسانی صورت بگیرد. شیرهای کروی به دلیل شکل پیچیده کانال جریان و بدنه ای که دارند، جریان سیال را در حین عبور از شیر چندین بار دچار تغییر مسیر می کنند که همین امر باعث به وجود آمدن افت ناگهانی فشار، صدای ناهنجار، لرزش، کاویتاسیون و غیره در سیال می شود. برای کم کردن این مشکلات، در مسیر از نوع دیگر بدنه در این شیر ها استفاده می شود، مانند Y-شکل و Z-شکل.

انواع مجرابند شیر سوزنی (شیر کروی)

• مجرابند مخروطی

مجرابند و نشیمنگاه به شکل مخروطی می باشند که زمانی که شیر کروی بسته می شود، مجرابند روی نشیمنگاه مخروطی می نشیند و اگر کامل منطبق باشند به علت نقطه تماس بالا آببند را به خوبی انجام می دهد و معمولا برای سیال هایی با دما و فشار پایین استفاده می شود.

• مجرابند ترکیبی

در شیر کروی با مجرابند ترکیبی، در سر مجرابند یک زبانه فلزی ضد سایش و حرارت نصب می شود. در این نوع مجرابند یک رینگ فلزی سخت بر روی دیسک قرار گرفته که باعث استحکام بیشتر آن شده است. از این نوع شیر ها در سیستم هایی که بخار و یا آب گرم وجود دارد و همچنین در سیالاتی که دارای ذرات جامد می باشد، استفاده می شود.

• مجرابند سرپوش دار

شیر کروی با مجرابند سرپوش دار حالت قابل تنظیمی بیشتری نسبت به دو حالت قبل دارد.

• مجرابند ساچمه ای

معمولا در داخل نشیمنگاه هایی قرار می گیرد که سطح آن به صورت تخت و یا مخروطی است. عموما از این نوع شیرآلات در سیستم هایی که دما و فشار پایینی دارند استفاده می شود، که قادر به تنظیم جریان نبوده و برای قطع و وصل جریان استفاده می شوند.

نکات مهم در انتخاب شیر کروی

در زمان انتخاب شیرهای کنترلی مانند شیر سوزنی، سایز لوله خطوط پایپینگ نقش مهم و اصلی را ندارد و در عوض، حداکثر دبی و حداقل دبی عبوری از لوله معیار اصلی انتخاب شیر می باشد.

جدول گذر حجمی آب (دبی) در شیر بر حسب لیتر بر ثانیه

شیر کروی با عملگر

در خطوطی که عملکرد سریع و دقیق و اتوماتیک مد نظر است روی شیر گلوب عملگر نصب می شود که به سه نوع گیربکسی، پنوماتیک و برقی تقسیم می شوند.

کاربرد شیر کروی (شیر سوزنی)

1. شیر کروی با بدنه چدنی: صنایع آب و فاضلاب 
2. شیر کروی با بدنه فولاد و تریم 13 درصد کروم: صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و همچنین برای تاسیسات و سیال بخار
3. شیر کروی بدنه استیل و تریم استیل: صنایع شیمیایی و صنایع اسیدی
4. شیر کروی با بدنه نیکل آلومنیوم برنز: صنایع دریایی و آب شور
5. صنایع غذایی
6. صنایع دارویی
7. صنایع شیمیای
8. نیروگاهی
9. آب و فاضلاب

مزایای شیر کروی (شیر بشقابی)

1. از شیر کروی هم برای قطع و وصل و هم برای کنترل سیال می توان استفاده کرد.
2. با توجه به مخروطی بودن شیر کروی نقطه تماس با نشیمنگاه بیشتر می باشد و آب بندی را به طور کامل انجام می دهد.
3. شیر کروی به گونه ای طراحی شده که امکان تعمیر و نگهداری روی خط بدون خارج کردن شیر امکان پذیر می باشد.
4. به دلیل اینکه شیر کروی (شیر سوزنی) در صنعت پر مصرف می باشد لوازم یدکی آن در دسترس می باشد.
5. به دلیل فاصله کم دیسکی که بین حالت باز و بسته وجود دارد، سرعت واکنش شیر بالا می باشد، این موضوع در شرایطی که شیر باید مرتبا تنظیم گردد اهمیت پیدا می کند.

معایب شیر کروی یا شیر بشقابی

1. در شیر کروی Z شکل، با توجه به چرخش 180 درجه ای سیال هنگام خروج، شاهد افت فشار و صدای نامتعارف خواهیم بود.
2. شیر کروی Z شکل با توجه افت فشاری که دارد برای کنترل سیال مناسب نیست.

برخی از برندهای شیر کروی فولادی (برند شیر بشقابی)

• شیربشقابی KSB
• شیربشقابی Kitz
• شیربشقابی MAW
• شیر بشقابی OMB
• شیر بشقابی Orion

جداول استاندارد شیر کروی یا گلوب ولو

جداول ابعادی گلوب ولو طبق استاندارد ASME B16.10