شیر پروانه‌ای (butterfly valve)

شیر پروانه‌ای، که به انگلیسی Butterfly Valve نامیده می‌شود، یک نوع شیر کنترل جریان در سیستم‌های لوله‌کشی است که در صنایع مختلف به منظور کنترل دقیق و سریع جریان مایعات، گازها و دیگر سیالات استفاده می‌شود. نام این شیر از شکل دیسک آن گرفته شده است که در مرکز شیر قرار دارد و به شکل پروانه‌ای باز و بسته می‌شود. شیر پروانه‌ای از چندین جزء اصلی تشکیل شده است که شامل بدنه، دیسک، ساقه و محرک می‌باشد. دیسک شیر، که قطعه‌ای متحرک است، به صورت عمودی در مسیر جریان سیال قرار گرفته و با چرخش ۹۰ درجه‌ای به دور ساقه خود، جریان سیال را کنترل می‌کند. این چرخش سبب می‌شود که جریان سیال به راحتی و سریع‌تر از بین دیسک و بدنه عبور کند یا مسدود شود.

شیر پروانه‌ای (butterfly valve) چیست؟

شیر پروانه‌ای، که با نام Butterfly Valve نیز شناخته می‌شود، یکی از انواع شیرآلات صنعتی است که در طیف وسیعی از صنایع برای کنترل جریان سیالات استفاده می‌شود. این شیر با ساختاری ساده اما کارآمد، قادر است با یک چرخش 90 درجه‌ای دیسک خود، جریان را کاملاً باز یا بسته کند. دیسک در مرکز شیر قرار دارد و به صورت عمودی در مسیر جریان سیال چرخیده و با این حرکت، سیال را به راحتی عبور می‌دهد یا مسدود می‌کند.

شیر پروانه‌ای به دلیل طراحی جمع و جور و کارایی بالا، در بسیاری از بخش‌ها از جمله نفت، گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، صنایع غذایی و دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مزایای اصلی این شیر شامل سهولت نصب، تعمیر و نگهداری، کم حجم بودن، هزینه کم و قابلیت اطمینان بالا در شرایط کاری مختلف می‌باشد.

کاربرد‌های شیرپروانه‌ای

5. اقتصادی و مقرون به صرفه

شیرهای پروانه‌ای نسبت به سایر شیرآلات صنعتی مانند شیرهای کروی یا گیت، ارزان‌تر هستند. این امر به خصوص در خرید شیرهای با اندازه‌های بزرگ مهم است که در بسیاری از صنایع نظیر نفت و گاز و تاسیسات آب و فاضلاب مورد نیاز است. همچنین به دلیل کاهش افت فشار در شیرهای پروانه‌ای، مصرف انرژی در سیستم‌های پمپاژ کاهش می‌یابد.

6. سازگاری و انعطاف‌پذیری

این شیرها می‌توانند با انواع مختلفی از مواد، از جمله آب، بخار، مواد شیمیایی و حتی سیالات خورنده سازگار باشند، که آن‌ها را برای استفاده در صنایع مختلف مناسب می‌سازد. شیرهای پروانه‌ای در مدل‌های مختلفی مانند نوع ویفر، لاگ و فلنج‌دار تولید می‌شوند که امکان انتخاب براساس نیاز خاص هر صنعت را فراهم می‌کنند.

7. دوام و عمر طولانی

بسیاری از شیرهای پروانه‌ای با موادی ساخته می‌شوند که در برابر خوردگی مقاوم هستند، مانند استنلس استیل یا پوشش‌های خاص، که این موضوع به افزایش عمر مفید شیرها کمک می‌کند. به دلیل ساختار ساده، تعمیر و نگهداری شیرهای پروانه‌ای نسبت به سایر شیرها آسان‌تر است.

8. عملکرد سریع و کارآمد

شیرهای پروانه‌ای با قابلیت چرخش ۹۰ درجه‌ای دیسک، امکان کنترل دقیق و سریع جریان را فراهم می‌کنند، که برای کاربردهای نیازمند تنظیم سریع جریان، مانند سیستم‌های تصفیه، بسیار مفید است.

9. کاهش فضای مورد نیاز

شیرهای پروانه‌ای طراحی کم‌حجمی دارند که فضای کمتری را در تأسیسات اشغال می‌کنند و امکان استفاده در مکان‌های با فضای محدود را فراهم می‌کنند.

این مزایا شیرهای پروانه‌ای را به یکی از پرکاربردترین و محبوب‌ترین انواع شیرها در صنایع مختلف تبدیل کرده است، به خصوص در جایی که نیاز به کارایی بالا، دوام و انعطاف‌پذیری در کنترل جریان وجود دارد.

اجزای اصلی شیر پروانه‌ای

شیر پروانه‌ای با ساختار منحصر به فرد خود شامل چندین بخش اصلی است که هر کدام نقش مهمی در عملکرد کلی شیر دارند. در اینجا به توضیح کامل هر یک از اجزای اصلی شیر پروانه‌ای می‌پردازیم:

1. دیسک یا مجرابند

دیسک، که گاهی اوقات به آن مجرابند گفته می‌شود، بیشترین تماس را با سیال دارد. این جزء مسئول قطع و وصل کردن جریان سیال در شیر است. دیسک‌ها بسته به نوع سیال، دما، و فشار کاری در جنس‌های مختلفی نظیر چدن نشکن، استیل 304، استیل 316، آلیاژ نیکل آلومینیوم برنز، و با روکش‌هایی مانند کروم و انواع پلیمری تولید می‌شوند.

2. بدنه (Body)

بدنه شیر پروانه‌ای محفظه‌ای است که دیسک در آن قرار دارد و اغلب از فلز یا پلاستیک سخت ساخته می‌شود. بدنه شیر به فلنج‌های متصل به لوله متصل می‌شود و نقش مهمی در حفظ استحکام و دوام شیر دارد.

3. نشیمنگاه (Seat)

نشیمنگاه، که در برابر دیسک قرار دارد، وظیفه آب‌بندی و جلوگیری از نشت سیال را دارد. نشیمنگاه‌ها اغلب از مواد انعطاف‌پذیر مانند EPDM، PTFE، یا NBR ساخته می‌شوند که می‌توانند در برابر دماها و مواد شیمیایی مختلف مقاومت کنند.

4. محرک یا راه‌انداز

محرک شیر پروانه‌ای می‌تواند دستی (مانند یک دسته یا گیربکس) یا اتوماتیک (مانند پنوماتیک یا برقی) باشد. این جزء به چرخاندن دیسک کمک کرده و عمل باز و بسته شدن شیر را کنترل می‌کند.

5. استم (ساقه، میله، شافت)

استم، که به آن شافت نیز گفته می‌شود، قطعه‌ای است که دیسک را به محرک متصل می‌کند. این بخش نیروی لازم برای چرخش دیسک را از محرک به دیسک منتقل می‌کند. استم‌ها معمولاً از فولاد سخت شده ساخته می‌شوند تا در برابر فشارهای کاری مقاومت کنند.

این اجزا با هم ترکیب می‌شوند تا شیر پروانه‌ای کارآمد و مؤثری را تشکیل دهند که قابلیت کنترل دقیق جریان سیال در محیط‌های مختلف صنعتی را دارد.

نحوه عملکرد شیر پروانه‌ای (Butterfly Valve)

نحوه عملکرد شیر پروانه‌ای (Butterfly Valve) بسیار ساده و مؤثر است، که این امر یکی از دلایل اصلی محبوبیت آن در صنایع مختلف می‌باشد. در زیر به تشریح چگونگی عملکرد این نوع شیر می‌پردازیم:

عملکرد شیر پروانه‌ای بر اساس چرخش دیسک در مسیر جریان سیال است:

  • باز کردن شیر: وقتی دیسک شیر به صورت عمود بر محور جریان قرار دارد، جریان سیال با کمترین مقاومت عبور می‌کند، شیر به طور کامل باز است.
  • بستن شیر: با چرخش دیسک به صورت ۹۰ درجه، دیسک به صورت موازی با جریان قرار می‌گیرد و مسیر جریان را می‌بندد، و جریان کاملاً قطع می‌شود.
  • تنظیم جریان: شیر پروانه‌ای می‌تواند به صورت نیمه باز قرار گیرد که در این حالت دیسک جزئی از جریان را می‌بندد و میزان جریان سیال را تنظیم می‌کند.

مزایای عملکرد شیر پروانه ای

عملکرد سریع و دقیق شیر پروانه‌ای برای بسیاری از کاربردهای صنعتی ایده‌آل است، به خصوص در مواردی که نیاز به تغییر سریع حالت جریان وجود دارد. این شیرها همچنین در فضاهای محدود به راحتی جا می‌گیرند و نگهداری آن‌ها آسان است.

در نتیجه، شیر پروانه‌ای به عنوان یکی از مؤثرترین و کاربردی‌ترین شیرها در بسیاری از صنایع به شمار می‌رود، که قابلیت‌های متنوعی از قطع و وصل سریع جریان تا کنترل دقیق فلو را ارائه می‌دهد.

شیر پروانه‌ای به دلیل عملکرد آسان و سریع خود، گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای صنعتی است که نیاز به تغییرات سریع و کنترل دقیق جریان دارند. در ادامه به توضیح بیشتری درباره عملکرد، کاربرد، و ویژگی‌های خاص شیر پروانه‌ای پرداخته شده است:

عملکرد آسان و سریع

شیر پروانه‌ای با یک چرخش ۹۰ درجه‌ای دستگیره یا فلکه گیربکس، قادر به تغییر حالت از کاملاً بسته به کاملاً باز است. این خصوصیت، شیر پروانه‌ای را برای موقعیت‌هایی که نیاز به تغییر سریع جریان دارند، مانند سیستم‌های اطفاء حریق یا تصفیه آب، بسیار مناسب می‌سازد.

مدل‌های مجهز به گیربکس

مدل‌هایی که با گیربکس تجهیز شده‌اند، قابلیت کنترل دقیق‌تری بر جریان را فراهم می‌کنند و برای شیرهای با اندازه‌های بزرگتر مناسب هستند. این نوع شیرها معمولاً در صنایع سنگین و برای سیالات با فشار بالا استفاده می‌شوند.

عملگرهای متنوع

شیرهای پروانه‌ای می‌توانند با عملگرهای دستی، پنوماتیکی، هیدرولیکی یا برقی تجهیز شوند که بسته به شرایط کاری و نیازهای خاص هر صنعت، انتخاب می‌شوند. این تنوع در عملگرها امکان انتخاب گزینه‌ای که بهترین عملکرد را در شرایط کاری معین فراهم می‌کند، به کاربر می‌دهد.

تنوع در سایز

شیر پروانه‌ای در سایزهای متنوعی از ۱.۵ اینچ تا بیش از ۲۰۰ اینچ تولید می‌شود، که این امر آن را برای استفاده در محیط‌های مختلف با نیازهای متفاوت مناسب می‌سازد.

نگهداری و تعمیرات آسان

این شیرها نیاز به گریس‌کاری دوره‌ای دارند تا عملکرد روان و بدون اصطکاک دیسک در بدنه شیر حفظ شود. در صورت بروز خرابی، عملگرها قابل تعویض هستند که این امر باعث می‌شود تعمیرات به سرعت و با هزینه‌ای کمتر انجام گیرد.

مقاومت در برابر شرایط سخت

شیرهای پروانه‌ای برای کار در شرایط سخت مانند دماهای بالا، فشارهای زیاد، و مواد خورنده طراحی شده‌اند. بنابراین، آنها در صنایعی مانند نفت و گاز، شیمیایی و پتروشیمی که با این نوع شرایط مواجه هستند، بسیار کاربردی هستند.

پیشگیری از پدیده‌های کاویتاسیون و ضربه قوچ

شیرهای پروانه‌ای باید با توجه به شرایط خاص کارکرد، مانند احتمال بروز کاویتاسیون یا ضربه قوچ، طراحی شوند. کاویتاسیون می‌تواند به شیر آسیب بزند و طول عمر آن را کاهش دهد، در حالی که ضربه قوچ می‌تواند به لوله‌کشی آسیب برساند.

با در نظر گرفتن تمام این ویژگی‌ها، شیر پروانه‌ای به عنوان یک راه‌حل کارآمد، اقتصادی و مطمئن برای کنترل جریان در انواع مختلف سیستم‌های صنعتی محسوب می‌شود