شیر پینچ چیست؟

شیر پینچ، سوپاپی با یک بدنه و یک لوله انعطاف پذیر است که می تواند به طور مکانیکی از طریق یک مکانیسم یا از طریق فشار سیالات به هم فشار داده شود تا مسیر جریان به طور کامل بسته شود. مسیر عبور جریان در این شیرها، مستقیم و بدون شکاف و قطعات متحرک است. بدنه نرم شیرهای پینچ، قابلیت درزبندیِ اطرافِ جامداتِ محبوس را دارد. این ویژگی باعث می شود که شیرهای پینچ برای انتقالِ دوغاب، مواد غذایی و داروها ایده آل باشند.

سایر صنایعی که شیرهای پینچ در آنها کاربرد پیدا می کنند، عبارتند از:

• صنعت سیمان
• صنعت پلاستیک
• صنعت حمل و نقل پنوماتیک
• صنعت فاضلاب / تصفیه خانه های فاضلاب
• صنعت سرامیک
• صنعت محیط زیست
• صنایع شیمیایی
• صنعت معدن
• سیستم های دوز و توزین
• صنعت خودروهای تجاری
• صنعت حمل و نقل فله و جامد و غیره

این شیرها بعنوان شیرهای گیره ای نیز شناخته می شوند، که برای کنترل یا قطعِ جریان از محیط های ساینده، دانه ای، فیبری یا خورنده طراحی شده اند. شیر پینچ به عنوان یک شیر جدا کننده یا تنظیم کننده لجن، غبار، امولسیون، مواد گازی، پودر، هوای فشرده، گرانول ها، گلوله ها و پِلِت ها و… کاربرد وسیعی دارند.

اصول کار یک شیر پینچ

شیر پینچ دارای سه بخش اصلی است: 1) یک محفظه 2) یک روکشِ لاستیکیِ الاستومری و 3) اتصالات انتهایی. لوله اِلاستومِری با مکانیزمِ نوار پینچ از ورودی به خروجی در محفظه نصب شده و تنها جزئی است که با محیطِ جریان در تماس است. اتصالات انتهایی را می توان به منظورِ فراهم کردنِ پشتیبانی و اتصال، در هر انتها پیچ یا رزوه کرد.

مکانیسم پینچ می تواند انواع مختلفی داشته باشد. میتواند یک مکانیسم ساده با پیچ شدن فقط در یک طرف لوله یا یک پیچ دیفرانسیل با دو مکانیسم پینچ باشد. همچنین میتوان از مکانیسم های مکانیکی با استفاده از هوا یا فشار هیدرولیک برای فشردن لوله استفاده کرد. در شرایط عادی، شیر پینچ باز است. زمانیکه هوا یا فشار هیدرولیک به سوپاپ اِعمال می شود، روکش لاستیکی الاستومِری را به سمت پایین فشار می دهد و یک اثرِ فشاری را ایجاد می کند. زمانیکه روکش به طور کامل پینچ شد، جریان محدود شده و سوپاپ بسته می شود. روکش لاستیکی در یک شیر پینچ، قابلیتِ به دام انداختنِ ذراتِ اطراف خود را داراست و یک قطعی عالی را فراهم می کند. زمانیکه فشار خارجی آزاد می شود، نیروی محیط جاری و خاصیتِ بازجهشِ لاستیک کاملا باعث باز شدنِ شیر می شوند. این شیرِ کاملا باز شده، جریان آزاد را برای محیط هایی فراهم کرده که از انسداد شیر جلوگیری می کنند. از آنجایی که محیط فقط با لوله لاستیکی در تماس است، محیط ایزوله می ماند تا از عدم الودگی اطمینان حاصل شود.

انواع لوله های پینچ

بسته به ساختار بدنه، شیرهای پینچ دو نوع هستند:

شیرهای پینچِ باز: معمولا شیرهای پینچ دار از نوعِ باز و بدون پوشش بدنه فلزی هستند. برای بررسی ظاهری و فیزیکی بدنه شیر در حین کار از ساختار باز شیرهای پینچ استفاده می شود. این ساده ترین طراحی است، اما آستری (liner) در معرض محیط است.

شیرهای پینچ محصور: شیرهای پینچ با بدنه محصور، از بیرون شبیه به شیرهای کروی به نظر می رسند. محفظه در واقع یک پوشش محافظ برای استری است. مکانیسم pinching در داخل محفظه فلزی قرار دارد.

بسته به مکانیسم pinching، شیرهای پینچ میتوانند از انواع زیر باشند:

• شیر پینچ دستی
• شیر پینچ کنترل شده با هوا
• شیر پینچ کنترل شده با فشار هیدرولیک

روکش های شیر پینچ

روکش های شیر پینچ میتواند انواع مختلفی داشته باشد. از جمله: استاندارد، دو جداره برای کاربردهای ساینده، روکش های مخروطی جهتِ اهدافِ تنظیم جریان، و روکش روزنه ای مختلف جهت ویژگی های جریان بهبود یافته. در شکل 3، روکش های شیر پینچ نشان داده شده است.

انتخاب شیرهای پینچ

پارامترهای مختلفی مهمی وجود دارند که باید هنگام انتخاب شیر پینچ برای یک کاربرد خاص در نظر گرفته شوند. برخی از این پارامترها عبارتند از:

جنس بدنه شیر پینچ: جنس بدنه سبک ترجیح داده می شود. روکش ِ اِلاستومِری باید با دقت انتخاب شود، زیرا در تماس مستقیم با مایع جاری است. مواد لاستیکی معمولی عبارتند از: EPDM، NBR، لاستیک طبیعی، سیلیکون، لاستیک با کیفیت مواد غذایی، GRS، نئوپرِن، بوتیل، Buna-N، PTFE، FDA، هیپالون، … . مقاومت سایشی خوب برای جلوگیری از آسیب ضروری است.

فشار باز و بسته شدن: جهت عملکرد صحیح شیر پینچ، اختلاف فشارهای زیر باید در نظر گرفته شوند:

باز شدن: فشار عملیاتی باید بیشتر از فشار کنترل باشد. فشار کنترل معمولی هنگام باز شدن 0 بار است. اختلاف فشار کافی مورد نیاز است تا فشار عملیاتی بتواند روکش را باز کند.

بسته شدن: در هنگام بسته شدن شیر پینچ، فشار کنترل باید بیشتر از فشار عملیاتی باشد. در صورت عدم وجود اختلاف فشار کافی، فشار کنترل ممکن است نتواند بر فشار عملیاتی غلبه کند و با فشار دادن روکش، شیر را ببندد.

دمای طراحی: ماده تشکیل دهنده شیر باید بتواند حداقل و حداکثر دمای مورد انتظار برای کاربرد مورد نظر را تحمل کند.

اندازه و درجه بندی فشار شیرهای پینچ

شیرهای پینچ می توانند در طیف گسترده ای از مخلوط مایع و مایع-جامد استفاده شوند. با این حال، اندازه قابل قبول مواد جامد به اندازه شیر و طراحی و ساخت دقیق لوله بستگی دارد. نسخه های پنوماتیک و هیدرولیک برای فشار تا 49 بار مناسب هستند. اندازه و درجه فشار رایج شیرهای پینچ در جدول زیر ارائه شده است:

مزایای شیرهای پینچ

شیر پینچ با طراحی منحصر به فرد خود مزایای مختلفی ارائه می دهد:

• مناسب برای استفاده در محیط خورنده و ساینده
• کم وزن، جمع و جور، ساده، قوی، و طراحی مستقیم
• حداقل تلاطم و اصطکاک
• مسیر جریان مستقیم بدون مسدود شدن توسط محیط
• بدون آلودگی
• مدت زمان باز و بسته شدن سریع
• هزینه نگهداری پایین
• تعویض آسان روکش های لاستیکی
• قابلیت تمیز شدن خودکار
• خواص درزبندی بسیار خوب
• مصرف انرژی کم
• ساییدگی کم روی روکش به دلیل جریان ساده و الگوی جریان آرام

معایب شیرهای پینچ

با این حال، معایبی هم دارند که عبارتند از:

• شیر پینچ برای کاربردهایی با دمای بالا مناسب نیست، زیرا مواد اِلاستومِری دارای محدودیت در مقاومت دما هستند.
• روکش لاستیکی میتواند در دیفرانسیل فشار بالا فرو بریزد یا تغییر شکل دهد و شیر ممکن است به طور کامل باز نشود.
• شیر پینچ برای کاربردهای خلا مناسب نیست.
• برای جریان ضربانی نیز مناسب نیست.