مقالاتمعرفی کاربرد های شیر سوزنی
شیرهای سوزنی، که بعضا به آنها شیرهای پیستونی نیز گفته می شود، شیرهای تنظیم کننده بوده و مهندسان را قادر می سازند که جریان و فشار سیال را به خوبی کنترل و تنظیم کنند. شیرهای سوزنی از نظر طراحی مشابه شیرهای کروی بوده، ولی بزرگترین تفاوت آن، دیسک سوزنی شکل تیزِ آن است. شیر سوزنی دارای یک درگاه کوچک و یک پیستون سوزنی شکلِ رزوه دار است. این ترتیب و آرایش، اجازه افزایش و یا کاهش تدریجی اندازه دهانه را داده که امکان تنظیم دقیق جریان را فراهم می کند، اگرچه به طور کلی فقط قادر به سرعت جریان نسبتا کم است.
شیرهای سوزنی میتوانند به صورت دستی یا اتوماتیک کار کنند. شیرهای سوزنی خودکار به یک موتور هیدرولیک یا یک محرکِ هوا متصلند که شیر را به طور خودکار باز و بسته کنند. موتور یا محرک، موقعیتِ پیستون را با توجه به تایمرها یا داده های عملکرد خارجیِ جمع آوری شده در زمان نظارت بر ماشین آلات تنظیم خواهد کرد. هر دو شیرِ سوزنیِ دستی و خودکار، کنترل دقیقی از میزان جریان را ارائه می دهد.
یکی از ویژگیهای طراحیِ اکثرِ شیرهای سوزنی، حاکیِ این است که تعداد قابل توجهی چرخش جهتِ ایجادِ و باز شدنِ فضای بسیار کم مورد نیاز است. این موضوع، امکانِ کنترل درست، دقیق و تدریجیِ مقدارِ مایع/ گازی که میتواند از شیر عبور کند را فراهم می سازد. علاوه بر این، میتواند مانعِ آسیب به سنجه هایی گردد که ممکن است تحت تاثیرِ انفجار ناگهانی مایع/ گاز قرار گیرند و به طور کلی، کنترل و تنظیم بهتر را امکان پذیر میکند.
اصول کارکردِ شیرهای سوزنی
شیرهای سوزنی، شیرهای سوراخ دار مانند را که با یک دیسک سوزنی شکلِ مخروطی باز میشوند ، باز و بسته می کنند که با چرخش چرخ دستی یا با کمکِ هرگونه مکانیسم کنترل خودکار ، بالا و پایین می شوند. اغلب پایه شیر نیز مخروطی (نوک تیز) است. پیستون سوزنی شکلِ شیر به طور کامل در پایه قرار میگیرد. به دلیل این طراحی منحصر به فرد، یک شیر سوزنی میتواند میزان عبور مایعات درون شیر را به درستی و با دقت کامل کنترل نماید. وقتی چرخ دستی در یک جهت چرخانده می شود، پیستون بالا رفته تا شیر باز شود و مایعات از آن عبور کنند. هنگامیکه چرخ دستی در جهتِ دیگر چرخانده می شود، پیستون به پایه نزدیکتر شده تا میزان جریان را کاهش داده یا شیر را ببندد. گزینه ها و اندازه های مختلفی برای اتصال آن به یک لوله یا شلنگ از طریق اتصال درگاه در ورودی و خروجی موجود است. درپوش به محفظه شیر متصل است که میتواند از مواد مختلفی مثلِ برنج یا فولاد ضد زنگ ساخته شود.
موارد استفاده شیر سوزنی
- شیرهای سوزنی اغلب بعنوان شیرهای اندازه گیری مورد استفاده قرار میگیرند. شیرهای سنجش (اندازه گیری) جهتِ کنترل جریان بسیار خوب استفاده می شوند.
- شیرهای سوزنی برای کنترل جریان و محافظت از سنجه های بسیار ظریف در برابر آسیب ناشی از فشار ناگهانی مایعات و گازها مورد استفاده قرار میگیرند.
- شیرهای سوزنی در سیستم های هیدرولیک کم فشار، فراوری مواد شیمیایی، و سایر خدمات گاز و مایع استفاده می گردند.
- شیرهای سوزنی در اپلیکیشن های اندازه گیریِ جریان ، خصوصا زمانیکه باید دبیِ ثابت، کالیبره شده و پایین برای مدتی حفظ شود، استفاده می گردند.
- از آنجا که سرعت جریان کم بوده و بسیاری از چرخش های ساقه شیر برای باز و بسته شدن کامل مورد نیاز است، شیرهای سوزنی برای کاربردهای ساده خاموشی مورد استفاده نیستند.
- اغلب شیرهای سوزنی کوچک و ساده بعنوان شیرهای هواگیری در کاربردهای گرمایش آب استفاده می گردند.
- یکی از معمول ترین مکان ها برای شیرهای سوزنی، نظارت بر جریان گاز، همانند پروپان در یک سیستم است.
- شیرهای سوزنی نیز بعضا در سیستم های خلاء جهتِ آزاد کردنِ گاز کنترل شده و در عین حال پایدار و بدون فشار زیاد مورد استفاده قرار می گیرند.
الزامات انتخابِ شیر سوزنی
هنگامِ انتخاب شیر سوزنی، چهار ویژگی اصلی باید مورد توجه قرار بگیرند :
- مواد ساخت
- فشار مایع
- اندازه دهانه یا مخروط
- دمای مایع
مواد ساخت
موادِ ساخت وسازِ شیر سوزنی با توجه به کاربرد و استفاده آن مشخص می شوند. متداول ترین مواد ساختِ شیرهای سوزنی، برنج و فولاد ضد زنگ بوده که دلیل آن، دامنه مقاومت شیمیایی آنان است. به هرحال، مواد دیگری نیز برای کاربردهای خاص در دسترس است.
فشار مایع
دریچه های سوزنی مقاوم میتوانند فشاری تا (4000 و 5000 psi (275 تا 413bar در دمای 100 درجه فارنهایت (38درجه سانتی گراد) را کنترل کنند. در صورت نیاز به فشارهای بیشتر، همچون کاربردهای هیدرولیک با فشار بالا، شیرهایی با عملکرد بالا در دسترس هستند که میتوانند فشارِ تا (10000 psi (689 bar در 100 درجه فارنهایت (38 درجه سانتی گراد) را کنترل نمایند. در صورت نیاز به شیر سوزنیِ وکیوم (خلاء) برای کنترل فشار پایین، طراحی های ویژه ای نیز موجود است.
اندازه دهانه یا مخروط
طیف وسیعی از شیرهای سوزنی با اندازه های مخروط و دهانه های مختلف وجود دارند. درگاه های اتصال نیز میتوانند انتهای نر و ماده باشند. متداول ترین شیر سوزنی استفاده شده در محدوده بین 2 تا 12 میلی متر یا 1/8” تا 2” هستند. اطمینان از اندازه صحیحِ درگاه و مخروط ، جریانِ کارامد عملکرد سیستم با احتمالِ پایینِ سایش و یا نشت را تضمین می کند.
دمای مایع
شیرهای سوزنی برای کاربردهایی با دمای بالا یا پایین مناسب هستند. برای درجه حرارت شدید باید محفظه شیر و مواد آب بندی را به طور مناسب مشخص نمود تا از مقاومتِ شیر سوزنی در برابر الزامات اطمینان حاصل نمود. دوتا از متداول ترین موادِ آب بندی، (PTFE (Teflon برای محدوده دمای 65- درجه فارنهایت تا 450 درجه فارنهایت ( 54- درجه سانتی گراد تا 232 درجه سانتی گراد) و PEEK ( پلی اتر اتر کتون) برای مقاومتِ دمای افزایش یافته تا 600 درجه فارنهایت (315 درجه سانتی گراد) هستند.
