شير دروازه ای (GATE VALVE)
شير دروازه اي يا Gate يكي از متداو لترين و پركاربردترين شيرهاي صنعتي مي باشد كه داراي قيمت نسبتاً ارزانتر و افت فشار پايين است.اين نوع شيرها كه ذاتاً
bi-directional هستند معمولاً در مواردي كاربرد دارند كه هدف از به كارگيري آنها قطع يا وصل كامل جريان باشد. علت اين امر حساسيت Seatها در مقابل سايش مي باشد. چراكه حركت سريع سيال در نزديكي وضعيت بسته شير سايش و فرسايش زودهنگام شير را در پي دارد، لذا به هيچ وجه نبايد شير را در وضعيت نزديك به حالت بسته رها كرد. باز و بسته كردن اين شيرها، معمولاً به زمان زيادي نياز دارد و به همين علت در مواردي كه لازم باشد شير سريع باز يا بسته شود، استفاده نمي شود.
اين شير داراي اجزاء اصلي بدنه، بندآور يا ديسك، نشيمن گاه، ساقه، درپوش و تجهيزات آب بندي مي باشد. حركت بندآور از نوع عمود بر جهت حركت سيال مي باشد. معمولاً اين شيرها را از چدن نرم يا خشك مي سازند و كاربرد وسيعي در خطوط لوله آب سرد يا گرم دارند. به طور كلي مي توان شيرهاي دروازه اي را به دو نوع موازي و گوه اي دسته بندي نمود:
1- شيرهای دروازه ای با بندآور گو ه ای
در اين شيرها بندآور يا ديسك به شكل يك گوه ساخته مي شود. در واقع ديواره هاي ديسك دقيقاً عمود بر جهت جريان سيال نيست بلكه زاويه اي حدود 5 تا 10 درجه با صفحات عمود بر جهت جريان مي سازد. از آنجاييكه در اين نوع شيرها تنها در نزديكي وضعيت بسته شدن، تماس ميان بندآور و نشيمن گاه بوجود مي آيد، ميزان سايش و فرسوده شدن ديسك و Seat در اثر تماس مستقيم كاهش ميابد.
دیسک گوه اي داراي دو نوع عمده می باشند:
الف) ديسك گوه ای ساده
اين ديسك از يك گوه ساده تشكيل شده و يكي از رايج ترين و ارزان ترين شيرهاي صنعتي مي باشد. در شيرهاي دروازه اي با ساقه دروني كه ديسك بايد در طول ساقه جابه جا شود از ديسك هاي گوه اي ميان تهي استفاده مي شود. در ميان اين گوه ها سوراخي رزوه شده براي حركت ساقه در نظر گرفته شده است.
از جمله مشكلات به كارگيري اين شيرها مي توان به موارد زير اشاره كرد:
‐ از بين رفتن آب بندي
اين شير در مقابل نيروهايي كه از طرف خط لوله ممكن است به آن وارد شود، بسيار حساس مي باشد. چراكه بر اثر اعمال نيروي خارجي به شير، نشيمن گاه يا همان Seat از مكان خود جابجا شده و آب بندي گوه با آن از بين مي رود و شير نمي تواند جريان سيال را به طور كامل قطع كند.
‐ گير كردن در اثر سرد شدن
در زمان عمليات بهره برداري از شيري كه سيال گرمي را از خود عبور مي دهد، بدنه شير و ديگر اجزاء آن منبسط مي شود. اما به دليل آنكه طول بدنه بيشتر است، ميزان انبساط بدنه و افزايش فاصله بين دو نشيمن گاه بيش از ميزان انبساط عرضي گوه می باشد. چنانچه شير در اين حالت بسته شود، گوه مقدار بيشتري به سمت پايين رانده مي شود. با توقف جريان سيال گرم، دماي شير كاهش مي يابد و بدنه و متعلقات آن منقبض مي شوند. اما همانطور كه در زمان انبساط ميزان افزايش طول بدنه بيشتر از گوه بوده، در هنگام انقباض، كاهش طول آن نيز بيشتر خواهد بود و سبب مي شود به گوه فشار عرضي زيادي وارد نمايد. اين پديده موجب گير كردن گوه در شير مي شود. چنين اتفاقي در هنگام تغييرات دماي محيط نيز رخ مي دهد.
‐ گيركردن در اثر گرم شدن
وقتي شير به حالت بسته در مي آيد مقداري از سيال در محفظه درپوش محبوس مي شود. با بستن كامل شير، اين محفظه كاملاً از مسير سيال جدا شده و ورود و خروج سيال از آن غير ممكن مي گردد. زماني كه با سپري شدن فصل زمستان و فرا رسيدن گرماي تابستان گرماي محيط اطراف شير افزايش مي يابد سيالي كه هنگام بستن شير در زمستان در محفظه شير محبوس شده بود به لحاظ گرم شدن در تابستان افزايش حجم يافته و به لحاظ تراكم پذيري پائين مايعات، فشار بالاي ديسك افزايش چشمگيري خواهد داشت. در اين حالت افزايش فشار بالاي درپوش مي تواند مانع باز شدن شير شود. براي حل اين مشكل تمهيدات مختلفي پيش بيني مي شود. يكي از متداولترين روشها، برقراري ارتباط ميان درپوش شير با ورودي يا خروجي شير به وسيله ايجاد سوراخ ريزي در ديسك مي باشد. با تعبيه اين سوراخ و كنترل فشار محفظه درپوش از بروز اين مشكل جلوگيري مي شود. بايد به اين نكته توجه داشت كه هنگام تعميرات شير در صورت وجود سوراخ مذكور از تميز شدن آن اطمينان حاصل شود.
ب) ديسك گو ه اي دو تكه
ساختار اين نوع ديسك از دو بخش مجزا تشكيل شده است. زماني كه شير باز است و گوه در بالا قرار دارد، دو تكه گوه بوسيله چند فنر به يكديگر نزديك شده اند. در اين حالت عرض گوه كمتر از عرض نشيمن گاه است. هنگامي كه شير بسته مي شود، گوه بدون هيچ گونه تماسي با نشيمن گاه تا انتهاي مسير خود حركت مي كند. با ادامه حركت ساقه به پائين، مكانيزم جدا كننده دو بخش فعال شده و سبب جدا شدن آنها از يكديگر و فشرده شدن آنها به نشيمن گاه و آب بندي كامل شير مي شود. به عبارت ديگر بندآور دو تكه پس از قرار گرفتن در وضعيت كاملاً بسته با نشيمن گاه خود تماس پيدا مي كند. اين طراحي داراي مزايايي از جمله آب بندي بهتر، عمر بيشتر ديسك و نشيمن گاه، به دليل سايش كمتر مي باشد. همچنين اين نوع شيرها نسبت به ديگر انواع شيرهاي گوه اي كه داراي مشكل گيركردن هستند، كمتر گير مي كنند و حساسيت كمتري نسبت به تغييرات دما دارند. به همين جهت در سرويس هاي بخار معمولاً از آنها استفاده مي شود. لازم به ذكر است اين نوع شيرها نسبت به شيرهاي با ديسك ساده و ميان تهي گرانتر مي باشند.
2- شيرهاي دروازه ای با بندآور موازی
در اين نوع شير بندآور داراي دو سطح موازي در دو طرف خود مي باشد. براي كاهش سايش ميان بندآور و نشيمن گاه، عرض بندآور كمي كوچك تر از فاصله بين دو نشيمن گاه در نظر گرفته مي شود. در حالت بسته، فشار سيال سرويس كمك مي كند تا بندآور به نشيمن گاه سمت خروجي شير چسبيده و آب بندي كامل شود. هرچه فشار سيال پشت شير بيشتر شود، بندآور محكم تر به نشيمن گاه خود مي چسبد و آب بندي بهتر انجام مي شود. از معايب طراحي مذكور، اين است كه در حالت بسته، درپوش شير و به تبع آن حلقه هاي آب بندي، تحت فشار مستقيم سيال قرار داشته و سريعتر مستهلك مي شوند.
يك نوع خاص از اين شيرها، شير Conduit مي باشد. اين شير داراي بندآوري به شكل صفحه فلزي كه در نيمه تحتاني آن سوراخي برابر با قطر لوله تعبيه شده ، مي باشد. اين سوراخ در حالت كاملاً باز، هم قطر با لوله و در راستاي آن قرار مي گيرد. به همين علت، يكي از كاربردهاي اين نوع شيرها در خطوط انتقال است،تا به هنگام تميز نمودن خط لوله Pig در مقطع شير گير نكند يا باعث كنده شدن تجهيزات شير مانند نشيمن گاه نشود.
وجه مشخصه اين شيرها، ارتفاع زياد آن است كه از شكل خاص بندآور ناشي مي شود.
از جمله معايب بندآور موازي ساده مي توان به موارد زير اشاره كرد:
‐ ميان بندآور و نشيمن گاه سايش ناشي از باز و بسته شدن شير بوجود مي آيد.
‐ آب بندي تنها در سمت خروجي شير انجام مي شود.
‐ در حالت بسته فشار سيال سرويس به درپوش و پكينگ ها انتقال مي يابد.
از اين رو بندآورهاي موازي و Conduit نيز مانند بندآورهای گوه اي در دو نوع ساده و دوتكه ساخته مي شوند و داراي همان نوع عملكرد مي باشند.
