معرفی اجزای اصلی شیرآلات صنعتی

هر شیر صنعتی از مجموعه ای از قطعات دقیق و مهندسی شده تشکیل شده است. شناخت این اجزا برای درک عملکرد، تعمیر و نگهداری صحیح آنها ضروری است. مهم ترین اجزای اصلی ساختمان شیرآلات صنعتی عبارتند از:

1. بدنه (Body): اسکلت اصلی و محفظه عبور سیال.
2. درپوش (Bonnet): پوششی که قطعات داخلی را محصور می کند.
3. عضو مسدودکننده (Obturator): قطعه متحرکی که جریان را قطع و وصل می کند (مثل گیت، دیسک یا توپ).
4. نشیمنگاه (Seat): سطح ثابتی که عضو مسدودکننده برای آب بندی روی آن می نشیند.
5. ساقه (Stem): میله ای که نیرو را از عملگر به عضو مسدودکننده منتقل می کند.
6. عملگر (Actuator): مکانیزمی برای باز و بسته کردن شیر (مانند فلکه دستی یا موتور برقی).
7. سیستم آب بندی (Sealing): شامل پکینگ و گسکت برای جلوگیری از نشتی.

اما وظیفه دقیق هر کدام از این قطعات چیست و از چه جنسی ساخته می شوند؟ در ادامه، من هر کدام از این اجزا را با هم کالبدشکافی می کنم تا شما به طور کامل با آناتومی یک شیر صنعتی آشنا شوید. 👇

بدنه (Body): اسکلت اصلی و پوسته شیر

اولین و اصلی ترین قطعه ای که در یک شیر صنعتی می بینید، بدنه آن است. بدنه در واقع یک محفظه توخالی و مقاوم هست که تمام قطعات داخلی شیر را در خود جای می دهد و مسیر اصلی عبور سیال را فراهم می کند. این قطعه از طریق فلنج، رزوه یا جوشکاری به خط لوله متصل می شود.

بدنه باید استحکام فوق العاده ای داشته باشد چون باید فشار کامل سیال و تنش های ناشی از لوله کشی را تحمل کند. به همین دلیل، جنس بدنه یکی از مهم ترین فاکتورها در انتخاب شیر است.

جنس بدنه شیرآلات از چیست؟

انتخاب متریال برای بدنه به نوع سیال، دما، فشار و میزان خورندگی بستگی دارد. برخی از رایج ترین مواد عبارتند از:

• چدن (Cast Iron): برای کاربردهای عمومی با فشار و دمای پایین مثل آب و فاضلاب.
• فولاد کربنی (Carbon Steel): بسیار رایج در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی برای فشارها و دماهای بالا (یکی از گریدهای معروف آن WCB است).
• فولاد ضد زنگ (Stainless Steel): برای سیالات خورنده و کاربردهای بهداشتی مثل صنایع غذایی و دارویی.
• آلیاژهای خاص (Special Alloys): در شرایط بسیار سخت مثل دماهای خیلی بالا (Inconel) یا محیط های به شدت خورنده (Hastelloy)، از آلیاژهای گران قیمت و ویژه استفاده می شود.
• برنز و برنج (Bronze & Brass): بیشتر در کاربردهای تاسیساتی و آب استفاده میشوند.

درپوش یا کلاهک (Bonnet): پوشش محافظ قطعات داخلی

بانت یا درپوش، قطعه ای است که بالای بدنه قرار می گیرد و آن را می پوشاند. این قطعه بعد از اینکه تمام اجزای داخلی (تریم) سر جای خودشان قرار گرفتند، روی بدنه بسته می شود تا محفظه شیر را کامل کند. اتصال بانت به بدنه معمولاً با پیچ و مهره (اتصال فلنجی) یا رزوه انجام می شود.

ساقه یا استم شیر از داخل سوراخی که در مرکز بانت قرار دارد عبور می کند. بانت همچنین محفظه ای به نام جعبه پکینگ (Stuffing Box) را در خود جای می دهد که برای آب بندی دور استم حیاتی است. اما آیا همه شیرها بانت دارند؟ خیر. شیرهایی مثل شیر توپی یا شیر سماوری معمولاً بانت ندارند و ساختار بدنه آنها به صورت یکپارچه یا چند تکه است.

عملگر (Actuator): فرمانده باز و بسته شدن شیر

عملگر مکانیزمی هست که نیروی لازم برای حرکت دادن قطعات داخلی شیر و باز و بسته کردن آن را فراهم می کند. عملگرها می توانند خیلی ساده یا خیلی پیچیده باشند.

هندویل یا فلکه دستی (Handwheel)

ساده ترین و رایج ترین نوع عملگر، فلکه دستی است. شما با چرخاندن این فلکه، ساقه (استم) را می چرخانید یا بالا و پایین می برید و به این ترتیب شیر را باز و بسته می کنید. اهرم ها (Lever) که در شیرهای توپی ربع گرد استفاده میشوند هم در این دسته قرار می گیرند.

عملگرهای اتوماتیک

در صنعت، بسیاری از شیرها باید از راه دور و به صورت خودکار کنترل شوند. در این موارد از عملگرهای اتوماتیک استفاده می شود که انواع مختلفی دارند:

• عملگر برقی (Electric Actuator): با استفاده از یک موتور الکتریکی و گیربکس کار می کند.
• عملگر پنوماتیک (Pneumatic Actuator): با فشار هوای فشرده کار می کند و سرعت عملکرد بالایی دارد.
• عملگر هیدرولیک (Hydraulic Actuator): با فشار روغن کار می کند و می تواند نیروی بسیار زیادی تولید کند.

ساقه یا استم (Stem): محور انتقال نیرو

استم یک میله بلند و مقاوم هست که مثل یک پل ارتباطی عمل می کند. وظیفه اصلی آن انتقال حرکت چرخشی یا خطی از عملگر (مثلاً فلکه دستی) به عضو مسدودکننده (مثلاً دیسک یا گیت) در داخل شیر است. یک سر استم به فلکه و سر دیگر آن به عضو مسدودکننده متصل است.

چرا رزوه های استم چپ گرد هستند؟

یک نکته جالب در مورد استم شیرهای دروازه ای این هست که رزوه های آن معمولاً چپ گرد هستند. دلیلش چیست؟ این یک استاندارد صنعتی است تا با چرخاندن فلکه در جهت عقربه های ساعت (که یک حرکت طبیعی برای “بستن” است)، شیر بسته شود. اگر رزوه ها راست گرد بودند، این جهت برعکس می شد.

تریم (Trim): مجموعه قطعات داخلی درگیر با سیال

تریم یک اصطلاح کلی در صنعت شیرآلات است و به مجموعه قطعات داخلی شیر گفته می شود که مستقیماً با سیال در تماس هستند و در فرآیند کنترل جریان نقش دارند. کیفیت و جنس تریم، تأثیر مستقیمی بر عملکرد، طول عمر و مقاومت شیر در برابر سایش و خوردگی دارد. اصلی ترین اجزای تریم عبارتند از:

• عضو مسدودکننده (Obturator)
• نشیمنگاه (Seat)
• ساقه (Stem)

حالا بیایید دو بخش اصلی تریم یعنی مسدودکننده و نشیمنگاه را جداگانه بررسی کنیم.

عضو مسدود کننده (Obturator): دروازه بان جریان

این قطعه، بخش متحرک شیر است که مستقیماً مسیر جریان را باز یا مسدود می کند. شکل این قطعه بسته به نوع شیر کاملاً متفاوت است و در واقع، همین قطعه هست که به شیرها هویت می دهد.

• در شیر کشویی (Gate Valve)، این قطعه یک صفحه صاف یا گوه ای شکل است که به صورت عمودی در مسیر جریان بالا و پایین می رود.
• در شیر توپی (Ball Valve)، یک کره (توپ) سوراخ دار است که با چرخش ۹۰ درجه، مسیر را باز یا بسته می کند.
• در شیر بشقابی (Globe Valve)، یک دیسک یا پلاگ مخروطی شکل است که روی یک نشیمنگاه می نشیند.
• در شیر سماوری (Plug Valve)، یک پلاگ استوانه ای یا مخروطی سوراخ دار است.

نشیمنگاه (Seat): سطح آب بندی حیاتی

نشیمنگاه یا سیت، سطح ثابتی در داخل بدنه شیر است که عضو مسدودکننده در حالت بسته، روی آن قرار می گیرد تا آب بندی کامل را انجام دهد. تماس دقیق و کامل بین سطح سیت و سطح عضو مسدودکننده، چیزی است که از نشتی داخلی شیر (عبور سیال در حالت بسته) جلوگیری می کند.

سیت ها می توانند به صورت یکپارچه با بدنه ماشین کاری شوند یا به صورت یک رینگ جداگانه (Seat Ring) ساخته شده و در بدنه پرس یا رزوه شوند. جنس سیت ها معمولاً از فلزات سخت و مقاوم در برابر سایش انتخاب می شود و گاهی اوقات برای افزایش عمر، سطح آنها را با آلیاژهای سخت تری مثل استلایت (Stellite) روکش می کنند.

سیستم آب بندی (Sealing System): جلوگیری از فرار سیال!

یک شیر صنعتی باید در دو نقطه اصلی آب بندی شود: آب بندی داخلی (جلوگیری از عبور سیال در حالت بسته) که توسط سیت و مسدودکننده انجام می شود، و آب بندی خارجی (جلوگیری از نشت سیال به بیرون). سیستم آب بندی خارجی از دو بخش اصلی تشکیل شده است.

پکینگ (Packing): آب بندی دور استم

از آنجایی که استم باید از بدنه شیر خارج شود تا به عملگر متصل شود، یک نقطه بالقوه برای نشتی وجود دارد. برای جلوگیری از این مشکل، از پکینگ استفاده می شود. پکینگ مجموعه ای از حلقه های نرم و انعطاف پذیر (معمولاً از جنس گرافیت یا تفلون) است که در فضایی به نام جعبه پکینگ (Stuffing Box) دور استم چیده می شوند. سپس یک بوش به نام گلند (Gland) این حلقه ها را فشرده می کند تا به خوبی دور استم را آب بندی کنند.

واشر یا گسکت (Gasket): آب بندی بین بدنه و درپوش

در شیرهایی که بانت (درپوش) دارند، برای آب بندی محل اتصال بین فلنج بدنه و فلنج بانت، از یک واشر یا گسکت استفاده می شود. این گسکت که معمولاً از جنس ورق های گرافیتی یا فلزی مارپیچ (Spiral Wound) است، با فشرده شدن توسط پیچ های اتصال، هرگونه مسیر نشتی را مسدود می کند.

جدول جمع بندی اجزای اصلی شیرآلات صنعتی

برای مرور سریع، بیایید وظایف اصلی هر قطعه را در یک جدول خلاصه کنیم:

جزء اصلی	نام انگلیسی (رایج)	وظیفه اصلی
بدنه	Body	پوسته اصلی، محفظه فشار و مسیر عبور سیال.
درپوش	Bonnet	پوشش دهانه بدنه و محصور کننده قطعات داخلی.
مسدود کننده	Obturator / Disc / Ball	قطعه متحرکی که مستقیماً جریان را قطع و وصل می کند.
نشیمنگاه	Seat	سطح ثابتی که آب بندی داخلی روی آن انجام می شود.
ساقه	Stem	انتقال نیرو از عملگر به مسدود کننده.
عملگر	Actuator / Handwheel	تأمین نیروی لازم برای باز و بسته کردن شیر.
پکینگ	Packing	آب بندی دور ساقه برای جلوگیری از نشتی به بیرون.

نتیجه گیری: یک ارکستر هماهنگ از قطعات

همانطور که دیدید، یک شیر صنعتی بسیار بیشتر از یک تکه فلز ساده است. این دستگاه یک مجموعه هماهنگ از قطعات مهندسی شده است که هر کدام وظیفه ای حیاتی بر عهده دارند. از استحکام بدنه در برابر فشار گرفته تا آب بندی دقیق سیت و عملکرد نرم استم، همه این اجزا باید به درستی در کنار هم کار کنند تا شیر بتواند وظیفه اصلی خود یعنی کنترل مطمئن جریان سیال را به خوبی انجام دهد.

شناخت این اجزا نه تنها دانش فنی ما را افزایش می دهد، بلکه به ما کمک می کند تا در هنگام انتخاب، نصب و تعمیر شیرآلات صنعتی، تصمیمات آگاهانه تر و بهتری بگیریم.