صنعت تصفیه خانه روغن خوراکی

 شیر یکطرفه چیست؟

شیر یکطرفه شیری است که تنها اجازه عبور جریان سیال ( مایع یا گاز ) را در یک جهت می دهد و دلیل استفاده از آن جلوگیری از ایجاد جریان معکوس در خط لوله می باشد. نماد شیر یکطرفه در نمودار پایپینگ و تجهیزات به صورت زیر است که در آن جهت پیکان (فلش) نشان دهنده مسیر حرکت سیال است. بدیهی است که در خلاف جهت پیکان سیال نمی ­تواند جاری شود.

شیر یکطرفه به کمک فشار سیال عمل می­کند و نیازی به هیچ مکانیزم خارجی برای کنترل آن مانند عملگر یا اپراتور نیست. به همین جهت به آن شیر خودکار نیز می­گویند. در بین شیرآلات صنعتی نحوه عملکرد شیر یکطرفه به گونه ای است که دیسک داخلی آن فقط به سیالات اجازه عبور در یک جهت را می دهد. باز شدن دیسک منوط به داشتن حداقل فشار لازم توسط سیال است و اگر فشار جریان سیال و یا سرعت آن کاهش پیدا کند و یا جهت عبوری جریان معکوس شود، دیسک به صورت خودکار بسته خواهد شد. در تصویر زیر عملکرد یک شیر یکطرفه خودکار را مشاهده می­کنید.

کاربرد شیر یکطرفه

اولین بار در سال 1907 میلادی فرانک کاتر برای رفع مشکل برگشت میعان در لوله ­ها، از شیر یکطرفه با ساختاری ساده استفاده کرد. از جمله مهمترین کاربردهای شیر یکطرفه عبارتند از:

• 1- در خطوط لوله ی انتقال سیال که ممکن است برگشتن سیال برای سیستم خطرآفرین باشد.
• 2- در مواردی که جهت حرکت سیال در خلاف نیرو جاذبه زمین باشد به منظور جلوگیری از بازگشت سیال از شیر یکطرفه استفاده می شود.
• 3- در سیستم هایی که پمپ در آن ها استفاده می شود برای جلوگیری از بازگشت جریان به داخل پمپ و مختل کردن عملکرد آن از شیر یکطرفه استفاده می شود.
• 4- در ساختمان ها بعد از پمپ، در محل ورودی آب به ساختمان، قبل از آب گرم کن ها و مخازن و بعد از فاضلاب ها از شیر یکطرفه استفاده می شود.
• 5- در پالایشگاه ها از شیر یکطرفه به منظور انجام پروسه های شیمیایی و یا بر روی لوله خروجی تلمبه ها از شیر یکطرفه استفاده می کنند.

با توجه به توضیحات فوق پر واضح است که شیرهای یکطرفه بسیار پرکاربرند و می توان از آن ها در صنایع مختلفی نظیر نیروگاه ها، سیستم های انتقال هوا، کشاورزی، تصفیه خانه ها، تاسیسات ساختمانی، موتورخانه ها و … استفاده نمود.

انواع شیر یکطرفه یا چک ولو

شیرهای یک طرفه انواع مختلفی دارند که بر اساس نوع عملکرد و جنس بدنه دسته بندی می­شوند. در ادامه به بررسی انواع شیر یکطرفه خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.

نصب شیر یکطرفه در مکش پمپ :

1. به منظور جلوگیری از ورود هوا به مکش پمپ ( که در صورت ورود هوا پدیده کاویتاسیون و عدم مکش سیال و در نتیجه عدم تولید هد را خواهیم داشت ). در اصل تجهیزی با نام Foot Valve ( شیر مکش ) استفاده می کنیم که وظیفه صافی را هم بر عهده دارد.

نصب شیر یکطرفه در دهش پمپ :

1. به منظور جلوگیری از برگشت جریان خروجی به سمت پمپ و در نتیجه برگشت جریان به مخزن ذخیره ( که در صورت وجود مخزن مشترک سیستم آبرسانی و آتش نشانی این موضوع بسیار مورد توجه خواهد گرفت ).
2. به منظور جلوگیری از برگشت جریان خروجی با حجم و وزن موجود در ستون لوله و جلوگیری از اعمال فشار بر روی پروانه و شفت پمپ.

انواع شیر یکطرفه بر اساس نوع عملکرد

1- شیر یکطرفه فنردار خطی (Spring-loaded in-line check valve)

شیر یکطرفه فنردار خطی یکی از شیرهای کنترلی رایج با مکانیزم عملکردی بسیار ساده است. در شکل زیر مکانیزم باز و بسته شدن این شیر مشاهده می­شود. فلش­ های داخل شکل جهت جریان را نشان می­دهند. هنگامی که جریان وارد درگاه ورودی شیر می­شود، باید فشار (نیروی) کافی برای غلبه بر نیروی فنر را داشته باشد. جریان سیال به دیسک فشار وارد کرده و روزنه را باز می­کند و در نتیجه جریان سیال در شیر برقرار می­شود. هنگامی که فشار جریان به اندازه کافی نباشد و یا جریان برگشتی رخ دهد، فنر دیسک را به دهانه شیر فشار می­دهند و دریچه را می­بندد. وجود فنر بدلیل مسیر کوتاه حرکتی دیسک این امکان واکنش سریع برای بسته شدن را فراهم می­کند. این طراحی شیر همچنین از افزایش فشار در خط انتقال جلوگیری کرده و از وقوع پدیده­ های نظیر ضربه قوچ (Water hammer) ممانعت به عمل می­ آورد. از آنجایی که شیر یکطرفه فنردار خطی باید مستقیما در خطوط انتقال نصب شود، در زمان بازرسی و یا تعمیر باید حتما از خطوط انتقال جدا شود.

2- شیر یکطرفه فنردار Y شکل (Spring-loaded Y-check valve)

شیر یکطرفه فنردار Y شکل  مانند شیر یکطرفه فنردار خطی عمل می­کند با این تفاوت که در این شیر، فنر و دیسک متحرک دارای زاویه هستند که یک شکل Y مانند را ایجاد می­کند. مزیت شیر یکطرفه فنردار Y شکل در این است که با توجه به زاویه دار بودن فنر و دیسک می­توان شیر را حتی در حالتی که به سیستم متصل است بررسی و تعمیر نمود. از جمله معایب این گونه از شیرهای یکطرفه نیز می­توان به این مورد اشاره نمودکه این شیرها ابعاد بزرگی داشته و فضای سیستم را اشغال می­کنند. شکل زیر یک نمونه شیر یکطرفه فنردار Y شکل را نشان می­دهد.

3- شیر یکطرفه توپی (Ball check valve)

شیر یکطرفه توپی دارای یک توپی شناور و یا متصل به فنر است که روی نشیمنگاه شیر قرار گرفته و مسیر حرکت سیال را می­بندد. در این شیرها نشیمنگاه معمولا به صورت مخروطی طراحی می­شود و به واسطه همین طراحی، در صورتی که جریان معکوس ایجاد شود، مسیر حرکت سیال توسط توپی بسته شده و اصطلاحا شیر بسته می­شود. هنگامی که فشار سیال در سمت ورودی از فشار لازم برای به حرکت درآوردن توپی تجاوز کند، توپی از محل خود حرکت کرده و در نتیجه مسیر حرکت سیال باز می­شود. در صورت کاهش فشار سیال و یا ایجاد جریان برگشتی، فنر توپی را به حالت اولیه برگردانده و جریان سیال متوقف می­شود. یکی از مزایای شیر یکطرفه توپی در این است که توپی و فنر داخل شیر به راحتی قابل تعویض بوده و به این ترتیب فرآیند تعمیر و نگهداری شیر به آسانی امکانپذیر است. شکل زیر مکانیزم عملکرد شیر یکطرفه توپی را نمایش می­دهد.

4- شیر یکطرفه دیافراگمی (Diaphragm check valve)

شیر یکطرفه دیافراگمی دارای یک دیافراگم لاستیکی است که با افزایش فشار ورودی باز می­شود. شکل زیر (سمت چپ) یک شیر یکطرفه دیافراگمی را در حالت باز نشان می­دهد که در آن فشار ورودی حداقل مقدار ممکن بوده و همانطور که ملاحظه می­شود دیافراگم در آن تغییر شکل نداده است. با افزایش فشار سیال ورودی و همانطور که در شکل وسط دیده می­شود، دیافراگم که حالت الاستیک دارد تغییر شکل داده و اجازه عبور سیال بیشتری را می­دهد. مجددا اگر فشار برگشتی اتفاق بیفتد، دیافراگم در مقابل دهانه فشار داده می‌شود و آن را برای جلوگیری از هرگونه جریان برگشتی، همانطور که در شکل زیر (سمت راست) مشاهده می‌کنید، می‌بندد. شیر کنترل دیافراگمی در ظرایطی که فشار سیال مورد نظر کم باشد و یا به خلا نیاز باشد کاربرد فراوانی دارد. شکل زیر حالت­ های مختلف بازشدگی شیر یکطرفه دیافراگمی را نشان می­دهد.

شیر یکطرفه فنر دار استیل

شیر یکطرفه فنر دار استیل از یک دیسک و فنر در قسمت پشتی آن، تشکیل شده است که با ایجاد فشار، فنر عقب رفته و منجر به باز شدن شیر می شود. از این مدل شیر های یکطرفه عموما برای هوا یا مایعات استفاده می گردند.

5- شیر یکطرفه بالارونده (Lift check valve)

شیر یکطرفه بالارونده شامل یک دیسک هدایت‌شونده است که روی نشیمنگاه شیر سوار می­شود تا مسیر حرکت سیال را ببندد. دیسک در چنین شیری فقط مجاز به حرکت عمودی (عمود بر جاذبه زمین) است. بدین ترتیب که در صورتی که فشار جریان سیال به حد کافی زیاد باشد، دیسک از روی نشیمنگاه بلند شده و سیال از شیر عبور می­کند. هرچه فشار سیال بیشتر باشد، بالطبع درصد بازشدگی شیر نیز بیشتر شده و نهایتا دبی سیال عبوری افزایش می­یابد. بالعکس اگر جریان برگشتی رخ دهد و یا فشار سیال از حد مطلوب کمتر باشد، دیسک روی نشیمنگاه ثابت مانده و سیال از شیر عبور نخواهد کرد. معمولاً شیرهای یکطرفه بالارونده سیال را مجبور به یک چرخش 90 درجه­ای در داخل شیر می­کنند. در حقیقیت هنگامی که شیر باز باشد، سیال پس از یک چرخش 90 درجه­ای از شیر خارج خواهد شد. شکل زیر مکانیزم باز و بسته شدن شیر یکطرفه بالارونده را نشان می­دهد. توجه کنید در صورتی که در شیر فنری وجود نداشته باشد، دیسک باید با نیروی جاذبه در حالت بسته قرار بگیرد. در غیر اینصورت شیر نشتی خواهد داشت.

6- شیر یکطرفه چرخشی (Swing check valve)

شیر یکطرفه چرخشی که شیر فلاپر (Flapper) نیز نامیده می­شود دارای یک دیسک لولا شده است که با فشار ورودی سیال و اعمال گشتاور به لولا باز می­شود. با کاهش فشار ورودی و یا در صورت وجود جریان برگشتی، دیسک بسته شده و مانع عبور سیال از شیر می­شود. اگر فنری وجود نداشته باشد که به بازگشت دیسک به سمت نشیمنگاه و بسته شدن شیر کمک کند، جهت­گیری نصب برای اطمینان از بسته شدن دیسک با نیروی جاذبه اهمیت پیدا خواهد کرد. شیرهای یکطرفه چرخشی در 3 نوع مختلف طراحی و تولید می­شوند که در ذیل به توضیح هریک از آن­ها خواهیم پرداخت.

1- شیر یکطرفه چرخشی با دیسک عمودی: در این مدل از شیرهای یکطرفه چرخشی دیسک عمود بر مسیر عبور سیال پین شده است. این مدل از شیرهای یکطرفه هم در خطوط انتقال عمودی و هم افقی کاربرد دارد. نمونه ای از این شیر در شکل 9 ملاحظه می­شود.

 2- شیر یکطرفه چرخشی با دیسک شیب دار:

که در آن دیسک به وسیله پین و با یک زاویه مخصوص به بدنه لولا شده است. جریان سیال در ورودی شیر دیسک را در راستای مسیر خود بلند کرده و از اطراف آن عبور می­کند و هنگامی که جریان قطع شود دیسک به نشینمنگاه خود می­چسبد و مانع از برگشت سیال می­شود. شکل زیر یک نمونه از شیر یکطرفه چرخشی با دیسک شیب دار را ارائه می­کند.

3- شیر یکطرفه چرخشی دو طرفه:

شیر یکطرفه دابل دیسک (Split disk Check Valve) یا دیسک دو تیکه در دو نوع لولایی و یا فنر برگشت تولید می شود. در شیر یک طرفه با دیسک پروانه ای، دیسک های مجرابند به واسطه یک پین یا شافت که دقیقا در وسط شیر قرار دارد، در کنار یکدیگر عمل باز و بسته شدن شیر را انجام می دهند. برای تنظیم سرعت بسته شدن دیسک ها هنگام برگشت سیال و جلوگیری از آن، همچنین به منظور کمک به آب بندی بهتر و بیشتر، در پشت این دیسک ها فنر های ارتجاعی تعبیه شده است. این شیر ها برای سیال هایی که فشار بالا و آشفتگی (ضربه قوچی) دارند، می تواند بسیار کاربردی باشد. شیر یک طرفه دابل دیسک با کم ترین افت فشار باز شده و سیال را از خود عبور می دهد. با توجه به درخواست مشتری، شیر دابل دیسک تا سایز 88 اینچ تولید می گردد. در شرایطی که برای یک دیسک مشکلی یا گرفتگی ایجاد می شود، از طریق دیسک دوم جریان سیال برقرار خواهد بود و با خرابی یک دیسک خط لوله مسدود نخواهد شد.

7- شیر یکطرفه قطع کننده (Stop check valve)

شیر یکطرفه قطع کننده در حقیقت یک شیر فنردار Y شکل یا یک شیر بالارونده با قابلیت متوقف شوندگی دستی در هر حالتی است. در این شیر علاوه بر امکان جلوگیری از عبور جریان برگشتی، می­توان برای نگهداری شیر در حالت باز یا بسته از یک مکانیزم خارجی استفاده کرد. این عمل با چرخش دسته شیر امکانپذیر است. در حقیقت با چرخاندن دسته چرخان شیر می­توان دیسک را در یک موقعیت خاص تثبیت نمود. با این اوصاف شیر یکطرفه قطع کننده را می­توان یک شیر تنظیم جریان نیز دانست. از این مدل از شیرها معمولا در نیروگاه ­ها، دیگ بخار، ژنراتورهای بخار، سیستم­ های خنک کننده توربین و سیستم ­های ایمنی استفاده می­شود. مکانیزم عملکرد شیر یکطرفه قطع کننده در شکل زیر آورده شده است.

8- شیر یکطرفه پروانه ای (Butterfly or wafer check valves)

شیر یکطرفه پروانه ­ای که اصطلاحا به آن شیر یکطرفه ویفری نیز گفته می­شود، دارای یک دیسک دایروی است که به شکل بال­ های پروانه طراحی شده و از مرکز توسط یک لولا به بدنه شیر پین شده است.  هنگامی که فشار ورودی افزایش می­ یابد، دو طرف دیسک باز شده و جریان سیال از شیر عبور می­کند. زمانی هم که فشار ورودی کاهش پیدا کند و یا جریان برگشتی وجود داشته باشد، فنر روی لولا دیسک را می­بندد و موجب بسته شدن مسیر عبور سیال می­شود. شیرهای یکطرفه پروانه ­ای از نظر طراحی بسیار شیک هستند و می­توانند در فضاهای تنگ نصب شوند. در شکل زیر یک نمونه از شیر یکطرفه پروانه ­ای نشان داده شده است.

9- شیر یکطرفه سوپاپی (Foot valves)

شیر یکطرفه سوپاپی که به آن فوت ولو نیز گفته می­شود یک شیر یکطرفه است که معمولا در قسمت خروجی آن یک توری تعبیه شده است. در این شیر در زمان برقراری جریان، فنر تعبیه شده در پشت دیسک فشره شده و منجر به برقراری جریان می­شود. به محض کاهش فشار جریان، فنر به حالت اولیه خود بازگشته و جریان سیال قطع می­شود. توری از ورود مواد زائدی که می‌توانند باعث مسدود شدن یا آسیب رساندن به شیر در پایین دست شوند، جلوگیری می‌کند. شیر یکطرفه سوپاپی معمولا در انتهای سیستم لوله کشی نصب می­شود زیرا ورودی آن نقطه اتصال ندارد. این مدل از شیرهای یکطرفه در خط مکش که در زیر پمپ قرار دارد نصب می­شوند و از آن­ها می­توان برای آماده نگه داشتن پمپ­ ها، جلوگیری از برگشت مایعات و جلوگیری از خروج مواد زائید از خط استفاده کرد. شکل زیر نمونه­ ای از شیر یکطرفه سوپاپی را نشان می­دهد.

انواع شیر یکطرفه بر اساس جنس

1- شیر یکطرفه برنجی (Brass check valves)

شیرهای یکطرفه برنجی که جنس بدنه آن­ها از برنج است، برای سیالاتی نظیر هوا، آب، روغن و یا سوخت بسیار عالی هستند. با این حال استفاده از شیر یکطرفه برنجی برای سیالاتی همچون آب دریا، آب تصفیه شده و یا آب کلردار منسب نبوده و در صورت استفاده ممکن است باعث خرابی شیر به مرور زمان شود. شیرهای برنجی در برابر حرارت و خوردگی در مقایسه با استیل ضد زنگ مقاومت کمتری دارند و معمولاً برای سیالاتی با فشار کم استفاده می­شوند. در شکل زیر یک نمونه شیر یکطرفه برنجی ملاحظه می­شود.

2- شیر یکطرفه استیل ضدزنگ (Stainless steel check valves)

شیر یکطرفه استیل ضدزنگ مقاومت بالایی در برابر خوردگی، حرارت و دمای پایین داشته و خواص مکانیکی آن بسیار عالی است. برای کاربردهایی که به دوام یا مقاومت بالا نیاز ندارند، استیل ضد زنگ معمولاً یک پیشنهاد مقرون به صرفه در مقایسه با برنج و یا PVC نیست. شیرهای یکطرفه پروانه­ ای از جنس استیل ضدزنگ رایج ترین این شیرها هستند که بسیار با کیفیت بود و برای کاربردهای با دمای بالا و فشار بالا استفاده کاربرد فراوانی دارند. در شکل زیر یک نمونه از این شیرها مشاهده می­شود.

3- شیر یکطرفه پی وی سی (PVC (Polyvinyl Chloride) check valve)

برای تغییر این متن بر روی دکمه ویرایش کلیک کنید. لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است.

4- شیر یکطرفه پلی پروپیلن (Polypropylene (PP) check valve)

شیر یکطرفه پلی پروپیلن برای سیالاتی نظیر آب و محصولات غذایی مایع کاربرد فراوانی دارد. این شیرها در برابر محیط­ های خورنده مانند اسیدهای معدنی، بازها و محلول ­های آبی که به سرعت فلزات را از بین می­برند، مقاومت بالایی دارند. با این وجود شیر یکطرفه پلی پروپیلن دربرابر اسیدهای غلیظ و عوامل اکسید کننده مقاوم نبوده و معمولاً حداکثر مقاومت دمایی حدود 80 درجه سانتیگراد دارد. شکل زیر یک شیر یکطرفه پلی پروپیلن را نشان می­دهد.

5- شیر یکطرفه چدنی (Cast iron check valve)

شیر یکطرفه چدنی معمولاً در محیط­ های با دمای بالا کاربرد دارد. چدن بسیار قوی است و در برابر لرزش، سائیدگی و شکستگی مقاومت بالایی دارد. اما چدن در شکل پذیر نیست. از این رو، هر گونه خمش می­تواند باعث ترک خوردگی و از کار افتادن شیر چدنی شود. چدن در مقایسه با PVC می­تواند در دماهای بالاتری کار کند اما به مرور زمان خورده می­شود. این شیرها در صنایع قند، کاغذسازی و سیستم های روغن کاری کاربرد دارند. شکل زیر یک مورد شیر یکطرفه چدنی را نشان می­دهد.