انتخاب مواد مناسب برای صنعت یک برنامه برای موفقیت برنامه بسیار مهم است.

همه شیرها برابر نیستند: انتخاب مواد مناسب برای کار

انتخاب مواد مناسب شیر برای یک برنامه برای موفقیت برنامه بسیار مهم است.

گیلبرت ولسفورد جونیور

23 آوریل 2021

Dreamstime Xxl 29448921

شناسه 29448921 © Shime | Dreamstime.com

شیرها در اندازه ها و پیکربندی های متعددی وجود دارند و در هزاران کاربرد در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. به همین ترتیب ، انواع مختلفی از سوپاپ ها در سیستم های لوله کشی استفاده می شود. این سوپاپ ها بر اساس مکانیسم/اصل عملکرد ، عملکرد و طراحی متفاوت هستند.

رایج ترین انواع شیرآلات و کاربردها

شیرهای توپی: شیرهای توپی شیرهایی هستند که می توانند برای توقف جریان یا تعدیل جریان مورد استفاده قرار گیرند. آنها حاوی یک کره توخالی افقی هستند که محکم در وسط دریچه قرار گرفته است. هنگامی که شیر باز است ، قسمت توخالی با جریان هماهنگ می شود. سوپاپ را می توان در موقعیت تا حدی باز/بسته قرار داد. شیرهای توپی در برنامه های فشار قوی به خوبی کار می کنند.

شیرهای پروانه ای: شیرهای پروانه ای دارای یک دیسک/فلپ مسطح هستند که جهت گردش ، مسدود کردن یا تنظیم جریان به طرفین می چرخد. این شیرها اغلب در قیمت پی ال سی دلتا نیروگاه ها و نیروگاه های فاضلاب به عنوان شیرهای خاموش یا تنظیم کننده سروو موتورa2  استفاده می شوند. در حالی که ارزان تر و کوچکتر از شیرهای توپی هستند ، اما برای کاربردهای فشار قوی مناسب نیستند.

سوپاپ های چک: سوپاپ های چک اجازه می دهد تا جریان رسانه ها در یک جهت و درعین حال از جریان در جهت مخالف جلوگیری شود. این شیرها معمولاً دارای یک ورودی ورودی و خروجی هستند و با فشار افتراقی کار می کنند. آنها برای جلوگیری از جریان معکوس - یک پدیده مشکل ساز که می تواند در سیستم های لوله کشی رخ دهد ، استفاده می شود که در آن رسانه در جهت اشتباه جریان می یابد. این پدیده می تواند پیامدهای عمیقی مانند جریان مشکل دار ، آلودگی محیط جریان و آسیب به سیستم لوله کشی داشته باشد. انواع مختلفی از شیرهای کنترل وجود دارد که برای کاربردهای مختلف مناسب تر است.

سوپاپ های پلاگین: در سوپاپ های پلاگین ، دو شاخه های استوانه ای یا مخروطی شکل برای کنترل جریان سروو موتورa2  استفاده می شود. پلاگین دارای یک سوراخ افقی است که رسانه از طریق آن جریان می یابد. برای باز کردن سوپاپ ، دوشاخه را به طرف دیگر می چرخانند تا سوراخ را با جریان هماهنگ کند. سوپاپ های سوکت معمولاً در رادیاتورها ، بخاری ها و سیستم های هوا یافت می شوند.

شیرهای دروازه ای: شیرهای دروازه ای دریچه هایی هستند که به صورت خطی کار می کنند و دارای موانعی هستند که به آنها دروازه ها گفته می شود. دروازه ها بالا و پایین می شوند تا به ترتیب شیر باز و بسته شود. شیرهای دروازه ای کاملاً باز یا کاملاً بسته طراحی شده اند و برای تنظیم جریان مناسب نیستند.

شیرهای گلوب: شیرهای گلوب شامل یک دیسک کره ای شکل است که با بستن در مقابل یک دهانه جریان را مسدود می کند. کره زمین توسط یک ساقه و یوغ خارجی بالا و پایین می رود ، که در غیر این صورت به نام OS&Y شناخته می شود. برخلاف شیرهای دروازه ای ، از شیرهای گوی می توان برای تنظیم جریان استفاده کرد زیرا تا حدی باز و تا حدی بسته می شوند.

شکل 1: شیر توپی برنجی

شکل 1: شیر توپی برنجی

ValveMan.com

کاربردهای متداول صنعتی شیرآلات

شیرها در کاربردهای متعددی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. رسانه ، راه اندازی ، محیط کار و الزامات کلی در این برنامه ها متفاوت است ، بنابراین یک نوع سوپاپ نمی تواند برای همه برنامه ها مناسب باشد. عواملی که هنگام انتخاب شیر بر اساس ساختار باید مورد توجه قرار گیرند عبارتند از نیاز فشار ، نوع اتصال ، جهت نصب ، حجم جریان ، جهت جریان ، سطح کنترل مورد نیاز ، دسترسی و نوع رسانه.

هر یک از انواع سوپاپ برای کاربردهای خاص مناسب است. علاوه بر الزامات کاربرد مورد نظر ، قبل از انتخاب طرح سوپاپ ، ویژگیهای شیر زیر باید به طور جدی مورد ارزیابی قرار گیرد: ابعاد و نوع اتصال ، افت فشار ، نشت مجاز و ضریب جریان.

مواد سوپاپ و کاربردهای آنها

علاوه بر انتخاب طرح مناسب ، انتخاب موفقیت آمیز یک شیرآلات نیز ضروری است. توجه داشته باشید که مواد سوپاپ به بدنه سوپاپ و همچنین صندلی و مهر و موم سوپاپ اشاره دارد. عوامل زیر که باید در انتخاب مواد شیر مورد توجه قرار گیرد عبارتند از:

دما: شیرها اغلب در کاربردهای درجه حرارت بالا مانند بازیابی گرمای ضایعات استفاده می شوند. در چنین کاربردهایی ، موادی که بتوانند دمای بالا را تحمل کنند مورد نیاز است. شیرها همچنین در کاربردهای برودتی مانند پردازش گاز طبیعی مایع استفاده می شوند. توجه داشته باشید که هر دو درجه حرارت (داخلی) و محیط اطراف (خارجی) در نظر گرفته می شود.

فشار: شیرآلات مورد استفاده در برنامه های فشار قوی یا کششی ، فشاری و برشی باید از موادی با مقاومت کافی ساخته شده باشند.

رسانه جریان: برای جلوگیری از آسیب به سوپاپ و آلودگی محیطی که از طریق تنظیمات سروو موتور دلتا آن عبور می کند ، استفاده از مواد سوپاپ سازگار با محیط بسیار مهم است. ویژگی های رسانه هایی که باید مورد توجه قرار گیرند عبارتند از خوردگی ، سایندگی ، ویسکوزیته و واکنش پذیری. زبری سطح سوپاپ نیز ممکن است در مواردی که نیاز به دبی دقیق دارند ، بسیار مهم باشد.

مواد بدنه شیرآلات

موارد زیر برخی از مصالح مورد استفاده برای ساخت شیرآلات و خواص آنها ، کاربردها هستند، مزایا و محدودیت ها:

فولاد ضد زنگ: فولاد ضد زنگ یک ماده شیر محبوب است. مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون و خوردگی ، دوام و خواص مکانیکی برتر آن را برای کاربردهای متعدد مناسب کرده است. شیرهای فولادی ضد زنگ زنگ نمی زنند و در بخار ، آب ، هوای مرطوب ، کلرید و مواد غذایی و آشامیدنی عالی هستند. آنها همچنین در برنامه های فشار قوی به خوبی کار می کنند. آنها مقاومت حرارتی خوبی دارند اما نباید برای کاربردهای شدید در دمای بالا استفاده شوند. جنبه منفی این ماده این است که فولاد ضد زنگ نسبتاً گران است.

فولاد کربنی: فولاد کربنی هزینه کمتری دارد و تولید آن راحت تر از فولاد ضد زنگ است. با این حال ، فولاد ضد زنگ از مقاومت بالا در برابر خوردگی برخوردار نیست. شیرهای فولادی کربنی برای کاربردهایی که رطوبت را در بر نمی گیرند بسیار عالی هستند. کربن اضافی در فولاد کربنی مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد. شیرهای فولادی کربنی همچنین مقاومت حرارتی رضایت بخشی دارند.

برنج: برنج اغلب به عنوان سازش بین فولاد ضد زنگ و فولاد کربنی تنظیمات سروو موتور دلتا در نظر گرفته می شود. قیمت آن از فولاد کربنی کمتر است و برای کاربردهای سوخت ، هوا ، آب و روغن بسیار مناسب است. با این حال ، مقاومت آن در برابر خوردگی و حرارت کمتر از فولاد ضد زنگ و بیشتر از فولاد کربنی است.

مونل: مونل یک سوپرآلیاژ نیکل است که مقاومت در برابر خوردگی فوق العاده ای  برنامه نویسی اچ ام ای دلتا دارد. عملکرد فوق العاده ای در آب دریا ، نمک و سایر محیط های شور دارد. همچنین در برابر برخی مواد شیمیایی مقاوم است. شیرهای مونل اغلب در محیط های خورنده متمرکز استفاده می شوند.

آلیاژ 20: آلیاژ 20 ترکیبی از فولاد ضد زنگ-فوق آلیاژ است. این گرانتر از اکثر سوپرآلیاژها است اما نسبت به فولاد ضد زنگ مقاوم تر در برابر خوردگی است.

Inconel: Inconel مقاومت بسیار بالایی در برابر اکسیداسیون و خوردگی دارد. این آلیاژ مبتنی بر کروم نیکل آستنیتی همچنین می تواند فشارها و گرمای شدید را تحمل کند.

تیتانیوم: تیتانیوم یک ماده بسیار مقاوم در برابر خوردگی است. همچنین در برابر اکثر مواد شیمیایی بسیار مقاوم است و در محیط های خورنده و واکنشی به خوبی رشد می کند. همچنین شیرهای تیتانیومی می توانند دمای بسیار بالا را تحمل کنند. این شیرها معمولاً در نیروگاه های هسته ای استفاده می شوند.

آلیاژ C-276: آلیاژ C-276 یک آلیاژ نیکل-مولیبدن-کروم با مقادیر کمی تنگستن است. این آلیاژ تقویت شده با محلول جامد فوق العاده در برابر خوردگی مقاوم است و با طیف گسترده ای از محیط ها و محیط های سخت سازگار است. سوپاپ های آلیاژی C-276 در محیط های شیمیایی بسیار سخت مانند کارخانه های فرآوری مواد شیمیایی استفاده می شوند.

PVC (پلی وینیل کلراید): شیرهای PVC بیشتر در کاربردهای مربوط به آب استفاده می شوند.برنامه نویسی اچ ام ای دلتا هنگامی که در معرض محلولهای کلرید ، آب دریا ، حلالهای آلی و بازها قرار می گیرند ، دچار خوردگی نمی شوند. با این حال ، آنها در برابر هیدروکربن های کلر مقاوم نیستند. شیرهای PVC مقاومت حرارتی کمی با حداکثر دمای 60 درجه سانتی گراد دارند. این شیرها اغلب در سیستم های آبیاری ، سیستم های آب خانگی ، آبجوسازی و استخرها استفاده می شوند.

PP (پلی پروپیلن): پلی پروپیلن در برابر محیط های خورنده مانند محلول های آبی ، اسیدها و بازها و هیدروکربن های معدنی مقاوم است. مقاومت این ماده عوامل اکسید کننده و اسید غلیظ را نمی پوشاند. مانند PVC ، PP دارای مقاومت حرارتی کم با حداکثر دمای 80 درجه سانتی گراد است.

شکل 2: سوپاپ سوئیچ فولادی ضد زنگ

شکل 2: سوپاپ چک نوسان فولاد ضد زنگ

ValveMan.com

مواد صندلی سوپاپ

جنس صندلی سوپاپ به اندازه بدنه دریچه بسیار مهم است. در برخی از کاربردها ، میزان کمی نشت مجاز است و ممکن است از صندلی های فلز به فلز (مواد به ماده) استفاده شود. با این حال ، بسیاری از برنامه های دیگر نیاز به آب بندی کامل دارند. در این کاربردها از صندلی های الاستومر نرم استفاده می شود. برخی از مصالح صندلی سوپاپ معمولاً به شرح زیر است.

Buna-N (لاستیک نیتریل): Buna-N در همه جا بیشترین الاستومر برای صندلی های سوپاپ است. استفاده وسیع از آن ناشی از سازگاری عالی آن با طیف گسترده ای از مواد ، از جمله آب ، روغن و گریس ، مایعات هیدرولیک ، روغن های نفتی ، گلیکول ها ، الکل ها ، پروپان و بوتان است. علاوه بر سازگاری گسترده ، Buna-N از قدرت فشرده سازی بالایی برخوردار است و در برابر پارگی و سایش مقاوم است. با این حال ، نباید از هیدروکربن های کلر دار و حلال های قطبی بالا استفاده کرد. این ماده را می توان در بسیاری از شیرهای پالایشگاهی یافت.

EPDM (مونومر اتیلن پروپیلن دین): EPDM به عنوان مقاوم ترین دونده در برابر آب شناخته شده است ، به طور گسترده ای در برنامه های کاربردی آب استفاده می شود. همچنین از نظر شیمیایی در برابر الکلها ، کتونها ، فسفاتها ، گلیکولها و سایر ترکیبات قطبی مقاوم است. با این حال ، نباید از آن با روان کننده های دیستر ، سوخت های معطر و روغن های نفتی استفاده کرد. EPDM مقاومت خوبی در برابر پارگی و سایش دارد.

FFK (فلوروکربن): FFK یک الاستومر فلوروکربن است که اغلب با نام های تجاری Viton و Flourel به فروش می رسد. این ماده سازگاری شیمیایی قابل توجهی را با طیف گسترده ای از مواد شیمیایی ارائه می دهد و اغلب در پردازش شیمیایی استفاده می شود. استفاده از آن با بخار توصیه نمی شود.

PTFE: PTFE که عموماً با نام تجاری تفلون شناخته می شود ، در برابر سایش ، پارگی ، مواد شیمیایی ، فشار قوی مقاومت برنامه نویسی اچ ام ای دلتا فوق العاده ای داردID ، قلیایی و حتی آتش. از طرف دیگر ، تفلون قدرت محدودی دارد و نمی تواند فشار زیاد یا تغییرات زیاد دما را تحمل کند. نوع PTFE معروف به RPTFE را می توان در برنامه های فشار قوی استفاده کرد. این نوع با 15 fiber الیاف پر از شیشه تقویت شده است. به دلیل دارا بودن شیشه ، با اسیدهای هیدروفلوریک واکنش منفی نشان می دهد.

Cognex Corporation، توسعه‌دهنده ماشین بینایی صنعتی، آینه فرمان پذیر با سرعت بالا را منتشر کرده است، یک فناوری ثبت اختراع که برای استفاده با بارکدخوان DataMan® 470 طراحی شده است که از برنامه‌های کاربردی میدان دید وسیع با یک سیستم فشرده پشتیبانی می‌کند.

پیوست آینه هدایت پذیر جدید میدان دید DataMan را هم به صورت عمودی و هم به صورت افقی گسترش می دهد و به بارکدخوان های 3 و 5 مگاپیکسلی وضوح موثری بیشتر از سنسور 50 مگاپیکسلی می دهد. همراه با آخرین فناوری لنز مایع، این سیستم می تواند هم میدان دید و هم عمق فوکوس را به صورت پویا تغییر دهد. اکنون می‌توان از یک سیستم DataMan برای اسکن پالت، جمع‌آوری و دیگر برنامه‌های کاربردی منطقه بزرگی که قبلاً به PC-vision با وضوح بالا یا چندین سنسور نصب ثابت نیاز داشتند، استفاده کرد.

آینه هدایت پذیر از پیش مونتاژ شده در جلوی DataMan 470 می آید. این واحد با استفاده از یک جادوگر راه اندازی مبتنی بر وب داخلی پیکربندی شده است که به اپراتورها اجازه می دهد یک برنامه را در پنج دقیقه یا کمتر اجرا کنند. کاربر به سادگی مشخصات برنامه خود را وارد می کند و جادوگر به طور خودکار الگوی اسکن بهینه را محاسبه می کند و از بالاترین نرخ خواندن در کوتاه ترین زمان چرخه اطمینان حاصل می کند.

Matt Moschner، مدیر بخش ID محصولات Cognex، گفت: «آینه فرمان‌پذیر با سرعت بالا، بازی را برای برنامه‌های بزرگی که معمولاً به یک راه‌حل چند خوان نیاز دارند، تغییر می‌دهد». اکنون، شرکت‌های تجارت الکترونیک و لجستیک می‌توانند سریع‌تر راه‌اندازی و کار کنند و همان نتایج اسکن با دقت بالا را با هزینه‌های نگهداری کمتر به دست آورند.»