Home / مقالات / ولوهای دروازه ای (gate valves)

ولوهای دروازه ای (gate valves)

ولو دروازه ای (gate valves )

ولوهای دروازه ای ( کشویی) یکی از متداول ترین و پرکاربردترین ولو های صنعتی بوده که دارای قیمت نسبتا پایین و همچنین افت فشار اندک می باشد. این ولو ها در هر دو جهت در مسیر جریان به کاررفته و به عبارت دیگرجهت خاصی برای نصب آن در نظر گرفته نمی شود( به این گروه از ولوها، اصطلاحا ولوهای دوطرفه directional می گویند.

کاربرد اصلی این ولوها در قطع و وصل جریان بوده و به عبارت دیگر برای برای تنظیم این جریان نمی توان از این ولوها استفاده کرد. علت این امر حساسیت نشیمنگاه این ولوها در مقابل سایش می باشد. در این ولوها حرکت سریع در نزدیکی وضعیت بسته شیر، سایش و فرسایش زود هنگام ولو را در پی خواهد داشت. لذا به هیچ وجه نباید ولو را در وضیعت نزدیک به حالت بسته مورد استفاده قرار داد.
راه اندازی این ولوها عمدتا به وسیله یک handwheel بوده و بندرت از یک محرک (Actuator) برای به حرکت دراورن این ولوها استفاده میگردد، چرخش کند. از این ولوها در فرآیندهایی که باز یا بسته نمودن ولو مد نظر نباشد استفاده گردیده و به عبارت دیگر در فرآیندهایی که لازم است تاولو به صورت مدام باز یا بسته شود، استفاده نمی گردند.

یکی دیگر از موارد استفاده ولوهای دروازه ای به کارگیری آنها به عنوان ولو جداسازی (Isolation valve) می باشد.
ولوهای جداسازی، ولوهایی هستند که به دلیل آب بندی مناسب در قبل و بعد از تجهیزات حساسی، نظیرشیرهای اطمینان قرار گرفته و هنگامی که قرار باشد آن شیراطمینان جهت تعمیرات، جایگزینی، یا تنظیم، از روی لاین باز شود، باید ولوهای جداسازی در قبل و بعد از آن شیر بسته شده و سپس بااطمینان خاطر نسبت به جدا نمودن آن شیر از روی لاین اقدام کنند.
شکل روبرو نمونه ای از این ولوها را که قبل از شیرهای اطمینان مورد استفاده قرار گرفته، نشان داده دشده است.
همان گونه در این شکل نشان داده شده استمعخمولا بعد از ولوهای جداسازی، یک ولو کوچک تخلیه (bleed valve) نیز قرار می دهند تا پس از بستن ولوهای جداسازی نسبت به آب بند بودن آتها ( با گذاغشتن این ولوهای تخلیه) اطمینان حاصل گردد.
در خصوص ویژگی ولوهای جداسازی، در بخش شیرهای اطمینان به صورت مفصل بحث و بررسی شده است.

• طبقه بندی ولوهای دروازه ای (classification of gate valve)

ولوهای دروازه ای براساس موارد ذیل طبقه بندی می گردند:

الف – طبقه بندی براساس وضیعت قرارگیری محور.
ب – طبقه بندی براساس شکل ظاهری دیسک و نتشیمنگاه آن.
الف – طبقه بندی براساس وضیعت قرارگیری محور (stem)

ولوهای دروازه ای را باتوجه به نحوه قرارگیری محور در وضیعت باز یا بسته شدن ولو می توان به 3 گروه زیر تقسیم بندی نمود :

1 – ولوهایی که محور آن ها پس از باز شدن ولو در بیرون از handwheel قرار گرفته که به این حالت اصطلاحا ولوهای دروازه ای با محور بالارونده(stem Rising) می گویند. همچنین این ولوها در P & ID با اصطلاح OS&Y (screw &yoke Outside ) مشخص می گردند.

2- ولوهایی که محور آنها پس از باز شدن در بیرون از handwheel قرارنگرفته که به این قبیل ولوها اصطلاحا، ولوهای دروازه ای با محور غیربالارونده (Non-Rsing stem) گفته می شود هم چنین این ولوها در P & ID بااصطلاح ISNRS (Inside screw non-Rising stem) مشخص می گردند.

3- در برخی موارد- بندرت – ولوهای دروازه ای در هنگام باز شدن علاوه بر این که محور در داخل رزوه های موجود در دیسک قرار می گیرد ولی انتهای محور از قسمت handwheel نیز بیرون می زند به این قبیل ولوهای دروازه ای اصطلاحا (Inside screw Rising stem) گفته می شود.

ب – طبقه بندی ولوهای دروازه ای براساس شکل دیسک و نشیمنگاه آن

براساس این طبقه بندی می توان ولوهای دروازه ای را به گروههای ز یر تقسیم کرد.

ولوهای دروازه ای باغ دیسک موازی (parallel gate valve)

در این نوع ولو، دیسک دارای دو سطح موازی در دو طرف خود می باشد. برای کاهش سایش میان دیسک و نشیمنگاه، معمولا عرض دیسک – کمی از فاصله بین دو نشیمنگاه – کوچکتر درنظر گرفته می شود. فشار در این ولو ها – در وضیعت بسته – کمک می کند تا دیسک به نشیمنگاه سمت خروجی ولو چسبیده و آب بندی کامل شود. هر چه فشار سیال در پشت دیسک بیشتر شود، دیسک محکم تر به نشیمنگاه خود می چسبد، لذا آب بندی بهتری ایجاد می گردد. از جمله این ولوها آن است که در وضعیت بسته، درپوضش ولو Bonnet)) و به تبع آن پکینگها تحت فشار مستقیم سیال قرار داشته و باعث استهلاک سریع آنها میگردد. نمونه ای از این ولو ها در شکل صفحه بعد نشان داده شده است .

ولو دروازه ای
ولو دروازه ای

همان گونه که بیان شد در صورتی که فشار سیال پایین باشد نیروی اعمالی از طرف سیال به دیسک نیز کاهش یافته و همین امر موجب کاهش میزان آب بندی در این ولوها می گردد. لذا در این ولوها همواره باید به فشار وارده از سیال توجه خاصی شود. در این ولوها باز و بسته کردن مکرر ولو ممکن است باعث سایش سطوح نشیمنگاه و دیسک شود که این موضوع به میزان فشار سیال، پهنای سطوح تماس، میزان روانکاوی سیال عبوری و مقاومت سطوح فلزی در برابر سایش بستگی دارد. لذا از این ولوها در مواردی که نیاز به باز بسته کردن مکرر وجود نداشته باشد استفاده می گردد.

از جمله مزایای این ولوها، مقاومت کم آنها در برابر عبور جریان سیال بوده، به طوری که وقتی ولو کاملا باز است همانند یک لوله مستقیم کوتاه عمل می کند.

 ولوهای دروازه ای با دیسک گوه ای (Wedge gate valve )

دیسک یا بندآور در این گروه از لوله ها به شکل یک گوه (Wdge) می باشد. درواقع دیواره های دیسک دقیقا عمود بر جریان سیال نبوده و زوایه ای بین 5 تا 10 درجه باصفحات عمود بر جهت جریان می سازد. از آنجایی که دراین گونه ولوها تنها در نزدیکی وضعیت بسته شدن، تماس میان دیگ و نشیمنگاه دراثر تماس مستقیم کاهش می یابد. نمونه ای از این ولوها در شکل صفحه بعد نشان داده شده است.

ولو دروازه ای گوه ای
ولو دروازه ای گوه ای

هدف از استفاده از فرم گوه ای آن است که بتوان آب بندی مناسبی با دو نیروی زیاد، در سطوح قطعات نشیمنگاهی ولو بوجود آورد. به همین دلیل ولوهای گوه ای یا قطعات نشیمنگاهی فلزی، هم در فشار بالا و هم در فشار پایین به خوبی آب بندی می شوند.میزان سفت شدن قطعات نشیمنگاهی بر روی یکدیگر در ولوهای گوهای به مراتب بیشتر از ولوهای دروازه ای موازی می باشد.

  • طبقه بندی ولوهای دروازه ای گوه ای براساس نوع دیسک

به طور کلی این گروه از ولوها براساس نوع دیسک به دو گروه ذیل تقسیم می گردند:

الف) دیسک گوه ای ساده

ب) دیسک گوه ای دوتکه

الف) این دیسک از یک گوه ساده تشکیل شده و یکی از رایج ترین وارزان ترین ولوهای صنعتی می باشد. درولوهای بامحور درونی (Non-Rising)  که دیسک باید در طول محور جابه جا شود از دیسک های گوه ای میان تهی استفاده می شود در میان این گوه ها سوراخی رزرو شده  و برای حرکت محوئر درنظر گرفته شده است.

مشکلات ولوهای دروازه ای گوه ای

از جمله مشکلات به کارگیری این ولوها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

الف) ازبین رفتن آب بندی:

این ولوها در مقابل نیروهایی که از طرف خط لوله ممکن است به آنها وارد شود بسیار حساس می باشند.

زیرا براساس اعمال نیروی خارجی به ولو، نشیمنگاه یاهمان (seat) از مکان خود جابه جا شده و آب بندی گوه با آن از بین می رود.

ب) گیر کردن دراثر سرد شدن:

در زمان عملیات بهره برداری از ولوی که سیال گرمی را از خود عبور می دهند، بدن ولو و دیگر اجزاء آن منبسط می شود. اما چون دارای بدنه طویل اند، لذا میزان انبساط و افزایش فاصله بین دو نشیمنگاه بیش از میزان انبساط عرض گوه می باشد، چنچه ولو در این حالت بسته شود آنگاه گوه مقدار بیشتری به سمت پایین رانده می شود. باتوقف جریان سیال گرم، دمای ولو کاهش می یابد و بدنه و متعلقات آن منقبض می شوند، اما همان طور که در زمان انبساط میزان افزایش طول بدنه، بیشتر از گوه بوده، درهنگام انقباض، کاهش طول آن نیز بیشتر خواهد بود و سبب می شود به گوه فشار عرضی زیادی وارد نماید. این پدیده موجب گیر کردن گوه در ولو می شود.

چنین اتفاقی ممکن است در هنگام تغییرات دما محیط نیز رخ دهد.

ج) گیر کردن در اثر گرم شدن :

وقتی ولو به حالت بسته قرار می گیرد مقداری از سیال در محفظه درپوش محبوس می شود. با بستن کامل ولو، این محفظه کاملا از مسیر سیال جدا شده و ورود و خروج سیال از آن غیرممکن می گردد. زمانی که سپری شدن فصل زمستان در محفظه شیر محبوس شده بود به لحاظ گرم شدن در تابستان افزایش حجم یافته و به لحاظ ترکم پذیری پایین مایعات فشار بالای دیسک، افزایش چشم گیر خواهد داشت و در این حالت افزیش فشار بالای درپوش می تواند مانع باز شدن ولو گردد.

برای حل این مشکل تمهیدات مختلفی پیش بینی می شود یکی از متداولترین روش ها، برقراری ارتباط درپوش شیر با ورودی یا خروجی شیر، به وسیله ایجاد سوراخ ریزی در دیسک می باشد. با تعبیه این سوراخ و کنترل فشار این محفظه  درپوش از برورز این مشکل جلوگیری می شود.

باید به این نکته توجه داشت که هنگام تعمیرات ولو- در صورت وجود سوراخ مذکور – از تمیز شدن آن اطمینان حاصل شود.

دیسک گوه ای دو تکه این دیسک از دو بخش مجزا تشکیل شده است. زمانی که شیر باز است و گوه در بالا قرار دارد، دو تکه گوه به وسیله چند فنر به یک دیگر نزدیک شده اند. در این حالت، عرض گوه کمتر از عرض نشیمنگاه است. هنگامی که ولو بسته می شود، گوه بدون هیچ تماسی با نشیمنگاه تا انتهای مسیر خود حرکت می کند. باادامه حرکت محور به پایین، مکانیزم جداکننده دوبخش فعال شده و سبب جدا شدن آنها از یک دیگر و فشرده شدن آنها به نشیمنگاه و آب بندی کامل ولو می گردد.

هم چنین این ولوها نسبت به سایر ولوهای گوه ای که دارای مشکل گیر کردن هستند، گیر کمتری وجود دارد و حساسیت کمتری نسیت به تغییرات دما دارندو به همین دلیل معمولا در سرویس های بخار از آنها استفاده می کنند. لازم به ذکر است که قیمت این نوع ولو ها نسبت به سایر ولوهای گوه ای بیشتر می باشد.

  • معایب ولوهای دروازه ای گوه ای
  • وقتی که دیسک گوه ای به مقرهای نشیمنگاهی بدنه نزدیک می شوند، ممکن است ذرات جامد موجود در سیال، بین سطوح نشیمنگاهی گیرافتاده و همین عامل سبب آب بندی ولو می گردد.
  • ولوهای دروازه ای گوه ای را نمی توان براحتی ولوهای دروازه ای موازی به فرم کانال دار( conduit: در قسمت بعدی توضیح داده خواهد شد.) تولید کرد.
  • نصب سیستم محرکه الکتریکی برروی ولوهای دروازه ای گوه ای، پیچیده تر از نصب آنها برروی ولوهای دروازه ای موازی می باشد. زیرا این محرک ها باید به گشتاور حساس باشند(Torque-Limited) . گشتاور سیستم محرکه باید به اندازه کافی زیاد باشد تا بتواند – حتی در صورت وجود فشار اختلافی در طفین دیسک نیز- دیسک گوه ای را به خوبی بر روی مقر نشیمنگاهی خود قرار داده و این قسمت را آب بندی کندو اگر طرفین دیسک اختلاف فشار  وجود نداشته باشد، نیروی اعمال شده بر روی سطوح نشیمنگاهی گوه ای به مراتب بیشتر خواهد بود. حال اگر این ولو بخواهد در شرایط وجود اختلاف فشار، باز شود و یا محور در اثر افزایش حرارت، مقداری افزایش طول پیدا کرده باشد. باید نیروی خیلی زیادی اعمال شود.

Check Also

اشنایی با واحد دما

آشنایی با واحد های دما

8  واحد درجه حرارت که ممکن است آنها را بشناسید یا ممکن است آنها را …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

کمک نیاز دارید? چت از طریق واتساپ