شیر سوزنی چیست ؟

یک شیر سوزنی برای کنترل دقیق نرخ جریان گازها یا مایعات تمیز استفاده می شود. تنظیمات تدریجی ساقه و پیستون کنترل جریان روان را امکان پذیر می کند. این شیرها عموما دارای دبی کم و افت فشار نسبتا قابل توجهی از ورودی به خروجی هستند. اندازه پورت استاندارد برای شیرهای سوزنی از 1/8 اینچ تا 2 اینچ متغیر است. رایج ترین کاربرد شیر سوزنی برای کنترل جریان گاز مانند پروپان در مخزن است.

 

نحوه کار شیر سوزنی

 

پیستون شیر سوزنی دارای انتهای مخروطی است که با چرخش دسته برای باز یا بسته کردن دهانه بالا و پایین می رود. شکل زیر نمای مقطعی از یک شیر سوزنی است که طراحی آن و اجزای مختلف را نشان می دهد. دسته  با برچسب A به به استم متصل است  .  B هنگامی که دسته می چرخد، استم به سمت بالا یا پایین حرکت می کند . C مهره قفل کننده .و Dاز باز شدن کامل پیستون جلوگیری می کند. همانطور که پیستون به سمت پایین حرکت می کند، انتهای نوک تیز (مخروطی)  با نشیمنگاه شیر تماس می گیرد تا دهانه را کاملاً ببندد در شکل قسمت E است .قسمت F اغلب، نشیمنگاه سوپاپ نیز مخروطی است. این امکان کنترل دقیق نرخ جریان را فراهم می کند.

گزینه ها و اندازه های مختلفی برای اتصال شیر سوزنی به لوله یا شیلنگ از طریق اتصال پورت  شکل زیر با قسمت G در ورودی و خروجی موجود است. به عنوان مثال، رزوه، فلنج یا جوش ساخته می شوند . بونت به محفظه شیر متصل است قسمت  H که می تواند از مواد مختلفی مانند برنج یا استیل ساخته شود.

 

مطالعه بیشتر : کنترل ولو چیست

 

انواع شیر سوزنی

 

شیر سوزنی رزوه ای که به صورت دستی کار می کند (که در قسمت قبل توضیح داده شد) رایج ترین نوع شیر سوزنی است . دو نوع دیگر عبارتند از شیر سوزنی:

• شیر سوزنی موتوری: این شیرهای سوزنی از یک اکچویتور پنوماتیکی یا الکتریکی برای اتصال و چرخاندن پیستون استفاده می کنند. این شیر ها را می توان از راه دور کنترل کرد، در یک سیستم حلقه بسته استفاده کرد و/یا روی یک تایمر برای کنترل دقیق نرخ جریان از راه دور قرار داد.
• شیر سوزنی زاویه ای: این شیرهای سوزنی به جای جریان درون خطی، جریان را از ورودی 90 درجه می چرخانند. همان مفهوم عملیاتی اعمال می شود، اما زاویه 90 درجه امکان یکپارچه سازی بهتر سیستم را فراهم می کند. شکل زیر نمونه ای از شیر سوزنی زاویه ای را نشان می دهد.

 

 

انتخاب شیر سوزنی

هنگام انتخاب یک شیر سوزنی، چهار ویژگی اصلی و/یا الزامات کاربردی باید در نظر گرفته شود: متریال، فشار، سایز و دما.

متریال

متریال محفظه شیر سوزنی با توجه به کاربرد مشخص شده است. متداول ترین مواد محفظه شیر ها برنج و استیل است. به این دلیل انها بیشتر استفاده می شودند که دامنه مقاومت شیمیایی بالا است . با این حال، متریال دیگری نیز برای کاربردهای خاص موجود است.

برنج

شیرهای سوزنی برنجی برای سیستم های هیدرولیک، آب آشامیدنی، کاربردهای با دمای بالا و لوله کشی گاز مناسب هستند. آنها برای رسانه های خنثی و غیر خورنده، با رایج ترین اجرا برای کاربردهای آب آشامیدنی ایده آل هستند. با این حال، آنها نباید برای آب شور (آب دریا)، آب مقطر، اسیدها یا کلریدها استفاده شوند.

استیل

شیرهای سوزنی استیل تقریباً در برابر هر رسانه ای مقاومت شیمیایی عالی دارند. این ماده بسیار بادوام است و می تواند دما و فشار بالا را تحمل کند. برای رسانه های تهاجمی و خورنده مانند آب دریا مناسب است، مگر اینکه استیل به طور مداوم در معرض آب شور قرار گیرد زیرا خورده می شود.

پلاستیک

شیر های سوزنی پلاستیکی برای تنظیم دقیق مایعات خالص و خورنده استفاده می شود. با این حال، پلاستیک نمی تواند دما یا فشار بالا را تحمل کند و معمولاً برای کاربردهای زیر 60 درجه سانتیگراد استفاده می شود.

فشار

فشار در یک سیستم برای انتخاب صحیح شیر سوزنی بسیار مهم است. شیرهای سوزنی قوی می توانند فشار تا 6000 psi را در 100 درجه فارنهایت (38 درجه سانتیگراد) تحمل کنند. هنگامی که فشارهای بالاتری مورد نیاز است، مانند کاربردهای هیدرولیک فشار بالا، شیرهایی با عملکرد بالا در دسترس هستند که می‌توانند تا فشار 10000 psi (689 بار) را در 100 درجه فارنهایت (38 درجه سانتی‌گراد) تحمل کنند.

سایز

شیر های سوزنی در طیف گسترده ای از سایز ها تولید می شوند . پورت های اتصال می توانند انتهای نری  یا مادگی داشته باشند. استانداردهای رایج رزوه مورد استفاده عبارتند از NPT (National American Pipe Thread)، BSP (British Standard Pipe) یا متریک (استانداردهای ISO). متداول ترین شیرهای سوزنی از 2 تا 12 میلی متر یا 1/8 اینچ تا 2 اینچ است. انتخاب  صحیح سایز، جریان کارآمد و عملکرد سیستم را با احتمال سایش و/یا نشتی کمتر را فراهم می کند.

درجه حرارت

شیرهای سوزنی برای کاربردهای با دمای بالا یا پایین مناسب هستند. بونت شیر و مواد پکینگ را به طور مناسب مشخص کنید، به خصوص برای دماهای شدید، تا اطمینان حاصل شود که می تواند در برابر الزامات مقاومت کند. دو ماده رایج آب بندی عبارتند از PTFE (تفلون) برای محدوده دمایی -65 درجه فارنهایت تا 450 درجه فارنهایت (-54 درجه سانتیگراد تا 232 درجه سانتیگراد) و PEEK (پلی اتر اتر کتون) برای افزایش مقاومت در برابر دما تا 600 درجه فارنهایت. (315 درجه سانتیگراد).

نماد شیر سوزنی

شکل 4 نماد شیر سوزنی را نشان می دهد. شماتیک شامل نماد استاندارد شیر دو طرفه با فلشی است که نشان می دهد شیر سوزنی است.

 

 

شیر سوزنی در مقابل شیر توپی

یک شیر توپی دارای یک توپ با سوراخ در مرکز آن است. توپ را 90 درجه در جهت عقربه های ساعت یا خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخانند تا شیر باز یا بسته شود. دریچه های سوزنی از یک پیستون سوزنی شکل با انتهای مخروطی برای مسدود کردن یا عبور مایع از شیر استفاده می کنند. ساقه رزوه ای به کنترل دقیق موقعیت پیستون کمک می کند.

شیرهای توپی برای کاربردهای قطع و وصل  ایده آل هستند. شیر های سوزنی برای مناطقی مناسب هستند که کنترل دقیق سیال ضروری است، به عنوان مثال، حفظ جریان کم سیال ایده آل در کاربراتور.

مزایا و معایب شیر سوزنی

مزایا

• کنترل دقیق جریان، به ویژه برای برنامه هایی که شامل نرخ جریان کم است
• اندازه کوچک

معایب

• از دست دادن فشار بالا به دلیل محدودیت زیاد جریان سیال.
• اگر مایع جامدات معلق داشته باشد سوزن و نشیمنگاه ممکن است آسیب ببینند.
• بررسی دسته سوپاپ سوزن باز یا بسته بودن شیر را مشخص نمی کند.

موارد استفاده از شیر سوزنی

شیرهای سوزنی به دلیل توانایی آنها در کنترل دقیق نرخ جریان، در همه کاربردهای کنترل سیال کاربرد دارند. با انتخاب مواد و اندازه شیر مناسب برای دما و فشار، می توان از آنها برای تقریباً هر گاز یا سیال تمیزی استفاده کرد. یکی از رایج ترین کاربردهای شیر سوزنی، نظارت بر جریان گاز، مانند پروپان، در یک سیستم است. یک شیر سوزنی پروپان جریان را به طور دقیق قطع می کند و/یا سرعت جریان را کنترل می کند، بنابراین میزان سوختگی را برای چندین کاربرد بررسی می کند.

شیر های سوزنی کاربردهای گسترده ای در زمینه های زیر پیدا می کنند:

1. شیرهای سوزنی در سدها، مخازن، نیروگاه ها و سیستم های توزیع آب برای کنترل فشار و دبی آب استفاده می شوند.
2. شیرهای سوزنی در سیستم‌های کنترل احتراق خودکار برای تنظیم جریان سوخت استفاده می‌شوند.
3. این شیرها معمولاً برای قطع فشار سنج یا کنترل دبی جریان در دستگاه های اندازه گیری جریان استفاده می شوند.
4. شیر های سوزنی جریان هوا به سیلندرها را برای کنترل سرعت پیستون کنترل می کنند..

سوالات متداول

شیر سوزنی چیست؟
شیر سوزنی یک شیر گاز است که به طور گسترده ای برای کنترل دقیق سرعت جریان سیالات استفاده می شود.

شیر سوزنی برای چه استفاده می شود؟

یک شیر سوزنی جریان سیال را از طریق یک دستگاه یا سیستم تنظیم می کند. این شیر شامل یک پیستون کوچک با شکلی شبیه به یک سوزن با انتهای مخروطی است.

آیا شیر سوزنی فشار مایع را تغییر می دهد؟

شیرهای سوزنی برای تنظیم جریان و فشار سیال در یک سیستم استفاده می شوند.