شیر یک وسیله مکانیکی است که جریان و فشار را در یک سیستم یا فرآیند کنترل می کند. آنها بخش مهمی از سیستم لوله کشی برای انتقال مایعات، گازها، بخار، دوغاب و غیره هستند. انواع مختلفی از شیرها در دسترس هستند: شیرهای دروازه ای، شیرهای توپی، شیرهای توپی، شیرهای پروانه ای، شیرهای چک، شیرهای دیافراگمی، شیرهای فشاری، فشار. شیرهای کاهنده، شیرهای کنترل و ... هر کدام از این انواع مدل های زیادی دارند که هر کدام دارای ویژگی ها و قابلیت های متفاوتی هستند. برخی از شیرها به طور خودکار کار می کنند، در حالی که برخی دیگر به صورت دستی یا با استفاده از محرک ها یا پنوماتیک یا هیدرولیک کار می کنند.
وظایف شیر عبارتند از: توقف و شروع جریان، کاهش یا افزایش سرعت جریان، کنترل جهت جریان، تنظیم جریان یا فشار فرآیند و آزاد کردن فشار معینی از سیستم لوله کشی.
طرح ها، انواع و مدل های بسیاری از شیرها با طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی وجود دارد. تمام توابع بالا برآورده شده است. سوپاپ ها اقلام گران قیمتی هستند و تعیین شیر صحیح برای عملکرد مهم است و باید از مواد مناسبی که برای جابجایی مایعات استفاده می شود ساخته شوند.
صرف نظر از نوع، تمام شیرها دارای اجزای اصلی زیر هستند: بدنه، کاپوت، تریم (عناصر داخلی)، محرک و بسته بندی. اجزای اصلی شیر در شکل زیر نشان داده شده است.
بدنه سوپاپ
بدنه شیر که گاهی به آن محفظه می گویند، مرز اولیه شیر فشار است. او عنصر اصلی مجموعه شیر است زیرا این قاب است که تمام قطعات را در کنار هم نگه می دارد.
بدنه شیر اولین مرز فشار شیر است و در برابر بار فشار سیال لوله های متصل مقاومت می کند. لوله های ورودی و خروجی را از طریق اتصالات رزوه ای، پیچی یا جوشی دریافت می کند.
قسمت انتهایی بدنه برای اتصال شیر به لوله یا نازل تجهیزات از طریق انواع مختلف اتصالات انتهایی مانند جوش لب به لب یا سوکت، رزوه یا فلنج طراحی شده است.
بدنه شیر به اشکال مختلف ریخته گری یا آهنگری می شود و هر جزء عملکرد خاصی دارد و از مواد مناسب برای آن عملکرد ساخته می شود.
کاپوت سوپاپ
پوشش دهانه بدنه سوپاپ هود است که دومین مرز مهم شیر فشار است. مانند بدنه سوپاپ، کاپوت در طرح ها و مدل های زیادی موجود است.
کاپوت به عنوان درپوش روی بدنه سوپاپ عمل می کند و از همان موادی که بدنه سوپاپ ساخته شده یا ساخته شده است. معمولاً توسط اتصالات رزوه ای، پیچ و مهره ای یا جوشی به بدنه اصلی متصل می شود. در فرآیند ساخت شیرها، قطعات داخلی مانند ساقه، دیسک و ... در بدنه سوپاپ قرار می گیرد و سپس کلاه ایمنی برای نگه داشتن تمام قطعات در کنار هم وصل می شود.
در تمام موارد، اتصال هود به بدنه به عنوان مرز فشار در نظر گرفته می شود. این بدان معنی است که اتصالات یا پیچ و مهره های جوش داده شده که کاپوت را به بدنه شیر متصل می کنند، قطعات نگهدارنده فشار هستند. کاپوت سوپاپ، اگرچه برای اکثر شیرها یک ضرورت است، اما توجهات را به خود جلب کرده است. کاپوت ها می توانند ساخت سوپاپ ها را پیچیده کنند، اندازه شیر را افزایش دهند، بخش مهمی از هزینه شیر را نشان دهند و منبع نشت احتمالی باشند.
برش های سوپاپ
قطعات داخلی سوپاپ قابل جابجایی و تعویض که در تماس با محیط جریان قرار می گیرند، در مجموع به عنوان تریم نامیده می شوند. این قطعات شامل صندلی ها، دیسک ها، گلندها، واشرها، ریل ها، بوش ها و فنرهای داخلی هستند. بدنه سوپاپ، کاپوت، پکینگ و غیره نیز با محیط جاری در تماس هستند و تریم محسوب نمی شوند.
عملکرد تنظیم سوپاپ به رابط دیسک و نشیمنگاه و موقعیت دیسک نسبت به نشیمنگاه بستگی دارد. حرکت اساسی و کنترل جریان به لطف دکوراسیون امکان پذیر است. در طراحی تریم با حرکت چرخشی، دیسک محکم روی صندلی می لغزد تا تغییری در دهانه جریان ایجاد کند. در طراحی خطی تریم اسپرت، دیسک به صورت عمودی از صندلی دور میشود و در نتیجه یک سوراخ دایرهای ایجاد میشود.
قطعات تریم سوپاپ را می توان از مواد مختلفی ساخت، زیرا برای مقاومت در برابر نیروها و شرایط مختلف به خواص متفاوتی نیاز است. بوش ها و غده بسته بندی تحت تأثیر نیروها و شرایط مشابه دیسک ها و صندلی ها قرار نمی گیرند.
ویژگی های محیط جریان، ترکیب شیمیایی، فشار، دما، سرعت جریان، سرعت و ویسکوزیته برخی از ملاحظات مهم برای انتخاب مواد تزئینی مناسب هستند. مواد تزئینی ممکن است همان جنس بدنه یا کاپوت باشد یا نباشد.
دیسک سوپاپ
دیسک قطعه ای است که بسته به محل آن اجازه می دهد، دریچه گاز می دهد یا جریان را متوقف می کند. در مورد پلاگ یا شیر توپی، دیسک را درپوش یا توپ می نامند. دیسک سومین مرز فشار اصلی مهم است. با بسته بودن شیر، فشار کل سیستم بر روی دیسک اعمال می شود، بنابراین، دیسک یک جزء وابسته به فشار است.
دیسکها معمولاً آهنگری هستند و در برخی از طرحها دارای سطح سختی هستند تا مقاومت خوبی در برابر سایش داشته باشند. نام بسیاری از شیرها به دلیل طراحی دیسک آنها گرفته شده است.
صندلی
نشیمنگاه یا حلقه آب بندی سطح نشیمنگاه دیسک را فراهم می کند. شیر می تواند یک یا چند صندلی داشته باشد. در مورد شیرهای برگشتی کروی یا با شروع نوسانی، معمولاً یک نشیمنگاه وجود دارد که با دیسک یک مهر و موم تشکیل می دهد تا جریان را متوقف کند. در مورد شیرهای دروازه، دو صندلی وجود دارد.
یکی در سمت بالادست و دیگری در سمت پایین دست است. دیسک دریچه دروازه دارای دو سطح نشیمنگاه است که در تماس با نشیمنگاه هستند تا آب بندی ایجاد کنند که جریان را متوقف می کند.
به منظور بهبود مقاومت در برابر سایش حلقه آب بندی، سطح معمولاً با جوشکاری سخت می شود و سپس سطح تماس حلقه آب بندی را ماشین کاری می کنند. هنگامی که دریچه بسته است، برای یک مهر و موم خوب، سطح ریز سطح نشیمنگاه لازم است. حلقه های آب بند عموماً جزء مرزهای فشار در نظر گرفته نمی شوند زیرا بدنه دارای ضخامت دیواره کافی برای مقاومت در برابر فشارهای طراحی است و به ضخامت حلقه مهر و موم وابسته نیست.