شیر یک طرفه، مزایا و معایب و کاربردها

شیر یک طرفه، مزایا و معایب و کاربردها

چک ولو یا شیر یک طرفه از شیرهای پرکاربرد صنعتی است، که اگرچه کاربرد بسیار بالایی دارد، اما به خوبی شناخته نشده است. در این مقاله ابتدا ساختار چک ولو را بررسی می‌کنیم، سپس به بررسی کاربرد، مزایا و معایب آن می‌پردازیم.

چک ولو یا شیر یک طرفه چیست؟

Check Valve چک ولو که در بازار ایران به شیر یک طرفه معروف است، در فرآیندهای صنعتی مختلفی نصب می‌شود. چک ولو به صورتی طراحی شده است که سیال عبوری از آن تنها در یک جهت با حداقل مقاومت عبور می‌کند و برای جلوگیری از جریان معکوس در سیستم با کمترین نشت طراحی شده است.

همانگونه که در شکل شیر مشاهده می‌کنید با عبور سیال، دیسک به سمت بالا حرکت می‌کند و با برگشت جریان دیسک مانع عبور سیال می‌شود و شیر بسته می‌شود.

انواع و روش عملکرد شیر یک طرفه

شیرهای یک طرفه موجود در بازار مدل‌های مختلفی دارند، مدل‌های پرکاربردتر عبارتند از:

• lift
• swing check
• tilting-disc
• Wye-pattern lift
• ball

اجزای اصلی تمامی چک ولوها عبارتند از: بدنه، پوشش یا کور و دیسک.

اگر دیسک یک تکه باشد،به صورت محوری وصل می‌شود تا سیال بتواند به سمت جلو حرکت کند، با چرخش یا کج شدن دیسک مسیر عبور سیال مسدود می‌شود.

در طراحی بعضی مدل‌ها از دیسک تاشو استفاده می‌شود که از دو نیم صفحه جدای متصل به هم ساخته می‌شوند. با عبور جریان موافق، دو نیم صفحه باز شده و به عقب برمی‌گردند و سیال عبور می‌کند. در‌ حالتی که جریان در خلاف جهت وارد شود، دو نیم صفحه به سرعت با یک فنر بسته می‌شوند.

در ولوهای lift-check، دیسک به صورت یک پیستون طراحی شده است. در‌ این مدل با جریان‌های موافق پیستون به سمت بالا می‌رود و و برای جریان‌های برگشتی، دیسک با نیروی جاذبه به سمت پایین بازگشته و مسیر جریان را می‌بندد.

در مدل Ball-check دیسک به صورت یک توپ طراحی شده است.

چک ولوهای موجود در بازار در اندازه‌های (NPS ¹⁄₄ (DN 6 تا (NPS 72 (DN 1800 قابل سفارش هستند. در حالتی که نیاز به چک ولو با اندازه بزرگتر یا کوچکتر باشد می‌توان به صورت سفارشی ساخت.

چک ولو معمولا به یکی از حالت‌های زیر در فرآیند به کار می‌رود:

• جوشکاری
• سوکتی
• فلنجی
• رزوه ای و…

کاربردهای چک ولو در صنایع

• حفاضت از آب آشامیدنی از آلودگی با جریان برگشتی ناشی از گرانش به عنوان مثال در اسپری آشپزخانه یا دوش‌های دستی

• حفاظت از دستگاه‌های حساس در برابر آسیب یا آلودگی ناشی از جهت معکوس جریان مانند مترآب یا پمپ و فیلتر

• نگهداری آب در یک سیستم یا پایپ بعد از خاموش شدن دستگاه به منظور جلوگیری از زه کشی یا کمک کردن به روشن شدن دوباره سیستم مانند سیستم پمپ

• جلوگیری از جریان‌های متقاطع در سیستم‌هایی با فشار خط نابرابر به عنوان مثال در ورودی‌های سرد و گرم در میکسرهای ترموستات

• کاهش ریسک برگشت یا نشت در موارد خرابی شیرها به عنوان مثال در ورودی سلونوئید ولوها

• اطمینان از جریان یک طرفه در سیستم سیستم گرمایش چند قسمتی یا پمپ تقویت کننده

مزایا و معایب چک ولوها

مزایای چک ولوها

• عملکرد خودکار بدون نیاز به نیروی خارجی
• عملکرد سریع

معایب چک ولوها

• با توجه به محصور بودن تمامی قسمت‌ها، تعیین باز و بسته بودن شیر دشوار است.
• وضعیت قطعات داخلی را نمی‌توان ارزیابی کرد.
• محدودیت در نصب مدل‌های طراحی شده.
• به علت خرابی ممکن است دیسک در وضعیت باز قرار گیرد.

بررسی انواع شیر یک طرفه

شیرهای یک طرفه موجود در بازار مدل‌های مختلفی دارند که هر کدام ویژگی‌های خاص خودشان را دارند. در ادامه چند مدل پرکاربردتر را معرفی و بررسی می‌کنیم.

Swing Check Valve یا چک ولو چرخشی

چک ولو چرخشی در حالت‌های کاملا باز یا کاملا بسته، ثابت می‌شود. مدل‌ها و دیسک‌های مختلف برای پاسخ گویی به نیازهای مختلف کاربر طراحی شده‌اند.

طراحی Soft-seated–swing باعث بهبود میزان نشتی در مقایسه با مدل‌های با سطوح فلزی می‌شود.

چک ولو با سیت ترکیبی شامل سیت فلزی با فنر داخلی است که موجب بهبود میزان نشتی می‌شوند.

زاویه سیت

به زاویه بین سیت و صفحه عمودی گفته می‌شود که معمولا بین ۰ تا ۴۵ درجه متغیر است. صفحه عمودی زاویه ۰ درجه دارد.

زاویه‌های بالا در سیت باعث باعث بسته شدن سریع و کاهش سرعت می‌شود.

معمولا زاویه سیت بین ۵ تا ۷ درجه است.

Lift Check Valve یا چک ولو لیفت

این مدل چک ولو برای فشارهای بالا که در آن سرعت جریان بالا است استفاده می‌شوند. در این مدل دیسک پیستون دقیقا با اتصال طولانی و تطبیق کششی کاملا در مرکز دیسک هدایت می‌شود.

دیواره بین پیستون و صفحه تقریبا یکسان است.

پوشش بخاری در بیرون از صفحه و درون پیستون به منظور جلوگیری از تماس این دو به دلیل تفاوت انبساط قرار داده شده است.

چک ولو عمودی یا درون خطی

این مدل شیرها با دو مدل پیکربندی در دسترس هستند:

• ولو توپی درون خطی
• دیسک هدایتی کامل با سیت سخت یا نرم

چک ولو مدل توپی را می‌توان برای هر دو حالت عمودی و افقی نصب کرد. در هنگام نصب مدل هدایتی در خطوط افقی باید از یک کمکی فنری نیز استفاده کرد. فنر کمکی مانع از بازگشت آب در مدل می‌شود.

چک ولوهای توپی

چک ولو توپی را می‌توان برای کاربردهایی که جریان به صورت پالسی است استفاده کرد، مانند خط تخلیه یک کمپرسور.

مقایسه مدل‌های مختلف چک ولو

نیروی گرانش نقش مهمی در عملکرد چک ولوها دارد. بنابراین باید در هنگام نصب به جهت قرارگیری این شیر دقت کنیم.

مدل‌های Lift and ball check valves همیشه باید به گونه‌ای در سیستم نصب شوند که لیفت به صورت عمودی باشد.

در مدل چرخشی باید به گونه‌ای چک ولو را نصب کنیم که اطمینان داشته باشیم دیسک همواره آزادانه و در جهت موافق با نیروی جاذبه در حرکت است.

سرعت جریان مایع در عملکرد شیر نقش مهمی دارد. سرعت جریان تاثیر قابل توجهی بر عمر شیر دارد.

در انتخاب شیر باید اندازه شیر به گونه‌ای باشد که سرعت جریان در شرایط نرمال کافی باشد تا دیسک عملکرد درستی داشته باشد.

اگر اندازه شیر به درستی انتخاب نشده باشد نهایتا در فرآیند می‌شکند.

باید توجه داشت که یک چک ولو نباید فورا بعد از منبع جریان مانند پمپ، زانویی، شیر کنترلی یا یک اتصال T  قرار بگیرد.

در هنگام نصب شیر غیربازگشتی باید به توصیه‌های سازنده شیر و لوله توجه شود.

بعضی از تولید کننده‌های لوله تا فاصله مشخصی اجازه نصب قطعه اضافی را نمی‌دهند. در این گونه موارد باید با رویکرد منطقی‌تر و عملی‌تری محل نصب تجهیزات انتخاب شود.

از ولوهای چرخشی عموما در حالت‌هایی که جریان به سمت بالا است استفاده می‌شود.

علاوه بر این سرعت و جریان فشار باید به گونه‌ای تنظیم شود که به وزن دیسک و چرخش آن در حالت کاملا باز غلبه کند.

چک ولوهای در خط، مناسب برای کاربرد در خط‌های عمودی و افقی است.

هنگامی که جریان کوچک و به صورت پالسی است، استفاده از چک ولوهای چرخشی توصیه نمی‌شود.

با توجه به نوسان دائم دیسک در مقابل سیت، ولو ممکن است آسیب ببیند و دیسک چرخشی شل شود.

منابع

• http://www.pipingguide.net
• http://www.neoperl.net
• piping Hand Book