فهرست محتوا
شیرهای دروازهای (OS&Y) اغلب در سیستمهای اسپرینکلر آتشنشانی و لولههای ایستاده استفاده میشوند تا جریان آب را کنترل کنند.
این شیرها به وسیلهٔ حرکت یک دروازه یا دریچه که روی مسیر آب قرار دارد، کنترل میشود. وقتی دروازه بالا بلند شده و از نشیمنگاه جدا شده، آب میتواند جریان پیدا کند.
شیر دروازهای به عنوان یک قسمت حیاتی در سیستمهای آتشنشانی اسپرینکلر و لولههای ایستاده، کنترل دسترسی به منبع آب را به شبکه لولههایی که آبپاشها را تأمین میکنند، انجام میدهد.
به عبارت دیگر، وقتی دروازه به سمت بالا حرکت میکند، آب میتواند از شیر عبور کند.
این شیرها دارای یک پیچ یا ساقه خارجی هستند که به یک چرخ دستی وصل شده است. چرخ دستی توسط یوغی که در جای خود قرار دارد، نگه داشته میشود و با چرخاندن آن، ساقه و دروازه را به بالا و پایین حرکت میدهد.
این دریچهها به عنوان دریچههای کنترل در سیستمهای اسپرینکلر عمل میکنند.
وقتی که شیر کنترل اصلی بسته باشد، سیستم به طور کامل خاموش میشود و هیچ جریان آبی به سیستم تغذیه ارسال نمیشود.
هر سیستم اسپرینکلر نیاز به حداقل یک شیر کنترل اصلی دارد که معمولاً در محل اتصال اصلی آب و شبکه لولهها قرار دارد.
دریچههای OS&Y ویژگیهای بسیار مهمی برای استانداردهای NFPA 13 را دارند: آنها نشانگر وضعیت باز یا بسته بودن هستند و زمان بسته شدن آنها حداقل پنج ثانیه طول میکشد.
این دریچهها به وضوح وضعیت خود را نشان میدهند؛ وقتی ساقه بالا است، دریچه باز است و وقتی ساقه پایین است، دریچه بسته میشود.
این فرآیند تدریجی بسته شدن دریچه، از افزایش ناگهانی فشار آب جلوگیری میکند و ایمنی سیستم را تضمین میکند.
انواع شیر دروازه ای
کست استیل Cast Steel
کست استیل، که به عنوان یکی از متداولترین انواع شیرهای دروازهای شناخته میشود، در دو استاندارد API 600 برای مواد کربنی و آلیاژهای استیل و API 603 برای استیل ضد زنگ و کیفیت بالاتر تولید میشود.
این نوع شیر در اندازههایی از 2 اینچ (حدود 5 سانتیمتر) به بالا تا حداکثر 80 اینچ (حدود 200 سانتیمتر) در بازار موجود است.
فورج استیل Forged Steel
شیر فورج استیل گیت ولو معمولاً برای لولهکشیهای کوچکتر از 5 سانتیمتر استفاده میشود. این نوع شیر با استانداردهای API 602 و BS 5352 ساخته میشود.
API 6Dبرای خط لوله ها
این نوع شیر دروازهای برای خطوط لولهها استفاده میشود و دارای دو طرح اصلی به نامهای “اسلب” (Slab) و”گسترشدهنده” (Expanding) است.
بست فشار Pressure seal
شیر بست فشار گیت ولو برای کاربردهایی با فشار قوی استفاده میشود و دو نوع رایج آن شامل گوه انعطافپذیر و شیر موازی یا کشویی هستند.
این شیرها عموماً از جنس کست یا فورج با ابعادی از 2 تا 24 اینچ (حدود 5 تا 60 سانتیمتر) و با درجه فشار از 600 # تا 4500 # تولید میشوند.
آنها با روشهای جوش سوکت یا جوش لب به لب به بدنهها متصل میشوند تا اتصالات فلنج را به صورت محکم انجام دهند.
نوع چاقویی Knife Type
شیر دروازهای چاقویی اولین بار در صنعت خمیرکاغذ معرفی شد، جایی که شیرهای قابل انسداد به دلیل خاصیت مایعات مورد استفاده در فرآیند تولید کاغذ نمیتوانستند به خوبی کار کنند.
این نوع شیرها باید هرگز به عنوان دریچههای تنظیم کننده جریان استفاده نشوند، زیرا عبور جریان از طریق دریچه نیمهبسته میتواند لرزشی را ایجاد کرده و باعث ساییدگی دیسک و سیت شود.
به همین دلیل، شیرهای چاقویی باید مانند سایر شیرهای دروازهای، به صورت کاملاً باز یا بسته استفاده شوند. برای تنظیم جریان، توصیه میشود از شیرهای کروی یا گلوب استفاده کرد.
شیرهای چاقویی برای مقاومت در برابر ضربات چکشی آب طراحی شدهاند و فرآیند باز و بسته شدن آنها بسیار کند است تا از ایجاد لرزش و آسیب به دیسک جلوگیری کند.
این نوع شیرها از جنس آهن تا فولاد ضدزنگ تولید میشوند و ابعاد مختلفی از 2 تا 24 اینچ (5 تا 60 سانتیمتر) دارند، معمولاً با بدنه کست و در درجات فشار کمتر از 300 پوند.
انواع مختلفی از این نوع شیرهای دروازهای وجود دارد، از جمله سیت نرم که دارای سیت الاستومری است، سیت فلزی که دیسک و سیت آن از فلز است، و همچنین دروازههای کشویی و کلاهکی (Bonneted).
یک شیر چاقویی سیت فلزی (سمت چپ) و یک شیر چاقویی سیت ارتجاعی (سمت راست) از شیرهای دروازهای است که به طرز مختلفی طراحی شدهاند:
1. اتصالات: شیرهای دروازهای استاندارد اغلب اتصالات جوش، فلنج، لب به لب یا سوکت دارند، در حالی که شیرهای چاقویی عمدتاً اتصالات لاگ یا ویفری دارند.
2. بستهبندی: در شیرهای دروازهای استاندارد، بستهبندی با حلقه شکل V وجود دارد که به خوبی شافت متصل به دروازه را مهر و موم میکند، در حالی که شیرهای چاقویی دارای بستهبندی غدهای شکل به اطراف دروازه متصل شدهاند.
3. طرف دومی: شیرهای دروازهای دو طرفه هستند، به این معنی که از هر دو طرف قابل استفاده هستند، در حالی که شیرهای چاقویی معمولاً یک طرفه هستند و فقط به یک جهت جریان را کنترل میکنند.
4. مقطع عرضی: شیرهای چاقویی دارای مقطع عرضی کمتری نسبت به شیرهای دروازهای ANSI هستند، که به آنها اجازه میدهد در فضای محدودتری نصب شوند.
5. وزن و هزینه: نوع چاقویی سبکتر و ارزانتر از بسیاری از انواع شیرهای استاندارد API و ASME است، که این ویژگی آنها را مناسب برای برخی کاربردها میکند.
این تفاوتها نشان میدهد که هر نوع شیر چاقویی و دروازهای برای نیازهای خاص خطوط لوله و سیستمهای مختلف طراحی و انتخاب میشوند.
نمودار شیر دروازه ای
نمودار شیر دروازهای نمایانگر طرح استاندارد مونتاژ این نوع شیر است. با توجه به پیکربندی قطعات آن، طراحی شیرهای دروازهای میتواند در موارد زیر متفاوت باشد:
1. مواد سازنده بدنه: این شیرها معمولاً از جنس فورج یا کست (ریخته گری) ساخته میشوند.
2. طراحی و اتصال کلاهک: شیرهای دروازهای میتوانند اتصالات استاندارد داشته باشند یا به شکل بست فشار (برای استفاده در فشارهای قویتر) طراحی شوند. اتصالات آنها ممکن است پیچیده و جوش داده شده یا ساده تر باشد.
3. پایانه های اتصال: شیرهای دروازهای با اتصالات مختلفی در دسترس هستند؛ از جمله جوش سوکت و رشتهای برای شیرهای فورج و جوش لب به لب برای شیرهای با بدنه کست.
4. نوع گوه: گوههای شیرهای دروازهای میتوانند جامد، انعطافپذیر، تقسیم شده یا موازی باشند، که هر کدام ویژگیها و کاربردهای متفاوتی دارند.
5. نوع استم (Stem): استم شیر ممکن است بالارونده یا غیربالارونده باشد، که این ویژگی مرتبط با نحوه کنترل و حرکت دروازه است.
6. قاعده تولید: شیرهای استاندارد API و EN دارای طراحیهای متفاوتی هستند که بسته به استانداردهای مورد استفاده و منطقه تولید متفاوت میباشد.
7. نوع عملکرد شیر: این شیرها میتوانند دستی، دندهای یا پنوماتیک، هیدرولیک یا برقی باشند، که نوع عملکرد آنها متناسب با نیاز و امکانات سیستم انتخاب میشود.
این توضیحات نشان میدهد که شیرهای دروازهای، به دلیل ویژگیها و تنوع در طراحی و استفاده، برای بسیاری از برنامهها و صنایع انتخاب مناسبی هستند.
نمودار شیر دروازه ای، قسمت های اصلی آن را برای لوله کشی نشان می دهد.
انواع گوه
این تصویر نشان میدهد که چگونه گوه شیر دروازهای با یک حرکت عمودی، که میتواند به صورت دستی یا با استفاده از یک محرک اداره شود، جریان سیال را باز و بسته میکند.
گوه بین دو سیت موازی یا مایل در شیرهای دروازهای قرار دارد و عمود بر جریان سیال است. جریان آب از طریق این شیرها به صورت افقی جریان مییابد و در معرض افت فشار قرار نمیگیرد. گوهها میتوانند انواع مختلفی داشته باشند:
1. گوه جامد (Solid-Wedge): در این نوع، گوه با یک قطعه فلزی جامد ساخته میشود.
2. گوه انعطافپذیر (Flexible-Wedge): در این مورد، دیسک گوه برای افزایش قابلیت تنظیم در تغییرات زاویه بین دو سیت محدود شده است.
3. گوه تقسیمشده (Split-Wedge): در این نوع، دیسک گوه دارای ساختار دو قسمتی است که برای تنظیم بهتر بر روی سیت تقسیم میشود.
4. گوه موازی – کشویی (Parallel-Slide Wedge): این نوع گوه برای تنظیم جریان به وسیلهٔ حرکت موازی سیتها طراحی شده است.
این انواع گوهها بسته به نیازهای خاص شیرهای دروازهای برای کنترل جریان سیال و تنظیم فشار، انتخاب میشوند.
مواد سازنده شیر دروازه ای
شیرهای دروازهای با قطر کمتر از 2 اینچ (5 سانتیمتر) اغلب از جنس فورج استیل ساخته میشوند. این شیرها معمولاً از موادی مانند ASTM A105 برای شرایط با دمای بالا، ASTM A350 برای دمای پایین و ASTM A182 F304/F316 برای محیطهای خورنده ساخته میشوند.
اما شیرهای دروازهای با قطر بیشتر از 2 اینچ از جنس کست استیل ساخته میشوند. مواد اصلی برای این شیرها شامل ASTM A216 WCB برای شرایط با دمای بالا، ASTM A351 برای دمای پایین و ASTM A351 CF8 و CF8M (معادل 304 و 316 استیل ضدزنگ) هستند.
مفهوم “تریم” به مجموعه قسمتهایی از شیر اشاره دارد که قابلیت جابجایی و تعویض دارند. برای شیرهای دروازهای، اجزای تریم شامل سیت، دیسک، قسمت پشت سیت و استم (ساقه) هستند.
مزایای شیرهای OS&Y
دریچههای OS&Y (Outside Stem & Yok) گاهی اوقات به عنوان دریچههای کنترل قدیمی در نظر گرفته میشوند.
پیمانکاران اغلب شیرهای پروانهای را ترجیح میدهند؛ زیرا این شیرها سبکتر و قابل اعتمادتر هستند و اغلب برای نظارت الکترونیکی از قبل سیمکشی شدهاند که وضعیت باز یا بسته بودن آنها را نشان میدهد.
شیرهای OS&Y همچنین میتوانند به صورت الکترونیکی نظارت شوند، اما برای این کار نیاز به تجهیزات اضافی است. با این حال، این شیرهای قدیمی هنوز هم مزیتی برای طراحان سیستمهای آبپاش دارند، از جمله کاهش اصطکاک.
مدیران و مالکان ساختمانها معمولاً در انتخاب و نگهداری شیرها دخیل نیستند؛ اما برای طراحان و پیمانکاران سیستمهای آبپاش، این انتخاب مهم است.
طراحی صحیح سیستم آبپاش به دستیابی به جریان و فشار مورد نیاز بستگی دارد و باید با اصطکاکها و افت فشاری که به علت لولهها و اتصالات مختلف و دریچهها ایجاد میشود، مبارزه کند.
شیرهای OS&Y باعث کاهش کمتری در فشار و جریان آب میشوند نسبت به شیرهای پروانهای. دلیل این امر این است که دروازه در حالت باز کاملاً خارج از جریان آب قرار دارد.
به طور مقابل، دیسک شیرهای پروانهای حتی زمانی که باز است، در مسیر جریان آب باقی میماند و این میتواند تا حدودی باعث ایجاد اصطکاک و تلاطم بیشتری شود که میتواند فشار و جریان آب را به طور قابل توجهی کاهش دهد.
در جدول 28.2.3.1.1 معیار NFPA 13، تلفات اصطکاک اتصالات لولهها را براساس طول معادل لولهها تخمین میزند. بسته به اندازه اتصالات، شیرهای پروانهای میتوانند بین سه تا ده برابر بیشتر از شیرهای دروازهای تلفات اصطکاکی ایجاد کنند.
بنابراین، اگر طراحان نیاز به کاهش فشار و افت جریان آب به دلیل اصطکاک داشته باشند، ممکن است از شیرهای کنترل دروازهای OS&Y به جای شیرهای پروانهای استفاده کنند. شیرهای دروازهای OS&Y بخش مهمی از بسیاری از سیستمهای آبپاش آتشنشانی هستند.
هر سیستم آبپاش مجهز به دریچههای کنترلی است که باید حفظ شوند و زمانی که سیستم در حال کار است، باز بمانند. اغلب طراحان به دلیل سهولت، شیرهای پروانهای را انتخاب میکنند.
مانند سایر دریچههای کنترل تاییدشده، دریچههای دروازهای OS&Y نشان میدهند که آیا در حالت باز یا بسته هستند (با توجه به موقعیت پیچ میل) و بسته شدن آنها زمان میبرد و از ایجاد ضربه آب جلوگیری میکند.
شیر دروازه نوعی شیر است که برای قطع و وصل جریان متوسط مناسب است، اما برای تنظیم دقیق مناسب نیست. در مقایسه با دیگر انواع شیرها، شیرهای دروازهای از کاربردهای گستردهتری برای مختلف اندازهها، فشارها، سیالات خدماتی، فشار طراحی و دما برخوردارند.
با توجه به موقعیت پیچ میل، شیرهای دروازهای را میتوان به شیرهای دروازهای با ساقه بالارونده و شیرهای دروازهای با ساقه غیر بازگشتی (NRS) تقسیم کرد.
