شیر های سوپاپی نوعی شیر حرکت خطی محسوب می شوند و هدف اصلی از طراحی آن ها ایجاد ، توقف و تنظیم جریان است. صفحه ی موجود در یک شیر سوپاپی می تواند به طور کامل از مسیر جریان خارج شده و یا کاملاً آن را پوشش دهد. این شیر ها نسبت به شیر های عبور دهنده ی مستقیم ( همچون شیر های کشویی ) شاهد افت فشار بیشتری هستند، بنابراین باید در مواردی مورد استفاده قرار گیرند که افت فشار یک فاکتور تعیین کننده محسوب نمی گردد.

شیر سوپاپی

از آنجا که در شیر های سوپاپی، تمامی فشار سیستم که بر روی دیسک وارد می شود به ساقه یا استم شیر منتقل می گردد، محدودیت سایز عملی برای این شیر ها NPS 12 (DN 300) می باشد. شیرهای سوپاپی بزرگتر از این اندازه عموما به صورت استثناء در نظر گرفته می شوند. شیر های بزرگتر نیازمند وارد شدن فشار بسیار زیادی بر ساقه ی شیر به منظور باز کردن و یا بستن شیر تحت فشار، می باشد. از شیر های سوپاپی به شکل گسترده در عملیات کنترل جریان استفاده می شود. مواردی چون بازه ی کنترل جریان، افت فشار و وظیفه ی شیر باید در طراحی شیر در نظر گفته شود تا از خرابی زود هنگام و یا عملکرد نادرست آن جلوگیری شود.

نحوه ی کارکرد شیر سوپاپی

هدف اصلی از ساخت شیر های سوپاپی، قطع ، وصل و کنترل جریان می باشد. این شیر از یک قطعه ی متحرک، که فرای از شکل و فرم، به آن دیسک گفته می شود، و یک حلقه ی ثابت نشیمنگاه در یک بدنه ی نسبتا کروی شکل تشکیل شده است.

نشیمنگاه یک شیر سوپاپی در میانه ی آن، و به صورت موازی با لوله قرار می گیرد. منفذ موجود در نشیمنگاه شیر توسط دیسک بسته می شود. هنگامی که دستگیره چرخانده می شود، چه به صورت دستی و چه با استفاده از اکتواتور، دیسک موجود در شیر به وسیله ی محور شیر بالا یا پایین برده می شود. با پایین آمدن دیسک به طور کامل، جریان مایع قطع می شود. هنگامی که دیسک به طور کامل بالا برده شده باشد، آهنگ جریان در حالت ماکزیمم قرار می گیرد. در مواردی که دیسک در حالت میانه قرار دارد، شدت جریان مایع به نسبت مسافت عمودی دیسک، متعادل سازی می شود.

ساختار یک شیر سوپاپی

اجزای اصلی تشکیل دهنده ی شیر سوپاپی عبارت است از:<mrk> بدنه ،درپوش، دیسک، ساقه یا محور، قفسه و نشیمنگاه. بدنه ی شیر که به سادگی قابل تشخیص است. چرا که بخش اصلی شیر را تشکیل داده و شامل تمامی قطعات داخلی شیر که با ماده ی تحت کنترل شیر در تماس هستند می باشد. دریچه ی شیر ساختاری ضد نشت است که برروی بدنه قرار می گیرد. صفحه ی دیسک عضو متحرک شیر بوده و وظیفه باز و بسته کردن مسیر را برعهده دارد، صفحه ی دیسک در محفظه ای به نام قفسه ی شیر قرار می گیرد. ساقه یا محور شیر به عنوان اتصال دهنده عمل کرده و تحرک اکتواتور را به نیرو تبدیل می کند. شیرهای سوپاپی معمولا دارای محور یا ساقه ی بالارونده (rising stem) بوده و در موارد با ابعاد بزرگ، ساختار شیر عموما بصورت OS&Y یا Outside Yoke-and-Screw می باشد.

نشیمنگاه شیر نیز سطحی با ثبات و قابل تعویض برای بسته شدن شیر ارائه می نماید. نگهداری از شیر های سوپاپی بسیار ساده می باشد، چرا که صفحات و نشیمنگاه به آسانی مرمت یا تعویض می شوند. این امر شیر های سوپاپی برای برای کاربری هایی که نیاز مداوم به تعمیر و نگه داری دارند مناسب می سازد. در مواردی که شیر ها به صورت دستی مورد استفاده قرار می گیرند، فاصله ی جابجایی کمتر دیسک موجب کاهش مدت زمان هزینه شده برای عملکرد شیر می گردد، به خصوص در مواردی که شیر به دفعات متعدد تنظیم می شود.

جهت جریان در شیر های سوپاپی

شیر های سوپاپی دارای جهت جریان بخصوصی هستند. بسته به نوع کاربری جریان مایع در بالا و یا پایین دیسک قرار می گیرد. نحوه ی قرار گیری شیر های سوپاپی می تواند به گونه ای باشد که بسته شدن دیسک در جهت جریان و یا خلاف آن باشد. هنگامی که دیسک بر خلاف جریان بسته می شود، انرژی جنبشی جریان مایع در برابر بسته شدن دیسک مقاومت می کند اما در حین باز شدن دیسک به آن کمک می کند.

در مواقعی که دیسک در جهت جریان بسته می شود، این انرژی جنبشی در مقابل باز شدن مقاومت ایجاد کرده و به بسته شدن کمک می کند. در کاربری های دارای درجه حرارت پایین، شیر های سوپاپی به شکل عادی نصب می شوند، به شکلی که فشار در قسمت پایینی دیسک قرار گیرد. این امر به سادگی عملیات و محافظت از بدنه ی شیر کمک می کند.در کاربری های بخار با درجه حرارت بالا، شیر های سوپاپی به گونه ای نصب می گردند که فشار در قسمت بالای دیسک قرار گیرد. در غیر این صورت ، ساقه ی شیر در هنگام خنک سازی منقبض شده و موجب بلند شدن دیسک از روی نشیمنگاه می شود.

مزیت های شیر سوپاپی

طراحی مناسب با کاربری های کنترل و متعادل سازی شدت جریان مایع
فاصله ی کوتاه تر ساقه از حالت بسته تا باز نسبت به شیرهای کشویی
با توجه با قابلیت تعویض و تعمیر راحت دیسک و نشیمن گاه، شیر سوپاپی تعمیر و نگه داری آسانی دارد