مشاهده شیرهای دروازهای تولید شده توسط شرکت کاسپین شیر کادوس
شیرهای دروازهای (Gate Valve) که با نام Sluice Valve هم شناخته می‌شوند، گونه‌ای از شیرهای صنعتی می‌باشند که در آن‌ها مجرابند به صورت دایره‌ای یا مستطیلی می‌باشند و در مسیر حرکت سیال قرار می‌گیرد. ویژگی ممتاز شیرهای دروازهای، سطوح آب‌بندی دو وجهی است که بین گیت (Gate) و نشیمنگاه قرار گرفته‌است. بنابراین شیرهای دروازهای معمولاً زمانی که جریان در یک خط مستقیم و در کم‌ترین افت فشار نیاز باشد، استفاده می‌شوند.
Gateها یا مجرابندها می‌توانند به شکل موازی (Parallel) داشته باشند اما غالباً به شکل گوه هستند.
کاربردهای معمول
شیرهای دروازهای معمولاً برای قطع و وصل کامل جریان سیال مورد استفاده قرار می‌گیرند و در کاربردهای تنظیم جریان به ندرت به کار می‌روند. با توجه به توانایی آن‌ها در آب بندی، معمولاً در صنایع پتروشیمی به کار می‌روند. مجرابند در شیرهای دروازهای حرکت عمودی دارد.
حین باز کردن شیرهای دروازهای مقدار جریان عبوری به صورت غیرخطی تغییر می‌کند. به عبارتی دبی عبوری بستگی به حرکت استم ندارد. دلیل این امردایره‌ای بودن مجرای شیر است که در مرکز آن بیشترین مقدار عبور می‌کند.
اگر شیرهای دروازهای برای کنترل جریان استفاده شوند، با توجه به این‌که بیشترین تغییرات سرعت در حالت نزدیک به “بسته” شیر اتفاق می‌افتد، این سرعت بسیار بالای سیال منجر به سایش Gate و Seat شده و در نهایت منجر به نشتی شیر میشود.
هم‌چنین اگر این نوع از شیرها به طور جزئی باز شده باشند باعث ایجاد لرزش در خط لوله خواهند شد.
بنابراین معمولاً شیرهای دروازهای را طوری طراحی می‌کنند که به طور کامل باز و بسته باشد.
هنگامی که شیر به طور کامل باز میشود هیچ انسدادی در طول مسیر ندارد و در نتیجه خسارت ناشی از اصطحکاک ندارد.
بدنه شیرهای دروازهای
گیت ولوها یک استم رزوه‌ای دارند که عملگر (هندویل یا موتور) را به مجرابند (Gate) متصل می‌کند. این نوع شیرها دارای دو نوع استم بالارونده و استم غیر بالارونده هستند.
استم‌های بالا رونده (Rising Stem) به مجرابند متصل می‌شوند و با باز و بسته کردن شیر باهم بالا و پایین می‌روند. بنابراین از روی موقعیت استم می‌توان میزان باز و بسته بودن شیر را تشخیص داد.
استم‌های غیر بالارونده (Non-Rising Stem) به اکچویتر متصل بوده و با آن دوران می‌کنند و به مجرابند (Gate) رزوه شده‌اند. آن‌ها ممکن است نشان‌گر رزوه‌ای روی استم داشته باشند که موقعیت شیر را زمانی که حرکت مجرابندها در داخل شیر پنهان میشود مشخص می‌کنند. استم‌های غیر بالارونده برای زیر زمین یا جایی که فضای عمودی محدود باشد به کار می‌روند.
شیرهای دروازهای و نوع عملکرد
شیرهای دروازهای حرکت خطی داشته و به طور معمول از کلاژر تختی که عمود بر جریان فرآیندی قرار دارد استفاده می‌کند.
Gate به سمت پایین حرکت می‌کند تا راه سیال را سد کرده و باعث قطع جریان شود.
در حالت کلی، سادگی در طراحی گیت ولوها، کاربردهای متنوع و افت فشار کم در سرویس‌های مختلف امروزه این نوع از شیرها را به یکی از پرکاربرد‌ترین شیرهای صنعتی تبدیل کرده‌است.
گیت ولوها هم در سرویس‌های مایع و هم سرویس‌های گازی استفاده می‌شوند ولی عمده کاربرد آن‌ها در سرویس‌های مایع است.
شیرهای دروازهای در ابتدا و در درجه‌ی اول برای کاربردهای قطع و وصل طراحی شدند، جایی که شیر به ندرت عمل می‌کرد. هم‌چنین اختصاصاً برای دوغاب‌ها (Slurries) که مواد جامد را با خود حمل می‌کنند، گرانول‌ها، پودرها (Powder) و سرویس‌های برودتی و سرویس‌های خلأ طراحی شدند. این شیرها می‌توانند مانند یک شیر انسداد قطع و وصل، مجرای کاملاً باز (Full port) داشته باشند که در این حالت کم‌ترین افت فشار را داریم. هم‌چنین مسیر عبور برای پیگ‌ها (وظیفه نظافت خطوط لوله را بر عهده دارند) را باز می‌کنند. هنگامی که انواع شیرهای دستی را باهم مقایسه می‌کنیم گیت ولوها قیمت نسبتاً ارزان‌تری داشته و می‌توان به سادگی قطعات آن را از یکدیگر جدا و تعمیر کرد. زمانی که در شیرهای دروازهای از نشیمن‌گاه‌های فلزی استفاده شود شیر از قابلیت Fire-Safe برخوردار شده و معمولاً در سرویس‌های Fire-Safe استفاده میشود.
شیرهای دروازهای محدودیت‌هایی نیز دارند.
آن‌ها قادر به کنترل فشار در سیستم‌های اختناق نیستند بنابراین عمدتاً در سیستم‌های ساده قطع و وصل به عنوان شیرهای مسدود کننده استفاده می‌شوند. هم‌چنین به سختی باز و بسته شده و در مقابل افت فشار بسیاری هم ایجاد می‌کنند. آب‌بندی در بعضی از کاربردها بسیار سخت به دست می‌آید. علاوه بر آن احتمال کثیف شدن در فرآیندهایی که مواد جامد را به همراه خود می‌کشند در آن‌ها وجود دارد. زیرا این شیرها نسبت به دیگر شیرهای دستی مدت بیشتری زمان برای باز و بسته شدن نیاز دارند
انواع شیرهای دروازهای
به طور کلی شیرهای دروازهای به دو دسته‌ی موازی (Parallel) و گوه‌ای (Wedge-shaped) تقسیم می‌شوند. گیت ولوها موازی از مجرابند تخت به شکل دیسک (Disk Gate) استفاده می‌کنند که بین دو نشیمنگاه موازی جای می‌گیرند. یکی نشیمنگاه بالادست و دیگری نشیمنگاه پایین‌دست. برای دست‌یابی به آب‌بندی مورد نیاز، نشیمن‌گاه‌ها یا دیسک گیت‌ها (مجرابند)(Disk Gate) اندکی حالت شناور داشته و منعطف می‌باشند که باعث میشود جریان ورودی، نشیمن‌گاه‌ها و دیسک را به‌هم فشرده کرده و آب‌بندی قابل قبولی ایجاد شود. (این خاصیت چیزی شبیه به شیرهای توپی ترونیون و فلوتینیگ می‌باشد)
کاربرد شیرهای دروازهای موازی به فشارهای پایین و افت فشارهای پایین و جایی که آب‌بندی فوق‌العاده مورد نیاز نباشد محدود میشود.
در شیرهای دروازهای موازی با ایجاد برخی تغییرات می‌توان آن‌ها را برای بعضی از کاربردهای خاص طراحی کرد.
تقسیم‌بندی برا اساس نوع گوه
گیت ولوها بر اساس نوع گوه استفاده شده در آن‌ها نیز تقسیم‌بندی می‌شوند. شیرهای دروازهای گوه‌ای از دو نشیمنگاه دارای شیب و مجرابندهای دارای شیب کم و نامتقارن استفاده می‌کنند. نشیمن‌گاه‌های شیب‌دار با شیب 5 تا 10 درجه طراحی می‌شوند. نشیمنگاه و مجرابندهای زاویه‌دار ممکن است کمی در اندازه درجه تفاوت داشته باشند، پس هر دوی آن‌ها کمی آزادی عمل در حرکت دارند.
نوع Solid Wedge بیشترین استفاده را به دلیل سادگی و دوام دارند. Solid wedge در هر موقعیتی نصب میشود و تقریباً برای انواع مختلف مایعات نیز مناسب است. ساختمان یک‌پارچه‌ای (یک تکه) دارد و عملاً برای جریان های آشفته استفاده میشود.
نوع دیگر آن Flexible Wedge است که یک دیسک با برش در پیرامون خود برای تغییر در زاویه بین نشیمن‌گاه‌ها دارد. این کاهش سایز، شکل یا ارتفاع (عمق) را تغییر می‌دهد.
برش سطحی و نازک انعطاف‌پذیری کمی می‌دهد اما دوام آن حفظ میشود. به طور عکس، برش‌های بزرگ‌تر و عمیق‌تر انعطاف‌پذیری بالا و دوام پایین‌تر دارند.
