شیر دیافراگمی (Diaphragm Valve) یکی از شیرهای صنعتی و از خانواده شیر برقی پنوماتیک است. این شیر از نوع ﺣﺮﮐﺖ خطی است و برای باز و بسته کردن مسیر و تنظیم میزان جریان و کنترل فشار استفاده می شود. علت نامگذاری شیر دیافراگمی که به آن دیافراگم ولو نیز گفته می شود، به دلیل انعطاف پذیر بودن دیسک مورد استفاده در آن می باشد. در این نوع شیر ساقه شیر با حرکت عمودی، دیسک ارتجاعی را به کف بدنه چسبانده و در حالت حرکت به بالا، آن را جدا می کند.
نشتی در شیرهای دیافراگمی به خاطر وجود دیافراگم انعطاف پذیر، تقریبا صفر است. این مزیت باعث شده که از این نوع شیرها برای انتقال سیال های سمی و خطرناک، سیالات حاوی ذرات جامد، سیالات رادیواکتیوی و تمامی سیالاتی که می‌توانند موجب آلودگی شوند، استفاده کرد. همچنین از این شیر در خطوطی که نیازمند خلا نیز است، استفاده می گردد. زیرا کوچکترین نشتی از شیر باعث از بین رفتن خلا شده و عملا سیستم از مسیر حرکتی درست خود خارج می شود.
شیرهای دیافراگمی در صنایع غذایی و داروسازی به فراوانی استفاده می‌شود.
برای کسب اطلاعات در مورد شیر توپی به مقاله “آشنایی با شیر توپی و انواع آن” مراجعه فرمایید.
نحوه عملکرد شیر دیافراگمی
در این شیر، دیسک ارتجاعی دارای انعطاف به یک عضو فشاری یا اصطلاحا کمپرسور متصل می شود. همراه با استم (Stem) شیر، کمپرسور نیز بالا و پایین رفته و دیافراگم نیز به صورت هم جهت با آنها حرکت می‌نماید. با پایین آمدن کمپرسور، دیافراگم به قسمت زیرین محفظه‌ی شیر فشرده شده و مسیر جریان سیال را مسدود میکند.
طراحی دیافراگم ولو به گونه‌ای است که هنگام باز شدن شیر به جای آنکه کمپرسور، دیافراگم را کاملا از کف نشیمنگاه جدا کند، استم را به آرامی درون کمپرسور بالا برده و توسط استم که به قسمت مرکزی دیافراگم متصل است، دیافراگم را از جای خود بلند میکند تا جریان به تدریج برقرار شود و بتوان دبی سیال را تنظیم کرد.
دیافراگم ولو با یک چرخش ۹۰ درجه در اهرم آنها، از حالت کاملاً باز به حالت کاملاً بسته تغییر می‌کنند. عملگر یا اکچویتور این شیر بسته به اندازه و کاربرد می‌تواند از نوع دستی، الکتریکی، هیدرولیک و پنوماتیک باشد.
اجزای شیر دیافراگمی
- عملگر فلکه ای
- درپوش
- استاد بولت اتصال ساقه به دیافراگم
- تقویت کننده درون دیافراگم
- غلاف ساقه
- ساقه
- کمپرسور
- حفره پیچ
- درزبند بین دیافراگم و بدنه
- بند یا زین
- مسیر عبور سیال
- مجرای حرکت دیافراگم
- اتصالات انتهایی شیر
انواع شيرهای ديافراگمی بر اساس جنس
- شیرهای دیافراگمی استیل
- شیرهای دیافراگمی چدنی
- شیرهای دیافراگمی فولادی
- شیرهای برقی دیافراگمی
- شیرهای پینچ ولو
شيرهای ديافراگمی بر اساس شكل بدنه
شیر دیافراگمی با برآمدگی یا زینی (Weir Type)
معمولا این شیرها به منظور تنظیم جریان سیال استفاده می گردند. مدل زینی این شیر (Weir Type Diaphragm Valve) برای تنظیم دبی مناسب‌تر بوده اما دارای بعضی از محدودیت ها نیز می‌باشد. این مدل شیر مناسب برای جریان های ضعیف و کم فشار است و از یک کمپرسور دوجزئی استفاده می‌نماید.
در این مدل از شیرها به منظور جلوگیری از کشیدگی و ایجاد فشار زیاد بر دیافراگم، یک برآمدگی یا انحنای زینی شکل در قسمت پایین نشیمنگاه شیر ایجاد شده تا موقع بسته شدن شیر، دیافراگم به میزان کمتری کشیده شود. در این مدل شیر، عمر دیافراگم بیشتر می باشد. اما باید به این نکته که کاهش ناگهانی سطح مقطع شیر موجب افت فشار بالا در جریانات پر فشار می‌شود نیز توجه نمود. همچنین در صورت عبور سیالات دوغابی از این نوع شیر امکان لخته شدن سیال در مسیر شیر وجود دارد.
شیر دیافراگمی صاف یا بدنه مستقیم (Straight Type Diaphragm Valve)
در این مدل از شیرها هیچگونه انحنایی در قسمت نشیمنگاه شیر وجود نداشته و ساختار نشیمنگاه کاملا صاف می باشد. با توجه به این ساختار، لازم است که هنگام بسته شدن شیر، دیافراگم مقدار زیادی کشیده شده و فشار زیادی را متحمل گردد. اگر چه در مواردی که دبی و فشار سیال بالا باشد، باید از این مدل شیر استفاده شود تا مسیر جریان سیال کاملا باز باشد.
همچنین استفاده از مدل صاف این شیر موجب عدم رسوب جریانات دوغابی می شود. اما در مواردی که نیاز به شستشوی شیرآلات است، استفاده از نوع صاف توصیه می‌شود.
انواع دیافراگم ولو صاف
- شیر دیافراگمی با قطر گذرگاه مستقیم (Full Bore)
- شیر دیافراگمی با قطر گذرگاه باریک (Reduced Bore)
انواع شیر دیافراگمی بر اساس نوع اتصال
شیر دیافراگم دنده ای
دیافراگم ولو دنده ای معمولا برای سایز هایی تا ۳ اینچ تولید می شود. از این شیر برای اتصال به لوله رزوه ای استفاده شده و قطر بیرونی لوله با قطر داخلی شیر(محل عبور سیال) یکی بوده و می توان با اطمینان به لوله متصل نمود. بدنه آنها معمولا از جنس هایی مانند چدن و استیل با گرید های مختلف تولید می گردد.
شیر دیافراگم کلمپی
معمولا این مدل شیر از جنس استیل با گرید های مختلف برای صنایع غذایی و شمیایی و دارویی تولید می شود. نوع اتصال دیافراگم ولو کلمپی از اتصال کلمپ بوده و لوله، لب به لب دیافراگم ولو کلمپی قرار گرفته و به وسیله کلمپ محکم می گردد.
شیر دیافراگم فلنجی
معمولا این شیر از جنس چدن و با دو نوع برآمدگی و بدون برآمدگی تولید می شود. دیافراگم این مدل شیر از جنس های مختلف از قبیل تفلون و لاستیک و … می باشد. فلنج های آنها یا مطابق استاندراد ASME بر اساس کلاس ۱۵۰ و یا بر اساس استاندارد DIN برای فلنج های PN6,PN10,PN16 تولید می گردند. به منظور اتصال شیر به لوله باید دو تا فلنج از یک استاندارد باشند و سوراخ ها نیز هم مرکز باشند و پیچ ها به روش ضربدری بسته شوند.
مزایای شیر دیافراگمی
- امکان استفاده از شیر برای تمام سیالات سمی و دوغابی
- قابلیت نصب به صورت افقی و عمودی در خط لوله
- عدم احتیاج به آب بندی و میزان نشتی نزدیک به صفر
- تعمیرات راحت و امکان تعویض دیافراگم در صورت بروز خرابی
- اغتشاشات و تلاطم کمتر در مسیر جریان
معایب شیر دیافراگمی
- عدم امکان استفاده در شرایط دما و فشار زیاد به دلیل احتمال خرابی دیافراگم
- ایجاد افت فشار در مسیر جریان برای مدل زینی دیافراگم ولو (Weir Type Diaphragm Valve)