شیر چک فشار کم ترک: انواع، انتخاب و کاربردها

شیر چک فشار کم ترک چیست؟

هنگامی که فشار بالادست با یک حاشیه خاص از فشار پایین دست فراتر رود، یک شیر باز می شود فشار ترک خوردگی . برای اکثر شیرهای چک استاندارد فنری، فشار ترک بین 3 تا 15 psi کاهش می یابد. یک شیر چک فشار ترک پایین طوری طراحی شده است که در فشارهای دیفرانسیل بسیار کمتر از این محدوده باز شود - معمولاً زیر 1 psi، و در برخی از طرح‌ها تا 0.05 psi یا حتی کسری از یک اینچ ستون آب.

این تمایز زمانی اهمیت دارد که فشار محرکه در یک سیستم برای باز کردن یک سوپاپ استاندارد بسیار ضعیف باشد. در مدارهای بادی کم جریان، خطوط مایع تغذیه شده با گرانش، سیستم‌های برودتی، و ابزار دقیق حساس، دریچه‌ای که برای شکستن 5 psi نیاز دارد، به سادگی بسته می‌ماند - جریانی که قرار است عبور کند را مسدود می‌کند. برای این شرایط، شیر چک فشار کم ترک یک گزینه برتر نیست. این تنها گزینه ای است که کار می کند.

برای نگاهی وسیع تر به چگونه فشار ترک خوردگی در شرایط واقعی خط لوله رفتار می کند از جمله تأثیر ویسکوزیته سیال و جهت گیری نصب، اصول به طور مستقیم به کاربردهای کم فشار منتقل می شود.

فشار ترک چگونه تعیین می شود

فشار ترک یک درجه بندی دلخواه نیست - این فشار از تعادل فیزیکی بین نیروهایی که دریچه را بسته نگه می دارند و فشار بالادستی که آن را فشار می دهد ظاهر می شود. چهار متغیر بر این تعادل حاکم است:

پیش بارگذاری فنری: در طراحی های فنری، فنر سبک تر به معنای فشار ترک خوردگی کمتر است. دریچه ای که ترک خوردگی psi زیر 1 را هدف قرار می دهد، معمولاً از فنر بسیار نرم استفاده می کند - گاهی اوقات کمی بیشتر از یک راهنمای برگشت - یا اصلاً فنری ندارد.
ناحیه صندلی سوپاپ: فشار روی منطقه اثر می گذارد. قطر صندلی کوچکتر به نیروی مطلق کمتری برای باز شدن شکاف نیاز دارد، به همین دلیل است که شیرهای بازرسی خطی مینیاتوری اغلب فشار ترک خوردگی کمتری نسبت به واحدهای با سوراخ بزرگتر در همان بار فنر دارند.
وزن عنصر آب بندی: در طرح‌های بدون فنر - دریچه‌های قبض اردکی، چک‌های توپی شناور آزاد، و دریچه‌های محافظ با پالت‌های آلومینیومی - نیروی جاذبه به تنهایی دریچه را بسته نگه می‌دارد. سپس فشار ترک صرفاً با وزن عنصر بسته کننده تقسیم بر مساحت مؤثر آن تعیین می شود.
جهت نصب: دریچه ای که به صورت عمودی نصب شده و جریان به سمت بالا می رود، علاوه بر فنر، باید عنصر آب بندی خود را در برابر گرانش بلند کند. همان دریچه ای که به صورت افقی نصب شده است، یا با جریان رو به پایین، می تواند با فشار تفاضلی کمتر ترک بخورد.

قبل از تعیین یک دریچه، درک نحوه تعامل هر متغیر ضروری است. مشورت کنید راهنمای گام به گام محاسبه و انتخاب فشار ترک خوردگی برای تأیید اینکه فشار نامی ترک خوردگی یک شیر کاندید در شرایط نصب واقعی شما به دست می‌آید.

انواع شیر با فشار ترک خوردگی کم

همه طرح های شیر چک به یک اندازه قادر به دستیابی به فشارهای ترک خوردگی کم نیستند. جدول زیر محدوده فشار ترک خوردگی معمولی و مبادلات کلیدی را برای رایج ترین پیکربندی ها خلاصه می کند:

محدوده فشار ترک معمولی بر اساس نوع شیر. مقادیر واقعی به اندازه، انتخاب فنر و جهت نصب بستگی دارد.
نوع سوپاپ	فشار ترک معمولی	مزیت کلیدی	محدودیت اصلی
فلاپر / دو بال	0.05 - 0.5 psi	محدودیت بسیار کم در جریان کامل؛ فشرده	یکپارچگی آب بندی می تواند در فشار برگشتی بالا متفاوت باشد
منقار اردک (الاستومری)	0.01 - 0.3 psi	فشار ترک نزدیک به صفر؛ عدم وجود قطعات فلزی در مسیر جریان	محدود به الاستومرهای سازگار؛ محدوده فشار باریک
دیافراگم	0.2 - 1.5 psi	آب بندی خوب در معکوس؛ عملیات بی صدا	دیافراگم fatigue over cycles; limited temperature range
چک توپ (بدون فنر)	0.1 - 1.0 psi (وابسته به جهت)	ساده؛ خود تمیز کردن؛ کم هزینه	فشار ترک به طور قابل توجهی با جهت گیری متفاوت است
پاپت فنری نرم / خطی	0.5 - 3.0 psi	صندلی قابل اعتماد؛ گزینه های مواد گسترده	محدودیت جریان بالاتر از فلپر در حالت باز کامل
دیسک لاستیکی (ویفر/فلنجدار)	0.3 - 2.0 psi	هزینه کم؛ به راحتی در خطوط فلنجی موجود مقاوم سازی می شود	سایش دیسک در کاربردهای چرخه بالا

انتخاب مواد به اندازه هندسه سوپاپ اهمیت دارد. برای محیط های تهاجمی - اسیدها، مواد سوزاننده یا آب کلردار - دریچه هایی با روکش PTFE، فولاد ضد زنگ یا بدنه فلوروپلیمری ضروری است. برای خدمات استاندارد آب و هوا، چدن داکتیل و پلاستیک های مهندسی شده ترکیبی مقرون به صرفه از دوام و واکنش کم ترک خوردگی را ارائه می دهند. یک راهنمای دقیق را مرور کنید انواع دیسک و مواد مورد استفاده در ساخت شیر چک زمانی که سیال فرآیند یا محدوده دمایی گزینه های شما را محدود می کند.

فشار ترک خوردگی در مقابل فشار مجدد مهر و موم

یکی از پیامدهای فشار ترک خوردگی بسیار کم اغلب دست کم گرفته می شود: شیر ممکن است به محض قطع جریان، به خودی خود دوباره محکم بسته نشود. در اینجا دلیل آن است.

یک سوپاپ برگشت فنری با فشار ترک بالای تقریباً 5-3 psi نیروی فنری کافی برای فشار دادن عنصر آب بندی محکم به محل خود در هنگام معکوس شدن جریان دارد. انرژی فنری که در برابر جریان رو به جلو مقاومت می کند، همان انرژی است که باعث بسته شدن می شود. پیش بار فنر را رها کنید تا به ترک خوردگی زیر 1 psi برسید و انرژی بسته شدن با آن از بین می رود. دریچه در حال حاضر به فشار برگشتی سیستم - نه فقط برگشت فنر - برای حباب بندی مجدد بستگی دارد. این بدان معناست که فشار آب بندی مجدد اغلب بیشتر از فشار ترک در طرح های با فشار ترک خوردگی کم است، گاهی اوقات ضریب دو تا پنج.

برای مهندسان، مفهوم عملی ساده است: تأیید کنید که سیستم شما پس از توقف جریان، فشار جریان معکوس کافی ایجاد می کند، یا طرحی را انتخاب کنید - مانند یک بالکن دوگانه با یک صندلی نرم الاستومری - که بدون نیاز به فشار برگشتی قابل توجهی به بسته شدن مثبت می رسد. طرح‌های بدون فنر مانند دریچه‌های اردکی و دیافراگمی اغلب در مدارهای پزشکی و آزمایشگاهی ترجیح داده می‌شوند، دقیقاً به این دلیل که هم فشار ترک خوردگی پایین و هم خود آب‌بندی قابل اعتماد را از طریق هندسه به جای نیروی فنر انجام می‌دهند.

جاهایی که از شیرهای چک فشار کم ترک استفاده می شود

دریچه‌های بازرسی فشار ترک خوردگی پایین هر جا که فشار سیستم در دسترس برای جریان محدود باشد ظاهر می‌شوند یا حتی در جایی که افت فشار متوسط در سراسر شیر باعث کاهش عملکرد سیستم می‌شود. واضح ترین نمونه ها به پنج دسته کلی تقسیم می شوند:

تهویه مطبوع و خدمات ساختمانی: مدارهای متعادل کننده در سیستم های آب سرد و گرمایش در فشارهای دیفرانسیل اندازه گیری شده بر حسب فوت آب و نه psi عمل می کنند. ترک خوردگی دریچه با 2 psi مقاومت غیر قابل قبولی را افزایش می دهد. دیسک لاستیکی با فشار ترک خوردگی پایین و شیرهای چک ویفری انتخاب استاندارد برای این مدارها هستند.
تصفیه آب و فاضلاب: پمپ‌های دوز شیمیایی، معرف‌ها را در هد تخلیه پایین تحویل می‌دهند. دریچه‌های بازرسی روی کیل‌های تزریق باید در فشار دیفرانسیل پمپ - اغلب بسیار زیر 1 psi - به طور قابل اعتماد باز شوند و در عین حال از برگشت سیفون در هنگام توقف پمپ جلوگیری شود.
سیستم های اطفاء حریق و آبپاش: شیرهای هشدار لوله مرطوب و شیرهای بازرسی منطقه باید به اختلاف فشار بسیار کوچکی که توسط یک سر آبپاش باز ایجاد می شود پاسخ دهند. دریچه های فشار آهسته یا پرترک فعال شدن را به تاخیر می اندازند.
ابزار دقیق و کنترل پنوماتیک: خطوط تصفیه هوا و نیتروژن ابزار کم فشار - که با فشار سنج چند اینچ از ستون آب کار می کنند - به دریچه هایی نیاز دارند که مقاومت ناچیزی در جهت جلو و ایزوله مطمئن در برابر آلودگی به عقب ارائه می دهند.
تجهیزات پزشکی و تجهیزات آزمایشگاهی: پمپ‌های پریستالتیک، سیستم‌های تزریق و تجهیزات نمونه‌گیری گاز فشارهای دیفرانسیل کمی ایجاد می‌کنند. دریچه های چک اردک و دیافراگمی با فشار ترک خوردگی که بر حسب میلی بار اندازه گیری می شود در این کاربردها استاندارد هستند.

برای لوله‌کشی فرآیند در کارخانه‌های صنعتی که در آن جریان‌های متوسط تا زیاد وجود دارد، شیرهای چک چدن داکتیل برای سیستم های خط لوله صنعتی دوام و درجه فشاری را ارائه می دهد که محیط های سخت به آن نیاز دارند، در حالی که همچنان طرح های دیسک لاستیکی با فشار ترک خوردگی مناسب برای اکثر کاربردهای خدمات ساختمانی را ارائه می دهد.

نحوه انتخاب شیر مناسب برای سیستم

انتخاب صحیح شیر به معنای کار کردن از طریق پارامترهای زیر به ترتیب است - نه با قیمت یا در دسترس بودن شروع کنید:

حداقل فشار دیفرانسیل رانندگی را تعریف کنید. این کوچکترین دیفرانسیلی است که سیستم شما تا به حال در سراسر محل دریچه ایجاد می کند. فشار ترک هدف شما باید کمتر از این مقدار باشد - با حاشیه. اگر حداقل دیفرانسیل 0.5 psi باشد، دریچه ای که دارای ترک 0.3 psi است به طور خودکار ایمن نیست. تأیید کنید که فشار ترک در جهت نصب و شرایط سیال شما مشخص شده است.
ظرفیت جریان مورد نیاز را شناسایی کنید. فشار ترک خوردگی کم و Cv بالا (ضریب جریان) همیشه با هم نیستند. طرح های Flapper معمولا Cv بالاتری نسبت به طرح های پاپت با همان اندازه اسمی ارائه می دهند. اطمینان حاصل کنید که دریچه می تواند اوج دبی شما را در محدوده افت فشار قابل قبول در هنگام باز بودن کامل عبور دهد.
شرایط مایع و سرویس را مشخص کنید. دما، شیمی سیال، محتوای ذرات، و کلاس تمیزی مورد نیاز، همگی انتخاب مواد را محدود می‌کنند. فولاد ضد زنگ و طرح‌های PTFE دارای کاربردهای خورنده و با خلوص بالا هستند. برای سرویس آب استاندارد، ترکیبات دیسک چدن و لاستیک NBR بادوام و مقرون به صرفه هستند. الف شیر چک دیسک لاستیکی فولاد ضد زنگ هر دو مورد نیاز را در جایی که مقاومت در برابر خوردگی خفیف و فشار ترک خوردگی کم مورد نیاز است را برطرف می کند.
الزامات کلاس نشتی و آب بندی مجدد را تأیید کنید. اگر نشتی صفر در معکوس اجباری است، طرحی با هندسه صندلی مثبت انتخاب کنید و فشار آب بندی مجدد را در برابر فشار جریان معکوس مورد انتظار سیستم خود بررسی کنید. خاموش شدن محکم حباب تحت فشار کم به یک پیش بار فنر بیشتر (که فشار ترک خوردگی را افزایش می دهد) یا یک مکانیسم آب بندی مبتنی بر هندسه مانند یک لایحه اردک الاستومری نیاز دارد.
استانداردهای قابل اجرا را تأیید کنید. شیرهای چک صنعتی برای لوله کشی تحت فشار تحت استانداردهایی که یکپارچگی پوسته، پذیرش نشت صندلی و عملکرد بسته شدن را تعریف می کنند، آزمایش و تایید شده اند. الزامات بازرسی و آزمایش شیر تحت API 598 . تأیید کنید که شیر انتخابی شما دارای گواهینامه درخواست شده توسط مشخصات پروژه یا کد محلی شما است.
حساب چرخه عمر و نگهداری. شیرهای فشار ترک خوردگی کم با فنرهای بسیار سبک یا عناصر الاستومری نازک نسبت به شیرهای چک صنعتی سنگین نسبت به رسوب ذرات و تخریب شیمیایی حساس تر هستند. در زمان انتخاب نهایی، فواصل تمیز کردن، در دسترس بودن قطعات یدکی و هزینه تعویض برنامه ریزی نشده را در نظر بگیرید.

انجام این شش مرحله قبل از نهایی کردن مشخصات، بسیاری از خطاهای اعمال نادرست را از بین می برد - و از مشکل بسیار گرانتر شیری که خیلی دیر ترک می زند، خیلی شل آب بندی می شود یا در اوایل سرویس از کار می افتد، جلوگیری می کند.