شیر یکطرفه | چک ولو

شیر یکطرفه یا چک ولو چیست؟

شیر یکطرفه | چک ولو | شیر خودکار – شیر غیر برگشتی، شیر رفلاکسی، شیرنگهداری، شیر تک-مسیره، نام های دیگر شیر یکطرفه می باشند. شیر یکطرفه دارای دو دهانه بر روی بدنه خود می باشد. یکی از این دهانه ها جهت ورود سیال و دهانه دیگر برای خروج سیال به کار برده می شود. در نتیجه این شیر اجازه می دهد که سیال (مایع یا گاز) درون شیر جریان یابد اما فقط و فقط در یک مسیر. به این معنی که مسیر برگشتی برای جریان سیال در این شیر وجود ندارد. مدل های مختلفی از شیر یکطرفه در فرآیند و سیستم های مختلف استفاده می شود.

شیر یکطرفه معمولا یکی از مهم ترین اجزای لوله کشی ساختمان می باشد. اگرچه این شیر ها در سایزها و قیمت های مختلف وجود دارند، اما معمولا در سایزهای خیلی کوچک، ساده و ارزان قیمت می باشد.

شیر یکطرفه به صورت اتوماتیک کار می کند و اکثر اوقات توسط شخص و سیستم خارجی کنترل نمی شود. بر این اساس بیشتر آن ها استم و یا دسته ندارند. جنس بدنه (پوسته خارجی) بیشتر شیر های یکطرفه از جنس پلاستیک و یا فلز می باشد. یکی از نکات مهم در شیر های یکطرفه فشار کراکینگ می باشد که حداقل فشار بالادست در فشاری که شیر در آن کار می کند می باشد. در صورتی که این حداقل فشار برآورده نشور شیر یکطرفه اجازه عبور جریان را نمی دهد.

اصطلاحات فنی

فشار کراکینگ: فشار ورودی که در این فشار اولین نشانه جریان اتفاق می افتد (جریان ثابت حباب ها). فشار کراکینگ هم چنین به نام فشار سرنگون شده شناخته می شود.

فشارتجدیدی: فشاری که در آن هیچ نشانه ای از جریان دیده نمی شود. فشار تجدیدی به عنوان فشار آب بندی شناخته می شود.

فشار برگشتی: اختلاف فشار بین فشار ورودی و فشار خروجی را فشار برگشتی می گویند.

اجزای شیر یکطرفه یا چک ولو

شیر یکطرفه (شیر خودکار) معمولا در لوله ها و دیگر تجهیزات مشابه استفاده می شود و یا در تجهیزاتی که مواد و یا سیالات را قادر می سازد تا در یک جهت و بدون بازگشت، جریان جاری شود.

اگرچه چک ولو در فرم، سایز و عملکرد های مختلف وجود دارد، همگی با یک اصل مشابه عمل می کنند. به همین ترتیب، بیشتر این شیر ها به سه قسمت کلی و یا اجزای رایج زیر می باشند:

1. پورت داخلی که اجازه ورود را به مواد (گاز و یا سیال) را می دهد.
2. بدنه که از طریق آن مواد عبور می کنند.
3. پورت خروجی  که اجازه ی خروج مواد از شیر را می دهد.

تکنولوژی های مختلفی جهت تنظیم جریان داخلی و خارجی گازها و سیالات استفاده می شود. اگرچه برخی از اجزای ولو ممکن است شبیه باشند، اما این قطعات قابل تعویض بین انواع شیر ها با سایز، مواد و یا حتی عملکرد های مختلف نمی باشند.

سایر اجزای شیر یکطرفه در زیر آمده است:

شیر یکطرفه | چک ولو | شیر خودکار

1. bonnet joint و یا مفصل بونت: طراحی این مفصل بسته به درجه کلاس ASME متغیر می باشند.
2. hinge pin و یا پین لولا: پین و یا میخ مستحکم به دقت جهت حداکثر استحکام و عمر سرویس ماشین کاری شده است.
3. hinge و یا لولا: این قطعه جهت مقاومت در برابر شوک حاصل از بسته شدن سریع جهت عمر طولانی تر و ادامه بستن شیر طراحی شده است.
4. seat ring و یا حلقه نشیمنگاه: این قطعه دارای وظیفه ی بسیار مهم و سنگینی می باشد وبه صورت کامل به بدنه شیر جوش داده شده است.
5. end connection و یا پایانه اتصال: انتخاب انتهای فلنج  و یا جوش butt جهت انعطاف پذیری پایپینگ.
6. Disk stop و یا متوقف کننده دیسک: این قطعه توقف مثبتی را در موقعیت باز فراهم می کند و هم چنین دیسک ها  را به طور موثری در لوله های افقی و یا عمودی قرار می دهد.
7. anti-rotation lugs و یا آویز چرخشی: lug ها و یا آویز ها اجازه می دهند که دیسک ها آزادانه بنشینند و از چرخش دیسک جلوگیری می کند.
8. Disk و یا دیسک: دیسک قطعه ای سخت و محکم می باشد که به دور hinge و یا لولا پیچانده و به چرخش درآمده است. سطح سیت به حلقه ی سیت جهت قطع مثبت جوش داده می شود.
9. بدنه: به صورت پورت کامل و با وظیفه ای بسیار مهم و با ضخامت جهت حداکثر عمر سرویس می باشد. که توسط کارفرمایان به اختیار تخلیه می شود.

انواع شیر یکطرفه

• شیر یکطرفه توپی

شیر یکطرفه ای می باشد که جز بندش آن توپی متحرکی می باشد که مانع جریان سیال می شود. در بعضی از شیر های یکطرفه توپی، توپی توسط فنر تعبیه شده است که آن را بسته نگه دارد. برای مدل های که بدون فنر می باشد، جریان برگشتی لازم است که توپی را به سمت سیت حرکت دهد تا آب بندی صورت گیرد. سطح داخلی شیر یکطرفه توپی باید به صورت مخروطی باشد تا در زمانی که جریان برگشتی وجود ندارد بتواند توپی را به سمت سیت هدایت کند و آب بندی مثبتی را ایجاد کند. شیر یکطرفه های توپی معمولا، کوچک، ساده و ارزان قیمت می باشند. این شیر ها به طور معمول در مینی پمپ ژلی و سیالی، تجهیزات اسپری، لامپ های لاستیکی برای پمپاژ هوا و …، پمپ هوا دستی و دیگر پمپ ها و سرنگ های قابل استفاده مجدد به کار برده می شود.

اگرچه اغلب توپی ها از جنس متال ساخته می شود، می تواند از جنس های دیگری نیز ساخته شوند. در بعضی موارد خاص از مواد بسیار با دوام و یا بی اثر مانند یاقوت کبود استفاده می شود. در پمپ های فشار بالا HPLC و دیگر عملیات مشابه معمولا از یک شیر یکطرفه توپی کوچک با توپی مصنوعی از جنس یاقوت و سیت از جنس یاقوت کبود  و یا در زمانی که نشتی و مقاومت شیمیایی زیاد است. هر دوی سیت و توپی از جنس یاقوت ساخته می شود.

پس از استفاده طولانی مدت، چنین شیر هایی سرانجام کهنه و فرسوده می گردند و درون سیت یک شکاف ایجاد می شود و نیاز به جایگزینی خواهد داشت. ینابراین این چنین شیر طوری ساخته می شود که قابل جایگزینی باشد و معمولا در داخل یک جنس بدنه پلاستیکی کوچک در یک اتصال فلزی قرار می گیرد که می تواند فشار بالایی را تحمل کند و به سر پمپ وصل می شود.

شیر های یکطرفه مشابه دیسک توپی نمی باشد و مدل های دیگری مانند یک پوسته قارچی شکل که توسط فنر بالا و پایین می شود. شیر یکطرفه توپی همانند شیر های توپی که گونه دیگری از شیر می باشد که توپی همانند یک روتور قابل کنترل برای توقف جریان مستقیم است، نمی باشد.

• شیر یکطرفه دیافراگمی

این شیر شامل بک دیافراگم لاستیکی خمشی برای ایجاد یک دهانه معمولا بسته استفاده می کند. جهت عبور جریان از شیر یکطرفه، فشار در بالادست باید بزرگتر از فشار در پایین دست باشد با یک مقدار معین که به عنوان اختلاف فشار شناخته می شود. هنگامی که فشار مثبت متوقف می شود، دیافراگم به صورت اتوماتیکی به حالت اولیه ی بسته خود بر می گردد.

• شیر یکطرفه چرخشی باز و بسته

شیر یکطرفه چرخشی و یا شیر یکطرفه با دیسک انحرافی شیر های یکطرفه ای هستند که دیسک، بخش متحرک برای مسدود کردن جریان، چرخش روی لولا و یا محور و یا حتی روی سیت برای مسدود کردن جریان برگشتی و یا بستن سیت برای اجازه جریان رفت به کار برده می شود. مقطع باز کردن سیت عمود بر خط مرکزی بین دو قسمت و یا زاویه می باشد. اگرچه شیر یکطرفه چرخشی در سایزهای مختلف موجود است، اما شیر های یکطرفه با سایز بزرگ معمولا شیر یکطرفه چرخشی می باشد. یکی از معایب شیر های یکطرفه چرخشی پدیده ضربه قوچ می باشد.

این پدیده زمانی اتفاق می افتد که شیر بسته می شود و جریان به ناگهانی را مسدود می کند که باعث ایجاد موج فشاری می گردد. موج های حاصله با سرعت به لوله ها و شیر ها اعمال می شودو فشار زیادی بر روی فلزات و ارتعاشات سیستم اعمال می کند. پدیده ضربه قوچ باعث ترکاندن پمپ ها، شیرها و لوله ها در سیستم می شود.

شیر ضربه ای در مکانیسم سیفون توالت ها نمونه ای از این شیرها می باشد. فشار منبع این شیر را بسته نگه می دارد و با کشیدن شیر ضربه به صورت دستی بر این فشار غلبه می کند. سپس تا زمانی که مخزن و شیر ضربه ای به علت گرانش تخلیه شود، شیر باز می ماند. مدل دیگری از شیر ضربه ای در عملیات آتش نشانی و سیستم های آتش نشانی استفاده می شود. دریچه لولایی تنها در جهت جریان باز می شود.شیر ضربه ای معمولا دارای یک فنر است زمانی که هیچ جریانی وجود ندارد، دریچه را ببندد.

مثال دیگر، شیر آب برگشتی است که (در سیستم های زهکشی بهداشتی) که شیر را در زمانی که مسیر برگشتی باعث ایجاد سیلاب می گردد و هم چنین از بازگشت آب فاضلاب محافظت می کند. این خط بیشتر در در سیستم های زهکشی بهداشتی اتقاق می افتد  که به سیستم های تلفیقی ترکیبی و سیستم های زهکشی آب باران ارتباط دارد، اتفاق می افتد. این حالت ممکن است ناشی از باران شدید و یا سیلاب باشد.

• شیر یکطرفه مسدود کننده

شیر یکطرفه ای است که کنترل گسترده ای برای مسدود کردن صرف نظر از مسیر جریان و یا فشار دارد. علاوه بر مسدود کردن جریان برگشتی و یا فشار رو به جلو (رفتار طبیعی شیر یکطرفه)، هم چنین می تواند عمدتا توسط هر مکانیسم خارجی نیز بسته شود، مانع از هر گونه جریان صرف نظر از فشار می شود.

• شیر یکطرفه بالابر

شیر یکطرفه ای است که دیسک، که معمولا به عنوان بالابر شناخته می شود می تواند توسط فشار بالا جریان ورودی و یا بالادست از سیت خود به بالا برده شود تا اجازه جریان به طرف پایین دست و یا خروجی بدهد. یک هادی حرکت دیسک روی خط عمودی را نگه می دارد. بنابراین شیر بعدها به درستی روی سیت قرار می گیرد. هنگامی که فشار دیگر بالا نباشد، گرانش و یا فشار پایین دستی بالا موجب پایین آوردن دیسک روی سیت می شود و جریان برگشتی را متوقف و شیر را می بندد.

• شیر یکطرفه خطی

این شیر مشابه به شیر یکطرفه بالابر است. اگرچه این شیر معمولا یک فنر دارد که زمانی که فشار بالادست شیر زیاد باشد به بالا برده می شود. فشار مورد نیاز در بالادست شیر جهت غلبه به فشار فنر که فشار کراکینگ نامیده می شود، می باشد. زمانی که فشار داخل شیر کمتر از فشار کراکینگ می شود، فنر شیر را برای جلوگیری از جریان برگشتی در پروسه می بندد.

• شیر یکطرفه دندانه دار

شیر یکطرفه ای است که جریان در آن از طریق یک لوله نرم به سمت پایین دست جریان می یابد. فشار برگشتی این لوله را از بین می برد و جریان را قطع می کند. این شیر از جنس پلاستیک و الاستومر مصنوعی ساخته شده است که قوس اردکی شکل گرفته است و به طور معمول در عملیات پزشکی برای جلوگیری از آلودگی به علت برگشت جریان استفاده می شود.

• شیر غیر برگشتی پنوماتیک

این شیر در جایی استفاده می شود که شیر غیر برگشتی نرمال عملکرد خوبی ندارد. برای مثال جایی که خطر ورود سیلاب به یک سایت وجود دارد اما خطر دیگری از جمله آلودگی، ریختگی مواد شیمیایی، ترک و شکاف سایت و آلوده سازی محیط زیست هم وجود دارد.

چند شیر یکطرفه می توانند به صورت سری به هم متصل شوند. برای مثال یک شیر یکطرفه دوگانه معمولا برای جلوگیری از مسیر برگشتی و آلوده کردن آب برگشتی سیفون به خطوط تامین آب شهری حفظ کند. هم چنین شیر های یکطرفه توپی ترکیبی از دو توپ/سیت به ترتیب می باشد که در یک بدنه جهت اطمینان از اینکه نشتی مثبت در هنگام مسدود کردن جریان برگشتی و پیستون، شیر یکطرفه، شیر یکطرفه ویفری و شیر یکطرفه توپی مخروطی وجود ندارد در یک بدنه ساخته می شود.

• شیر یکطرفه استیل

یکی از مواردی که از شیر یکطرفه در آن استفاده می شود، هنگامی است که سیال مورد استفاده خورنده باشد. آب نیز به نوعی خورنده است و پس از مدتی باعث خرابی شیر های یکطرفه از نوع برنجی می شود. هرچه آب دارای مواد خورنده بیشتر باشد مانند نمک استفاده از این نوع جنس بدنه بیشتر اهمیت پیدا می کند. علاوه بر این دمای آب نیز یکی از فاکتور های مهم در خوردگی است که به همین دلیل معمولا” در سیالات آب گرم یا بخار از جنس بدنه استیل استفاده می شود. علاوه بر این معمولا” جنس بدنه شیر یکطرفه استیل از تحمل فشار بالاتری برخوردار است.

• شیر یکطرفه سوپاپی مکش

سوپاپ مکش آب یا شیر یکطرفه سوپاپی مکش نوعی شیر صافی است که به منظور جلوگیری از برگشت آب در دهانه لوله ها در کف چاه قرار می گیرند. این تجهیز ساختاری ساده ولی کارائی بالایی دارند که در کاربردهای مختلف صنعتی و کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرند. داخل این شیر نوعی توری از جنس استیل و یا آهن گالوانیزه تعبیه شده است که عمل فیلتراسیون را انجام  داده و از پمپ و سایر قطعات سیستم در برابر ورود مواد زائد، ذرات معلق و رسوبات محافظت می کند. جنس بدنه سوپاپ مکش از چدن نشکن با مقاومت بالا ساخته شده است در داخل آن یک دیسک تعبیه شده است که از برگشت آب به پائین جلوگیری می کنند.

از مزایای ویژه این تجهیز آببندی درست و مقاومت بالا در برابر محیط های مرطوب و خورنده است و در دو نوع رزوه ای و فلنجدار طراحی و تولید می شوند.

کاربرد شیر یکطرفه

1- پمپ آب

شیر های یکطرفه ای معمولا در انواع پمپ آب مورد استفاده قرار می گیرند. پمپ های پیستونی و دیافراگمی مانند پمپ های اندازه گیری برای کروماتوگرافی از شیر های یکطرفه توپی رفت و برگشتی استفاده می کند. این شیر ها اغلب شبیه سیلندرهای کوچک به سر پمپ در خطوط ورودی و خروجی متصل هستند. بسیاری از پمپ ها با مکانیسم مشابه جهت انتقال سیال به پیرامون از شیر یکطرفه  مانند شیر یکطرفه توپی استفاده می کند. پمپ های تغذیه یا انژکتور هایی که آب بویلرهای بخار را تامین می کند از شیرهای یکطرفه برای جلوگیری از برگشت جریان استفاده می کنند. شیرهای یکطرفه هم چنین در پمپ هایی استفاده می شود که آب را برای اسلایدهای تامین آب تامین می کنند.

2- پروژه های صنعتی

شیر های برگشتی معمولا در سیستم سیالی های متعدد مانند دستگاه های شیمیایی و نیروگاه ها و بسیاری از فرآیند های صنعتی دیگر استفاده می شدند. عملیات معمول در صنایع هسته ای شامل سیستم کنترل تغذیه آب، خطوط تخلیه، آب آشامیدنی، سیستم پردازش متعدد، سیسنم N2، سیستم نظارت و نمونه برداری.

در هواپیما و هوافضا در جایی که لرزش، دما و خورندگی مایعات زیاد می باشد از شیر یکطرفه برگشتی استفاده می شود. برای مثال، از فضاپیماها و موشک های پرتاب کننده جهت سیستم کنترل کنترل واکنش (RCS) و سیستم های کنترل نظارت (ACS) و سیستم هیدرولیک هواپیما به کار برده می شود.

هم چنین این شیر ها معمولا در جایی که گازهای مختلف با هم ترکیب می شوند و به یک جریان گاز ختم می شوند به کار برده می شود. شیر یکطرفه بر روی هر جریان گاز منحصر به فردی برای جلوگیری از ترکیب گازها به حالت اولیه نصب می شود. برای مثال اگر یک سوخت و اکسید کننده جهت اطمینان حاصل کردن از اینکه سیلندر اصلی گاز خالص و غیر قابل اشتعال باقی می ماند، استفاده می شود.

در سال 2010، جت آزمایشگاهی ناسا مجددا طراحی شیر یکطرفه را اصلاح کرد با این انگیزه که می توان سیال های مختلف مخزن های جداگانه ذخیره کرد و نشان بدهند که زندگی در مریخ بدون ترس از آلودگی متقابل شدنی است.

3- مصارف خانگی

در برخی از آبپاش های آبیاری و آبیاری های قطره ای شیر یکطرفه کوچکی دارند تا خطوط را از تخلیه در هنگامی که سیستم خاموش است نگه دارند. شیر های یکطرفه در سیستم های گرمایشی خانگی جهت جلوگیری از انتقال عمودی. مخصوصا در ترکیب با تاسیسات حرارتی خورشیدی که به عنوان ترمز های گرانشی نیز شناخته می شوند، کاربرد دارند. سیستم های جمع آوری آب باران که در تامین آب اصلی قرار می گیرد ممکن است نیاز به یک یا چند شیر یکطرفه جهت جلوگیری از آلودگی عرضه آب اولیه توسط آب باران را داشته باشند. جک های هیدرولیک نیز برای ایجاد فشار بر روی بالابر های جک از شیر های یکطرفه استفاده می شود. شیر های یکطرفه همچنین به طور گسترده در اسباب بازی ها، تشک ها و قایق ها به کار برده می شود. علاوه بر این، پیش از این نیز از کاربرد آن در پمپ آب خانگی گفته شد.