شیرهای دیافراگمی: انواع، اصول کار و کاربردهای صنعتی

چه چیزی دریچه های دیافراگمی را متفاوت می کند

دریچه های دیافراگمی جریان را با فشار دادن یک غشای منعطف - دیافراگم - در برابر یک سرریز یا از طریق یک بدنه مستقیم کنترل کنید و سیال را به طور کامل از مکانیسم محرک جدا کنید. این جداسازی مزیت تعیین کننده است: هیچ بسته بندی، هیچ مهر و موم ساقه، و هیچ حفره ای وجود ندارد که در آن محیط فرآیند جمع شود . نتیجه دریچه ای است که مواد شیمیایی تهاجمی، دوغاب ها و مایعات استریل را با قابلیت اطمینانی کنترل می کند که شیرهای پلاگین، گلوب یا دروازه ای نمی توانند در همان محیط ها مطابقت داشته باشند.

از آنجایی که دیافراگم خود تنها قسمت متحرک خیس شده است، تعمیر و نگهداری آسان است - تعویض غشا باعث می شود شیر بدون ابزارهای تخصصی یا خاموش شدن سیستم در بسیاری از پیکربندی ها به سرویس کامل بازگردد. این سادگی طراحی مستقیماً منجر به کاهش هزینه های چرخه عمر در خطوط لوله خورنده یا با خلوص بالا می شود.

نوع سرریز در مقابل مستقیم از طریق: انتخاب طراحی بدنه مناسب

دو پیکربندی اصلی بدنه پروفایل های خدمات اساساً متفاوتی را ارائه می دهند:

• نوع سرریز (بدنه زین): دیافراگم روی یک سرریز برآمده فشار می آورد و به سفر کمتری نیاز دارد و تنش غشا را کاهش می دهد. این طرح برای کاربردهای دریچه گاز، سیالات تمیز یا با چسبندگی متوسط ​​و شرایطی که نیاز به کنترل دقیق جریان دارند ترجیح داده می شود. همچنین عمر دیافراگم را به دلیل سکته مغزی کوتاه تر افزایش می دهد.
• مستقیم (تمام سوراخ): مسیر جریان هیچ مانعی ندارد و برای دوغاب ها، محیط های فیبری یا سیالاتی که در حفره سرریز می نشینند ایده آل است. حرکت دیافراگم بیشتر است، که باعث سایش بیشتر غشاء می شود، اما سوراخ بدون مانع از گرفتگی جلوگیری می کند و اجازه می دهد تا به راحتی در برخی از سیستم ها ایجاد شود.

انتخاب نادرست هندسه بدنه یکی از شایع ترین علل خرابی زودرس دیافراگم است. یک دریچه مستقیم که مایعات نازک را با سرعت چرخه بالا اجرا می کند، غشای خود را بسیار سریعتر از یک نوع سرریز که برای همان کار اندازه دارد، سایش می کند.

مواد دیافراگم: تطبیق الاستومر با شیمی فرآیند

مواد دیافراگم سازگاری شیمیایی، محدوده دما و عمر چرخه را تعیین می کند. انجام این انتخاب درست به اندازه انتخاب آلیاژ بدنه سوپاپ حیاتی است.

• EPDM (مونومر اتیلن پروپیلن دی ان): مقاومت عالی در برابر آب داغ، بخار تا دمای 150 درجه سانتیگراد، اسیدهای ملایم و مواد قلیایی. ماده کار در سیستم های تصفیه آب و داروسازی آب برای تزریق (WFI).
• PTFE با روکش / PTFE خالص: مقاومت شیمیایی تقریباً جهانی برای اسیدهای غلیظ، حلال ها و عوامل اکسید کننده. انعطاف پذیری کمتر عمر چرخه را محدود می کند. معمولاً به‌عنوان آستر روی یک غشای پشتی لاستیکی به جای یک جزء مستقل استفاده می‌شود.
• لاستیک طبیعی (NR): مقاومت سایشی عالی برای کاربردهای دوغاب و معدن. عملکرد ضعیف با روغن ها، هیدروکربن ها و قرار گرفتن در معرض ازن، استفاده از آن را در خارج از خدمات ساینده آبی محدود می کند.
• نئوپرن (CR): مقاومت شیمیایی متوسط با عملکرد ازن و هوازدگی بهتر از NR. در خدمات صنعتی عمومی که در آن EPDM به دلیل آلودگی هیدروکربنی مناسب نیست استفاده می شود.
• دیافراگم های PVDF: در خطوط نیمه هادی و میکروالکترونیک با خلوص فوق العاده بالا یافت می شود که در آن سطوح قابل استخراج باید به قسمت در تریلیون به حداقل برسد.

دما تنها عامل اصلی خرابی دیافراگم در شیرهایی است که نادرست اعمال می شوند. حتی الاستومرهای سازگار با مواد شیمیایی وقتی خارج از پنجره حرارتی درجه بندی شده خود کار می کنند، سخت می شوند، ترک می خورند یا خزش می کنند. همیشه هم دمای پیک فرآیند و هم مشخصات دمای چرخه ای را بر اساس برگه داده منتشر شده سازنده بررسی کنید، نه فقط رتبه بندی کلاس الاستومری عمومی.

صنایع و کاربردهایی که دریچه های دیافراگمی اکسل

دریچه‌های دیافراگمی در بخش‌هایی که آلودگی، خوردگی یا عقیمی نگرانی‌های غیرقابل مذاکره هستند، غالب هستند:

داروسازی و بیوتکنولوژی

شیرهای دیافراگمی بهداشتی – که معمولاً بر اساس استانداردهای ASME BPE یا ISO 14159 ساخته می‌شوند – انتخاب پیش‌فرض در سیستم‌های CIP/SIP (تمیز کردن در محل / استریل کردن در محل) هستند. فضای داخلی بدون شکاف از نگهداری باکتری ها جلوگیری می کند و اتصالات کاملاً جوش داده شده یا سه گیره پاهای مرده را که در آن بقایای محصول بین دسته ها جمع می شود حذف می کند. دستورالعمل های FDA و EMA برای تولید بیولوژیک به طور موثر این سبک دریچه را در مسیرهای مایع استریل الزامی می کند.

پردازش شیمیایی

دریچه‌های دیافراگمی آستردار - بدنه‌هایی که با لاستیک، PTFE یا PFA پوشانده شده‌اند - اسید هیدروکلریک، اسید سولفوریک، هیپوکلریت سدیم و سود سوزآور را در غلظت‌هایی کنترل می‌کنند که به سرعت باعث خوردگی فولاد ضد زنگ معمولی یا فولاد کربنی می‌شوند. فقدان بسته بندی همچنین به معنی انتشار گازهای خروجی صفر است، که یک فاکتور انطباق مهم تحت روش EPA 21 و دستورالعمل های اتحادیه اروپا BREF برای کارخانه های شیمیایی است.

تصفیه آب و تاسیسات

کارخانه های آب و فاضلاب شهری از شیرهای دیافراگمی در خطوط دوز کلر، فلوراید و منعقد کننده ها استفاده می کنند. نوع مستقیم لجن فعال و جریان‌های پر از شن را در تصفیه اولیه بدون خطر گرفتگی دریچه‌های پروانه‌ای یا دروازه‌ای در باز شدن جزئی کنترل می‌کند.

ساخت نیمه هادی

دریچه‌های دیافراگمی با خلوص فوق‌العاده بالا (UHP) در PVDF یا PFA در سیستم‌های توزیع دوغاب تخته‌ای مرطوب و صفحه‌نمایش مکانیکی شیمیایی (CMP) نصب می‌شوند. تولید ذرات زیر 0.1 میکرومتر در هر سیکل فعال سازی یک الزام مشخصات معمول برای ساخت‌های گره‌های لبه پیشرو است که فقط با طرح‌های دیافراگمی یا مهر و موم شده با دم قابل دستیابی است.

گزینه های فعال سازی و یکپارچه سازی کنترل

شیرهای دیافراگمی در انواع دستی، پنوماتیکی و الکترومکانیکی فعال می باشند. محرک‌های پنوماتیک - فنری برگشتی یا دو عملکردی - به دلیل سرعت، سادگی و ایمنی ذاتی در مناطق خطرناک، انتخاب غالب در کارخانه‌های فرآیندی باقی می‌مانند. موقعیت ایمن (fail-open یا fail-closed) توسط آرایش فنر تعیین می شود و باید در زمان سفارش بر اساس تجزیه و تحلیل ایمنی فرآیند مشخص شود.

برای کنترل مدوله، یک پوزیشنر یک سیگنال فیلدباس دیجیتال 4-20 میلی آمپری را به موقعیت دقیق دیافراگم تبدیل می کند. دریچه های دیافراگمی are not ideal for high-rangeability throttling - مشخصه جریان ذاتی آنها تقریباً درصد برابر است اما در مقایسه با دریچه‌های گلوبی یا گلوله‌ای مشخص‌شده، کاهش محدودی دارد. برای کار روشن/خاموش با نرخ سیکل بالا (بیش از 100000 سیکل در سال)، مجموعه شیر و محرکی را انتخاب کنید که به طور خاص برای آن سرویس رتبه بندی شده است و بر این اساس عمر خستگی دیافراگم را بررسی کنید.

پوزیشنرهای هوشمند با عیب یابی یکپارچه اکنون امکان تعمیر و نگهداری مبتنی بر شرایط را فراهم می کنند: شمارشگر ضربه، روند نشتی صندلی و نظارت بر یکپارچگی دیافراگم از طریق تجزیه و تحلیل امضای پنوماتیکی می تواند پایان عمر را قبل از وقوع خرابی پیش بینی کند و زمان خرابی برنامه ریزی نشده را در فرآیندهای مداوم کاهش دهد.

پارامترهای اندازه و مشخصات کلید

سایز بندی صحیح هم از کم کاری و هم از دوچرخه سواری بیش از حد جلوگیری می کند. پارامترهای کلیدی که باید قبل از تعیین شیر دیافراگمی تعریف شوند:

1. ضریب جریان (Cv/Kv): اندازه برای 60 تا 80٪ باز در جریان عادی برای حفظ محدوده دریچه گاز و جلوگیری از فرسایش صندلی در موقعیت های نزدیک به بسته.
2. درجه فشار: دریچه های دیافراگمی استاندارد 10-16 بار هستند. انواع فشار بالا به 25 بار می رسد. انعطاف پذیری دیافراگم رتبه بندی ها را بسیار کمتر از دریچه های فلنج دار یا گلوب با همان اندازه محدود می کند.
3. محدودیت های دما: هم مواد بدنه و هم الاستومر دیافراگم را بررسی کنید - آنها اغلب دارای حد بالایی متفاوت هستند و قسمت پایینی این دو حاکم است.
4. اتصالات پایانی: فلنج دار (ASME 150/300، DIN PN10/16)، رزوه ای (NPT، BSP)، سه گیره (بهداشتی)، یا جوش لب به لب برای خطوط با خلوص بالا.
5. فشار تغذیه محرک: عملگرهای پنوماتیکی معمولاً به هوای ابزار 4-6 بار نیاز دارند. قبل از مشخص کردن الزامات گشتاور برگشت فنر، در دسترس بودن را در محل سوپاپ بررسی کنید.