همواره در صنعت خطوطی وجود دارند که سیال موجود در آن­ها به شدت خطرناک و سمی می باشد. در این موارد هر گونه نشتی از شیر باعث بروز حوادث ناگواری می شود. همچنین در خطوط خلا، کوچکترین نشتی از شیر باعث از بین رفتن خلا شده و عملا سیستم از مسیر حرکتی درست خود خارج می شود.

در بسیاری از صنایع همچون صنایع معدنی سیال موجود حاوی ذرات جامد می باشد و یا به عبارت دیگر سیال دوغابی شکل (Slurry) می باشد. در تمامی موارد ذکر شده استفاده از شیرهای  صنعتی معمولی مناسب نمی باشد و به منظور عملکرد صحیح و قابل اطمینان سیستم از شیرهای دیافراگمی (diaphragm valve) استفاده می شود.

شیر دیافراگمی یک نوع ولو با حرکت خطی می باشد که به منظور قطع و وصل جریان و همچنین تنظیم آن قابل استفاده است. دلیل انتخاب این نام برای این مدل از شیرها صنعتی وجود یک دیسک انعطاف پذیر در وسط شیر می باشد. در واقع این دیسک به صورت یک دیافراگم بوده که می تواند جنس­های مختلفی داشته باشد.

در شکل زیر یک شیر دیافراگمی در سه مرحله عملکردی دیافراگم نمایش داده شده است.

شیر دیافراگمی در سه مرحله عملکردی دیافراگم

این نوع از شیرهای همانند Pinch Clamp ها که در واقع یک نوع گیره فشاری هستند عمل می کنند. دیافراگم قابل انعطاف توسط یک پیچ و مهره به عضو فشارنده و یا Compressor متصل شده است. بنابراین همزمان با چرخاندن دستگیره، کمپرسور به بالا و پایین حرکت می کند بنابراین دیافراگمی که به آن متصل می باشد نیز به بالا و پایین حرکت می کند. در این گونه از شیر آلات به علت نوع دیافراگم و بونت امکان بروز نشتی به اطراف صفر است.

در شکل زیر می توان قسمت های مختلف یک شیر دیافراگمی را مشاهده کرد.

قسمت های مختلف یک شیر دیافراگمی (diaphragm valve)

از مهمترین مزایای شیرهای دیافراگمی در مقایسه با سایر شیرآلات می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• امکان اغتشاش ناشی از کنترل جریان نسبت به دیگر مدل­های شیر آلات بسیار کم­تر می باشد.
• دیافراگم استفاده شده نقش یک محافظ در برابر ذرات ساینده و سیالات خورنده را دارا می باشد.
• با توجه به ساختار این گونه از شیرها، هیچگاه سیال چسبنده و ویسکوز نمی تواند به بونت وارد شود پس قطعات متحرک آن در معرض خورندگی قرار ندارند. بنابراین بسیاری از سیالات که باعث مسدود شدن، لخته شدن و خورده شدن سایر شیرها می شوند به خوبی و به راحتی از شیرهای دیافراگمی عبور می کنند.
• در این گونه از شیرها هیچگونه پکینگ آب بندی و جود ندارد و احتمال نشتی از اطراف استم صفر می باشد.
• دیافراگم این نوع از شیرها را می توان با باز کردن پیچ­های بونت درون خط تعویض کرد. بنابراین تعمیرات درون خط برای این نوع از شیرها ممکن بوده و بسیار اقتصادی نیز می باشد.
• شیرهای دیافراگمی را می توان با هر زاویه و با هر موقعیتی درون خط نصب کرد بدون آنکه عملکرد آن تحت تاثیر قرار بگیرد.

زوایای مختلف نصب شیرهای دیافراگمی

از عیوب شیرهای دیافراگمی می توان به این مهم اشاره کرد که دیافراگم ها قابلیت تحمل دما و فشار بسیار بالا را ندارند بنابراین کاربرد آن­ها از نقطه نظر دما و فشار سیال بسیار محدود می شود. بیشترین قابلیت تحمل دما توسط دیافراگم PTFE تا 175 درجه سانتیگراد می باشد.

انواع شیرهای دیافراگمی:

شیرهای دیافراگمی از نقطه نظر ساختار ظاهری به دو تیپ مختلف تقسیم بندی می شوند.

• نوع زایده دار (Weir type یا A type یا Saddle type)
• نوع صاف یا بدنه مستقیم (Straight type)

تیپ زایده دار:

کلمه Weir در انگلیسی به معنی زایده، خاکریز، مانع و … می باشد. از اسم این نوع از ولو مشخص است که بر سر راه سیال یک مانع قرار دارد. هدف از ایجاد این زایده در زیر دیافراگم در این مدل از شیر آلات، جلوگیری از انحنای بیش از حد دیافراگم، جلوگیری از کشیدگی و وارد شدن فشار زیاد به دیافراگم است. در واقع این زایده که دقیقاً در زیر دیافراگم قرار دارد نقش یک نشیمنگاه را برای دیافراگم دارد و نقش بسزایی در کاهش کشیدگی و فشار وارد آمده بر دیافراگم دارد.

در شکل زیر یک شیر دیافراگمی تیپ Weir نمایش داده شده است.

شیرهای دیافراگمی تیپ Weir

 

بهترین کاربرد این نوع از شیرهای دیافراگمی کنترل جریان با دبی کم می باشد. در واقع هنگامی که سرفلکه چرخانده شده و استم به سمت بالا حرکت می کند، کمپرسور متصل به استم نیز به بالا حرکت می کند. در این حالت دیافراگم به مقدار کمی از روی زایده بلند شده است و به مقدار ناچیزی از سیال اجازه عبور می دهد. سپس با حرکت بیشتر کمپرسور به سمت بالا دیافراگم به آرامی بلند شده و مسیر عبوری سیال باز می شود

تیپ صاف:

کلمه انگلیسی Straight به معنای سر راست و مستقیم می باشد. همانطور که از نام آن­ها مشخص است، بدنه این نوع از شیرهای دیافراگمی هیچگونه زایده­ای ندارد و به صورت کاملاً مستقیم و صاف می باشد. بنابراین دیافراگم آن­ها تحت فشار بیشتری قرار می گیرد و نیاز به کشیدگی بیشتری دارد.

در شکل زیر یک شیر دیافراگمی تیپ Straight نمایش داده شده است.

شیرهای دیافراگمی تیپ Straight

بدنه شیرهای تیپ مستقیم را می توان به صورت Full Bore  و همچنین Reduced Bore ساخت.

با وجود آنکه در شیرهای تیپ Weir، دیافراگم عملکرد بهتر و عمر بیشتری دارد اما در بعضی موارد حتماً باید از شیرهای Straight استفاده کرد. در بعضی از خطوط، سیال به فضای زیادی برای عبور نیاز دارد بنابراین اگر از تیپ Weir استفاده شود سیال اصطلاحاً لخته می شود و دبی عبوری شیر به شدت کاهش می یابد در حالیکه با استفاده از تیپ Straight سیال به راحتی از درون شیر گذر می کند. همچنین در بسیاری از صنایع که از شیرهای دیافراگمی استفاده می کنند، نیاز به تمیز کردن مسیر عبوری می­باشد که برای این منظور از تجهیزی به نام Pig  استفاده می شود. در تیپ Weir دستگاه Pig درون شیر گیر می کند اما در تیپ Straight  و در حالت گذرگاه کامل، به راحتی این عمل انجام می­شود.

شیر های دیافراگمی قابلیت تجهیز به اکت­های پنومانیک و هیدرولیک، گیر بکس و استم­های بسیار بلند را نیز دارا می­باشند.