شیر سوزنی (نیدل ولو) چیست؟ کاربرد، انواع و قیمت

شیر سوزنی چیست؟ کارکرد و انواع نیدل ولو

در یک سیستم پایپینگ، راه های زیادی برای کنترل جریان سیال وجود دارد. انواع مختلفی از ولو (Valve) یا شیرها برای این کار موجود هستند. شیر سوزنی که گاهی اوقات به عنوان شیر پیستونی شناخته می شود، جریان و فشار سیال را کاملا کنترل و تنظیم می کند. از آنجایی که پلاگ این ولو به شکل سوزنی باریک است، به آن شیر سوزنی می گویند. شیرهای سوزنی اندازه کوچکی دارند اما در کنترل جریان سیال از دقت بالایی برخوردار هستند.

شیر سوزنی چیست؟

شیر سوزنی یا نیدل ولو (Needle valve) شیری با حرکت خطی است که در سیستم های پایپسنگ برای کنترل جریان سیال در حجم های کوچک استفاده می شود. شیر سوزنی، در واقع یک شیر دستی برای تنظیم مداوم جریان است. شیرهای سوزنی از نظر طراحی شبیه به شیرهای کروی یا گلوب ولو هستند. تفاوت عمده آنها در پلاگ نیدل ولو است که مانند سوزنی تیز و باریک است. نیدل ولو دارای سیستم ایزولاسیون بسیار دقیقی است که با حرکت ظریف شفت همراه است و گیربکس را قادر می سازد تا لوله پیستون را در حرکت کشویی برای موقعیت باز و بسته شدن حرکت دهد.

همان گونه که گفته شد نیدل ولو نوعی ولو است که برای تنظیم یا جداسازی سیال استفاده می شود. پلاگ سوزنی شکل آن دارای یک دسته کوچک برای عملکرد آسان و دقیق دریچه است. هنگامی که  پلاگبه طور کامل متصل می شود، انتهای کشیده ولو دقیقا در سیت (Seat) قرار می گیرد. در صورت باز شدن اشتباه شیر، فاصله ای بین سوزن و سیت ایجاد می شود که بخشی از سیال از آن عبور می کند.

بخش های مختلف شیر سوزنی

شیر سوزنی از سه قسمت اصلی بدنه، ساقه و بونت تشکیل شده است. ساقه دارای رزوه های ظریفی است تا امکان تنظیم سوزن میکرومتری نسبت به سیت را فراهم کند.

• دسته شیر
• مهره
• بونت
• بدنه شیر
• سیت
• واشر او-رینگ
• پکینگ
• ساقه
• پیچ دسته

انواع طراحی نیدل ولو

بدنه شیر سوزنی معمولاً از برنج، برنز، فولاد زنگ نزن یا هر ماده آلیاژی دیگر ساخته شده است. سیت های شیر معمولا از موادی مانند PVC، CPVC، پلاستیک، PTFE یا ترموپلاستیک تولید می شوند. بسته به موقعیت سوزن، شیر های سوزنی در سه طراحی اصلی موجود هستند.

• به عنوان یک شیر پیچی ساده (نیدل ولو نوع T)
• شیر سوزنی مورب (با طراحی زاویه ای)
• شیر سوزنی با جریان خروجی کنترل شده در زاویه راست نسبت به جریان اصلی

شیر های سوزنی معمولا مسیر جریان Z یا L شکل را در بدنه خود ایجاد می کنند.

نقش شیر سوزنی

نقش های عمده ای که یک شیر سوزنی انجام می دهد، عبارتند از:

• کنترل جریان
• کمک به راه اندازی پمپ
• تنظیم فشار
• بای-پس توربین
• تخلیه جریان
• تنظیم هوا
• تنظیم جریان ورودی مخزن

کاربرد نیدل ولو

هر جا که نیاز به اندازه گیری دقیق جریان باشد، شیر سوزنی بهترین انتخاب است. در مقایسه با شیر دیافراگمی، نیدل ولو می تواند فشار دیفرانسیل بیشتری را تحمل کند. شیرهای سوزنی تقریبا در هر صنعتی که کنترل یا اندازه گیری بخار، گاز، روغن، هوا، آب یا سایر مایعات غیر چسبناک نیاز باشد، کاربرد دارند. شیرهای سوزنی به طور گسترده ای در صنایع تولید برق، علوم جانورشناسی، خنک کننده ها، کنترل ابزار دقیق، و صنایع پخش گاز و مایعات استفاده می شوند. در سیستم هایی که از دوغاب ها و سیالات چسبناک استفاده می شود، شیر سوزنی گزینه مناسبی نیست، زیرا دهانه کوچک به راحتی توسط مواد معلق یا جامد مسدود می شود.

به طور کلی نیدل ولو در موارد زیر کاربرد وسیعی دارد:

• سیستم های پایپینگ آنالوگ با یک شیر سوزنی برای کنترل حرکت جریان نصب می شوند.
• شیرهای سوزنی در شرایطی که جریان نیاز به قطع تدریجی دارد، کاربرد دارند.
• شیر سوزنی را می توان به عنوان شیر باز/بستن جریان گاز استفاده کرد.
• شیر سوزنی در مواردی که اندازه گیری دقیق مورد نیاز است، مانند بخار، هوا، گاز، نفت یا آب استفاده می شود.
• شیر سوزنی برای سیستم های لوله کشی که سرعت جریان بسیار کمی مورد نیاز است، کاربرد دارد.
• از این شیر می توان در خطوط لوله کشی گاز استفاده کرد.
• شیر های سوزنی در سیستم های کنترل احتراق خودکار که در آنها تنظیم دقیق جریان مورد نیاز است، استفاده می شود.
• شیر سوزنی با گاورنرهای پمپ فشار ثابت به منظور کاهش نوسانات در تخلیه پمپ استفاده می شود.

انواع شیر سوزنی

بسته به نوع عملکرد، سه نوع شیر سوزنی در بازار موجود است. آن ها عبارتند از::

• شیر سوزنی رزوه ای که به صورت دستی کار می کند
• شیر سوزنی خودکار: برای کار از محرک الکتریکی یا پنوماتیکی استفاده می کند.
• شیر سوزنی زاویه ای: خروجی سیال را در زاویه 90 درجه نسبت به مسیر قبلی می چرخاند.

اصول کار شیر سوزنی

نیدل ولو را می توان به صورت دستی یا خودکار استفاده کرد. شیر های سوزنی که به صورت دستی کار می کنند از یک چرخ دستی برای باز یا بستن دیسک خود استفاده می کنند. هنگامی که دستگیره در جهت عقربه های ساعت چرخانده می شود، پیستون آن بلند می شود تا دریچه باز شود و سیال از آن عبور کند. هنگامی که دستگیره در جهت خلاف جهت عقربه های ساعت چرخانده می شود، پیستون به سیت نزدیک تر می شود تا سرعت جریان را کاهش دهد و در نهایت جریان سیال را قطع می کند.

شیر های سوزنی خودکار به موتور هیدرولیک یا یک محرک پنوماتیک متصل می شوند که به باز و بسته شدن خودکار شیر کمک می کند. موتور یا محرک به تنظیم موقعیت پیستون با توجه به تایمر یا داده های خارجی تغذیه شده در سیستم که در حین نظارت جمع آوری شده اند، کمک می کند. شیرهای سوزنی که به صورت دستی و اتوماتیک کار می کنند، کنترل دقیقی بر میزان جریان سیال دارند. چرخ دستی به طور دقیق رزوه شده است، به این معنی که برای تنظیم موقعیت پیستون از روی سیت، به چندین چرخش نیاز است. در نتیجه، شیر سوزنی می تواند به تنظیم بهتر دبی در سیستم کمک کند.

استانداردهای طراحی نیدل ولو

استانداردهای طراحی نیدل ولو که اغلب مورد استفاده قرار می گیرد، عبارتند از:

• ASME B16.34
• BS 7174 P4
• MIL-V-24586
• PIP PNDMV09N

انتخاب شیر سوزنی

پارامترهایی که در انتخاب نیدل ولو مناسب تاثیر می گذارند، عبارتند از:

• جنس ولو: بستگی به کاربرد دارد
• درجه حرارت و فشار
• اندازه شیر، پورت و اندازه روزنه

مزایای شیر سوزنی

مزایای اصلی استفاده از یک نیدل ولو عبارت است از:

• با کمک این شیر کنترل جریان با سرعت بسیار پایین با دقت بالاتر امکان پذیر است.
• شیرهای سوزنی از نظر اندازه کوچکتر هستند. بنابراین در هنگام نصب آن مشکلی از لحاظ فضای کار وجود ندارد.
• امکان تنظیم جریان حتی با حجم بسیار کم سیال نیز امکان پذیر است.
• سرعت جریان سیال را با دقت بالا می توان تنظیم کرد.
• کار با آن راحت تر است.

معایب نیدل ولو

برخی از معایب شیرهای سوزنی عبارتند از:

• به دلیل محدودیت زیاد جریان سیال، افت فشار زیادی در شیر سوزنی وجود دارد.
• آنها را می توان فقط برای سیستم های لوله کشی با دبی کم استفاده کرد.
• اگر سیال دارای ذرات جامد باشد، ممکن است به سیت و سوزن آسیب وارد شود.
• تنها با بررسی وضعیت دسته نمی توان گفت در حالت باز یا بسته است.
• امکان باز یا بسته شدن فوری شیر وجود ندارد. چرخش سریع می تواند به سیت آسیب برساند.

مقایسه شیر توپی و شیر سوزنی

تفاوت های اصلی شیر توپی و شیر سوزنی در جدول زیر آمده است:

شیر توپی	شیر سوزنی
از یک توپ کروی برای عملکرد شیر استفاده می کند	از یک سوزن برای باز و بسته کردن شیر استفاده می کند
شیر با حرکت یک چهارم چرخش	شیر با حرکت خطی
کنترل جریان ضعیف	کنترل دقیق جریان