شیر اطمینان و نحوه عملکرد آن

در این مقاله به شرح عملکرد شیر اطمینان و ساختار شیرهای اطمینان کستل می پردازیم. به طور کلی سه نوع وسیله برای تخلیه فشار وجود دارد:

• درپوش ذوب شونده
• دیسک پاره شونده
• شیر کاهش فشار (شیراطمینان)

درپوش ذوب شونده شامل یک قسمت ذوب شونده است که در یک درجه حرارت از پیش تعیین شده متناسب با فشار اشباع ایمن مبرد ذوب می گردد. دیسک پاره شونده شامل یک صفحه شکننده است که در فشار از پیش تعیین شده ای خرد می شود. شیر اطمینان، شیری است که با یک فنر یا هر وسیله دیگری در حالت بسته نگه داشته می شود. در فشار از پیش تعیین شده ای، فشار سیستم را تخلیه می کند.

شیر اطمینان (Safety Valve) که به آن شیر ایمنی نیز گفته می شود، از انواع شیرآلات است که با هدف جلوگیری از فشار بیشتر از حد طراحی روی مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار می گیرد. محل نصب شیر های اطمینان به صورت مستقیم روی خط بوده و با بالا رفتن فشار وارد عمل می شود.

نحوه عملکرد شیر اطمینان

نحوه عملکرد شیر اطمینان ها به این صورت است که با باز شدن دریچه بخشی از سیال را از خط جریان خارج کرده و باعث کاهش فشار می شوند. تجهیزات تخلیه فشار به منظور جلوگیری از افزایش فشار مجاز یک سیستم و برای زمانی که سیستم های کنترلی درست عمل نکرده و یا سیستم در معرض دمای بیش از حد است طراحی می شوند.

وقتی یک مخزن دارای مبرد مایع از سایر بخش های سیستم جدا شود، افزایش درجه حرارت باعث افزایش فشار می شود. اگر مخزن به طور کامل با مایع پر شده باشد، کمترین افزایش در درجه حرارت باعث افزایش سریع و زیاد فشار به علت انبساط مایع می شود. اگر مخزن شامل مایع و بخار باشد، مانند رسیورهای مبرد، فشار مطابق با مشخصه های اشباع دما-فشار مبرد افزایش می یابد. اگر چگالی ترکیب بخار و مایع موجود در مخزن از چگالی مبرد فراتر رود، افزایش دما باعث افزایش میزان مایع مخزن می شود. تا جائیکه مخزن به طور کامل با مایع پر می شود.

افزایش کم درجه حرارت در این نقطه به افزایش سریع و زیاد فشار منجر می شود. این شرایط می تواند در دماهای کمتر از دمای بحرانی مبرد و در نتیجه قرار گیری مخزن در معرض گرمای زیاد (نظیر آتش) رخ دهد.

اگر فشار آنقدر بالا باشد که باعث شکست مخزن شود، مقادیر زیادی از مبرد مایع آزاد می شود. این کار باعث کاهش ناگهانی فشار و تبدیل مایع به بخار و بروز خطر انفجار می شود. با نصب دستگاه مناسب کاهش فشار در مخزن مبرد با نرخ کنترل شده ای آزاد می شود و فشار مخزن در حالت ایمن حفظ می شود.

ساختار شیر اطمینان کستل

یکی از معروفترین برندهای شیراطمینان در صنعت تبرید، شیر اطمینان کستل می باشد. است شرکت با سابقه ای طولانی در تولید قطعات برودتی نام آشنای کارشناسان این حوزه می باشد. در این قسمت به شرح ساختار شیرهای اطمینان کستل می پردازیم.

• بدنه: بدنه شیر اطمینان کستل چهارگوش می‌باشد و با قالب گیری گرم و ماشینکاری ساخته می‌شود و خود شامل اجزا زیر است:
  • نازِل با نشیمنگاه آب‌بند صاف
  • نگهدارنده دیسک
  • نگهدارنده فنر کالیبراسیون
  • نشیمنگاه رزوه شده برای مهره تنظیم

روی بدنه، مجرای کوچک جبران فشار وجود دارد که حاصل تماس نگهدارنده فنر با اتصال خروجی می‌باشد.

متریال بکار برده شده در بدنه شیرهای اطمینان: برنج  EN 12420-CW617N

• دریچه (دیسک): دریچه شیر اطمینان از طریق ماشینکاری میل‌گرد ساخته می‌شود. دارای واشر است که برای آب بندی نشیمنگاه شیر ضروری است. برای اینکه واشرها در طول عمر مصرف شیرها استحکام خود را حفظ نمایند و به نشیمنگاه نچسبند، آنها را از جنس پلی‌تترا‌فلورواتیلن تهیه می نمایند. دیسک به خوبی روی بدنه شیر اطمینان کستل قرارگرفته و متوقف نمی‌شود. چون حلقه نگهدارنده ای وجود ندارد تا مانع حرکت آن گردد.

متریال بکار برده شده در دیسک شیرهای اطمینان کستل: برنج EN 12164-CW614N

• فنر: در برابر فشار و نیروهای دینامیکی سیال مقاومت کرده و بعد کاهش فشار سیال، موجب بسته شدن این شیر می‌شود.

متریال بکار برده شده در فنر شیرهای اطمینان کستل: فولاد DIN 17223-1

• سیستم کالیبراسیون: مهره شش گوش رزوه شده در قسمت بالایی شیر اطمینان کستل برای فشرده سازی فنر قرار گرفته است. سیستم کالیبراسیون توسط یک مهره سربسته (cap nut) محافظت می‌شود و این مهره روی بدنه برنجی قرار می‌گیرد.

انواع شیر اطمینان بر اساس کاربرهای آنها

• Safety valve: این نوع شیر اطمینان بیشتر روی مخازن و دستگاه های محتوی گاز، هوا، بخار و غیره (به استثنای مایع) نصب می شود.
• Valve Relief: این نوع شیراطمینان غالبا بر روی مخازن و دستگاه های محتوی مایع نصب می شوند.
• Valve Relief Safety: این نوع شیر اطمینان بر روی منابع و دستگاه های محتوی گاز و مایع  هر دو نصب می گردد.