شیرهای صفحه ای یکی از پرکاربردترین شیرهای خلأ در سایزهای بسیار کوچک تا سایزهای متوسط و بزرگ هستند. این شیرها شامل یک صفحه آببند کننده(Disc) هستند که به یک شفت(Stem, feedthrough) متصل است و با بالا و پایین رفتن شفت، صفحه آببندکننده مسیر جریان را باز و یا بسته می‌کند. در شکل زیر شماتیک یک شیر صفحه‌ای و بخش‌های اصلی آنرا ملاحظه می‌کنید.

شکل 1- ساختمان و اجزاء شیر صفحه‌ای

در زیر صفحه آببند کننده، ارینگ و یا گسکت مناسب تعبیه می‌شود و  با نشستن صفحه بر روی نشیمن خود(Seat)، مسیر جریان سیال بسته می‌شود. جنس بدنه(Body) در این نوع شیرها معمولا  آلومینیوم و یا استیل هستند. دهانه های این شیرها هم بصورت همراستا(Inline) و هم بصورت زاویه دار نسبت به هم(Angle) ساخته می‌شوند. سیستم عمگر(Actuator) این شیرها نیز دستی، بادی و یا مغناطیسی هستند. این شیرها همچنین ممکن است فنربرگشت بوده و یا از عملگر دو جهته استفاده نمایند. از انواع مختلف شیرهای صفحه‌ای در محدوده‌های مختلف خلأ از خلأ پایین(Rough Vacuum) تا محدوده خلأ خیلی بالا(UHV) استفاده می‌شود. در شکل 2 و 3 برخی از انواع شیرهای صفحه‌ای خلأ را ملاحظه می‌کنید.

شکل -2 انواع شیر صفحه‌ای برای خلأ متوسط و بالا

شکل -3 انواع شیر صفحه‌ای برای خلأ خیلی بالا(UHV)

ساختار ساده، طول عمر بالا و قیمت مناسب این شیر، آن را به یکی از پرطرفدارترین شیرهای خلأ تبدیل نموده است.

شیرهای صفحه‌ای به دو دسته تقسیم می‌شوند. شیرهایی با آببند محوری و شیرهایی با آببند آکاردئونی فلزی. تفاوت اصلی این شیرها در نحوه آببند کردن شفت آن است.

شیرهای صفحه‌ای با آببند محوری(Shaft-Sealed):

در این نوع شیرها، شفت با استفاده از آببند محوری، آببند می‌گردد.(جهت آشنایی با آببند محوری این مقاله را مطالعه نمایید). در شکل 4، شیر صفحه‌ای با مکانیزم آببند محوری نشان داده شده است. شیر سمت چپ دارای مکانیزم فنر برگشت بوده و شیر سمت راست دارای عملگر دو طرفه.

شکل 4- ساختمان شیر صفحه‌ای با آببند محوری

در شکل زیر نیز انواع شیرهای صفحه‌ای با آببند محوری نشان داده شده است.

شکل 5- انواع شیر با آببند محوری (شیر اول از سمت چپ، یک شیر سه مسیره ساخت شرکت Edwards انگلستان است)

در شیرهایی با آببند محوری معمولا از سیستم بوشینگ نیز در کنار آببند استفاده می‌شود تا میزان فشار وارد شده به آببند را محدود نموده و عمر آن را افزایش دهند.

شیرهای صفحه‌ای با آببند آکاردئون فلزی(Bellows-Sealed):

در این نوع شیرها، شفت داخل یک آکاردئون فلزی قرار می‌گیرد. آین آکاردئون انعطاف‌پذیر بوده و از یک سو به صفحه آببند کننده و از سوی دیگر به صفحه کلاهک شیر(Bonnet) جوش داده شده است. در شکل زیر ساختار شیر صفحه‌ای با آکاردئون فلزی نشان داده شده است.

شکل 6- ساختمان شیرهای صفحه‌ای با آکاردئون فلزی

مقایسه شیرهای صفحه‌ای با آببند محوری و آکاردئون فلزی

در شیر‌های صفحه‌ای با آببند محوری نسبت به آکاردئون فلزی امکان ساخت تا ابعاد بزرگتری وجود دارد و از نظر قیمت نیز ارزانتر می‌باشند. در این شیرها بخاطر آببند محوری، احتمال سایش و آسیب دیدگی آببند وجود دارد و به همین دلیل لازم است تا آببند شفت بصورت دوره‌ای بازدید شود. از این نوع شیر در خلأ خیلی بالا(UHV) استفاده نمی‌شود.

شیرهای صفحه‌ای آکاردئونی فلزی دارای عملکرد مطمئنتری نسبت به آببندی محوری هستند. این شیرها امکان استفاده در خلأ‌های بالاتری را دارند و برای خلأ خیلی بالا نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته قیمت این شیرها کمی بالاتر بوده و احتمال آسیب‌دیدگی آکاردئون نیز وجود دارد، اما با توجه به کیفیت خوب آکاردئونها، امروزه ساخت و استفاده از شیرهای آکاردئونی بسیار بیشتر شده است. شیرهای آکاردئونی معمولا در ابعاد خیلی بزرگ ساخته نمی‌شوند.

نکات مهم در استفاده از شیرهای صفحه‌ای:

شیرهای صفحه‌ای دارای ساختار ساده‌ای هستند. سرویس دوره‌ای این شیرها ساده می‌باشد. بررسی ارینگ یا گسکت‌های مربوط به صفحه آببند کننده، کلاهک و شفت(و یا آکاردئون فلزی) باید بصورت دوره‌ای انجام شود. آببند صفحه بیشتر در معرض آسیب دیدگی و آلودگی است و به همین دلیل زمان بازدید آن باید کوتاهتر باشد.

در شیرهای آکاردئون فلزی، درصورت آسیب دیدگی آکاردئون، یا امکان تعمیر وجود ندارد و یا تعمیر آن هزینه بالایی دارد. آکاردئونها از ورق نازک استیل ساخته می‌شوند و به همین دلیل در هنگام نصب و سرویس شیر باید مراقب آکاردئون فلزی باشید. حضور در محیط‌های خورنده نیز عمر آکاردئون را کاهش می‌دهد.

در شیرهای دستی معمولا صفحه آببند کننده نسبت به شفت دارای کمی درجه آزادی است. این مسئله از آن جهت اهمیت دارد که با توجه به مکانیزم شیرهای دستی و چرخش شفت، صفحه آببند هنگام نشستن بر روی نشیمن خود حرکت چرخشی نداشته و احتمال آسیب آببند آن کاهش یابد.

در برندهای با کیفیت، میزان جابجایی صفحه آببند مخصوصا در نمونه‌های آکاردئونی، کم است و معمولا بطور کامل از مقابل دهانه افقی کنار نمی‌رود. میزان جابجایی آن، لازم است به اندازه‌ای باشد که میزان عبوردهی با دهانه‌های شیر یکسان شود که بدین منظور لازم نیست صفحه به طور کامل از مسیر دهانه افقی کنار برود.(نیاز به کمی محاسبات هست!) میزان جابجایی کم باعث افزایش عمر شیر و کاهش ابعاد آن می‌شود(مخصوصا باعث کاهش ابعاد جک عملگر شیر می‌شود). در اغلب برندهای کم‌کیفیت به این مسئله توجه نکرده و معمولا جابجابی صفحه شیر زیاد است.

یکی دیگر از نکاتی که در شیرهای با کیفیت به آن توجه می‌شود حداکثر نیروی عملگر شیر است(در جک بادی با فشار باد و قطر سیلندر جک مشخص می‌شود). عملگر بایستی بتواند نیروی لازم برای آببند کردن صفحه شیر را، در حالتی که یکی از دهانه‌ها به محیط خلأ و دیگری به محیط اتمسفر متصل است، فراهم نماید. در بدترین حالت، دهانه افقی به محیط خلأ و دهانه عمودی به فشار اتمسفر متصل می‌باشد. در یک جک بادی، قطر سیلندر جک به توان دو ضرب در حداقل فشار باد باید از قطر صفحه آببند به توان دو بیشتر باشد.

شرکت پایاصنعت خلأ، ارائه دهنده خدمات تخصصی در زمینه انواع شیرهای خلأ. جهت مشاوره و یا سفارش انواع شیر خلأ، با ما تماس بگیرید.