انواع شیر دیافراگمی و کاربرد آن‌ها

شیرهای دیافراگمی (Diaphragm Valves) از جمله تجهیزات کلیدی در کنترل و هدایت جریان سیالات در فرآیندهای صنعتی هستند. این شیرها به دلیل طراحی ساده، عملکرد مؤثر و قابلیت اطمینان بالا، در صنایع مختلفی از جمله داروسازی، غذایی، شیمیایی، نفت و گاز، و آب و فاضلاب استفاده گسترده‌ای دارند. آنچه این شیرها را متمایز می‌کند، استفاده از دیافراگم انعطاف‌پذیر به‌عنوان عنصر آب‌بند است که در تماس مستقیم با سیال قرار نمی‌گیرد و این مزیت، آن‌ها را برای کاربردهای بهداشتی نیز مناسب می‌سازد. در این راهنما، با دسته‌بندی جامع شیرهای دیافراگمی از منظر ساختار، نوع عملکرد، جنس بدنه و کاربردهای تخصصی آشنا خواهید شد.

۱. دسته‌بندی شیرهای دیافراگمی بر اساس شکل بدنه

طراحی بدنه شیرهای دیافراگمی نقش حیاتی در نوع جریان، میزان افت فشار، قابلیت تمیزکاری و کاربرد آن‌ها دارد.

۱.۱. شیر دیافراگمی نوع سددار (Weir-Type / Saddle-Type)

توضیح: این نوع شیر رایج‌ترین مدل در میان شیرهای دیافراگمی است. در بخش داخلی بدنه آن، برآمدگی یا «سد»ی تعبیه شده که دیافراگم در هنگام بسته شدن روی آن قرار می‌گیرد. این سد به شیر اجازه می‌دهد بدون نیاز به تماس کامل دیافراگم با کف بدنه، مسیر را ببندد.

مزایا:

• مناسب برای کنترل تدریجی جریان (Throttling)
• کاهش فضای مرده و تسهیل در شستشو
• سازگار با فرآیندهای CIP/SIP (شستشو/استریلیزاسیون در محل)
• سایش کمتر دیافراگم و افزایش طول عمر آن

معایب:

• افت فشار نسبتاً زیاد به دلیل مسیر غیرمستقیم جریان
• عدم کارایی در انتقال سیالات دارای ذرات درشت یا ساینده

کاربردها:

• خطوط تولید داروسازی با نیاز به استریل مداوم
• کارخانه‌های لبنیات و نوشیدنی
• صنایع غذایی با نیاز به شستشوی مکرر سیستم

۱.۲. شیر دیافراگمی نوع مستقیم (Straight-Through / Full-Bore Type)

توضیح: در این نوع شیر، مسیر عبور سیال به صورت کاملاً مستقیم و بدون مانع طراحی شده است. دیافراگم از بالا بر روی نشیمن‌گاه فشرده شده و جریان را قطع می‌کند.

مزایا:

• کمترین میزان افت فشار
• مناسب برای سیالات دارای ذرات جامد، دوغاب، لجن و مایعات با ویسکوزیته بالا
• قابلیت تمیزکاری آسان بدون رسوب‌گذاری

معایب:

• کنترل کمتر دقیق در حالت نیمه‌بسته
• فشار بیشتر روی دیافراگم در زمان بسته شدن کامل، که می‌تواند عمر آن را کاهش دهد

کاربردها:

• صنایع معدنی، سیمان، خمیرکاغذ
• ایستگاه‌های پمپاژ لجن و پساب صنعتی

۲. دسته‌بندی شیرهای دیافراگمی بر اساس نوع محرک (Actuation Type)

انتخاب نوع عملکرد شیر نقش مهمی در میزان اتوماسیون سیستم، سرعت پاسخ‌دهی و هزینه نگهداری دارد.

۲.۱. شیر دیافراگمی دستی (Manual Diaphragm Valve)

توضیح: این نوع شیر توسط اپراتور و با چرخاندن دسته یا چرخ‌دنده باز و بسته می‌شود. دیافراگم به‌صورت مکانیکی حرکت داده می‌شود.

مزایا:

• هزینه خرید و نگهداری پایین
• مناسب برای کاربردهایی با تغییرات کم در جریان

کاربردها:

• فرآیندهای ساده آزمایشگاهی یا دستی
• خطوط فرعی یا کم‌کاربرد در صنایع بزرگ

۲.۲. شیر دیافراگمی پنوماتیک (Pneumatic Diaphragm Valve)

توضیح: در این مدل، فشار هوای فشرده باعث حرکت دیافراگم می‌شود. محرک‌ها می‌توانند تک‌عملگر (با فنر بازگشت) یا دوطرفه باشند.

مزایا:

• سرعت بالا در باز و بسته شدن
• امکان کنترل خودکار و اتصال به PLC
• مناسب برای محیط‌های قابل اشتعال (بدون نیاز به جریان برق)

معایب:

• نیاز به کمپرسور و سیستم هوای فشرده

کاربردها:

• خطوط تولید اتوماتیک، بسته‌بندی، تزریق دقیق مواد
• سیستم‌های شیمیایی با نیاز به کنترل لحظه‌ای

۲.۳. شیر دیافراگمی الکتریکی (Electric Diaphragm Valve)

توضیح: با استفاده از موتور الکتریکی، عملگر شیر دیافراگم را حرکت می‌دهد.

مزایا:

• دقت بالا در کنترل میزان جریان
• قابلیت مانیتورینگ و برنامه‌ریزی دقیق
• قابل اتصال به سیستم‌های کنترل صنعتی (DCS/PLC)

معایب:

• هزینه اولیه بالاتر
• سرعت عملکرد کمتر نسبت به پنوماتیک

کاربردها:

• سیستم‌های دوزینگ شیمیایی
• آزمایشگاه‌ها و خطوط دقیق تولید

۳. انواع تخصصی شیرهای دیافراگمی بر اساس کاربرد

۳.۱. شیر دیافراگمی بهداشتی (Hygienic/Sanitary)

ویژگی‌ها:

• استفاده از فولاد ضدزنگ با پرداخت سطح آینه‌ای
• دیافراگم‌های تأیید شده توسط FDA و استاندارد ۳-A
• بدون فضای مرده و با قابلیت تخلیه کامل

کاربردها:

• صنایع دارویی، آرایشی و بهداشتی، بیوتکنولوژی
• خطوط پرکن مواد خوراکی و نوشیدنی

۳.۲. شیر دیافراگمی با روکش داخلی (Lined Type)

ویژگی‌ها:

• روکش داخلی از PTFE، لاستیک EPDM یا سرامیک
• مقاومت بالا در برابر اسیدها، بازها و مواد شیمیایی خورنده

کاربردها:

• صنایع پتروشیمی، تولید اسید، خطوط رنگ‌سازی و پوشش‌دهی

۳.۳. شیر دیافراگمی برودتی (Cryogenic)

ویژگی‌ها:

• طراحی ویژه برای تحمل دماهای پایین تا -۱۹۶ درجه سانتی‌گراد
• استفاده از آلیاژهای خاص مقاوم به انجماد

کاربردها:

• انتقال گازهای مایع مانند نیتروژن، اکسیژن و LNG
• تأسیسات تولید و ذخیره‌سازی مواد برودتی

۳.۴. شیر دیافراگمی پلاستیکی (Plastic Type)

ویژگی‌ها:

• ساخته‌شده از PVC، CPVC، PP یا PVDF
• مقاومت بالا در برابر خوردگی، وزن کم، قیمت اقتصادی

کاربردها:

• تصفیه‌خانه‌های آب
• صنایع شیمیایی سبک و کشاورزی
• سیستم‌های آبیاری و استخر

۴. دسته‌بندی شیرهای دیافراگمی بر اساس جنس بدنه

جنس بدنه شیر تأثیر مستقیمی در تحمل فشار، مقاومت به خوردگی، دما و هزینه نهایی دارد.

۴.۱. شیر دیافراگمی برنجی (Brass)

مزایا:

• مقاومت متوسط در برابر زنگ‌زدگی
• وزن کم و نصب آسان

معایب:

• مناسب نبودن برای مواد شیمیایی شدید و دماهای بالا

کاربردها:

• تأسیسات خانگی، سیستم‌های تهویه مطبوع

۴.۲. شیر دیافراگمی چدنی (Cast Iron)

مزایا:

• استحکام مکانیکی مناسب
• قیمت اقتصادی

معایب:

• خوردگی در محیط‌های مرطوب و خورنده

کاربردها:

• سیستم‌های فاضلاب و تخلیه صنعتی

۴.۳. شیر دیافراگمی فولاد کربنی (Carbon Steel)

مزایا:

• مقاومت بالا به فشار و ضربه
• مناسب برای سیستم‌های پرفشار

معایب:

• مقاومت پایین به خوردگی؛ نیازمند پوشش اپوکسی یا گالوانیزه

کاربردها:

• صنایع نفت، گاز، بخار و فرآیندهای سنگین صنعتی

۴.۴. شیر دیافراگمی فولاد ضد زنگ (Stainless Steel)

مزایا:

• مقاومت بی‌نظیر به خوردگی و دماهای بالا
• قابلیت استفاده در محیط‌های استریل

معایب:

• هزینه ساخت و نگهداری بیشتر

کاربردها:

• صنایع حساس مانند داروسازی، غذایی، الکترونیک و نیمه‌هادی‌ها

۵. نکات کلیدی در انتخاب شیر دیافراگمی مناسب

برای انتخاب بهینه شیر دیافراگمی، توجه به نکات زیر ضروری است:

• نوع سیال: خورنده بودن، ذرات معلق، ویسکوزیته و دما
• فشار و دمای کاری: مطابقت با محدوده تحمل شیر
• نوع کنترل: دستی یا خودکار، نیاز به اتوماسیون
• سطح بهداشت موردنیاز: فرآیندهای حساس دارویی یا غذایی
• هزینه کل مالکیت: شامل خرید، نصب و نگهداری

شیر دیافراگمی یکی از انعطاف‌پذیرترین گزینه‌ها در کنترل جریان سیالات است. تنوع بالا در طراحی بدنه، محرک‌ها، جنس ساخت و نوع کاربرد، این شیرها را برای طیف وسیعی از صنایع به گزینه‌ای ایده‌آل تبدیل کرده است. با تحلیل دقیق شرایط فرآیندی و انتخاب مناسب‌ترین نوع شیر، می‌توان به بهره‌وری بالاتر، کاهش هزینه‌های نگهداری و افزایش طول عمر تجهیزات دست یافت. اگر در انتخاب شیر دیافراگمی مناسب برای کاربرد خود نیاز به مشاوره تخصصی دارید، توصیه می‌شود با کارشناسان فنی مشورت نمایید.

مطالب پیشنهادی:

شیر یک‌طرفه

کاویتاسیون در شیرآلات صنعتی

لیست قیمت شیر آلات چدنی

لیست قیمت شیرآلات برنجی