در این مطلب قصد داریم نگاهی جامع به شیر سوزنی یا گلوب ولو (که به آن شیر کروی نیز می گویند) و کاربرد و انواع آن بپردازیم. البته شیر سوزنی که در این مطلب مدنظر ماست، نیدل ولو (Needle Valve) نیست و مقصود ما از شیر سوزنی Globe Valve است.

 ابتدا به معرفی این نوع از شیرآلات خواهیم پرداخت و سپس، در بخش های بعدی به جوانب دیگر آن اشاره خواهیم کرد. پس در همراه ما باشیم تا سفری به دنیای شیرهای سوزنی داشته باشیم. 


شیر سوزنی چیست؟

شیر سوزنی یک شیر با حرکت خطی (Linear motion) است که اصولا برای قطع و وصل و کنترل جریان به کار می رود. عملکرد این شیر ساده است و با چرخاندن هندویل شیر، به راحتی می توان میزان جریان سیال عبوری را تنظیم کرد. عمل باز و بسته شدن شیر می تواند به صورت دستی یا خودکار (با استفاده از عملگر) انجام شود. این عملگر می‌تواند الکتریکی، پنوماتیک یا هیدرولیک باشد که بیشتر در استفاده های صنعتی از این عملگرها استفاده می شود. با این حال، به طور متداول، از عملگر دستی و از نوع هندویل برای باز و بسته کردن آن استفاده می شود. 

در وضعیتی که دیسک شیر سوزنی کاملا در برابر مسیر حرکت سیال قرار می گیرد، شیر بسته می شود و مسیر حرکت سیال مسدود می گردد و با خروج دیسک از مسیر، مسیر سیال باز می شود و شیر به حالت باز در می آید. 

مهم ترین ویژگی این نوع شیر، موازی بودن آببند با جهت جریان سیال است که این ویژگی سبب می شود شیر برای تنظیم جریان کارآمد باشد و فرسایش دیسک و آببند کاهش یابد؛ هرچند، همین ویژگی مقاومت بالایی در برابر جریان سیال و آشفتگی جریان در درون شیر سوزنی ایجاد می کند. 

شیر سوزنی نسبت به سایر انواع شیرها نظیر شیر کشویی، شیر توپی، شیر پروانه ای و ... که مجرای مستقیم دارند، افت فشار بالایی ایجاد می کند؛ بنابراین، در سیستم هایی که افت فشار عامل کنترلی محسوب می شود و به زیان سیستم است، نباید از شیر سوزنی استفاده کرد. 

علاوه بر این، نکته اساسی که در مورد شیر سوزنی وجود دارد این است که به دلیل این که تمام فشار سیال به صورت مستقیم به ساقه شیر (Stem) منتقل می شود سایز این نوع شیرآلات نهایتا به DN 300 می رسد. البته ممکن است به صورت استثناء، شیر سوزنی در سایزهای بزرگتر از 300 نیز تولید شود؛ در چنین حالتی، در تولید و کاربست آن باید از قوانین و اصول خاصی تبعیت کرد. به طور مثال، بال ولو تا سایز DN 1200 نیز تولید و استفاده شده است. 

از شیرهای سوزنی (گلوب ولو) به صورت گسترده به منظور کنترل جریان به کار می روند. بنابراین، به منظور جلوگیری از کاهش طول عمر مفید و کارکرد رضایت بخش شیر سوزنی، باید میزان سیال و درجه کنترلی که از این شیر انتظار می رود و همچنین میزان افت فشار و کارکرد مورد نظر در طراحی شیر سوزنی مورد توجه قرار گیرد. پس به طور کلی، حداکثر میزان فشار دیفرانسیلی در سطح دیسک نباید از 20 درصد حداکثر فشار بالادستی یا 1380 کیلوپاسکال فراتر رود.    


ساختمان شیر سوزنی

شیرهای سوزنی، همانند شیر فلکه های کشویی دارای دو نوع ساقه بالارونده و غیر بالا رونده هستند که در استفاده های صنعتی، نوع ساقه بالا رونده مرسوم تر است. از نظر اجزای شیر نیز، شیر سوزنی شباهت زیادی به شیر کشویی دارد به همین دلیل شاید عنوان شیر فلکه سوزنی را نیز شنیده باشید. 

هرچند شیر فلکه کشویی و شیر سوزنی تفاوت هایی با یکدیگر دارند، برخی از برندها، به خصوص برندهای تولید کننده شیر سوزنی برنجی، آن را شیر فلکه کشویی نامیده اند که به نظر می رسد به دلیل هندویل فلکه ای شکل آن باشد، ما نیز به ناچار در بخش محصولات، از این عنوان استفاده کرده ایم. باید توجه داشت اگر کلمه فلکه به نوعی مربوط به خانواده گیت ولوها تلقی شود نمی تواند صحیح باشد. در انتهای این مطلب تفاوت این دو نوع شیر شرح داده شده است.

همان‌طور که قبلا نیز اشاره کردیم، در این نوع شیر، آب‌بند موازی با خط جهت جریان قرار دارد، این امر بخصوص در حالتی که شیر بسته است، باعث وارد آمدن فشار سیال به دیسک می شود. شاید این مورد نکته منفی در مورد شیر سوزنی باشد، با این حال، از چند جبنه دیگر، دیسک موازی یک مزیت محسوب می شود. این دیسک موازی مقاومت مناسبی در برابر سایش دارد. 

 تعمیر و نگهداری شیر سوزنی نسبتا ساده است که این به دلیل قابلیت جابجایی و تعویض راحت آببند و دیسک است. این عامل، شیر سوزنی را برای استفاده در سیستم هایی که در آن ها شیر مکررا نیاز به تعمیر دارد مناسب می کند. ساختمان خاص شیر سوزنی و مسافت کم جابجایی دیسک آن در مواردی که زمان عمل کردن شیر و تنظیم مکرر آن حائز اهمیت است، یک مزیت مهم محسوب می شود. در بخش مزایا و معایب شیر سوزنی به بخش دیگری از قابلیت ها و ضعف های ناشی از ساختمان شیر سوزنی خواهیم پرداخت.