پینچ ولو یا شیر پینچ، برای کنترل یا قطع جریان سیالات ساینده، گرانولی، فیبری یا خورنده استفاده می شود. به شیر پینچ، کلامپ ولو (clamp valve) یا شیر گیره ای نیز می گویند. شیر پینچ به عنوان یک شیر جداکننده یا تنظیم کننده لجن، گرد و غبار، امولسیون، مواد گازی، پودر، هوای فشرده، گرانول ها، گلوله ها و غیره کاربرد گسترده ای دارد.

پینچ ولو چیست؟

شیر پینچ نوعی از ولوها با بدنه انعطاف پذیر با یک لوله انعطاف پذیر است که می تواند به طور مکانیکی جریان سیال را کنترل کند. پینچ ولو از طریق مکانیزم یا از طریق فشار سیال مسیر جریان را باز یا بسته نگاه می دارد. مسیر عبور جریان این شیرها مستقیم و بدون شکاف و قطعات متحرک است. بدنه نرم شیرهای پینچ قابلیت آب بندی اطراف جامدات به دام افتاده را دارد. این ویژگی باعث می شود شیرهای پینچ برای جابجایی دوغاب، مواد غذایی و داروها ایده آل باشند.

کاربرد شیر پینچ

با توجه به مکانیزم عملکردی شیر پینچ و آب بندی کامل آن هنگام بسته شدن، کاربردهای گوناگونی دارد. صنایعی که در آنها از پینچ ولو استفاده می شود، عبارتند از:

• صنایع سیمان
• صنایع پلاستیک
• صنایع حمل و نقل پنوماتیک
• فاضلاب / تصفیه خانه های فاضلاب
• صنایع سرامیک
• صنایع محیط زیست
• صنایع شیمیایی
• صنایع معدن
• سیستم های توزین
• صنایع خودروهای تجاری
• صنایع حمل و نقل مواد فله و جامد

اصول کار شیر پینچ

شیر پینچ دارای سه بخش اصلی است:

• محفظه
• یک اسلیو لاستیکی الاستومری
• اتصالات انتهایی

لوله الاستومری از ورودی به خروجی با مکانیزم پینچ در محفظه نصب می شود و تنها جزئی است که با محیط سیال در تماس است. اتصالات انتهایی را می توان در هر انتها پیچ یا رزوه کرد تا اتصال لازم را فراهم کند.

مکانیزم پینچ می تواند انواع مختلفی داشته باشد.

• مکانیزم ساده تنها با یک پیچ کار می کند و فقط در یک طرف لوله یک گیره دارد یا یک پیچ دیفرانسیل با دو گیره
• مکانیسم های مکانیکی از هوا یا فشار هیدرولیک استفاده می کنند.

در شرایط عادی، شیر پینچ باز است. هنگامی که هوا یا فشار هیدرولیک به ولو اعمال می شود، اسلیو لاستیکی الاستومری را به سمت پایین فشار می دهد و یک اثر پینچ ایجاد می کند. هنگامی که اسلیو کاملا گیر کرده است، جریان محدود می شود و شیر بسته می شود. اسلیو لاستیکی در یک شیر پینچ قابلیت به دام انداختن ذرات در اطراف خود را دارد و قابلیت توقف کامل جریان را فراهم می کند.

هنگامی که فشار خارجی آزاد می شود، نیروی جریان سیال و خاصیت برگشتی لاستیک، ولو را کاملا باز می کند. این شیر کاملا باز شده، جریان آزاد را برای سیال فراهم می کند که از مسدود شدن شیر جلوگیری می کند. از آنجایی که سیال فقط با لوله لاستیکی در تماس است، ایزوله و فاقد آلودگی می ماند.

انواع شیر پینچ

بسته به ساختار بدنه، دو نوع شیر پینچ وجود دارد:

شیر پینچ باز (Open pinch valves)

معمولاً شیرهای پینچ مکانیکی از نوع باز و بدون پوشش بدنه فلزی هستند. برای بررسی ظاهری و فیزیکی بدنه شیر در حین کار از ساختار باز شیرهای پینچ استفاده می شود. این ساده ترین نوع طراحی شیر پینچ است اما بدنه شیر را در معرض محیط قرار می دهد.

شیر پینچ بسته (Closed pinch valves)

شیر پینچ بسته از بیرون شبیه به گلوب ولو است (مطالعه بیشتر: شیر کروی چیست و کاربرد انواع گلوب ولو). محفظه در واقع یک پوشش محافظ برای ساختار داخلی ولو است. مکانیزم اصلی شیر پینچ در داخل محفظه فلزی اتفاق می افتد. این مکانیزم می توانند یکی از انواع زیر باشد:

• شیر پینچ با مکانیزم دستی
• شیر پینچ با مکانیزم فشار هوا
• شیر پینچ با مکانیزم فشار هیدرولیک

اسلیو پینچ ولو

اسلیو شیر پینچ می تواند انواع مختلفی داشته باشد. این موارد عبارتند از:

• اسلیو استاندارد (Standard Sleeve)
• اسلیو دو جداره برای کاربردهای ساینده (Double Wall Sleeve)
• اسلیو مخروطی برای کار با سیالات گازی (Cone Sleeve)
• اسلیو با رویه متغیر (Variable Orifice Sleeve)

شکل زیر انواع اسلیو شیر پینچ را نشان می دهد.

عوامل موثر در انتخاب شیر پینچ

پارامترهای مختلفی وجود دارد که باید هنگام انتخاب پینچ ولو برای یک کاربرد خاص در نظر گرفته شوند. برخی از این پارامترها عبارتند از:

• جنس بدنه پینچ ولو: برای انتخاب مواد بدنه شیر، مواد سبک وزن ترجیح داده می شوند. اسلیو الاستومری باید با دقت انتخاب شود زیرا در تماس مستقیم با سیال جاری است. مواد معمول مورد استفاده برای بدنه پینچ ولو عبارتند از EPDM، NBR، لاستیک طبیعی، سیلیکون، لاستیک با کیفیت مواد غذایی، GRS، نئوپرن، بوتیل، Buna-N، PTFE، FDA، Hypalon و غیره. این مواد مقاومت سایشی خوبی برای جلوگیری از آسیب رسیدن به بدنه ولو دارند.

• فشار باز و بسته شدن: برای عملکرد صحیح پینچ ولو، اختلاف فشار باز و بسته شدن باید در نظر گرفته شود:

  • باز شدن: فشار عملیاتی باید بیشتر از فشار کنترل باشد. فشار کنترل معمولی در حالی است که فشار باز شدن صفر بار (bar) است. اختلاف فشار کافی مورد نیاز است تا فشار عملیاتی بتواند اسلیو را باز کند.
  • بسته شدن: در هنگام بسته شدن پینچ ولو، فشار کنترل باید بیشتر از فشار کاری باشد. در غیاب اختلاف فشار کافی، فشار کنترل ممکن است نتواند بر فشار کاری غلبه کند و با فشار دادن اسلیو، ولو را ببندد.
• دمای طراحی: جنس ولو باید به گونه ای باشد که بتواند حداقل و حداکثر دمای مورد انتظار برای کاربرد را تحمل کند.

سایز شیر پینچ

شیر پینچ را می توان برای طیف گسترده ای از مخلوط های مایع و مایع-جامد استفاده کرد. با این حال، اندازه قابل قبول برای ذرات جامد در سیال به اندازه شیر و طراحی و ساخت دقیق لوله بستگی دارد. انواع پنوماتیک و هیدرولیک پینچ ولو برای فشار تا 49 بار مناسب هستند. اندازه و رده بندی فشار رایج شیرهای پینچ در جدول زیر ارائه شده است:

مزایای پینچ ولو

شیر پینچ با طراحی منحصر به فرد خود دارای مزایای مختلفی است، مانند:

• مناسب برای استفاده با سیال های ساینده و خورنده
• طراحی جمع و جور، ساده، مستحکم و کم
• دارای حداقل تلاطم و اصطکاک
• مسیر جریان مستقیم بدون مسدود شدن توسط سیال
• بدون احتمال آلودگی
• زمان باز و بسته شدن سریع
• هزینه نگهداری کم
• خود تمیز شونده
• تعویض آسان اسلیوهای لاستیکی
• آب بندی خوب
• مصرف انرژی کم
• سایش کم روی اسلیو به دلیل جریان مستقیم و الگوی جریان آرام.

معایب شیر پینچ

برخی از چالش های استفاده از پینچ ولو عبارتند از:

• شیر پینچ برای کاربردهای دمای بالا مناسب نیست، زیرا مواد الاستومری دارای محدودیت های کاربری در دمای بالا هستند.
• اسلیو لاستیکی پینچ ولو ممکن است در دیفرانسیل فشار بالا بشکند یا تغییر شکل دهد و شیر ممکن است به طور کامل باز نشود.
• شیر پینچ برای کاربردهای خلاء مناسب نیست.
• پینچ ولو برای جریان های پالسی مناسب نیست.