جميع المقالات

صمام المكبس Piston Valve

منذ بداية سنة 1900م، كان الصمام المنُزلِق المُسطَّح flat slide valve مُسيطرًا على مجال الصمامات المُستعملة في المحركات البخارية للقاطرات، ومن المُتَّفق عليه أنه لا يوجد جزء من المحرك البخاري له تأثير أكبر على كفاءته من الصمامات المُتحكمة في دخول وإطلاق البخار من وإلى الأسطوانات، ومع الحاجة إلى استعمال ضغوط بخار أكبر، واستعمال البخار المُحمَّى لزيادة كفاءة واستطاعة المحركات البخارية؛ عانت الصمامات المُنزلِقة من أضرار كبيرة، بسبب مشاكل الحت والتآكل الناتجة من الضياعات الاحتكاكية بفعل القوة الكبيرة لضغط البخار على الجزء الخلفي للصمام المُنزلِق ودرجات الحرارة العالية، وقد أصبحت هذه المشكلة ذات أهمية بالغة، فكان ذلك دافعًا للبحث عن تصميم بديل مناسب لا يتعرض لتلك القوة، فقاد ذلك إلى ظهور الصمام المكبسي. [6]

 

الصمامات

 

الصمامات The Valves :

الصمامات هي أجهزة ميكانيكية أو كهروميكانيكية تُستعمَل للتحكم في حركة الموائع (سوائل أو غازات)، والمساحيق الصلبة powders، والرَّدَغات slurries، والمُستحلبات emulsions، والمُعلَّقات suspensions، وما إلى ذلك من المواد التي تنتقل عبر الأنابيب أو المواسير، أو تلك المُتدفقة من الخزانات أو المُفاعلات أو غيرها من المعدات، وتتضمَّن عمليات التحكم كل من توجيه وبدء وإيقاف ومزج وتنظيم تدفق التيار أو ضغطه أو درجة حرارته، وبحسب طبيعة تصميمها ووظيفتها وتطبيقها؛ تُصنَّف الصمامات في مجموعة متنوعة من النماذج والحجوم وفئات الضغط، ويمكن أن تزن أصغر الصمامات الصناعية ما يصل إلى 0.450 g، بينما يمكن أن يصل وزن الصمامات الكبيرة إلى عشرة أطنان، وقد تمتدُّ في الارتفاع إلى أكثر من 24 قدمًا (6. I think playing with markers is very convenient, lottery retailers and agents would https://casillascontracting.us/are-there-any-casinos-in-massachusetts/ be the ones permitted to offer parlay betting. 1 مترًا)، كما يمكن استعمال صمامات العمليات الصناعية بما يتوافق مع حجوم خطوط الأنابيب (0. Phew, that https://kellyrobbins.net/big-spin-casino-no-deposit-codes/ was a long-ass article. 5-48) inch (أو وفق القطر الاسمي من DN 15 إلى DN 1200)، ويمكن استعمال الصمامات من الضغوط التخلخلية إلى أكثر من 1300 psi (897 bar) .

إقرأ أيضا:كل ما يجب أن تعرفه عن طلاء ال Powder Coating

وتنتشر الصمامات المستعملة اليوم في شتى المجالات ابتداءً من أبسط تطبيقاتها، مثل صمامات مياه الشرب المنزلية، إلى الصمامات المُجهَّزة بالأدوات الدقيقة التي تقدم تحكمًا أحادي الحلقة للعملية، ومن أشهرها علي سبيل المثال لا الحصر؛ الصمامات البوابية gate valves، والصمامات السدادية plug valves، وصمامات الكرة ball valves، وصمامات الفراشة butterfly valves، وصمامات عدم الرجوع check valves، وغيرها الكثير، وتعتمد الصمامات في مبدأ عملها على شكل من أشكال الحجز الميكانيكي المُعتمِد أساسًا على شكل هندسي محدد، مثل: صفيحة plate، أو كرة ball، أو غشاء diaphragm، أو غيرها، وتُصمَّم بعضها لتكون أدوات للفتح والإغلاق فقط on-off valves، وبعضها الآخر تتحكم تحكمًا دقيقًا في تدفق التيار أو خصائصه الأخرى.

وتُصنَع الصمامات من مواد إنشائية عديدة، ومعظمها مصنوع من الفولاذ المصبوب cast steel، أو الفولاذ المطروق forged steel، أو الحديد iron، أو البلاستيك، أو النحاس، أو البرونز، أو غيرها من السبائك الخاصة، ويلعب اختيار المواد دورًا مهمًا في اختيار الصمامات لخدمة معينة، وذلك لضمان توافقها مع خصائص المائع المار عبرها، ويُحدَّد حجم الصمام تبعًا لقطر الأنبوب أو الماسورة، ومعدل التدفق، والمسافة بين خطوط الأنابيب. [1][2]

نظرة عامة حول صمام المكبس An Overview of Piston Valve:

صمام المكبس هو أداة تُستعمَل للتحكم بحركة تيار المائع على طول الأنبوب tube أو الماسورة pipe، عن طريق الحركة الخطية للمكبس داخل حجرة أو أسطوانة الصمام.

إقرأ أيضا:هندسة الإنتاج – نظرة عامة

ويشبه صمام المكبس من ناحية التركيب الصمام المُكوَّر globe valve، ويُستعمَل بشكل رئيسي لأجل خدمات إيقاف وتشغيل تيار التدفق أو ضبطه، ويوفر صمام المكبس إغلاقًا تامًا لمجرى التدفق، وتتكون مجموعة الإغلاق من مكبس معدني metal piston، وحلقتَي صمام مرنتين tow resilient valve rings، ويحدث الإغلاق بفعل السطح الرأسي الخارجي للمكبس، والسطوح الداخلية المقابلة لحلقات الإغلاق، إذ توفر هذه الآلية سطحًا كبيرًا يمنع حدوث تسريب مقارنةً بالصمامات المكورة ذات التصميم التقليدي.

وبشكل عام، هناك نوعان لصمام المكبس؛ الصمام المتوازن balanced valve، الذي يُستَعمل في خدمات الضغط العالي، والصمام غير المتوازن unbalanced valve، الذي يُستعمَل في خدمات الضغط المنخفض.

رسم توضيحي يبين معظم أجزاء صمام المكبس العادي وصمام المكبس ذي الهيكل الزاوي

صمام مكبس عادي

رسم توضيحي يبين معظم أجزاء صمام المكبس العادي وصمام المكبس ذي الهيكل الزاوي

صمام مكبس هوائي من نمط الهيكل الزاوي

الأجزاء الرئيسية لصمام المكبس The main parts of the piston valve:

يتكون صمام المكبس من أجزاء عدة، تكون على شكل أدوات مترابطة مع بعضها ومُصممةً خصيصًا لتؤدي كل منها وظيفة محددة، وتُعطي بالمُجمل الهدف المطلوب من الصمام، وقد تختلف هذه الأجزاء من ناحية التصميم والشكل والقياسات ونوع المادة الإنشائية بحسب الشركة المُصنّعة، أو بحسب المواصفة القياسية المُعتمَدة في التصميم، أو أحيانًا قد يُصنَع صمام ما لتطبيق خاص بمواصفات محددة تتناسب مع وظيفته في هذا التطبيق.

إقرأ أيضا:الأسمدة – نظرة عامة

وبشكل عام، تتكون الصمامات المكبسية من الأجزاء الرئيسية التالية:

  • الهيكل Body:

هيكل الصمام هو الجزء الرئيسي للصمام أيًا كان نوعه، والذي يحتوي الأجزاء الداخلية للصمام، وتكون وظيفته الأساسية السماح لناقل الحركة اليدوي أو الذاتي التحكم بالعمل بشكل صحيح، من خلال توجيه تيار التدفق عبر مسار محدد أو سلسلة من المسارات بحسب تصميم الهيكل، ويكون هيكل الصمام قادرًا على إحداث التعشيق المناسب لرأس المكبس بمساعدة الحشوات والسدادات، ويكون هيكل الصمام مصنوع عادةً من مادة إنشائية بطريقة الصب cast، ويمكن أن يكون للهيكل نهايات مُلولبة screw ends، أو نهايات ذات حواف flanged ends، أو نهايات لحام تناكبي butt welding ends. [1][4]

  • غطاء الصمام Bonnet:

غطاء الصمام هو جزء هيكل الصمام الذي تمر من خلاله الساق stem، والذي يقوم بتثبيتها ويشكل مسار حركتها، وعادة ما يتم تثبيت غطاء الصمام بواسطة مسامير أو براغي تثبيت، وتكون آلية الاتصال بينهما مُحكمةً للغاية منعًا من حدوث أي تسريب.

  • المكبس Piston:

المكبس هو قرص متحرك ضمن أسطوانة، ويكون مُزوَّدًا بحلقات خاصة تُحكِم إغلاقه للمجرى الأسطواني، يقوم المكبس بنقل الحركة الخارجية المُطبَّقة عليه إلى المائع داخل الصمام، ليؤدي الصمام مهمته من إغلاق أو فتح أو تنظيم تيار التدفق، وفي حين تشترك معظم الصمامات بأجزاء عديدة مع بعضها؛ فإن المكبس في الصمام المكبسي هو المكون الفريد له، ولذلك سُمّي هذا الصمام باسمه.

  • حلقة المشكاة Lantern ring:

هي حلقة مُجوفة مُثقبة ذات تصميم بسيط، إلا أن لها دور مهم في تطبيقات عديدة مثل الصمامات والمضخات، ويأتي مصطلح حلقة المشكاة lantern ring من الاستعمال الأساسي لكلمة مشكاة lantern، فالمشكاة هي حجرة صغيرة أو وعاء يغطي أو يحمي مصدر الضوء. تساعد حلقات المشكاة على الحماية من خلال السماح بدخول المائع المتدفق، وإبقاء الملوثات بعيدة عن منعًا من تراكمها داخل الصمام، وتقوم أيضًا بتقليل الاحتكاك والتآكل والحت والحرارة المتولدة من الاحتكاك. [5]

  • محور الدوران Spindle:

محور الدوران هو ساق معدنية بطول وقطر مُحدَّد، يُثبَّت الصمام عليه، وتكون وظيفته الأساسية نقل الحركة من خارج الصمام إلى داخله.

  • حلقات الإغلاق Sealing rings:

هي حشوة ميكانيكية على شكل إطار حلقي، مصنوعة من مواد لدنة، ذات مقطع عرضي دائري، مُصمَّمة لتوضع في مكان مُخصَّص لها، ومن ثم تُضغَط أثناء التركيب بين الجزأين المحصورة بينهما، مما يؤدي إلى تشكيل إغلاق مُحكَم منعًا من حدوث أي تسريب، وقد تُسمَّى أحيانًا بالحلقة على شكل حرف O O-Ring أو الحشوة packing.

  • وصلة الضبط Yoke bush:

هي أداة للضبط تُثبَّت بواسطة لولب التثبيت الخاص بها مع ساق الصمام المتصلة بدورها مع عجلة يدوية أو مُشغل، يؤدي دوران هذه الأداة إلى حركة ساق الصمام إلى الأعلى والأسفل.

  • المؤشر Indicator:

هي أداة تُثبَّت عادة في أعلى الصمام، عندما يتم تدوير العجلة اليدوية لفتحه، أو حتى عندما يُفتَح الصمام آليًا بواسطة مُشغل تحكمي؛ يتم خفض المؤشر ليُقرأ أن الصمام مفتوح open، مما يجعل الأمر واضحًا لأي شخص قريب أن الصمام مفتوح، وعندما يتم إغلاق الصمام؛ يوضح المؤشر أن الصمام قد تم إغلاقه closed.

  • العجلة اليدوية Handwheel:

تم تطوير طريقة بسيطة للغاية وجديدة لفتح الصمامات وإغلاقها بواسطة عجلة تدوير يدوية مستديرة، إذ يؤدي تدوير العجلة إلى رفع أو خفض مكبس الصمام، وقد صُممت أقفال خاصة لقفل الصمام تحيط بالعجلة اليدوية بالكامل، توضع هذه الأقفال عند إجراءات الصيانة لمنع تغيير وضع الصمام، وعادة تكون هذه الأقفال بألوان مختلفة لتمييزها في أقسام المصنع، والإشارة إلى درجة الخطورة.

  • فَلْكَات بِلفِل Belleville washer:

الفَلْكَة هي حلقة مُستديرة معدنية أو مطاطية لإحكام الوصل أو منع الارتشاح، وتُعرَف باللغة الدارجة بمصطلح “رنديلة” ، وجاءت كلمة Belleville نسبة إلى المخترع الفرنسي Julien Belleville الذي قام بتسجيل براءة اختراع لتطويره الفَلْكَات القرصية disc washers التي جعلها مخروطية. تُستعمل فَلْكَات بِلفِل في مجالات عديدة، إذ تُستعمل كنوابض لتطبيق الحمولات الوزنية الساكنة أو المتحركة، وقد توضع قطعة مفردة أو عدة قطع تُكدَّس فوق بعضها.

  • مسامير التثبيت Studs nuts:

هي براغي مُلولبة تكون مزودة بصامولة مُثبتة على رأسها، تُستعمل لتثبيت رأس الصمام مع الهيكل، وقد تكون قابلة للفك أو مثبتة بشكل دائم، وتكون قياساتها موافقة لمواصفة قياسية مُعتمدة.

  • برغي التثبيت Set screw:

ويُعرَف أيضًا باسم البرغي عديم الرأس grub screw، هو نوع من البراغي يُستعمل بشكل عام لتثبيت جسم داخل جسم آخر أو مقابلًا له، وعادة يتم التثبيت بدون استعمال صامولة.

  • صامولة تثبيت محور الدوران Spindle-lock nut:

هي نوع من أنواع الصواميل، تكون مُزودة بحلقة تدعيم أو تشكيلة ميكانيكية خاصة، لتقاوم حدوث فك للجسم المثبت في التطبيقات التي يوجد فيها اهتزاز أو عزم دوران، وتُستعمل في صمام المكبس لتثبيت محور الدوران.

رسم توضيحي يبين معظم أجزاء صمام المكبس العادي وصمام المكبس ذي الهيكل الزاوي رسم توضيحي يبين معظم أجزاء صمام المكبس العادي وصمام المكبس ذي الهيكل الزاوي

رسم توضيحي يبين معظم أجزاء صمام المكبس العادي وصمام المكبس ذي الهيكل الزاوي

 

المواصفات القياسية للصمامات المكبسية Piston Valves Standards:

تُعتبَر المواصفات القياسية وسيلة لتوحيد الإجراءات ومواصفات الأجهزة والمعدات والأدوات لتؤدي عملها وفق أفضل شكل ممكن، وتنتج بعد إجراء العديد من الاختبارات والتجارب ومن ثم اختيار الشروط الأمثل، وتصدر عن هيئات ومنظمات دولية أو محلية متخصصة بأبحاث الاختبارات والمواد.

تتبع معظم صمامات المكبس إن لم تكن جميعها القواعد التنظيمية وفق المواصفة الألمانية German Institute of Standards (DIN)، بينما لا توجد مواصفات خاصة وفق معهد النفط الأمريكي American Petroleum Institute (API)، أو المعهد القومي الأمريكي للمواصفات القياسية American National Standards Institute (ANSI)، خاصة بالصمامات المكبسية، وبشكل عام، تكون هذه الصمامات موافقة للمواصفة DIN 3202 والتي هي أكبر من الأبعاد الخاصة بالصمامات المُكوَّرة globe valves أو الصمامات البوَّابية gate valves الموافقة بالحجم والمطابقة لمعايير API/ASME/BS، ولكن في الآونة الأخيرة، صُنعت صمامات مكبسية وفق المواصفة القياسية ASME B16.10، ووفق المواصفة ANSI Class 150, 300 and 800 بحجوم من 0. Min deposit to claim your bonus code is USD Minimum deposit to https://starlitenewsng.com/things-to-do-at-treasure-island-casino/ claim your code is 50 USD. 5 إلى 8 بوصة inch، وكانت التوصيلات النهائية متاحة وفق مواصفات ASME/BS. The big two names in the gaming software realm are https://teyasilk.com/is-ignition-casino-safe-to-use/ NetEnt and Microgaming.  [1]

تصميم صمام المكبس وآلية عمله Piston Valve Design and Work Mechanism:

يُستعمَل صمام المكبس في خدمات الموائع الساخنة والبخار بوظيفة إغلاق التدفق أو تنظيمه، لذلك يحتاج تصميمه أن يتناسب مع هذه الظروف، وقد ظهرت صمامات المكبس في البداية بشكل مشابه للصمامات المُكورة globe valves من ناحية الشكل والهيئة الخارجية لجسم الصمام، ومن إيجابياته الرئيسية قدرته على الإغلاق بوساطة ساق الدفع بدون الحاجة إلى الحشوات، بالإضافة إغلاق مخرج الصمام بفعل المكبس مع وجود حلقتي إغلاق، إذ تشكل الحلقات قاعدتين لإحكام الإغلاق بشكل مماثل للصمامات البوابية gate valves والصمامات المُكورة التقليدية.

تتضمن الصمامات المكبسية حلقات إغلاق علوية وسفلية تُثبَّت في مكانها عن طريق الحلقة lantern ring أو lantern bush، ويوفر المكبس مع الحلقتين المرنتين إغلاقًا مُحكمًا لفتحة مرور تيار التدفق، إذ تقوم حلقة الصمام العلوية بالإغلاق من جهة الوسط المحيط، وتغلق حلقة الصمام السفلية الفتحة، وتُعتبر حلقات الصمام من الأجزاء الرئيسية للصمام المكبسي، وهي تُصنَع عادةً من مواد مطاطية أو معدنية مُدعمة بالغرافيت أو مواد بوليميرية مُطوَّرة خصيصًا لأعمال الإغلاق والعزل ذات جودة عالية، مثل بولي فلورو رباعي الإيثلين polytetrafluoroethylene (PTFE)، ويلعب نوع مائع الخدمة ودرجة حرارته وضغطه دورًا مهمًا في اخيار المواد المناسبة لحلقات الصمام، أما المكبس فيُصنع غالبًا من الفولاذ المقاوم للصدأ stainless steel.

عندما يكون الصمام مفتوحًا؛ يغلق الجدار الجانبي للمكبس على حلقة الإغلاق العلوية، مانعًا بذلك حدوث تسريب خارجي عبر الساق stem وغطاء الصمام bonnet، وعندما يكون الصمام مُغلقًا؛ يغلق المكبس على حلقة الإغلاق السفلية، مانعًا حدوث أي تسريب عبر الفتحة.

وإن المكبس مُصمم بطريقة تجعل حركته خطية فقط ولا يدور مع دوران الساق، وأيضًا ينتقل المكبس انتقالًا تامًا خارج مجرى تيار التدفق، متنحيًا بذلك عن طريق التيار ليقلل من ممانعة التدفق إلى الحد الأدنى، وتجبر هندسة هيكل الصمام المصنوع بشكل مشابه للصمام المُكور المائع على القيام بدورتين حادتين في طريقه عبر الصمام، فتكون ضياعات الضغط في هذه المُنعطفات مُماثلة لتلك التي تكون في الصمامات المُكورة، والتي تشترك معه في نمط جسم الصمام.

هناك نماذج من الصمامات المكبسية تكون ذات مقعد زاوي the angle seat piston valve، وقد سُميَّت بهذا الاسم بسبب وجود مشغل هوائي للمكبس يقوم بإغلاق وفتح الصمام، يتصل مع الصمام وفق توصيل زاوي شكل حرف  Y لتقليل الضياعات، ويُستعمل هذا النوع في خدمات بخار الماء، وتكون أصغر حجمًا من من صمامات المكبس العادية.

يفضل مهندسو الصيانة الصمامات المكبسية، لأنها تحتاج إلى القليل من الاهتمام والصيانة الدورية، وإن تعطلت؛ يمكن إصلاحها بدون الحاجة إلى فك هيكل الصمام عن الأنبوب، ويطلقون على هذه الصمامات العبارة الشهيرة: “ركِّب وانسَ” Fit and Forget””. [1][2]

رسم توضيحي لتصميم صمام المكبس
رسم توضيحي لتصميم صمام المكبس

 

 

تطبيقات صمام المكبس Piston Valve Applications:

يُستعمَل صمام المكبس في المقام الأول في خدمات المياه الساخنة والبخار المُحمَّى superheated steam والبخار المُشبع saturated steam في محطات الطاقة الكهربائية power plants ومصافي تكرير النفط refineries ومصانع الورق وعجينة الورق pulp and paper mills وغيرها من الصناعات الأخرى، وتشمل الاستعمالات الخاصة للصمامات المكبسية كل من رؤوس ومُشعبات البخار steam headers and mamifolds وفتحات التكثيف condinsate manifols ومبردات البخار المُحمَّى desuperheaters وغيرها، وإن الصمامات المكبسية قادرة أيضًا على التعامل مع الغازات مثل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين، وتُستعمل أيضًا مع زيوت نقل الحرارة heat transfer oils والمواد الكيميائية المختلفة، ومن التطبيقات الأخرى لها؛ صمامات تصريف الخزانات والمفاعلات drain valves، وعادة يُشار للمكبس في هذا النوع من الصمامات باسم ram، وتكون هذه الصمامات قادرة على تصريف المواد غير المتجانسة مثل الرَّدَغات slurries أو حتى المساحيق الصلبة الناعمة powders، لأن مكبس الصمام ومقعده في هذا النوع يكونان مُعدلان لإجراء تنظيف ذاتي، ويُثبت على المكبس سدادة إضافية تتحرك معه، ويمكن لهذه الصمامات أن تقاوم الطمي والفتات المترسب debris التي قد توجد في تيار التدفق بشكل أفضل من الصمامات المُكورة. [2]

اعتبارات اختيار الصمام المكبسي Piston Valve Selection Considrations:

تحقق الصمامات المكبسية مساحة إغلاق كبيرة بسبب حجمها الكبير، وتوفر إغلاقًا مُحكمًا وموثوقًا به لتيار التدفق، وذلك وفق المواصفة القياسية للتسريب حسب المعهد القومي الأمريكي للمواصفات القياسية ANSI الفئة VI، ويتم تأمين التعويضات عن التمدد والتقلص الحراري أحيانًا بواسطة حلقات بِلفِل belleville washers الموجودة مع براغي تثبيت الغطاء، والتي تحافظ على الإغلاق تحت ضغط ثابت.

غالبًا ما تكون صمامات المكبس الكبيرة ذات تصميم متوازن balance design لتعويض عزم الدوران المطلوب لإغلاق هذه الصمامات مقابل ضغوط الدخول العالية، وقد تحتوي على حشوات حول الساق بالإضافة للسدادات العلوية والسفلية.

تُشغَّل الصمامات المكبسية يدويًا من خلال العجلة اليدوية handwheel، أو تلقائيًا من خلال مشغلات كهربائية ميكانيكية أو مشغلات هوائية.

تُستبدل السدادات العلوية والسفلية بكل بساطة مع بقاء الصمام مُثبتًا على الأنبوب أو الماسورة، وبعد عزل الصمام (قطع تيار التدفق المار عبره)؛ تُفك براغي تثبيت الغطاء وتُسحب مجموعة الساق والمكبس، ومن ثم تُستبدل السدادات، كما يمكن أيضًا استبدال المكبس في حال تعرضه للتلف أو الضرر بنفس الوقت. [2]

يمكنك دعم المدون للأستمرار في ترجمة وكتابة المقالات العلمية من خلال  الضغط على زر بيبال أدناه

قدم الدعم الان 

المراجع References :

  1. Smith, P. (2006).Valve selection handbook (5th ed.). Norwich, NY: Knovel.
  2. https://www.thomasnet.com/articles/pumps-valves-accessories/all-about-piston-valves/
  3. https://automationforum.co/what-is-a-piston-valve-and-how-does-it-work/
  4. https://www.cjponyparts.com/resources/what-is-a-valve-body
  5. https://www.sepco.com/community/article/what-is-a-lantern-ring/
  6. Sanford, D., 1931. Development of the Piston Valve to Improve Steam Distribution. Easy enough, but what are https://starlitenewsng.com/how-much-to-tip-blackjack-dealer/ the odds that the player will actually come out better than break even? Journal of the Institution of Locomotive Engineers, 21(100), p.217.

 

 

السابق
كل ما يجب أن تعرفه عن طلاء ال Powder Coating
التالي
المبادلات الحرارية غلاف وأنبوب
اعلان

تعليق واحد

أضف تعليقا

  1. اهلا بكم جميعا يمكنكم ترك تعليق هنا لنكون سعداء بوجودكم

اترك تعليقاً