صمام

جسم الصمام هو الغلاف الخارجي لمعظم أو كل أجزاء الصمام، ويحتوي على الأجزاء الداخلية . أما غطاء الصمام فهو الجزء من الغلاف الذي يمر من خلاله ساق الصمام (انظر أدناه)، ويُشكّل دليلاً ومانعاً للتسرب له. عادةً ما يُثبّت غطاء الصمام في جسم الصمام بواسطة براغي أو مسامير.

تُصنع أجسام الصمامات عادةً من المعدن أو البلاستيك . وتُعدّ النحاس الأصفر والبرونز والبرونز المدفعي والحديد الزهر والفولاذ وسبائك الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ من المواد الشائعة جدًا. ^{[ 1 ]} غالبًا ما تستخدم تطبيقات مياه البحر، مثل محطات تحلية المياه، صمامات مزدوجة، بالإضافة إلى صمامات مزدوجة فائقة، نظرًا لخصائصها المقاومة للتآكل، وخاصةً في مياه البحر الدافئة. تُستخدم صمامات سبيكة 20 عادةً في مصانع حمض الكبريتيك، بينما تُستخدم صمامات مونيل في مصانع حمض الهيدروفلوريك (حمض HF). تُستخدم صمامات هاستيلوي غالبًا في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، مثل محطات الطاقة النووية، بينما تُستخدم صمامات إنكونيل غالبًا في تطبيقات الهيدروجين. تُستخدم الأجسام البلاستيكية للضغوط ودرجات الحرارة المنخفضة نسبيًا. يُعدّ كل من PVC و PP و PVDF والنايلون المقوى بالألياف الزجاجية من أنواع البلاستيك الشائعة المستخدمة في أجسام الصمامات.

يعمل غطاء الصمام كغطاء لجسم الصمام. وعادةً ما يُثبّت في جسم الصمام بشكل شبه دائم بواسطة براغي أو مسامير. أثناء تصنيع الصمام، تُركّب الأجزاء الداخلية داخل الجسم، ثم يُثبّت الغطاء لتثبيت جميع الأجزاء معًا. وللوصول إلى الأجزاء الداخلية للصمام، يقوم المستخدم بإزالة الغطاء، عادةً لأغراض الصيانة. لا تحتوي العديد من الصمامات على أغطية؛ على سبيل المثال، صمامات السدادة لا تحتوي عادةً على أغطية. كما أن العديد من صمامات الكرة لا تحتوي على أغطية لأن جسم الصمام يُجمّع بطريقة مختلفة، كأن يُثبّت بالبراغي في منتصف جسم الصمام.

المنافذ هي ممرات تسمح بمرور السوائل عبر الصمام. ويتم إغلاق هذه المنافذ بواسطة عنصر الصمام أو القرص للتحكم في التدفق. تحتوي الصمامات عادةً على منفذين، ولكن قد يصل عددها إلى 20 منفذًا. ويتم توصيل الصمام دائمًا تقريبًا عند منافذه بالأنابيب أو المكونات الأخرى. وتشمل طرق التوصيل: الخيوط ، ووصلات الضغط ، والغراء ، والأسمنت ، والشفاه ، أو اللحام .

يُستخدم المقبض للتحكم اليدوي في الصمام من خارج جسمه. غالبًا ما لا تحتوي الصمامات التي يتم التحكم فيها تلقائيًا على مقابض، ولكن قد تحتوي بعضها على مقبض (أو ما شابه) لتجاوز التحكم التلقائي يدويًا، مثل صمام الإيقاف والفحص . المُشغِّل هو آلية أو جهاز للتحكم التلقائي أو عن بُعد في الصمام من خارج جسمه. بعض الصمامات لا تحتوي على مقبض ولا مُشغِّل لأنها تتحكم في نفسها تلقائيًا من الداخل؛ على سبيل المثال، قد لا تحتوي صمامات الفحص وصمامات التنفيس على أي منهما.

القرص ، المعروف أيضًا باسم عنصر الصمام، هو عائق متحرك داخل جسم الصمام الثابت ، يُستخدم لتقييد تدفق السائل عبر الصمام بشكل قابل للتعديل. على الرغم من أن الأقراص تأتي عادةً على شكل قرص، إلا أنها تأتي بأشكال متنوعة. اعتمادًا على نوع الصمام، يمكن للقرص أن يتحرك خطيًا داخل الصمام، أو يدور حول ساق الصمام (كما في صمام الفراشة )، أو يدور حول مفصل أو محور (كما في صمام عدم الرجوع). أما الكرة فهي عنصر صمام دائري الشكل، يمر عبره مسار واحد أو أكثر بين المنافذ. من خلال تدوير الكرة، يمكن توجيه التدفق بين المنافذ المختلفة. تستخدم صمامات الكرة دوارات كروية الشكل مع ثقب أسطواني محفور كممر للسائل. بينما تستخدم صمامات السدادة دوارات أسطوانية أو مخروطية الشكل تسمى السدادات. كما توجد أشكال دائرية أخرى للدوارات في صمامات الدوار، طالما كان من الممكن تدوير الدوار داخل جسم الصمام. مع ذلك، ليست كل الأقراص الدائرية أو الكروية دوارات. على سبيل المثال، يستخدم صمام فحص الكرة الكرة لمنع التدفق العكسي، ولكنه ليس دوارًا لأن تشغيل الصمام لا يتضمن دوران الكرة.

المقعد هو السطح الداخلي للجسم الذي يلامس القرص لتشكيل مانع تسرب محكم. في الأقراص التي تتحرك خطيًا أو تتأرجح على مفصل أو محور، لا يلامس القرص المقعد إلا عند إغلاق الصمام. أما في الأقراص الدوارة، فيكون المقعد دائمًا على اتصال بالقرص، لكن مساحة التلامس تتغير مع دوران القرص. ويبقى المقعد ثابتًا دائمًا بالنسبة للجسم.

تُصنف المقاعد حسب ما إذا كانت مقطوعة مباشرة في هيكل السيارة، أو إذا كانت مصنوعة من مادة مختلفة:

• تُعدّ المقاعد الصلبة جزءاً لا يتجزأ من جسم الصمام. وتُعاني جميع الصمامات المعدنية ذات المقاعد الصلبة تقريباً من تسريب طفيف .
• يتم تركيب المقاعد الناعمة على جسم الصمام وهي مصنوعة من مواد أكثر ليونة مثل PTFE أو مواد مطاطية مختلفة مثل NBR أو EPDM أو FKM حسب درجة حرارة التشغيل القصوى .

الصمام ذو المقعد المرن المغلق أقل عرضة للتسريب عند إغلاقه، بينما تتميز الصمامات ذات المقعد الصلب بمتانتها العالية. عادةً ما تكون صمامات البوابة والكرة والصمامات الراجع ذات مقعد صلب، بينما تكون صمامات الفراشة والكرة والسدادة والحجاب الحاجز ذات مقعد مرن.

ينقل الجذع الحركة من المقبض أو جهاز التحكم إلى القرص. ويمر الجذع عادةً عبر غطاء المحرك إن وُجد. في بعض الحالات، قد يكون الجذع والقرص قطعة واحدة، أو قد يكون الجذع والمقبض قطعة واحدة.

قد تكون الحركة المنقولة عبر ساق الصمام قوة خطية، أو عزم دوران ، أو مزيجًا منهما (كما في صمام الزاوية الذي يستخدم دبوس مفاعل عزم الدوران ومجموعة المحور). يمكن تزويد الصمام وساقه بخيوط لولبية تسمح بربط الساق داخل الصمام أو فكه منه عن طريق تدويره في اتجاه معين، مما يؤدي إلى تحريك القرص ذهابًا وإيابًا داخل جسم الصمام. غالبًا ما تُستخدم حشوة بين الساق والغطاء للحفاظ على الإحكام. بعض الصمامات لا تحتوي على تحكم خارجي ولا تحتاج إلى ساق كما هو الحال في معظم صمامات الفحص.

الصمامات التي يقع قرصها بين المقعد والساق، ويتحرك ساقها باتجاه داخل الصمام لإغلاقه، تُسمى صمامات ذات مقعد عادي أو ذات مقعد أمامي . أما الصمامات التي يقع مقعدها بين القرص والساق، ويتحرك ساقها باتجاه خارج الصمام لإغلاقه، فتُسمى صمامات ذات مقعد عكسي أو ذات مقعد خلفي . لا تنطبق هذه المصطلحات على الصمامات التي لا تحتوي على ساق أو الصمامات التي تستخدم دوارات.

الحشيات هي عبارة عن موانع تسرب ميكانيكية، أو مواد حشو، تستخدم لمنع تسرب الغاز أو السوائل من الصمامات.

تُستخدم صمامات الكرة أيضًا في التطبيقات الشاقة التي تتطلب ضغطًا عاليًا ودقة عالية . وهي تُصنع عادةً من الفولاذ المقاوم للصدأ، أو التيتانيوم ، أو الستيليت ، أو الهاستيلوي، أو النحاس الأصفر، أو النيكل . كما يمكن تصنيعها من أنواع مختلفة من البلاستيك، مثل ABS ، أو PVC، أو PP، أو PVDF.

تحتوي العديد من الصمامات على نابض لتحريك القرص إلى موضع افتراضي، مع إمكانية التحكم في إعادة ضبط موضعه. تستخدم صمامات التنفيس عادةً نابضًا لإبقاء الصمام مغلقًا، مع السماح للضغط الزائد بفتحه رغم قوة النابض. تُستخدم عادةً النوابض الحلزونية . تشمل المواد الشائعة للنوابض الفولاذ المطلي بالزنك ، والفولاذ المقاوم للصدأ، وفي التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، يُستخدم إنكونيل X750.

تُعرف العناصر الداخلية للصمام مجتمعةً باسم " مجموعة الصمام ". ووفقًا لمعيار API 600، "صمام بوابة فولاذي - ذو حواف وأطراف ملحومة طرفيًا، وأغطية مثبتة بمسامير"، تتكون المجموعة من ساق الصمام، وسطح التثبيت في جسم الصمام، وسطح تثبيت البوابة، وجلبة أو لحام مُرسب للمقعد الخلفي ودليل فتحة الساق، وأجزاء داخلية صغيرة تتلامس عادةً مع سائل التشغيل، باستثناء الدبوس المستخدم لعمل وصلة بين الساق والبوابة (يجب أن يكون هذا الدبوس مصنوعًا من مادة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي).

يمكن تشغيل الصمامات ثنائية المنافذ إما مغلقة تمامًا (لا يمر أي تدفق)، أو مفتوحة بالكامل لأقصى تدفق، أو مفتوحة جزئيًا بدرجة ما بينهما. لا تُصمم العديد من الصمامات للتحكم الدقيق في التدفقات المتوسطة؛ إذ تُعتبر هذه الصمامات إما مفتوحة أو مغلقة. صُممت بعض الصمامات خصيصًا لتنظيم كميات متفاوتة من التدفق، وتُعرف هذه الصمامات بأسماء مختلفة مثل صمامات التنظيم ، أو صمامات الخنق ، أو صمامات القياس ، أو صمامات الإبرة . على سبيل المثال، تتميز صمامات الإبرة بأقراص مخروطية الشكل ممدودة ومقاعد متطابقة للتحكم الدقيق في التدفق. قد تحتوي بعض الصمامات على آلية تُشير إلى مقدار فتح الصمام، ولكن في كثير من الحالات تُستخدم مؤشرات أخرى لمعدل التدفق، مثل عدادات التدفق المنفصلة .

في المصانع التي تُدار عملياتها عن بُعد، مثل مصافي النفط ومصانع البتروكيماويات، يمكن تصنيف بعض الصمامات ثنائية الاتجاه على أنها مغلقة عادةً (NC) أو مفتوحة عادةً (NO) أثناء التشغيل العادي. من أمثلة الصمامات المغلقة عادةً صمامات أخذ العينات ، التي تُفتح فقط عند أخذ عينة. ومن الأمثلة الأخرى صمامات الإغلاق الطارئ ، التي تبقى مفتوحة أثناء تشغيل النظام وتُغلق تلقائيًا بفصل التيار الكهربائي. يحدث هذا عند وجود مشكلة في وحدة أو جزء من نظام السوائل، مثل تسرب، لعزل المشكلة عن باقي النظام. من أمثلة الصمامات المفتوحة عادةً صمامات إمداد غاز التنقية أو صمامات التنفيس الطارئ. عند وجود مشكلة، تُفتح هذه الصمامات (بإيقاف تشغيلها) مما يؤدي إلى تنظيف الوحدة وتفريغها.

على الرغم من وجود العديد من الصمامات ثنائية الاتجاه التي تسمح بتدفق السائل في كلا الاتجاهين بين منفذيها، إلا أنه عند استخدام صمام في تطبيق معين، يُتوقع عادةً أن يتدفق السائل من منفذ معين في الجانب العلوي للصمام إلى المنفذ الآخر في الجانب السفلي . تُعد منظمات الضغط نوعًا من الصمامات التي تتحكم في التدفق لإنتاج ضغط معين في الجانب السفلي، إن أمكن. وتُستخدم عادةً للتحكم في تدفق الغاز من أسطوانة الغاز . أما منظم الضغط العكسي فهو نوع آخر من الصمامات التي تتحكم في التدفق للحفاظ على ضغط معين في الجانب العلوي، إن أمكن.

تؤدي الصمامات ذات المنافذ الثلاثة وظائف متعددة. وفيما يلي بعض الاحتمالات.

تأتي صمامات الكرة ثلاثية الاتجاه بممرات سائلة على شكل حرف T أو L داخل الدوار. يُستخدم صمام T للسماح بتوصيل مدخل واحد بأحد المخرجين أو كليهما، أو لتوصيل المخرجين معًا. أما صمام L فيُستخدم للسماح بفصل كلا المدخلين، أو توصيل أحدهما فقط بمخرج واحد.

تقوم صمامات التحويل بتوصيل مدخل الضغط العالي بالمخرج تلقائيًا بينما (في بعض التكوينات) تمنع التدفق من مدخل إلى آخر.

تُنتج صمامات الخلط ذات المقبض الواحد مزيجًا متغيرًا من الماء الساخن والبارد بمعدل تدفق متغير تحت تحكم مقبض واحد.

تقوم صمامات الخلط الحرارية بخلط الماء الساخن والبارد لإنتاج درجة حرارة ثابتة في وجود ضغوط ودرجات حرارة متغيرة على منفذي الإدخال.

الصمام رباعي المنافذ هو صمام يحتوي جسمه على أربعة منافذ موزعة بالتساوي حوله، ويحتوي قرصه على ممرين لتوصيل المنافذ المتجاورة. ويتم تشغيله بوضعين.

يمكن استخدامه لعزل أسطوانة أخذ العينات المثبتة على خط مياه مضغوط، وتجاوزها في الوقت نفسه. وهو مفيد لأخذ عينة من السائل دون التأثير على ضغط النظام الهيدروليكي، وتجنب إطلاق الغازات (لا تسرب، ولا فقدان للغازات، ولا دخول للهواء، ولا تلوث خارجي).