شیرهای دروازه‌ای چه کاربردی دارند؟
شیرهای دروازه‌ای یكی از متداول ترین و پركاربردترین شیرهای صنعتی‌‌ می‌باشد كه دارای قیمت نسبتاً ارزانتر و افت فشار پایین است. این نوع شیرها كه ذاتاً bi-directional هستند معمولاً در مواردی كاربرد دارند كه هدف از به كارگیری آنها قطع یا وصل كامل جریان باشد. علت این امر حساسیت Seat‌ها در مقابل سایش‌‌ می‌باشد. چرا كه حركت سریع سیال در نزدیكی وضعیت بسته شیر سایش و فرسایش زودهنگام شیر را در پی دارد، لذا به هیچ وجه نباید شیرهای دروازه‌ای را در وضعیت نزدیك به حالت بسته رها كرد.
عملکرد شیرهای دروازه ای
باز و بسته كردن این شیرها، معمولاً به زمان زیادی نیاز دارد و به همین علت در مواردی كه لازم باشد شیر سریع باز یا بسته شود، استفاده‌‌ نمی‌شود.
این شیر دارای اجزاء اصلی به شرح زیر‌‌ می‌باشد:

• بدنه
• بندآور یا دیسك
• نشیمنگاه
• ساقه
• درپوش
• تجهیزات آب بندی

معمولاً این شیرها را از چدن نرم یا خشك‌‌ می‌سازند و كاربرد وسیعی در خطوط لوله آب سرد یا گرم دارند. به طور كلی‌‌ می‌توان شیرهای دروازه‌ای را به دو نوع موازی و گوه‌ای دسته بندی نمود:
شیرهای دروازه‌ای با بندآور گوه ای
در این شیرها بندآور یا دیسك به شكل یك گوه ساخته‌‌ می‌شود. در واقع دیواره های دیسك دقیقاً عمود بر جهت جریان سیال نیست بلكه زاوی های حدود ۵ تا ۱۰ درجه با صفحات عمود بر جهت جریان‌‌ می‌سازد.از آنجاییكه در این نوع شیرها تنها در نزدیكی وضعیت بسته شدن، تماس میان بندآور و نشیمنگاه بوجود‌‌ می‌آید، میزان سایش و فرسوده شدن دیسك و Seat در اثر تماس مستقیم كاهش‌‌ می‌یابد.
دیسك های گوه‌ای دارای دو نوع عمده‌‌ می‌باشند:

الف) دیسك گوه‌ای ساده
این دیسك از یك گوه ساده تشكیل شده و یكی از رایج ترین و ارزان ترین شیرهای صنعتی‌‌ می‌باشد. در شیرهای دروازه‌ای با ساقه درونی كه دیسك باید در طول ساقه جابه جا شود از دیسك های گوه‌ای میان تهی استفاده‌‌ می‌شود. در میان این گوه‌ها سوراخی رزوه شده برای حركت ساقه در نظر گرفته شده است.
از جمله مشكلات به كارگیری این شیرها‌‌ می‌توان به موارد زیر اشاره كرد:
– از بین رفتن آب بندی در شیر دروازه ای
این شیر در مقابل نیروهایی كه از طرف خط لوله ممكن است به آن وارد شود، بسیار حساس‌‌ می‌باشد. چراكه بر اثر اعمال نیروی خارجی به شیر، نشیمنگاه یا همان Seat از مكان خود جابجا شده و آب بندی گوه با آن از بین‌‌ می‌رود و شیر‌‌ نمی‌تواند جریان سیال را به طور كامل قطع كند.
‐ گیر كردن شیرهای دروازه ای در اثر سرد شدن
در زمان عملیات بهره برداری از شیری كه سیال گرمی را از خود عبور‌‌ می‌دهد، بدنه شیر و دیگر اجزاء آن منبسط‌‌ می‌شود. اما به دلیل آنكه طول بدنه بیشتر است، میزان انبساط بدنه و افزایش فاصله بین دو نشیمنگاه بیش از میزان انبساط عرضی گوه‌‌ می‌باشد. چنانچه شیر در این حالت بسته شود، گوه مقدار بیشتری به سمت پایین رانده‌‌ می‌شود.
با توقف جریان سیال گرم، دمای شیر كاهش‌‌ می‌یابد و بدنه و متعلقات آن منقبض‌‌ می‌شوند. اما همانطور كه در زمان انبساط میزان افزایش طول بدنه بیشتر از گوه بوده، در هنگام انقباض، كاهش طول آن نیز بیشتر خواهد بود و سبب‌‌ می‌شود به گوه فشار عرضی زیادی وارد نماید. این پدیده موجب گیر كردن گوه در شیر‌‌ می‌شود. چنین اتفاقی در هنگام تغییرات دمای محیط نیز رخ‌‌ می‌دهد.
‐ گیركردن شیرهای دروازه ای در اثر گرم شدن
وقتی شیر به حالت بسته در‌‌ می‌آید مقداری از سیال در محفظه درپوش محبوس میشود. با بستن كامل شیر، این محفظه كاملاً از مسیر سیال جدا شده و ورود و خروج سیال از آن غیر ممكن‌‌ می‌گردد. زمانی كه با سپری شدن فصل زمستان و فرا رسیدن گرمای تابستان گرمای محیط اطراف شیر افزایش‌‌ می‌یابد سیالی كه هنگام بستن شیر در زمستان در محفظه شیر محبوس شده بود به لحاظ گرم شدن در تابستان افزایش حجم یافته و به لحاظ تراكم پذیری پائین مایعات، فشار بالای دیسك افزایش چشمگیری خواهد داشت.
در این حالت افزایش فشار بالای درپوش‌‌ می‌تواند مانع باز شدن شیر شود. برای حل این مشكل تمهیدات مختلفی پیش بینی‌‌ می‌شود. یكی از متداول ترین روشها، برقراری ارتباط میان درپوش شیر با ورودی یا خروجی شیر به وسیله ایجاد سوراخ ریزی در دیسك‌‌ می‌باشد. با تعبیه این سوراخ و كنترل فشار محفظه درپوش از بروز این مشكل جلوگیری‌‌ می‌شود.
باید به این نكته توجه داشت كه هنگام تعمیرات شیر در صورت وجود سوراخ مذكور از تمیز شدن آن اطمینان حاصل شود.

ب) دیسك گوه‌ای دو تكه
ساختار این نوع دیسك از دو بخش مجزا تشكیل شده است. زمانی كه شیر باز است و گوه در بالا قرار دارد، دو تكه گوه بوسیله چند فنر به یكدیگر نزدیك شده اند. در این حالت عرض گوه كمتر از عرض نشیمنگاه است.هنگامی كه شیر بسته‌‌ می‌شود، گوه بدون هیچ گونه تماسی با نشیمنگاه تا انتهای مسیر خود حركت‌‌ می‌كند.
با ادامه حركت ساقه به پائین، مكانیزم جدا كننده دو بخش فعال شده و سبب جدا شدن آنها از یكدیگر و فشرده شدن آنها به نشیمنگاه و آب بندی كامل شیر‌‌ می‌شود. به عبارت دیگر بندآور دو تكه پس از قرار گرفتن در وضعیت كاملاً بسته با نشیمنگاه خود تماس پیدا‌‌ می‌كند.
این طراحی دارای مزایایی از جمله آب بندی بهتر، عمر بیشتر دیسك و نشیمنگاه به دلیل سایش كمتر‌‌ می‌باشد. همچنین این نوع شیرها نسبت به دیگر انواع شیرهای گوه‌ای كه دارای مشكل گیركردن هستند، كمتر گیر‌‌ می‌كنند و حساسیت كمتری نسبت به تغییرات دما دارند. به همین جهت در سرویس های بخار معمولاً از آنها استفاده‌‌ می‌شود. لازم به ذكر است این نوع شیرها نسبت به شیرهای با دیسك ساده و میان تهی گرانتر‌‌ می‌باشند.
شیرهای دروازه‌ای با بندآور موازی
در این نوع شیر بندآور دارای دو سطح موازی در دو طرف خود‌‌ می‌باشد. برای كاهش سایش میان بندآور و نشیمن گاه، عرض بندآور كمی كوچكتر از فاصله بین دو نشیمنگاه در نظر گرفته‌‌ می‌شود. در حالت بسته، فشار سیال سرویس كمك‌‌ می‌كند تا بندآور به نشیمنگاه سمت خروجی شیر چسبیده و آب بندی كامل شود. هرچه فشار سیال پشت شیر بیشتر شود، بندآور محكم تر به نشیمنگاه خود‌‌ می‌چسبد و آب بندی بهتر انجام‌‌ می‌شود. از معایب طراحی مذكور، این است كه در حالت بسته، درپوش شیر و به تبع آن حلقه های آب بندی، تحت فشار مستقیم سیال قرار داشته و سریع تر مستهلك میشوند.

شیر Conduit
یك نوع خاص از این شیرها، شیر Conduit  می باشد. این شیر دارای بندآوری به شكل صفحه فلزی كه در نیمه تحتانی آن سوراخی برابر با قطر لوله تعبیه شده ،‌‌ می‌باشد. این سوراخ در حالت كاملاً باز، هم قطر با لوله و در راستای آن قرار‌‌ می‌گیرد.به همین علت، یكی از كاربردهای این نوع شیرها در خطوط انتقال است، تا به هنگام تمیز نمودن خط لوله ، Pig در مقطع شیر گیر نكند یا باعث كنده شدن تجهیزات شیر مانند نشیمنگاه نشود.وجه مشخصه این شیرها، ارتفاع زیاد آن است كه از شكل خاص بندآور ناشی‌‌ می‌شود.
معایب بندآور موازی ساده
میان بندآور و نشیمن گاه سایش ناشی از باز و بسته شدن شیر بوجود‌‌ می‌آید
آب بندی تنها در سمت خروجی شیر انجام‌‌ می‌شود
در حالت بسته فشار سیال سرویس به درپوش و پكینگ‌ها انتقال‌‌ می‌یابد
از این رو بندآورهای موازی و  Conduit نیز مانند بندآورهای گوه‌ای در دو نوع ساده و دوتكه ساخته‌‌ می‌شوند و دارای همان نوع عملكرد‌‌ می‌باشند.