صمام البوابةهو نتاج الثورة الصناعية. على الرغم من أن بعض تصميمات الصمامات، مثل الصمامات الكروية وصمامات التوصيل، موجودة منذ فترة طويلة، فقد احتلت صمامات البوابة موقعًا مهيمنًا في الصناعة لعقود من الزمن، ولم تتنازل عن حصة سوقية كبيرة إلا مؤخرًا لتصميمات الصمامات الكروية والصمامات الفراشة .

الفرق بين صمام البوابة والصمام الكروي وصمام التوصيل وصمام الفراشة هو أن عنصر الإغلاق، المسمى القرص أو البوابة أو المطبق، يرتفع في الجزء السفلي من ساق الصمام أو المغزل، ويترك الممر المائي ويدخل أعلى الصمام، ويسمى غطاء المحرك، ويدور من خلال المغزل أو المغزل في دورات متعددة. تُعرف هذه الصمامات التي تفتح بحركة خطية أيضًا باسم الصمامات المتعددة الدورات أو الخطية، على عكس الصمامات ربع الدوران، التي لها ساق يدور 90 درجة ولا يرتفع بشكل طبيعي.

تتوفر صمامات البوابة في عشرات المواد المختلفة وتصنيفات الضغط. وهي تتراوح في الحجم من NPS الذي يناسب يدك ½ بوصة إلى الشاحنة الكبيرة NPS 144 بوصة. تتكون صمامات البوابة من المسبوكات أو المطروقات أو المكونات المصنعة باللحام، على الرغم من أن تصميم الصب هو السائد.

أحد أكثر الجوانب المرغوبة في صمامات البوابة هو إمكانية فتحها بالكامل مع القليل من العوائق أو الاحتكاك في فتحات التدفق. مقاومة التدفق التي يوفرها صمام البوابة المفتوحة هي تقريبًا نفس مقاومة جزء من الأنبوب بنفس حجم المنفذ. ولذلك، لا تزال صمامات البوابة تعتبر هامة في تطبيقات الحجب أو التشغيل/الإيقاف. في بعض تسميات الصمامات، تسمى صمامات البوابة بالصمامات الكروية.

صمامات البوابة بشكل عام غير مناسبة لتنظيم التدفق أو التشغيل في أي اتجاه غير الفتح الكامل أو الإغلاق الكامل. قد يؤدي استخدام صمام بوابة مفتوح جزئيًا لخنق أو تنظيم التدفق إلى إتلاف لوحة الصمام أو حلقة مقعد الصمام، لأنه في بيئة التدفق المفتوحة جزئيًا التي تسبب اضطرابًا، سوف تتصادم أسطح مقعد الصمام مع بعضها البعض.

نمط صمام البوابة

من الخارج، تبدو معظم صمامات البوابة متشابهة. ومع ذلك، هناك العديد من إمكانيات التصميم المختلفة. تتكون معظم صمامات البوابة من جسم وغطاء محرك يحتوي على عنصر إغلاق يسمى القرص أو البوابة. يتم توصيل عنصر الإغلاق بالساق الذي يمر عبر غطاء المحرك وأخيرًا بالعجلة اليدوية أو أي محرك آخر لتشغيل الجذع. يتم التحكم في الضغط حول ساق الصمام عن طريق ضغط العبوة في منطقة التعبئة أو الحجرة.

تحدد حركة لوحة صمام البوابة على ساق الصمام ما إذا كان ساق الصمام سيرتفع أو يثبت في لوحة الصمام أثناء الفتح. يحدد هذا التفاعل أيضًا النمطين الرئيسيين للساق/القرص لصمامات البوابة: الجذع الصاعد أو الجذع غير الصاعد (NRS). الجذع الصاعد هو أسلوب تصميم الجذع/القرص الأكثر شيوعًا في السوق الصناعية، في حين أن الجذع غير الصاعد مفضل منذ فترة طويلة في صناعة محطات المياه وخطوط الأنابيب. بعض تطبيقات السفن التي لا تزال تستخدم صمامات البوابة ولها مساحات صغيرة تستخدم أيضًا نمط NRS.

تصميم الجذع/غطاء المحرك الأكثر شيوعًا في الصمامات الصناعية هو الخيط الخارجي والنير (OS&Y). يعد تصميم OS&Y أكثر ملاءمة للبيئات المسببة للتآكل لأن الخيوط تقع خارج منطقة ختم السائل. وهو يختلف عن التصميمات الأخرى في أن العجلة اليدوية متصلة بالجلبة الموجودة أعلى النير، وليس بالساق نفسه، بحيث لا ترتفع العجلة اليدوية عندما يكون الصمام مفتوحًا.

تجزئة سوق صمامات البوابة

على الرغم من أن الصمامات الدوارة ذات الزاوية اليمنى احتلت في الخمسين عامًا الماضية حصة كبيرة في سوق صمامات البوابة، إلا أن بعض الصناعات لا تزال تعتمد عليها بشكل كبير، بما في ذلك صناعة النفط والغاز. على الرغم من أن الصمامات الكروية قد حققت تقدمًا في خطوط أنابيب الغاز الطبيعي، إلا أن خطوط أنابيب النفط الخام أو السوائل لا تزال موقعًا لصمامات البوابة المتوازية.

وفي حالة الأحجام الأكبر، لا تزال صمامات البوابة هي الخيار الرئيسي لمعظم التطبيقات في صناعة التكرير. تعد متانة التصميم والتكلفة الإجمالية للملكية (بما في ذلك الاقتصاد في الصيانة) من النقاط المرغوبة في هذا التصميم التقليدي.

من حيث التطبيق، تستخدم العديد من عمليات التكرير درجات حرارة أعلى من درجة حرارة التشغيل الآمنة للتفلون، وهي مادة المقعد الرئيسية للصمامات الكروية العائمة. بدأت صمامات الفراشة عالية الأداء والصمامات الكروية المعدنية المختومة في اكتساب المزيد من الاستخدام في تطبيقات المصافي، على الرغم من أن التكلفة الإجمالية للملكية عادة ما تكون أعلى من تكلفة صمامات البوابة.

لا تزال صناعة محطات المياه تهيمن عليها صمامات البوابة الحديدية. وحتى في التطبيقات المدفونة، فهي رخيصة الثمن ومتينة نسبيًا.

تستخدم صناعة الطاقةصمامات بوابة سبائكللتطبيقات التي تنطوي على ضغوط عالية جدًا ودرجات حرارة عالية جدًا. على الرغم من أنه تم العثور على بعض الصمامات الكروية الأحدث من النوع Y والصمامات الكروية المعدنية المصممة لخدمة الحجب في محطة الطاقة، إلا أن صمامات البوابة لا تزال مفضلة من قبل مصممي ومشغلي المصنع.