เมื่อกลางสัปดาห์ที่แล้ว
ระหว่างการสนทนาเรื่องวาล์วและการใช้งาน
ก็มีผู้ถามถึงความแตกต่างระหว่าง
gate
valve กับ
ball
valve ในแง่ของการเลือกใช้งานว่ามีปัจจัยอะไรที่ต้องพิจารณาบ้าง
ก็จะขอเริ่มไปทีละประเด็นที่นึกออกก็แล้วกัน
(ก)
ขนาด
สำหรับท่อขนาดเท่ากัน
ball
valve จะมีขนาดใหญ่กว่า
gate
valve
เพราะลูกบอลที่ใช้เป็นตัวหมุนปิดกั้นการไหลนั้นต้องมีขนาดใหญ่กว่าตัวท่อ
จะได้เจาะรูทะลุผ่านลูกบอลให้รูนั้นมีขนาดเท่ากับรูท่อได้
ถ้าใช้ลูกบอลที่มีขนาดเล็กลงเพื่อลดน้ำหนัก
ก็จะทำให้พื้นที่หน้าตัดการไหลเวลาที่ไหลผ่าน
ball
valve นั้นเล็กว่าพื้นที่หน้าตัดเมื่อไหลผ่านท่อ
ความดันลด (pressure
drop) ในระบบก็จะสูงขึ้น
ตัวด้ามจับสำหรับหมุนปิด-เปิด
ball
valve ก็มีขนาดยาวขึ้นมากสำหรับวาล์วขนาดใหญ่
ถ้าลองพิจารณาข้อมูลในรูปที่
๒ (ที่เอามาจากแคตตาล็อคของ
Kitz)
ตรงวาล์วขนาด
8
นิ้วจะเห็นว่า
gate
valve นั้นจะแคบกว่า
ball
valve ตัวล้อสำหรับหมุนปิด-เปิด
gate
valve มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง
(D)
เพียง
350
mm เท่านั้นเอง
แต่ในส่วนของ ball
valve นั้นความยาวด้ามจับ
(D)
ที่ใช้สำหรับหมุนปิด-เปิดวาล์วจะยาวถึง
1500
mm (หรือเมตรครึ่ง)
ทำให้บริเวณรอบข้างวาล์วต้องมีที่ค่อนข้างมากเพื่อใช้สำหรับหมุนปิด-เปิดวาล์ว
รูปที่
๑ ตัวซ้ายคือ ball
valve สำหรับท่อขนาด
1/4
นิ้ว
ส่วนตัวขวาคือ gate
valve สำหรับท่อขนาด
1/2
นิ้ว
จะเห็นว่า ball
valve มีขนาดใกล้เคียงกับ
gate
valve ทั้ง
ๆ ที่ตัว ball
valve นั้นใช้กับท่อที่มีขนาดเล็กกว่า
รูปที่
๒ รูปนี้เอามาจากแคตตาล็อคของวาล์วยี่ห้อ
Kitz
รูปบนเป็นตารางมิติของ
gate
valve ส่วนรูปร่างเป็นตารางมิติของ
ball
valve จะเห็นว่าสำหรับท่อขนาด
8
นิ้วเท่ากันนั้น
ball
valve จะใช้พื้นที่ในการติดตั้งมากกว่า
(ค่า
L
ของ
ball
valve คือ
457
mm ในขณะที่ของ
gate
valve (L1) คือ
292
mm เท่านั้น
นอกจากนี้สำหรับ ball
valve
ยังต้องกันที่บริเวณรอบข้างไว้สำหรับด้ามจับสำหรับหมุนปิด-เปิดวาล์วที่ยาว
(D)
ถึง
1500
mm อีก
(ข)
อุณหภูมิการใช้งาน
ตัว
ball
valve นั้นจะมี
ball
seat เป็นตัวปิดผนึกไม่ให้ของไหลรั่วไหลผ่านระหว่าง
body
ของตัววาล์วและผิวด้านนอกของลูกบอลที่ใช้เป็นตัวปิดกั้นการไหล
ball
seat นี้จะสัมผัสกับผิวของลูกบอลที่เป็นตัวปิดกั้นการไหล
วัสดุที่ใช้ทำ ball
seat นี้ควรจะมีความแข็งน้อยกว่าผิวลูกบอลและมีความลื่น
(ความแข็งที่น้อยกว่าก็เพื่อการเติมเต็มพื้นผิวที่ไม่เรียบเพื่อปิดกั้นการไหล
ส่วนความลื่นก็เพื่อจะได้หมุนลูกบอลได้ง่าย) โดยทั่วไปจะใช้วัสดุพวกพอลิเมอร์ในการทำ
ball
seat (ดูตัวอย่างในรูปที่
๓ ข้างล่าง)
ซึ่งวัสดุพวกนี้มีข้อจำกัดทางด้านอุณหภูมิการใช้งาน
ถ้าต้องการนำ ball
valve ไปใช้ที่อุณหภูมิสูงก็อาจต้องหาวาล์วที่
ball
seat ทำจากโลหะหรือแกรไฟต์
ตัว
gate
valve เองนั้นไม่จำเป็นต้องมีการใช้วัสดุดังกล่าวในการทำให้ตัว
wedge
(หรือ
disc)
ที่ใช้ในการปิดกั้นการไหลนั้นปิดกั้นการไหลได้สนิท
จึงทำให้สามารถใช้งาน gate
valve ที่อุณหภูมิที่สูงจนไม่สามารถใช้งาน
ball
valve ได้
รูปที่
๓ วัสดุสีขาว ๆ ในตัว body
วาล์วทางด้านซ้ายคือวัสดุพอลิเมอร์ที่ป้องกันไม่ให้เกิดการรั่วไหลระหว่าง
body
ของตัววาล์วกับผิวด้านนอกของลูกบอล
(ค)
สาร/ความดันคงค้างในตัววาล์ว
ในกรณีของ
ball
valve นั้นเมื่อทำการปิดวาล์ว
ในส่วนของรูที่เจาะทะลุผ่านลูกบอลนั้นจะมีสารที่ไหลผ่านวาล์วคงค้างอยู่
ความดันของสารในรูดังกล่าวจะเท่ากับความดันของสารที่ไหลเข้าวาล์ว
ดังนั้นในการถอดแยกชิ้นส่วน
ball
valve (เช่นเมื่อทำการซ่อมบำรุง)
ต้องคำนึงถึงการมีสารตกค้างอยู่ในรูดังกล่าวด้วย
และถ้าเป็น ball
valve
ที่ใช้กับระบบแก๊สความดันสูงก็ยิ่งต้องระวังความดันแก๊สที่ตกค้างอยู่
ปัญหาเรื่องความดันแก๊สตกค้างอยู่ในรูของตัวลูกบอลนั้นแก้ได้ด้วยการเลือกใช้ลูกบอลที่มีการเจาะรูระบายแก๊สเมื่อทำการปิดวาล์ว
แต่ถ้าเป็นของเหลวก็จะยังคงมีของเหลวเหลือตกค้างอยู่ดี
เรื่องนี้เคยกล่าวไว้ครั้งหนึ่งแล้วใน
memoir
ปีที่
๑ ฉบับที่ ๓๒ วันจันทร์ที่
๒๗ เมษายน ๒๕๕๒ เรื่อง
"วาล์วและการเลือกใช้
(ตอนที่
1)"
(ง)
ของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในของเหลว
เนื่องจากตัว
wedge
หรือ
disc
ที่ใช้เป็นตัวปิดกั้นการไหลของ
gate
valve ต้องมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่หน้าตัดการไหลของท่อ
ดังนั้นเวลาที่วาล์วเปิด
บริเวณที่เป็นตำแหน่งของ
wedge
จะมีลักษณะเป็นร่อง
ถ้านำไปใช้กับของเหลวที่มีของแข็งแขวนลอยอยู่
ของแข็งที่ไหลเข้าวาล์วมาพร้อมของเหลวมีโอกาสที่จะตกค้างอยู่ในร่องดังกล่าวได้
ทำให้เวลาปิดวาล์วนั้นอาจทำให้ไม่สามารถเลื่อนตัว
wedge
ลงได้สนิทได้
วาล์วจึงมีโอกาสที่จะปิดไม่สนิท
ส่วนของ
ball
valve นั้นจะมีพื้นผิวการไหลที่ราบเรียบต่อเนื่องกว่า
ทำให้ไม่เกิดปัญหาดังกล่าว
(จ)
การเกิด
hydraulic
ram (หรือตะบันน้ำ)
ของไหลที่กำลังไหลอยู่นั้นมีพลังงานในรูปของพลังงานจลน์
(ที่เกิดจากการเคลื่อนที่)
และพลังงานศักย์
(ในรูปของความดัน)
ถ้าหากเส้นทางการไหลของของไหลนั้นถูกปิดกั้นอย่างรวดเร็ว
พลังงานจลน์ของการไหลจะถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานศักย์อย่างกระทันหัน
(จากกฎการอนุรักษ์พลังงาน)
ทำให้ความดันในระบบท่อเพิ่มสูงขึ้นมากในเวลาสั้น
ปรากฎการณ์นี้เรียกว่า
hydraluic
ram
ปรากฎการณ์
hydraulic
ram
นี้มีการนำมาใช้งานกันในการส่งน้ำขึ้นที่สูงด้วยการใช้การไหลของน้ำจากที่สูงลงที่ต่ำ
ในประเทศไทยเรียกว่า "ตะบันน้ำ"
ถ้าหากความดันที่เกิดจาก
hydraulic
ram นี้ไม่รุนแรง
จะไม่ก่อให้เกิดปัญหากับระบบท่อ
แต่ถ้ารุนแรงมากจนระบบท่อรับความดันดังกล่าวไม่ได้
ระบบท่อก็จะเกิดความเสียหายได้
ระบบท่อที่ติดตั้ง ball
valve ในการปิด-เปิดจึงต้องคำนึงถึงปัญหานี้ด้วย
โดยเฉพาะตอนปิดวาล์ว เพราะ
ball
valve นั้นสามารถทำการปิดได้อย่างรวดเร็ว
จึงมีโอกาสที่จะเกิด hydraulic
ram ได้
ในขณะนี้ gate
valve นั้นไม่สามารถปิดได้อย่างรวดเร็ว
จึงไม่มีปัญหาการเกิด
hydraulic
ram ในขณะปิดวาล์ว
ระบบท่อน้ำที่จ่ายน้ำด้วยปั๊มจากที่ต่ำขึ้นที่สูงก็อาจเกิดปัญหา
hydraulic
ram ได้
โดยปรกติทางด้านขาออกของปั๊มนั้นจะติดตั้ง
check
valve หรือวาล์วกันการไหลย้อนกลับเอาไว้
พอปั๊มหยุดทำงาน
น้ำที่อยู่ในท่อด้านขาออกที่สูงกว่าตัวปั๊มก็จะไหลย้อนกลับ
check
valve ก็จะปิดตัวลงอย่างรวดเร็ว
ซึ่งอาจทำให้เกิด hydraulic
ram จากการที่น้ำที่ไหลย้อนกลับนั้นหยุดไหลกระทันหันได้
วาล์วอีกชนิดหนึ่งที่ใช้เป็นวาล์วปรับอัตราการไหลในปริมาณน้อย
ๆ คือ needle
valve บังเอิญเจอ
needle
ที่มีคนเขาทิ้งแล้วก็เลยไปหยิบเอามาถอดล้างให้เห็นข้างในกัน
รูปที่ ๔ ในหน้าถัดไปคือตัว
needle
valve จะเห็นตัว
needle
ที่เป็นตัวปรับขนาดความกว้างของรู
เนื่องจากตัว needle
นี้มีขนาดเล็ก
ดังนั้นถ้าให้ตัว needle
กดแน่นเข้ากับ
seat
ของตัววาล์วเพื่อให้วาล์วปิดสนิท
ก็จะทำให้ตัว needle
เกิดความเสียหายได้
ดังนั้นเพื่อป้องกันความเสียหายดังกล่าวเขาจึงออกแบบให้ตัว
needle
ไม่ลงไปแนบสนิทกับ
seat
ของตัววาล์ว
จึงทำให้วาล์วชนิดนี้ปิดไม่สนิท
วาล์วชนิดนี้ใช้กับอัตราการไหลต่ำ
ๆ (เช่นในแลปหรือระบบขนาดเล็ก)
ที่ต้องการความละเอียด
อันที่จริง
memoir
ฉบับนี้ทำเสร็จหลังจาก
memoir
ฉบับก่อนหน้าเล็กน้อย
แต่ดึงเอาไว้มาเผยแพร่ตอนค่ำเพื่อไม่ให้มันชนกันไป
ไม่อยากเก็บเอาไว้จนวันศุกร์
รูปที่
๔ Needle
valve รูปบนแสดงตัวเข็มที่ใช้ปรับอัตราการไหล
ส่วนรูปล่างแสดงรูที่ให้ของไหลไหลผ่าน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น