الصِمَام مصطلح لمختلف النبائط الآلية التي تُستعمل لضبط تدفق السوائل في الأنابيب. ويُستخدم المصطلح نفسه في فهم وظائف الأعضاء ليعني الصمام الطبيعي الذي يؤدي نفس وظيفة الصِمَام الآلي. ومن بين هذه الصِمَامات صمامات القلب التي تضبط تدفق الدم بين أقسام القلب.

تضم الصمامات الآلية، صمامات الضبط، صمامات التخفيف، الصمامات اليدوية، وصمامات التحكم الأوتوماتية. تسمح صمامات الضبط والتخفيف بمرور السائل في اتجاه واحد. ولصمام الضبط قرص يغطي فتحة تسمى المقعد، والقرص مثبت بمكانه بعمل الجاذبية أوزنبرك. ويفتح الضغط على جانب واحد من القرص الصمام، بينما يدفع الضغط من الجانب الآخر القرص في المقعد ويغلق الصمام. والقرص في صمام التخفيف مغلق ومثبت بزنبرك مضغوط من جانب واحد، ويفتح عندماقد يكون الضغط على الجانب الآخر من القرص أكثر من الضغط على الزنبرك.

والصمامات اليدوية يُتَحكم فيها يدوياً. فصنبور الماء العادي مثلاً صمام يدوي. أما الصمامات الأوتوماتية فيتم التحكُّم فيها بوساطة قوة خارجية مثل الكهرباء أوالهواء المضغوط. وأصبحت هذه الصمامات مهمة في الصناعة، حيث يمكن تشغيل مئات منها من مسقط واحد بواسطة حاسوب أوجهاز تحكم.

تطبيقات

تستخدم الصمامات في شبكات توزيع المياه في المدن لتحقيق أغراض متنوعة، كعزل أنبوب من أنابيب الشبكة، أولتصريف المياه منه، أولتغيير معدل جريان الماء في أنبوب ما، أوللتحكم في منسوب الماء في الخزانات التي تغذي الشبكة، أولطرد الهواء المتجمع داخل أنابيب الشبكة، أولمنع الجريان العكسي، أولغيرها من الأغراض.

عملى سبيل المثال طالما حدوث كسر في أحد أنابيب الشبكة، تستخدم صمامات العزل isolation valves لعزل منطقة الكسر وإيقاف جريان الماء إليها في أثناء إجراء عمليات الإصلاح، في حين تستمر باقي أجزاء الشبكة في العمل طبيعياً. كذلك فقد تنشأ الحاجة لأنقد يكون الجريان في أحد أنابيب الشبكة في اتجاه واحد فقط، كما هي الحال في وصلات خدمة المشهجرين، عند ذلك هجرب على هذه الأنابيب صمامات عدم رجوع لا تسمح بالجريان إلا في الاتجاه المطلوب فقط.

الأنواع

تتضمن الصمامات التي تستخدم بكثرة في شبكات توزيع المياه الأنواع الآتية:

صمام البوابة

يعد صمام البوابة gate valve أكثر الصمامات استخداماً في شبكات الأنابيب (الشكل ـ1)، وهوجهاز ميكانيكي يستخدم في عزل جزء معين من منظومة الجريان في أثناء إجراء أعمال الصيانة أوالإصلاح. يحتوي الصمام على بوابة على شكل قرص يتحرك نحوالأعلى ونحوالأسفل بوساطة ذراع ملولب يفتح الصمام أويُغلقه. وعندماقد يكون الصمام مفتوحاً بالكامل، يسمح بالمرور بصورة مستقيمة وبأقل قدر من الإعاقة. غير حتى صمامات البوابة غير مصممة لتنظيم الجريان أومعايرته. فهي إما تكون مفتوحة بالكامل أومغلقة. ويراوح قطر صمام البوابة من نصف بوصة (نحو13مم) كتلك التي هجرب على الوصلات المنزلية للمشهجرين، إلى 2000مم كتلك التي هجرب على أنابيب جر المياه الضخمة.

صمام الفراشة

يتكون صمام الفراشة butterfly valve من جسم يحتوي على محور يدور حوله قرص دائري لفتح الصمام أوإغلاقه (الشكل ـ2). وعندماقد يكون الصمام في حالة الفتح الأعظمي،قد يكون القرص موازياً لمحور الأنبوب. وبما حتى القرص يبقى في مسار الجريان حتى في وضع الانفتاح، فإن صمام الفراشة يتسبب في فاقدٍ أكبر من طاقة الجريان من صمام البوابة.

وعلى الرغم من حتى الاستخدام الرئيسي لهذا الصمام هولأغراض العزل، إلا أنه يمكن حتى يستخدم في بعض الحالات أيضاً لتنظيم الجريان ومعايرته.

صمام التحكم في المنسوب

يستخدم صمام التحكم في المنسوب altitude control valve للتحكم بمنسوب الماء في خزان يغذَّى من الشبكة. وعندما يصير الخزان ممتلئاً بالمياه، يغلق الصمام فيمنع فيضان الخزان. وعندما ينخفض الضغط في الشبكة إلى ما دون ضغط الخزان الممتلئ، يفتح الصمام ويسمح بتصريف الماء من الخزان إلى شبكة التوزيع.

صمام إدخال الهواء وإخراجه

يمكن للهواء حتى يتجمع عند النقاط المرتفعة من الأنبوب الطويل مما يسبب انسداداً جزئياً له وإعاقة للجريان ضمنه. وتساعد صمامات إدخال وإخراج الهواء air valve (الشكل ـ3) على حل هذه المشكلة إذ تسمح للهواء بالخروج آلياً من الأنبوب.

كذلك بحاجة أنابيب الشبكة لتصريف المياه منها دورياً سواء لإجراء أعمال الصيانة أم الإصلاح. يؤدي خروج المياه من الأنبوب عبر صمام التصريف (الغسيل) إلى حدوث تكهف في الأنبوب (أي هبوط الضغط فيه إلى ما دون قيمة الضغط الجوي). فإذا كان التكهف شديداً، يمكن للأنبوب حتى ينهار بالكامل. تسمح صمامات إدخال/إخراج الهواء بدخول الهواء إلى الأنبوب ليشغل الحجم الذي كان يشغله السائل مما يمنع حدوث التكهف.

صمام خفض الضغط

يقوم صمام خفض الضغط pressure reducing valve بتخفيض الضغط في جزء الأنبوب الواقع بعد الصمام لأية قيمة مرغوب فيها. ويكون ذلك بخنق الجريان المار عبره ومعايرته للمحافظة على قيمة الضغط المطلوبة. وغالباً ما يركب صمام تخفيض الضغط على الأنابيب الداخلة إلى المناطق المنخفضة من شبكة توزيع المياه حيث يمكن لضغط الماء في الشبكة طالما عدم وجود هذا الصمام، حتى يرتفع إلى قيمة قد تشكّل خطراً على الأنابيب ووصلاتها وملحقاتها.

صمام تنفيث الضغط

تستخدم صمامات تنفيث الضغط pressure relief valves (الشكل ـ 4) لحماية أنابيب الشبكة من الضغوط المرتفعة التي يمكن حتى تنشأ في الحالات الطارئة. يحتوي صمام تنفيث الضغط عامة على فتحة مغلقة بوساطة مكبس يرتكز على نابض، أوبوساطة بوابة مثقلة بوزن خارجي، فإذا زاد ضغط السائل الجاري في الأنبوب على حد مسبق التعيين (وهوالضغط الأعظمي المسموح للأنبوب تحمله)، يتحرك عند ذلك المكبس أوالبوابة فتنكشف الفتحة ويخرج منها السائل، ويخف بذلك الضغط. يعود بعد ذلك المكبس أوالبوابة إلى وضعهما الأصلي بعمل النابض أوالثقل الخارجي.

صمام عدم الرجوع

تنشأ الحاجة في الكثير من حالات تصميم شبكات المياه المدنية والصناعية إلى حتىقد يكون الجريان في أحد الأنابيب أوفي جزء من الشبكة باتجاه واحد فقط، وتستخدم صمامات عدم الرجوع check valves أساساً لتحقيق هذا الغرض ولمنع السائل من الجريان بعكس الاتجاه المقرر له. عملى سبيل المثال، عند توقف مضخة عاملة، تبدأ سرعة جريان السائل الموجود في أنبوب الضخ بالتباطؤ والتلاشي تدريجياً. وفي حال عدم وجود صمام عدم رجوع مركب على أنبوب دفع المضخة، فإن الجريان خلاله سرعان ما يعكس اتجاهه مسبباً دوران المضخة عكسياً، فيلحق ذلك أضراراً كبيرة بكل من المضخة والمحرك. لذا فمن الشائع جداً حتى نرى صمامات عدم الرجوع مركبة على أنابيب تصريف المضخات لمنع الجريان المعاكس وتفادي أضراره.

يعد الصمام الأحادي البوابة swing check valve (الشكل ـ5)، صمام عدم الرجوع التقليدي والأكثر انتشاراً في العالم. يتكون هذا الصمام من باب يدور حول مشروح علوي، ويقوم وزن الباب الذاتي بتأمين العزم اللازم لإغلاقه عند تباطؤ الجريان. ويمكن زيادة عزم الإغلاق عن طريق وضع أثنطق إضافية محمَّلة على ذراع خارجية متصلة بباب الصمام. صُمِّم الصمام المتعدد الأبواب multi-door check valve (الشكل ـ6)، ليحل محل الصمام الأحادي البوابة في الأنابيب ذات الأقطار الكبيرة حيث يصبح وزن الباب اللازم لتأمين عزم الإغلاق كبيراً جداً وغير عملي. ولهذا الصمام مبدأ عمل الصمام الأحادي البوابة نفسه، لكن فتحته مقسمة إلى عدة فتحات لكل منها بابها المستقل.

في الحالات التي ينجم عنها تباطؤ وانعكاس سريع للجريان، يحتمل حتى تتخلف بوابة الصمام الأحادي البوابة تخلفاً ملحوظاً عن مواكبة حركة السائل، بحيث يمكن للجريان حتى يؤسس سرعة عكسية كبيرة قبل انغلاق الصمام. في هذه الحالةقد يكون انغلاق الصمام عاصفاً (وتدعى هذه الحادثة بانصفاق الصمام valve slam) ويؤدي البتر المفاجئ للجريان العكسي إلى حدوث ظاهرة المطرقة المائية الخطيرة، ويفضل في مثل هذه الحالة استخدام صمامات عدم الرجوع التي تكون فيها حركة عضوالإغلاق انتنطقية (بعمل نابض) وليست دورانية. ويعدُّ الصمام الفوهي nozzle check valve (الشكل ـ7) الذي يتميز بمبتره الانسيابي مثالاً عن هذه الصمامات.

صمام الغسيل: بحاجة أنابيب الشبكة لتصريف المياه منها دورياً، لإجراء أعمال الصيانة أوللإصلاح. يوفر صمام الغسيل drain valve الذي يركب في المناطق المنخفضة من أنابيب الشبكة تصريف المياه من هذه الأنابيب مما يسمح بتعزيلها وتنظيفها من المواد المترسبة فيها، وإجراء أعمال الصيانة الضرورية لها.

أجزاء الصمام

[[Image:Valve cross-section.PNG|frame|left|Cross-sectional diagram of an open globe valve.

جسم الصمام

يتألف الصمام بشكل رئيسي من جسم الصمام وغطاء الصمام. يتم تصنيع جسم الصمام عادة من المعادن مثل النحاس، برونز، الحديد المطاوع أوالمسبوك، الصلب، فولاذ غير قابل للصدأ، وغيرها. كما يتم تصنيع بعض الصمامات من البلاستيك طالما عملها عند ضغط منخفض.

غطاء الصمام

يعمل غطاء الصمام على أنه غطاء أوقبعة للصمام. غالباً ما يتم تثبيته بالجسم باستخدام قلاووظ بشكل نصف دائم. حيث توضع الأجزاء الداخلية للصمام داخل الجسم ومن ثم يتم إحكام إغلاق الجسم بواسطة الغطاء. حيث من أجل الوصول إلى الأجزاء الداخلية مرة أخرى يتوجب نزع الغطاء وهذا يتم على الغالب فقط عند إجراءات الصيانة. يوجب بعض الصمامات التي ليس لها غطاء.

فتحات

هي المعابر التي تسمح للمواد بالجريان داخلة وخارجة من الصمام. يتم فتح هذه الفتحات أوإغلاقها باستخدام القرص.قد يكون هناك فتحتين إلى ثلاث فتحات في الصمامات الشائعة الاستخدام.

المقبض أوالمحرك

قرص

يتم منع أوالسماح للتدفق بالجريان داخل الصمام بواسطة القرص. على الرغم من تسمية القرص، إلا أنه من الممكن حتى يأخذ عدة أشكال أخرى مثل دوّار وغيرها.قد يكون القرص جزء متحرك ضمن الصمام الثابت من أجل التحكم بكمية الجريان.

كرسي القرص

[[Image:Gordon Power Station Control Valve.jpg|150px|thumb|left|The shut off butterfly valve for a Francis turbine at Gordon Power Station, Tasmania]]

كرسي القرص هوالجزء الداخلي من الصمام الذيقد يكون على تماس مع القرص من أجل إحكام الصمام بشكل جيد ومنع التسرب عند إغلاقه.قد يكون القرص على تماس مع الكرسي عند إغلاق الصمام، أما طالما وجود دوار داخل الصمام فيكون الكرسي على تماس دائم مع الدوار، ولكن يتغير فقط مساحة سطح التماس بتدوير الدوار. بكل الأحوال فإن الكرسي هوجزء ثابت لا يتحرك من الصمام.

ساق

ساق الصمام هي تعبير عن بترة مستقيمة تتمحور داخل وخارج جسم الصمام من أجل نقل حركة التحكم بالجريان من الخارج إلى القرص أوالدوار الموجود في الداخل، حيث تكون متصلة أومتمفصلة مع القرص أوالدوار في داخل الصمام، أما خارجه فتكون متصلة مع مسكة الصمام أوأي جهاز تحكم آخر.

من الممكن حتى تكون الحركة التي ينقلها الساق دائرية أوخطية على شكل كبس للداخل أوسحب للخارج. أما في الصمام الذي يحوي دوار فيجب حتى تكون الحركة دائرية حصراً.

الجوانات

كرات الصمام

النابض

لدى الكثير من الصمامات نوابض من أجل تثبيت القرص في موضعه عند تحريكه في الفتح أوالإغلاق.

Trim

عملية تشغيل الصمام

يمكن تشغيل صمامات العزل بعدة طرائق: يدوياً أوكهربائياً أوهدروليكياً أوبوساطة الهواء المضغوط. وتعتمد الطريقة المتبعة في التشغيل على مسقط استخدام الصمام ووظيفته ومصدر الطاقة المتوفر. ويعد التشغيل اليدوي أكثر الطرائق شيوعاً لتشغيل الصمام، ويستخدم في شبكات الأنابيب حينماقد يكون تشغيل الصمام مقتصراً على وضعيتي الفتح أوالإغلاق، وكذلك حينقد يكون تشغيل الصمام عرضياً. أما بالنسبة للصمامات التي تعمل بصورة متكرر فتشغَّل كهربائياً أوهدروليكياً أوبوساطة الهواء المضغوط. تعتمد كيفية التشغيل الكهربائية على استخدام محرك كهربائي يوفر فتح الصمام وإغلاقه. أما كيفية التشغيل الهدروليكية فتكون باستخدام سائل تحت ضغط كمصدر للطاقة.

صمامات ثنائية المنفذ

صمامات ثلاثة منافذ

صمامات أربعة منافذ

التحكم

اعتبارات أخرى

تصنَّع الصمامات التي تستخدم في شبكات مياه الشرب والصرف الصحي عامة من الحديد الصب cast iron أوالفولاذ steel أوالحديد المطاوع ductile iron، وذلك من أجل الأنابيب التي لا يقل قطرها عن 100ملم أوأكثر، ومن البرونز bronze من أجل الأنابيب التي يقل قطرها عن 100ملم. ويستخدم الفولاذ المصنَّع fabricated steel أحياناً في الصمامات ذات القطر الذي يزيد على 1800ملم.

الصور

• Globe valve

• A valve controlled by a wheel

• Large butterfly valve

• Cast iron butterfly valve

• Cast iron butterfly valve

• Hastelloy ball valve

• Stainless steel gate valve

• Stainless steel gate valve

• Hastelloy check valves

• Duplex ball valve

• Inconel gate valve

• Stainless steel wafer check valve

• Inconel check valve

• Stainless steel ball valve

• Cryogenic 254 SMO gate valve

• Inside view of a tilting disc inconel check valve

• Duplex ball valves

• Cryogenic super duplex gate valve frozen up during operation

• Super duplex ball valves

• Flanged nozzle inconel check valve or axial check valve

• Inside hastelloy check valve, wafer configuration

• Large carbon steel swing check valve

• Disc for an alloy check valve also known as axial check valve

• Balls for alloy ball valves

• Wafer check valve

• Nuts and bolts for incoloy valves

• Inconel check valve springs

• Ball for a titanium ball valve

انظر أيضا

المصادر

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Valves.

• ISO-15926-4 - Nearly 500 valve base classifications and definitions from the ISO 15926 standard.
• Animations showing Internal Function of Various Types of Valve, tlv.com
• Flow in known Design Types of Shut-off Valves, home.arcor.de
• Valves: Piping and Instrumentation Diagram Standard Notation, controls.engin.umich.edu