شیر دروازه‌ایمحصول انقلاب صنعتی است. اگرچه برخی از طرح‌های شیر، مانند شیرهای کروی و شیرهای سماوری، مدت‌هاست که وجود دارند، شیرهای دروازه‌ای برای دهه‌ها جایگاه غالب را در صنعت اشغال کرده‌اند و تنها اخیراً سهم بزرگی از بازار را به طرح‌های شیرهای توپی و شیرهای پروانه‌ای واگذار کرده‌اند.

تفاوت بین شیر دروازه‌ای و شیر توپی، شیر سماوری و شیر پروانه‌ای در این است که عنصر مسدودکننده، که دیسک، گیت یا مسدودکننده نامیده می‌شود، در پایین ساقه شیر یا اسپیندل بالا می‌رود، از آبراه خارج می‌شود و وارد بالای شیر می‌شود که به آن بونت می‌گویند و از طریق اسپیندل یا دوک در چندین چرخش می‌چرخد. این شیرها که با حرکت خطی باز می‌شوند، به عنوان شیرهای چند چرخشی یا خطی نیز شناخته می‌شوند، برخلاف شیرهای ربع چرخشی که ساقه‌ای دارند که ۹۰ درجه می‌چرخد و معمولاً بالا نمی‌روند.

شیرهای دروازه‌ای در ده‌ها جنس و درجه‌بندی فشار مختلف موجود هستند. اندازه آنها از NPS مناسب دست شما با اندازه ½ اینچ تا NPS مناسب کامیون‌های بزرگ با اندازه 144 اینچ متغیر است. شیرهای دروازه‌ای از ریخته‌گری، آهنگری یا قطعات ساخته شده با جوشکاری تشکیل شده‌اند، اگرچه طرح ریخته‌گری غالب است.

یکی از مطلوب‌ترین جنبه‌های شیرهای دروازه‌ای این است که می‌توانند با کمترین انسداد یا اصطکاک در سوراخ‌های جریان، کاملاً باز شوند. مقاومت جریان ایجاد شده توسط شیر دروازه‌ای باز تقریباً برابر با مقاومت جریان در یک مقطع لوله با اندازه دهانه یکسان است. بنابراین، شیرهای دروازه‌ای هنوز هم برای کاربردهای مسدودکننده یا قطع و وصل به شدت مورد توجه قرار می‌گیرند. در برخی از نامگذاری‌های شیرها، شیرهای دروازه‌ای، شیرهای کروی نامیده می‌شوند.

شیرهای دروازه‌ای عموماً برای تنظیم جریان یا عملکرد در هر جهتی غیر از حالت کاملاً باز یا کاملاً بسته مناسب نیستند. استفاده از شیر دروازه‌ای نیمه‌باز برای تنظیم جریان یا تنظیم آن ممکن است به صفحه شیر یا حلقه نشیمنگاه شیر آسیب برساند، زیرا در یک محیط جریان نیمه‌باز که باعث ایجاد تلاطم می‌شود، سطوح نشیمنگاه شیر با یکدیگر برخورد می‌کنند.

سبک شیر دروازه‌ای

از بیرون، اکثر شیرهای دروازه‌ای شبیه به هم به نظر می‌رسند. با این حال، امکانات طراحی بسیار متفاوتی وجود دارد. اکثر شیرهای دروازه‌ای از یک بدنه و یک کلاهک (bonnet) تشکیل شده‌اند که شامل یک عنصر بسته‌کننده به نام دیسک یا دروازه (gate) است. عنصر بسته‌کننده به ساقه (stem) که از میان کلاهک عبور می‌کند و در نهایت به چرخ دستی یا درایو دیگری برای کار با ساقه متصل است. فشار اطراف ساقه شیر توسط پکینگ (packing) که در ناحیه پکینگ یا محفظه فشرده می‌شود، کنترل می‌شود.

حرکت صفحه شیر دروازه‌ای روی ساقه شیر تعیین می‌کند که آیا ساقه شیر در حین باز شدن بالا می‌رود یا به صفحه شیر پیچ می‌شود. این واکنش همچنین دو سبک اصلی ساقه/دیسک را برای شیرهای دروازه‌ای تعریف می‌کند: ساقه بالارونده یا ساقه غیر بالارونده (NRS). ساقه بالارونده محبوب‌ترین سبک طراحی ساقه/دیسک در بازار صنعتی است، در حالی که ساقه غیر بالارونده مدت‌هاست که مورد توجه صنعت آب و خطوط لوله قرار گرفته است. برخی از کاربردهای کشتی که هنوز از شیرهای دروازه‌ای استفاده می‌کنند و فضاهای کوچکی دارند نیز از سبک NRS استفاده می‌کنند.

رایج‌ترین طرح ساقه/سرپوش در شیرهای صنعتی، رزوه و یوغ خارجی (OS&Y) است. طرح OS&Y برای محیط‌های خورنده مناسب‌تر است زیرا رزوه‌ها در خارج از ناحیه آب‌بندی سیال قرار دارند. این طرح با سایر طرح‌ها متفاوت است زیرا چرخ دستی به بوش بالای یوغ متصل است، نه به خود ساقه، به طوری که چرخ دستی هنگام باز بودن شیر بالا نمی‌رود.

تقسیم‌بندی بازار شیر دروازه‌ای

اگرچه در ۵۰ سال گذشته، شیرهای چرخشی زاویه قائمه سهم بزرگی در بازار شیرهای دروازه‌ای داشته‌اند، اما برخی صنایع هنوز به شدت به آنها وابسته هستند، از جمله صنعت نفت و گاز. اگرچه شیرهای توپی در خطوط لوله گاز طبیعی پیشرفت‌هایی داشته‌اند، اما خطوط لوله نفت خام یا مایع هنوز محل قرارگیری شیرهای دروازه‌ای با نشیمنگاه موازی هستند.

در مورد اندازه‌های بزرگتر، شیرهای دروازه‌ای هنوز انتخاب اصلی برای اکثر کاربردها در صنعت پالایش هستند. استحکام طراحی و هزینه کل مالکیت (از جمله صرفه جویی در نگهداری) از نکات مطلوب این طراحی سنتی هستند.

از نظر کاربرد، بسیاری از فرآیندهای پالایشگاهی از دماهایی بالاتر از دمای عملیاتی ایمن تفلون استفاده می‌کنند، که ماده اصلی نشیمنگاه برای شیرهای توپی شناور است. شیرهای پروانه‌ای با کارایی بالا و شیرهای توپی آب‌بندی شده فلزی، شروع به استفاده بیشتر در کاربردهای پالایشگاهی کرده‌اند، اگرچه هزینه کل مالکیت آنها معمولاً بیشتر از شیرهای دروازه‌ای است.

صنعت تصفیه آب هنوز تحت سلطه شیرهای دروازه‌ای آهنی است. حتی در کاربردهای مدفون، آنها نسبتاً ارزان و بادوام هستند.

صنعت برق استفاده می‌کندشیرهای دروازه‌ای آلیاژیبرای کاربردهایی که شامل فشارهای بسیار بالا و دماهای بسیار بالا هستند. اگرچه برخی از شیرهای کروی نوع Y جدیدتر و شیرهای توپی با نشیمنگاه فلزی که برای سرویس مسدود کردن طراحی شده‌اند، در نیروگاه‌ها یافت شده‌اند، اما شیرهای دروازه‌ای هنوز مورد توجه طراحان و اپراتورهای نیروگاه هستند.