שימושם של השסתומים בצנרת

מה זה שסתום?

לפני שנבין מהו תפקידם של השסתומים בצנרת, כדאי שנבין קודם כל מהו שסתום. שסתום הוא התקן (לרוב מכני) המשמש לוויסות הזרימה של נוזל או גז, על ידי פתיחת או סגירת המעבר. עבודת השסתומים מושפעת לרוב מהפרשי לחצים וכיוון התנועה של הנוזל או הגז העוברים דרכו. שסתום היא מילה עברית מודרנית המורכבת משילוב של שתי מילים: "שתום" – פתוח, ו-"סתום" – סגור. כך שלמעשה השם שניתן לשסתום מתאר את שתי פעולותיו העיקריות. לשסתומים יש תפקידים רבים במערכות צנרת המשתנים לפי סוג השסתום.

סוגי שסתומים במערכות צנרת:

·         שסתומי סגירה – שסתומים אלו שסתומים בסיסיים יחסית המשמשים לפתיחה, סגירה, או וויסות של זרימת נוזל במערכת. שסתום הסגירה הבסיסי ביותר הוא שסתום דיסקה. שסתומי סגירה נוספים הם: שסתומי שער, דיאפרגמה, פרפר, ושסתום סגירה מהירה.

·         שסתומים אל-חוזרים – שסתומים המונעים את זרימת הנוזל בכיוון ההפוך, כלומר, מונעים חזרה של הנוזל בניגוד לכיוון הזרימה. לשסתומים מסוג זה ישנו תפקיד חשוב מאוד בצנרת המים והביוב הביתית והם עוזרים למנוע זיהום של מי השתייה הביתיים.

·         שסתומי סגירה אל-חוזרים – שילוב של שסתומי סגירה ושל שסתומים אל-חוזרים. למעשה, שסתומים אלו גם מונעים זרימה הפוכה של הנוזל המובל בצינור וגם מווסתים את זרימת הנוזל על ידי פתיחה וסגירה של השסתום.

·         ברזים – סוג נוסף של שסתומים, לרוב קטני ממדים. ברזים יכולים להיות במצב פתוח או סגור, או לשמש כברזי מעבר רב כיווניים, ואינם מווסתים את הזרימה.

·         שסתומי ביטחון והקלת לחץ – זרימת הנוזל בצנרת יוצרת לחץ רב. בכדי שהצנרת לא תתפוצץ יש לווסת את הלחץ בצנרת ולשמור על לחץ קבוע בגודל מוגדר מראש. שסתומים אלו שומרים על לחץ תקין בצנרת ובכך מגנים עליה.

ללא שסתומים מערכת הצנרת לא תפעל כראוי

שסתומים הם חלק קריטי בכל מערכת צנרת שהיא. השסתומים אחראיים לוויסות הזרימה בצנרת, מניעת חזרה לאחור של נוזלים, שמירה על לחץ תקין ועוד. ללא כל הפונקציות הללו, נוזלים היו מתקשים לזרום כראוי בצינורות, ולא היה ניתן לתכנן מערכות צנרת הפועלות נגד כוח המשיכה.

על החשיבות והתפקיד של שסתום אוויר

כאשר אנו מדמיינים את פעולתו של השסתום, רובנו חושבים על שסתום אשר שולט על נוזלים שונים. אולם, חשוב מאד לדעת, כי חלק מהשסתומים, באים לשלוט דווקא על כמות כניסת הגז לתוך הצנרת, ולא כניסה של נוזל - ובדגש כמובן, על כניסה של אוויר. בדיוק מהסיבה הזו, פיתחו שסתום מיוחד, אשר נקרא שסתום אוויר. שסתום זה כאמור, יכול לשלוט על כמות האוויר שנכנסת ויוצאת מהצנרת, במקרים שונים. יש לשים לב שמדובר על שסתום שפועל בצנרת אשר במצב רגיל, אמור להעביר נוזלים. אולם כמובן, שהנוזלים לא נמצאים תמיד בצנרת, ולא תמיד גם בלחץ זהה - ומכאן ששליטה על האוויר היא חשובה מאד. יש להבין כמובן כיצד שסתום האוויר פועל, מדוע הוא חשוב כל כך, אילו סוגים של שסתומי אוויר יש כיום, ועוד.

כל הפרטים החשובים על שסתומי אוויר

●       מדוע הם נחוצים? - רואי לשאול כבר בהתחלה, מדעו יש בכלל צורך בהתקנה של שסתום אוויר במערכות שונות? הסיבה לכך היא שבכל צנרת, מרגע שנרוקן אותה מנוזלים, יתמלא אוויר באופן טבעי. כניסה לא מבוקרת של אוויר פנימה, עלולה להיות בעייתית מאד. האוויר תופס מקום - אמנם קשה לחשוב על כך, אבל זה קורה, וכאשר מדובר על אוויר בלחץ גבוה זה בעייתי מאד. כניסה לא מבוקרת של אוויר בלחץ גבוה, יוצרת מה שמכונה כיסי אוויר - כך, ברגע שנרצה להזרים נוזלים לתוך הצנרת, כיסי האוויר עלולים לתפסו מקום, ולהקשות גם על מעבר הנוזל. מעבר לכך, כמות לא מבוקרת של אוויר,  עלולה לגרום לרעידות בצנרת, פוגעת מאד ביעילות התהליך כולו וביעילות של המשאבה ומעל לכל - כיסי לחץ  אוויר, עלולים פשוט לגרום לשיתוק מוחלט של הצנרת ועצירת הזרימה כולה.  מובן שזה כמובן גם עלול לשחוק מאד את הצנרת לאורך זמן. בקיצור - יש כל כך הרבה תקלות שעלולות להיגרם, שאנו מתחילים להבין, מדוע יש צורך בשסתומים.

●       כיצד שסתומי האוויר פועלים – הרעיון מאחורי שסתום אוויר הוא פשוט מאד - לשמור על כמות תקינה של אוויר בכל עת. המערכות של השסתומים מתבססות על העובדה שניתן לקבוע שכמות מסוימת של אוויר תיכנס ותצא - תוך מתן פקודה, בהתאם לכמות הנוזלים שנכנסים פנימה, ולפי מידת הלחץ.

●       סוגים של שסתומי אוויר - ראוי לציין שיש שני סוגים מרכזיים של שסתומי אוויר. הסוג הראשון, הוא שסתום אוויר אשר בא לשלוט באופן ידני על כמות האוויר בצנרת. ברגע שמתקבלת פקודה להכנסת נוזל - השסתום פועל כדי להוציא את האוויר מהצנרת. ברגע שיש פקודה לסגור את הזרם של הנוזל - השסתום שמחרר אוויר פנימה. חשוב מאד לזכור שגם אם הצנרת ריקה מנוזלים כדאי לשמור על כמות תקינה של אוויר פנימה. גם צנרת ריקה מאוויר איננה טובה כי זה עלול לגרום למצב של תת-לחץ נמוך מידי שיפגע בתקינות הצנרת. הסוג השני, הוא שסתום אוטומטי. השסתום האוטומטי בא בעיקר לטפל במצב שבו נוצרים כיסי אוויר, כתוצאה מלחץ אוויר גבוה מידי. זהו שסתום שלא פועל באופן ידני אלא אוטומציה - הוא מזהה לחץ אוויר גבוה, ומשחרר אותו החוצה בצורה מבוקרת, ומאפשר כניסה לנוזל במקומו.

היכן השסתומים מותקנים? 

שסתומי אוויר נמצאים כמעט בכל צנרת, משום שתמיד יש סכנה לפגיעה של כיסי אוויר בתוכה - ולכן הם מותקנים לצד השסתומים הרגילים שדואגים לטפל בנוזלים. כמו כן, במערכות שונות שמופעלות על בסיס נוזלים וגם על בסיס גז, ניתן למצוא את השסתומים הללו. ללא השסתומים הללו, היה לנו קשה מאד להקים תשתיות מודרניות - ולכן חשוב להכיר בתרומתם.

מהו שסתום? למה הוא משמש אותנו ומה חשוב לדעת עליו?

אנחנו משתמשים בהם מידי יום, אי אפשר באמת לדמיין את העולם שלנו בלעדיהם, והם נמצאים בכל מקום סביבנו - אבל האם אנחנו באמת מודעים לחשיבות שלהם? אנחנו מדברים כמובן, על תפקידם החשוב של השסתומים בחיינו. רבים מאתנו נתקלנו במונח שסתום, אבל האם עצרתם פעם לחשוב, עד כמה הוא חשוב מאד לחיים שלנו? האמת היא כמובן, שחלק ניכר מהמערכות שאנו עושים בהן היום שימוש, לא היו יכולות להתקיים אלמלא השסתומים. למעשה, ללא שסתום מתפקד לא היו לנו מים בברז בבית, הביוב לא היה מתפקד כשורה, ולא היינו נהנים משפע של מכונות בתעשייה שפועלות.  מדובר אם כן, על מרכיב חשוב מאין כמותו. אולם, מה בעצם השסתום עושה, מה התפקיד שלו, ואיך הוא תורם לנו?

כל הדברים שחשוב לדעת על שסתומים

●       תפקידו הבסיסי של השסתום - בכדי להבין למה שסתומים משמשים אותנו, מספיק לנתח את השם שהם קיבל ובעברית. המונח שסתום, הוא בעצם הלחם של שני בסיסים שונים. מצד אחד - סתום, שמשמעותו סגור, ומהצד השני - שתום, שהיא המונח העברי המקביל, למילה פתוח. כלומר, השסתום כולל בתוכו מלכתחילה אפשרויות של פתיחה וסגירה, אולם של מה? התפקיד הבסיסי של השסתום, הוא בעצם לבצע ויסות בתוך צנרת. השסתום יכול לקבוע מתי נוזל או גז יכנסו לצנרת, מתי הם יצאו, מתי הם יישארו עומדים במקום, מתי מעברים יחסמו אותם ומתי המעברים הללו ייפתחו. לצורך כך, השסתומים משתמשים בשיטות שונות, כדי לבצע את השליטה הנ"ל.

●       מדוע השסתומים חשובים? - הצורך בשסתומים נדרש, משום שברוב הצנרות שקיימות כיום, אין פשוט זרימה קבועה של גז או של נוזלים. בחלק מהצנרות למשל, יש צורך לדאוג לכך שהן לעתים יישארו ריקות מחומר ולעתים יהיו מלאות. יש לדאוג שלא יהיו מקרים של עומס יתר, יש להימנע מיצירה של כיסי אוויר, יש למנוע מצבים של לחץ גבוה או נמוך מידי, ועוד. ללא השסתומים בעצם, הצנרת הייתה מורכבת מצינורות מעבר ותו לא. בזכות השסתום - הצנרת יכולה לתפקד כמערכת חכמה שתורמת לנו לא מעט.

●       מהם סוגי השסתומים שיש כיום? - חשוב מאד להבין, כי אין רק סוג אחד, אלא כמה סוגים שונים של שסתומים. כך למשל, ראוי לציין את שסתום הדיסקה -  זהו השסתום הבסיסי ביותר, אשר משמש לכניסה של חומר לתוך הצינור, או למניעת הכניסה שלו. בעצם השסתום קובע האם החומר יחכה מחוץ לצנרת ויהיה חסום - או האם יש להסיר את החסימה, ואז לתת לנוזל או לגז להיכנס פנימה.  יש כמובן עוד סוגים שראוי להכיר - כמו השסתום החד כיווני אשר משמש למניעת זרימה חוזרת בכיוון הנגדי, שסתומי האוויר שמיועדים למעברי גז באופן ייחודי, שסתומי לחץ אשר מסייעים לנו לשמור על רמת לחץ תקינה, ועוד.

●       תרומתם של הברזים - לא תמיד אנשים חושבים על כך, אבל הברז שיש להם בבית, הוא בעצם שסתום לכל דבר ועניין! הרי בעצם מה עושה הברז? בעזרת הזזת הידית שלו, אנחנו יכולים לקבוע האם ניתן למים לזרום החוצה מהצינור או לא - ונוכל אפילו לקבוע את מידת לחץ המים ואת הטמפרטורה שלהם. זוהי פעולה קלאסית לשסתום, ולכן הברז בעצם, שייך למשפחת השסתומים. הפעולה שלו, היא דוגמה קלאסית ומרתקת לכך ומוכיחה עד כמה מדובר על מוצר נחוץ.

המרכיבים שמלווים אותנו לאורך כל הדרך

השסתומים אם כן, נמצאים סביבנו תמיד. חשוב מאד להיות מודעים לתרומה האדירה שלהם לחיינו, ולדעת שבמידת הצורך - נוכל להזמין את השסתום המתאים.

התפקיד של שסתומים בענפי התעשייה

ענפי התעשיה בארץ ובעולם הם וודאי רבים ומגוונים בעידן של היום ללא כל ספק. הם דורשים לא מעט מוצרים שונים כאלה ואחרים שיאפשרו להם לתפקד בצורה האיכותית ביותר. בין בשאר יש צורך בשימוש בשסתומים שונים. שסתום משמש לפתיחת וסגירה של מעברים, או לויסות הזרימה של נוזל או גז אל תוך צינורות. הייעוד של ההתקן בא לידי ביטוי בעיקר בענפי התעשייה השונים וגם במערכות צנרת. רוב הצנרות מבוססות על התקני סגירה, אל-חוזרים, סגירה אל-חוזרים, ברזים והתקנים מיוחדים. מנגד, התפקיד של ההתקנים בענפי התעשייה מבוססים על מספר תכונות ייחודיות:

א. שליטה – התאמה של ההתקנים למכונות ומתקני ייצור מאפשרת שליטה עדינה ומדויקת. כך ניתן לנתב את הנוזל או הגז לצרכי התעשייה מבלי לבזבז אנרגיה, זמן ומשאבים. השליטה היא חלק בלתי נפרד משימוש נכון בהתקנים וכך נמדדת יעילותם בטווח הקצר והארוך.

ב. זמני תגובה – אין מקום לפשרות בכל הנוגע אל התפקיד של שסתומים בענפי התעשייה השונים בארץ ובעולם. זמני התגובה קריטיים לצורך הפעלת המכונות ושימוש בהתקנים לאורך זמן. ככל שזמן התגובה מדויק יותר, כך יכולה התעשייה ליהנות מביצועים אטרקטיביים.

ג. דיוק – בסופו של דבר, התקנים המיועדים לפתיחה וסגירה של מעברים או לויסות זרימה של נוזל או גז חייבים להיות מדויקים. עודף נוזל או גז בתוך הצינורות או מחסור באחד מן החומרים הללו גורמים נזקים בלתי הפיכים לענפי התעשייה.

באילו ענפי תעשייה ניתן למצוא את ההתקנים?

כמעט כל ענף תעשייה מסורתי ומודרני נשען על שימוש בהתקן לפתיחה וסגירה של מעברים. עם זאת, רצוי לציין את הענפים הבולטים ובראשם התעשייה הכבדה. הזריזות והדיוק של ההתקנים בחברות התעשייה הכבדה מאפשרים תפוקה אופטימאלית. במקביל, אפשר למצוא את השסתומים גם בפסי ייצור הדורשים עבודה מדויקת לאורך זמן, חסינות להפרעות ורמת ייצור גבוהה מהרגיל.

לבסוף, בשנים האחרונות החלו התקנים המשמשים לפתיחת מעבר, סגירת מעבר או ויסות זרימה לבלוט גם בתחנות כוח. לצורך ייצור אנרגיה נדרשים התקנים הנשלטים באופן עדין ועל בסיס נתונים משתנים של לחץ וספיקה.