شیر سوزنی یا نیدل ولو یکی از انواع شیرآلات صنعتی تخصصی است که برای اندازه‌گیری جریان سیال استفاده می‌شود. استفاده از این شیر محدود به سیستم‌های کوچک مانند ابزار دقیق یا تنظیم سوخت بوده، که در آن‌ها کنترل دقیق و مستمر جریان سیال بسیار مورد نیاز است. شیر سوزنی با دو نوع پیکربندی بدنه اصلی موجود است.
طراحی شیر سوزنی یا نیدل ولو
شیر سوزنی از سه قسمت اصلی تشکیل شده است:
• بدنه و نشیمنگاه
• اِستم و نوک اِستم
• پکینگ و بونت
در بسیاری از موارد این شیر به اندازه‌ای کوچک است که بدنه آن‌ها به صورت مستقیم توسط بار استوک شش ضلعی یا مربعی ماشین‌کاری می‌شود. پیکربندی‌های متداول این شیر شامل مسیر جریان Z و L شکل به بدنه می‌باشد که گاهی اوقات به آن‌ها الگوهای کروی و زاویه‌ای می‌گویند.
اِستم معمولاً دارای رزوه‌های ریزی می‌باشد که اجازه می‌دهد تا بتوان نسبت سوزن به نشیمنگاه را به صورت میکرومتری تنظیم کرد. قسمت لاکینگ معمولاً به صورت داخلی یا از طریق یک پیچ تنظیم (locknut) بر روی اِستم تعبیه می‌شود تا لرزش باعث تغییر تنظیمات شیر نگردد. گاهی اوقات مقیاسی برای ریست دقیق نرخ جریان نیز بر روی این شیر تعبیه می‌گردد. تولید کنندگان اغلب منحنی‌هایی را منتشر می‌کنند که بین چرخش اِستم و ضریب جریان (Cv) رابطه‌ای خطی دارد.
نوک اِستم می‌تواند نسبتاً بلند و مخروطی و یا کوتاه و صاف باشد که این موضوع به نوع کاربری بستگی دارد. معمولاً نشیمنگاه این شیر مخروطی است تا با نوک مخروطی سوزنی مطابقت داشته باشد. نوک مخروطی اِستم معمولاً در سرویس‌های تنظیم جریان استفاده می‌شود. نوک مخروطی اِستم شیر سوزنی با دهانه کوچک باعث می‌شود تا نشتی شیر هنگام بسته شدن صفر باشد. اگر نوک اِستم صاف باشد می‌توان با چند چرخش اِستم جریان کامل را برقرار کرد. اغلب می‌توانید متریال نوک اِستم را نیز انتخاب کنید، مثلاً فلز اگر می‌خواهید عمر طولانی داشته باشد یا PCTFE برای آب‌بندی سبک‌تر گشتاور شیر. علت غیر چرخشی بودن نوک اِستم برای جلوگیری از داغ شدن نوک اِستم و نشیمنگاه می‌باشد.
پیکینگ داخل بونت هنگام چرخش اِستم فاقد نشتی خواهد بود. متریال اورینگ، تفلون (PTFE) یا گرافیت معمولاً برای پکینگ‌ها استفاده می‌شود. فشار پکینگ از طریق مهره پکینگ یا گلند تنظیم می‌شود. گاهی اوقات از اِستم‌های دو تکه برای جداسازی رزوه‌های اِستم از سیال و جلوگیری از نشت هرگونه لوبریکانت به سیال استفاده می‌شود. گاهی اوقات بونت بخش یکپارچه‌ای از بدنه شیر را تشکیل می‌دهد، به عبارت دیگر، این یک قطعه جداگانه است که به صورت رزوه‌ای به بدنه متصل شده و یا توسط مهره در جای خود نگاه داشته می‌شود.
در کاربری‌هایی که انتشار گازهای گلخانه‌ای مورد نگرانی است، برای زمانیکه شیر کاملاً باز است یک نشیمنگاه پشتیبان در خلاف جهت سیلینگ اِستم تعبیه می‌شود. اکثر طراحی‌ها شامل روشی برای جلوگیری از عقب‌نشینی کامل اِستم و خارج شدنش از شیر می‌باشند.
شیر سوزنی استیل معمولاً به صورت دستی باز و بسته می‌شود اما مدل‌هایی که به صورت اتوماتیک کار کنند نیز وجود دارند. شیرهای سوزنی را می‌توان به عنوان شیر قطع کن نیز استفاده کرد اما استفاده از شیرهای مخصوص این کاربری مقرون به صرفه‌تر خواهد بود. هنگام بستن شیر سوزنی باید بسیار دقت کنید زیرا ممکن است در صورت اعمال گشتاور بیش از حد نوک اِستم یا نشیمنگاه آسیب ببیند. مدل‌های خاصی از این شیر وجود دارند که می‌توان با چرخش کمتر اِستم با سرعت بیشتری جریان را تنظیم کرد.
کاربرد شیر سوزنی
شیر سوزنی فولادی در نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های شیمیایی، اکتشاف نفت و گاز، آنالیز آزمایشگاهی و … استفاده می‌شود. آن‌ها برای کروماتوگرافی، نمونه‌برداری، هواز ابزار و اندازه‌گیری دقیق جریان استفاده می‌شوند. شیر سوزنی معمولاً به عنوان وسیله‌ای برای کاهش نرخ جریان مایعات و گازها استفاده می‌شود، اما ممکن است از آن‌ها به عنوان ابزار اندازه‌گیری نیز استفاده گردد که در این صورت احتمال آسیب دیدن آن‌ها وجود دارد.
یکی دیگر از کاربرد‌های این شیر تنظیم جریان سیلندرهای هوا برای کنترل سرعت پیستون است. این شیر اغلب در سیستم‌های کنترل احتراق خودکار و برای تنظیم جریان سوخت استفاده می‌شود. گاهی اوقات از شیر سوزنی به عنوان بخشی از شیرهای کنترل بزرگتر استفاده می‌شود.
