شیر کنترل فشار

 

 

 

انواع شیرهای کنترل فشار هیدرولیکی عبارتند از:

•  شیرهای تخلیه فشار  (Unloading Valves )
•  شیرهای اطمینان فشار ( Pressure Relief Valves )
•  شیرهای توالی  (Sequence Valves )
•  شیرهای کاهنده فشار ( Pressure Reducing Valves )
•  شیرهای ترمز موتور ( Brake Valves )
•   شیرهای خنثی کننده وزن (Counterbalance Valves )

 

شیرهای کنترل فشار هیدرولیکی

در اکثر فرآيندهاي صنعتي ، انتقال قدرت با هزينه  کم و با دقت زياد مورد توجه است  به همین منظور استفاده از سيال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه هاي صنعت توسعه پیدا کرده است.

قدرت سيال  به دو شاخه مهم هيدروليک و نيوماتيک تقسيم ميشود . در مواقعی که نيروهاي نسبتا پايين (حدود يک تن) و سرعت هاي حرکتي بالا احتیاج  باشد

(مانند سيستمهايي که در قسمتهاي محرک رباتها استفاده میشوند) نيوماتيک را بکار میبرند ، کاربردهاي سيستمهاي هيدروليک اغلب در مواقعی میباشد

که سرعت هاي کنترل شده دقيق و قدرتهاي بالا مورد توجه باشد (مثل جک هاي هيدروليک ، ترمز و فرمان هيدروليک و…). به منظور انتقال قدرت به يک

سيال تحت فشار (تراکم پذير يا  تراکم ناپذير) باید توسط  پمپ هاي هيدروليک ، نيروي مکانيکي را به قدرت سيال تحت فشار تبديل کنیم. مرحله بعد انتقال

نيرو به نقطه دلخواه میباشد که لوله ها، شيلنگ ها و بست ها اين وظيفه را انجام میدهند . بعد از کنترل فشار و تعيين جهت جريان  بوسیله ی شيرها سيال

تحت فشار به سمت عملگرها (موتور هاي هيدروليک  يا سيلندرها) هدايت ميشوند تا قدرت سيال به نيروي مکانيکي مورد احتیاج تبديل شود.

 

شير اطمينان(SAFETY VALVE)

شيرهاي اطمينان از تجهيزات ويژه اي هستند كه يك واحد را درمقابل افزايش ناگهاني فشار ايمن میکنند.شيرهاي اطمينان ابزاری برای جلوگيري

فشار ناگهاني زیاد در موتورخانه ها ،كارخانه ها ،انواع سايتهاي صنعتي وبراي انواع سيالات مختلف از قبيل گاز، بخار، آب ويا هواي فشرده استفاده مي گردند.

تجهيزات محدوديت فشار در كاربردهای ذکر شده معمولا ناشي از فشار قابل تحمل ، لوله ها ودستگاهها و يا محصولات توليدي وهمچنين مسائل مرتبط با حفظ

ايمني افراد است كه به محدوده فشار كاركرد امن(safe operating limits for pressure)ويا SOL/P مشهور است. مشخصات كاري و شیوه ی باز شدن

شيرهاي اطمينان با نحوه طراحي قطعات داخلي شير ارتباط مستقيم دارد.عمدتا اين طراحي بگونه اي انجام میشود كه بعد از شروع بازشدن

شير اطمينان در اثر ازدياد فشار ، بخاطر خاصيت (POP Action) اين عمل به سرعت زیاد شده تا وقتی كه شير كاملا باز شود شكل زيرعملكرد يك شير اطمينان را نشان میدهد.

 

شیرهای تخلیه فشار (Unloading Valves )

 

شیرهای تخلیه فشار،از نظر ساختار شباهت بسیاری به شیرهای اطمینان دارند نماد هر کدام از آنها درشکل زیرنمایش داده شده است تا مقایسه آنها آسانتر باشد .

وقتی فشار در مسیر به حد خاصی برسد هر دو این شیرها جریان سیال را به مخزن تخلیه  میکنند. البته شیر تخلیه فشار میتواند ،فشار مسیر پیلوت خود رااز هر جایی

در مدار دریافت کند،در صورتی که در شیرهای اطمینان،این فشار از دهانه ورودی شیر دریافت می شود(مسیر پیلوت با خط چین رسم شده اند).
این مدار عمدتا وقتی که لازم باشد سیلندر،مقداری از کورس خود را با سرعت زیاد وفشار کم طی کند استفاده میشود .مثلا در یک پرس امکان دارد لازم باشد سیلندر

اصلی ابتدا  به سرعت حرکت کند  تا به نزدیک قطعه کار برسد وزمان شکل دادن قطعه کار،سرعت سیلندر کم شده و نیروی ان به حد اکثر برسد.در مورد اول  برای

حرکت چنین سیلندری ،فشار اندکی مورد نیاز میباشد  ولی در مورد دوم این حرکت باید حداکثر فشار سیستم درسیلندر اعمال شود تا تغییر شکل لازم را در قطعه کار به وجود آورد.

 

شیرهای کاهنده فشار ( Pressure Reducing Valves )

 

با شیر کاهنده فشار در قسمتی از یک سیستم ،  میتوان سطح فشار یک سیال را کم کرد  در شکل 7/11، نماد  شیر کاهنده فشار را با نماد شیر اطمینان مقایسه کردیم.

در حالت عادی شیرهای کاهنده فشار باز هستند.ولی در حالت عادی شیر های اطمینان بسته  میباشند  شیر کاهنده فشار فرمان خود را  ،از مسیر دهانه خروجی میگیرد،

ولی شیر اطمینان فرمان خود را از مسیر دهانه می گیرد .شیر کاهنده فشارشامل یک مسیر تخلیه فرعی میباشد ولی شیر اطمینان چنین مسیری ندارد.
وقتی یک شیر هیدرولیک، یک مسیر تخلیه فرعی داشته باشد، میبایست این مسیر را به مخزن هیدرولیک وصل کنیم .مسیرهای تخلیه فرعی نیز با خط چین نشان  داده می شوند.
در شیرهای کاهنده فشار وجود یک مسیر تخلیه فرعی  ضروری میباشد ،چون  هر دو طرف این شیر تحت فشار است، یک شیر اطمینان احتیاج  به مسیر تخلیه فرعی  ندارد،

زیرا  مستقیما دهانه خروجی آن به مخزن هیدرولیک وصل است.حفره های داخلی شیر اطمینان مستقیما  می توانند  به مخزن تخلیه گردند وهرمیزان نشتی سیال درون

شیر نیز به مخزن خالی می شود .این موضوع در مورد بقیه قطعات و شیرهای هیدرولیکی که یکی از دهانه های آنها به مخزن وصل است،نیز صدق می کند.ولی شیرها و

قطعاتی که اتصالی برای تخلیه به مخزن ندارند به  یک مسیر تخلیه فرعی نیاز دارند، در غیر این صورت پس از مدتی کار کردن به اجزای آب بندی آنها آسیب  میرسد.

 

شیرهای توالی  (Sequence Valves )

 

نوعی شیر کنترل فشار است که دو عملگر را وادار به ترتیب حرکت می کنند .شیرهای توالی از دیدگاه ساختمان ، به شیرهای اطمینان شباهت زیادی دارند ن

ماد این دوشیر در شکل زیر نشان داده شده است وآنها را میتوان با هم مقایسه کرد .در شیر توالی به جای این که جریان خروجی از شیر به مخزن هیدرولیک تخلیه

شود ،زمانیکه که فشار در دهانه ورودی آن به حد تنظیم شده رسید،جریان به قسمت خاصی از سیستم حرکت میکند.استفاده از شیر یکطرفه در کنار شیر توالی

باعث  می شود که عبور سیال در جهت عکس به راحتی از کنار شیرتوالی عبور کند محدوده ای که با خط نقطه رسم شده،نشان دهنده  این است که شیر

یکطرفه قسمتی از یک شیر توالی است. شیر توالی یک مسیر تخلیه فرعی هم دارد ،که میبایست با یک لوله به مخزن هیدرولیک متصل  شود.
یکی از کاربردهای استفاده از شیر توالی،مدار کنترل یک پرس میباشد که در آن باید  ابتدا گیره  توسط یک سیلندر عملگر بسته شود سپس سیلندر دوم جلو

آمده و به فرم مورد نظر قطعه کار را خم کند وجود شیر یکطرفه موازی با شیر توالی سبب می شود که زمان  حرکت سیلندر ها رو به عقب، جریانی از

شیر توالی عبور نکند.در حرکت سیلندر ها رو به عقب ،شیرتوالی هیچ تاثیری ندارد.

 

شیرهای خنثی کننده وزن  (Counterbalance Valves ) 

 

شیرهای خنثی کننده وزن  ، نوعی شیر کنترل فشار هستند که برای جلوگیری از حرکت یک بار تحت نیروی ثقل به صورت ناخواسته استفاده میشوند .

این وضعیت زمانی اتفاق می افتد که سیلندر عملگر به طور عمودی نصب شود و وزنه ای را بالا یا پایین  برد  (شکل 7/18) درصورت تغییر حالت

شیر کنترل جهت ، سیلندر رو به پایین حرکت میکند ، وزنه متصل به  سیلندرباعث  میشود سرعت سیلندر افزایش یابد . در واقع  وزنه ،

سیلندر را پایین می کشد و حرکت سیلندر برای پایین آوردن وزنه قابل کنترل نمیباشد . این گونه حرکت به وزنه ویا سیلندر می تواند آسیب برساند

، بخصوص زمانی که وزنه ویا سیلندر متوقف  می شوند.با یک شیر خنثی کننده وزن این عیب را می توان بر طرف کرد (شکل 7/19).

در این مدار وقتی کنترل جهت ، تغییر حالت  دهد تا وقتی که فشار در حال خروج سیال از سیلندر به حد خاصی برسد سیلندر حرکت رو به پایین

خود را  شروع نمی کند. بنابر این فشاری در جلوی سیلندر بوجود می آید وبا اعمال نیروی ثقل وزنه خارجی، حرکت رو به پایین سیلندر با ثبات  میشود.

وجود یک شیر یکطرفه به صورت موازی با شیر خنثی کننده وزن باعث می شود به  صورت عادی حرکت سیلندر رو به بالا انجام شده و  مانع  عبور

جریان سیال در این حرکت، از شیر خنثی کننده وزن  میشود.در شیر خنثی کننده وزن ، یک مسیر تخلیه داخلی قرار دارد(بر عکس شیر توالی که یک مسیر تخلیه فرعی خارجی دارد).
تنظیم فشار تحریک در یک شیر خنثی کننده وزن، به میزان وزن بستگی دارد . مثل شیر توالی ، فشار تحریک در این شیر میبایست حتی المکان

پایین انتخاب شود. زیرا افت فشاری که در شیر به وجود می اید در واقع توانی است که به صورت گرما تلف میشود . اینگونه تنظیمها در یک سیستم هیدرولیک با سعی وخطا بیان می شوند و

با تغییر میزان نیروی وزن باید مجددا تغییرکنند.
نماد  یک شیر توالی و یک شیر خنثی کننده وزن یکی است .تنها تفاوت این دو آن است که در یک شیر توالی ،به یک مسیر تخلیه فرعی

خارجی نیازداریم ودر شیر خنثی کننده وزن به این مسیر احتیاجی نیست زیرا تخلیه نشتی ها در داخل شیرخنثی کننده وزن امکان پذیر است.