شیر برقی / سلونوئید

در شناخت شیر دو – دو  عدد اول بیانگر تعداد دهانه های شیر است یعنی در این شیر دو  دهانه وجود دارد . یک دهانه جهت ورود هوای فشرده و دهانه دوم جهت خروج هوای فشرده است .

شیر برقی وسیله ای است که برای قطع و وصل ، تنظیم و کنترل جریان های مایع و گازی شکل کاربرد دارد.شیر برقی یک وسیله الکترو مغناطیسی است که از طریق یک بوبین (سیم پیچ) و عبور جریان الکتریکی در آن، مسیر عبور سیال را باز یا بسته میکند و با توجه به نحوه عملکرد و همچنین فشار و دمای عملیاتی به گونه های مختلفی دسته بندی می شود.

از بهترین و شناخته شده ترین برند های شیر برقی موجود در بازار میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

-دو مینک هانتر ( Domain Hunter) انگلیس

-پارکر ( parker) ایتالیا

– جی واکس (GEVAX) ترکیه

یکی از دستگاه‌هایی که امروزه به طور گسترده در صنعت و در بخش تاسیسات مورد استفاده قرار می‌گیرد، سلنوئید ولو می‌باشد. سلنوئید ولو یا شیر برقی یک شیر کنترل شده الکترومکانیکی می‌باشد. ولو شامل یک کویل الکتریکی به همراه هسته فرومغناطیس است که در داخل آن قرار داشته و قابلیت جابجایی دارد و در واقع این مجموعه به عنوان یک سلنوئید یا سیم پیچ عمل می کند. هسته این سیم پیچ، پیستون نامیده می شود. در حالت عدم تحریک (rest position) ، این پیستون یک حفره کوچک را می‌بندد. با اعمال جریان الکتریکی به سلنوئید، این جریان باعث ایجاد میدان مغناطیسی می‌شود که این میدان به پیستون داخل سلنوئید نیرو وارد کرده و آن را جابجا می‌کند. به این ترتیب با حرکت هسته، مجرا باز یا بسته می‌شود.

در واقع شیر برقی هیدرولیک شیری است که با اعمال نیرویی الکتریکی عمل می نماید و میزان جریان سیال را در یک سیستم هیدرولیک قطع و وصل یا تنظیم می کند، شیر برقی هیدرولیک شامل یک شیر است که به یک مکانیزم برقی (Solenoid) که توانائی قطع و وصل جریان سیال و یا کنترل آن را دارد، متصل می باشد. این تغییر  بر مبنای دستوری است که از سیستم کنترل دریافت می شود انجام می پذیرد.

 

 

در شیر های دو راهه سیال در قسمت خروجی قطع و یا وصل می باشد . (شیر بسته کامل و یا باز کامل می باشد). در شیر های سه راهه سیال ورودی به یکی از دو مسیر خروجی هدایت می گردد. سولونوئید ها دارای مزایایی همچون سرعت در انجام کار، قابلیت اعتماد بالا، قطع و وصل سریع و مطمعن ، زمان سرویس دهی طولانی ، طراحی یکپارچه ، و جریان برق مصرفی کم هستند. یک سولونوئید ولو از دو قسمت اصلی بدنه (ولو ( شیر اصلی)) و سولونوئید( بوبین) تشکیل شد است .

 

اجزاء سلنوئید ولو :

 

این ولوها از دو قسمت سلونوئید و بدنه ( شیر ) تشکیل می شوند .قسمت سلونوئید خود شامل سیم پیچ ، میله آهنی ، فنر ، شیر کنترلی و کابل کنترلی می باشد شیر اصلی هم از ورودی ، خروجی ، قطعه مسدود کننده جریان و دیافراگم و فنر تشکیل می شود در موقع فعال بودن سلونوئید همواره جریان بسیار ضعیفی از سیال از مجرا و شیر کنترلی عبور می کند . شیرهای سلونوئید از آب بندهای لاستیکی یا فلزی برای آب بندی جاهای مختلف استفاده می شود . در شیرهای که از دیافراگم استفاده می شود یک فنر برای باز نگه داشتن دیافراگم در مواقع غیر فعال بودن شیر استفاده می شود .

 

یک طرح ساده از شیر سلونوئید در حالت غیر فعال و مسیر بسته فرض کنیم و سیال مورد استفاده آب باشد . آب از ورودی شیر به داخل جریان می یابد و از سوراخ های که در دیافراگم وجود دارد قسمت بالا و پایین آن را پر می کند و یک فشار ثابت ایجاد می کند و دیافراگم از جای خود حرکت نمی کند و شیر بسته باقی می ماند. ولی هنگامی که جریان در سلونوئید برقرار می شود نیروی مغناطیسی سلونوئیدرا به سمت بالا کشیده و شیر کنترلی باز می شود با باز شدن این قسمت از شیر تعادل فشار از بین می رود و دیافراگم را به بالا فشار می دهد و شیر باز می شود و همواره جریان بسیار کمی از قسمت کنترلی شیر عبور می کند که این تعادل را مرتبا بر هم می زند و شیر باز باقی می ماند . وقتی که سلونوئید دوباره غیر فعال می شود قسمت کنترلی بسته می شود دوباره قسمت بالا و پایین دیافراگم دوباره به تعادل فشار می رسد و شیر را می بندد ( شکل زیر) .کاربرد این شیرها در سیستم های پر قدرت بادی و هیدرولیکی سیستم های آبپاش صنعتی و اتوماتیک ، ماشین های خانگی مانند ظرف شویی و لباس شویی ، صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی ، سیستم های تبرید و تهویه مطبوع و …

مدار عملکردی سلونوئید ولو:

 

سلنوئید ولو جهت باز، بسته و کنترل کردن شدت جریان مایع یا گاز عبوری از درون لوله استفاده می‌شود. نحوه عملکرد این ولوها از طریق مدار آن‌ها کاملا قابل درک است. یک شیر 2/2، دارای دو دریچه (ورودی و خروجی) و دو وضعیت می باشد. این ولو ها می‌توانند از نوع Normally open و یا Normally close باشند. در نوع  Normally open، هنگامی که جریانی در سیم پیچ ها جاری نمی‌باشد (de-energized state)، ولو باز بوده و سیال می‌تواند از دریچه عبور کند؛ اما در نوع Normally close ، هنگامی که جریانی از سیم پیچ‌ها عبور نمی‌کند، ولو بسته بوده و مانع از عبور سیال از دریچه می‌شود. یک شیر 2/3 دارای 3 مجرا و 2 موقعیت بوده و می­تواند دو مدار را قطع و وصل کند. در شکل زیر نحوه عملکرد مدار این شیر را مشاهده می­کنید. پیکان­های موجود در شکل­ها بیانگر جهت جریان میان مجرا­ها می­باشد.

 

شیربرقی

نحوه عملکرد:

سلونوئید ولوها دارای انواعی از عملکردها می باشند :

سلونوئید ولو با عملکرد مستقیم :

این نوع از سلنوئید ولو­ها ساده ­ترین نحوه عملکرد را دارند. یک فنر کوچک پیستون را به سمت پایین نگه می­دارد تا شیر بسته شود. پیستون از مواد فرومغناطیسی ساخته می­شود. یک سیم ­پیچ الکتریکی در اطراف پیستون قرار می­گیرد. هنگامی که سیم­پیچ با جریان الکتریکی تحریک شود، یک میدان مغناطیسی شکل گرفته که پیستون را به سمت بالا حرکت می­دهد که این کار باعث باز شدن دریچه و جاری شدن سیال می­شود. این ولو، یک ولو Normally Close نامیده می­شود. ولو normally open نیز عملکرد عکس چیزی که بیان شد را دارد؛ به این صورت که هنگامی که سیم­پیچ با جریان الکتریکی تحریک نشده است، دریچه باز می­باشد. با جاری­شدن جریان الکتریکی در سیم­پیچ، پیستون به سمت پایین حرکت کرده و دریچه بسته می­شود. فشار عملکرد و میزان جریان عبوری مستقیما با قطر دریچه و نیروی مغناطیسی سلنوئید ولو متناسب است. این روش عمکرد برای مقدار جریان­های پایین استفاده می­شود. سلنوئید ولو­های با عملکرد مستقیم این توانایی را دارند تا در فشار­های صفر تا ماکزیمم فشار مجاز عمل کنند. در شکل زیر نحوه عملکرد یک شیر 2/2 با عملکرد مستقیم نمایش داده شده است.

عملکرد مستقیم سلنوئید ولو

سلونوئید ولو عملکرد غیر مستقیم :

در سلنوئید ولوهای با عملکرد غیر مستقیم(servo operated) یا ( pilot operated) از اختلاف فشار سیال بین مجراهای ولو برای باز و بسته شدن استفاده می‌شود. معمولا این نوع از ولوها نیازمند یک اختلاف فشار حداقلی 0.5 bar می‌باشند. ورودی و خروجی توسط یک واسط لاستیکی از یکدیگر جدا شده است که دیافراگم نامیده می‌شود. این واسط لاستیکی دارای یک حفره می‌باشد که سیال از طریق آن می‌تواند به بخش بالایی جریان پیدا کند. میزان فشار و همچنین فنری که در بالای دیافراگم قرار دارد، بسته ماندن ولو را تضمین می‌کند. چمبر بالای دیافراگم از طریق یک مسیر کوچک به مجرای فشار پایین متصل می‌باشد. این اتصال در حالت بسته توسط ولو قطع می‌شود. قطر این حفره پایلوت از قطر حفره دیافراگم بزرگتر است. هنگامی که سلنوئید تحریک می‌شود، حفره پایلوت باز شده که باعث می‌شود فشار بالای دیافراگم افت کند. به علت اختلاف فشار دو طرف دیافراگم، دیافراگم بالا رفته و سیال می‌تواند از ورودی به خروجی جریان پیدا کند. سلنوئید ولوهای غیر مستقیم می‌توانند تنها برای یک جهت جریان استفاده شوند. این نوع از سلنوئید ولو در کاربردهای با اختلاف فشار کافی و شدت جریان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ برای مثال در سیستم‌های آبیاری و کارواش.

سلونوئید ولو با عملکرد نیمه مستقیم :

سلنوئید ولوهای با عملکرد نیمه مستقیم، مشخصه‌های دو نوع قبلی را با هم دارا می‌باشد. این ولوها می‌توانند در فشار صفر کار کرده و در عین حال شدت جریان زیادی را کنترل کنند. این نوع از ولو از یک نظر تا حدودی مشابه ولو غیرمستقیم بوده و دارای یک دیافراگم و یک حفره کوچک در دو طرف می‌باشد. تفاوت آن در این است که پیستون آن مستقیما به دیافراگم متصل می‌باشد. هنگامی که پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند، مستقیما دیافراگم را حرکت داده تا ولو را باز کند. به طور همزمان، حفره دیگری توسط پیستون باز شده که قطر بزرگتری نسبت به حفره اول در دیافراگم دارد. این باعث افت فشار در چمبر بالای دیافراگم خواهد شد. در نتیجه دیافراگم نه تنها توسط پیستون، بلکه توسط اختلاف فشار نیز به بالا حرکت خواهد کرد. این ترکیب باعث می‌شود تا ولو بتواند در فشار صفر کار کند و در عین حال بتواند جریان بالایی را کنترل کند. اغلب، سلنوئید ولوهای نیمه مستقیم نسبت به غیر مستقیم دارای کویل‌های قوی‌تری می‌باشند. این نوع از ولوها با نام assisted-lift valve نیز شناخته می‌شوند.

 

شیر سلونوئید

 

در انواع مختلفی مانند چند راهه بودن، نوع برق مصرفی (  ACو DC)یا وضعیت ان در حالت OFF و … تقسیم می شوند.در بعضی سولونوئید ولوها، سولونوئید مستقیمآ به شیر فرمان می دهد.بعضی سولونوئید ها خود به عنوان یکی ولو کمکی و کنترلی برای راه اندازی یک شیر بزرگ تر استفاده می شود. این نوع ولوها در حقیقت یک سولونوئید ولو ترکیب شده با یک ولو بزگتر هستند و آنها به صورت یک کالای واحد و یکپارچه بسته بندی شده و فروخته خواهند شد.

کاربرد سلونوئید ولو :

برای کنترل یک شیر صنعتی بزرگتر- کنترل سیلندرها در سیستم های پرقدرت بادی و هیدرولیک – کنترل سیلندرها و سیال وارد شده به موتور – سیتم های آبپاش صنعتی و اتوماتیک – ماشین های خانگی مانند ظرف شویی و لباس شویی جهت کنترل آب ورودی به ماشین – صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی – سیستم های تبرید و تهویه مطبوع و …

 

مزایای سلونوئید ولو :

سلونوئید ولوها مزایای زیادی دارند، از جمله مزایای موارد زیر را نام برد:

 

سرعت بالا

قابلیت اطمینان بالا

قطع و وصل سریع

سرویس دهی طولانی

طراحی یکپارچه

جریان برق مصرفی پایین

انواع سلونوئید ولوها :

شیر برقی هیدرولیکی

شیر برقی پنیوماتیکی

انواع ولوهای هیدرولیکی و  پنوماتیکی :

 

شیر هیدرولیک کنترلی

شیر هیدرولیک توزیع کننده پیلوت دار

شیر هیدرولیک کنترل فشار

شیر پنوماتیک متعادل کننده پروپوشنال

شیر ماژولار پنوماتیک

شیر پنوماتیک دستی

کاربرد ولوهای هیدرولیکی:

صنعت فولاد / صنایع سیمان / صنایع سنگین / صنایع خودرو سازی / خطوط تولید ماشین آلات هیدرولیک

کاربرد ولوهای پنوماتیکی:

اتوماسیون صنایع غذایی

صنایع داروسازی / صنایع شیمیایی / صنایع خودرو سازی/ صنایع کاشی وسرامیک / خطوط تولید

برای انتخاب شیر برقی مناسب بایستی به فاکتورهای زیر توجه نمود :

ماکزیمم و مینیمم فشار خطی که شیر برقی در آن قرار میگیرد

ماکزیمم و مینیمم اختلاف فشار بین ورودی و خروجی شیر برقی

ماکزیمم و مینیمم فلوی عبوری از شیر برقی

وزن مخصوص، ویسکوزیته و نوع سیال از نظر خورندگی و …

دمای محیط و سیال

مشخصات الکتریکی و تغذیه بوبین

انفجاری یا غیر انفجاری بودن محیط شیر برقی