شیر پنوماتیک چیست؟
شیر پنوماتیک یکی از مجموعه‌هایی است که کنترل فشار، سرعت و مقدار هوایی که از طریق یک سیستم پنوماتیک حرکت می‌کند را به عهده دارد. سیستم‌های پنوماتیک به نیروی هوای فشرده برای انتقال قدرت وابسته‌اند و در برنامه‌های صنعتی بی‌شماری از ابزارهای برقی گرفته تا موتورهای دیزلی با عملکرد پنوماتیک پیدا می‌شود. بر اساس سایر اجزاء موجود و نوع سیستم، ممکن است یکی از انواع شیرهای پنوماتیکی در دستگاه مورد نظر به کار رود.
شیر پنوماتیک به شیری می‌گویند که در صورت اعمال نیرو، قادر است مسیر حرکت سیال را تغییر داده یا جریان آن را قطع و وصل کند. این شیرها در دو نوع دستی و شیر برقی پنوماتیک وجود دارند که امروزه نوع دستی آن کاربرد چندانی ندارد. همچنین عملکرد آن به دو حالت است که در حالت اول، جریان سیال توسط شیر کنترل شده اما این کنترل الزاما با هوا انجام نمی‌شود. در حالت دوم، هر نوع سیالی ممکن است تحت کنترل شیر قرار بگیرد. این نوع از کنترل توسط هوا انجام می‌شود و معمولا با عنوان شیرهای محرک پنوماتیک شناخته می‌شوند.
طرز کار شیر پنوماتیک
جالب است بدانید که واژه پنوماتیک از یک واژه یونانی برگرفته شده است. در معنی یونانی، این واژه به هوا یا نفس عنوان شده است. ضمن اینکه این تکنولوژی علمی از هوای فشرده در ایجاد نیروی مکانیکی استفاده می‌کند. همچنین از نیروی مکانیکی تولید شده معمولا در صنعت‌های شیرالات همچنین کنترل جریان سیالات مختلف و سایر دستگاه ها بکار می‌رود. می‌توان گفت این نوع شیرها، امروزه معمولا در انواع شیر برقی پنوماتیک تولید می‌شوند. ضمن اینکه تکنولوژی امروزه باعث شده است که از بسیاری از تلاش‌های بیهوده زمان قدیم صرف نظر شود و بسیاری از اعمال نیروها به صورت دستی دیگر انجام نشود. ضمن اینکه سرعت و دقت شیرهای جدید بسیار بالاتر می‌باشد. این تکنولوژی با استفاده از آهنرباهای الکتریکی و جریان‌های الکتریسیته شیرهای پنوماتیک کنترل می‌شود. همچنین در این شیرهای کنترل بوسیله الکتریسیته می‌توان میزان فشار وارده به شیر و همچنین جریال سیال را مدیریت و کنترل کرد.
به طور کلی دو نوع شیر پنوماتیک وجود دارد. تمایز مهم و کلیدی این دو نوع:
در نوع اول، جریان هوا (یا هر نوع گاز بی‌اثر دیگری) در یک سیستم پنوماتیک کنترل می‌شود اما لزوما هدایت مکانیسم کنترل این شیرها با هوا نیست.
در نوع دوم، سیّال تحت کنترل در شیر، چیزی غیر از هوا مانند آب، روغن و… است اما هدایت‌گر مکانیسم کنترل، هواست. شیرهای نوع دوم، گاهی با عنوان شیرهای محرک پنوماتیک یاد می‌شوند.
تشخیص این دو نوع کلی به ادراک بیشتر شیرهای پنوماتیک و کاربردهای آن کمک می‌کند.
اجزای شیر پنوماتیک
همانطور که اشاره شد در حال حاضر اکثر شیرهای پنوماتیکی به صورت برقی تولید می‌شوند، چون شیرهای پنوماتیک دستی دقت و سرعت کافی نداشتند. در ساختمان داخلی انواع شیرهای پنوماتیکی برقی، یک آهنربای الکتریکی به جهت کنترل جریان سیالات وجود دارد. این شیرها زمانی که جریان قطع باشد ممکن است به صورت باز یا بسته باشند. اما با برقراری جریان الکتریکی، خواص آهن‌ربایی در سلونوئید شیر ظاهر شده و بوبین شیر به سمت آن جذب می‌شود. در صورت تغییر ولتاژ وارد شده به سلونوئید، این امکان وجود دارد که میزان بسته و باز بودن بوبین را کنترل کرده و در نتیجه شدت جریان سیالات را کنترل کرد.
یکی از مزایای شیر پنوماتیکی، امکان کنترل از راه دور آن‌ها است. همین امر باعث شده که این شیرها در سیستم‌های کنترلی و ابزار دقیق کاربرد داشته باشند. در ادامه مطلب با انواع شیرهای پنوماتیکی برقی آشنا خواهیم شد.
انواع شیر پنوماتیک
انواع شیرهای پنوماتیک را می‌توان با رویکردهای مختلفی طبقه‌بندی کرد. یعنی براساس:
- تعداد پورت‌های ورودی و خروجی
- تعداد مسیرهای جریان یا موقعیت‌های سوئیچینگ
- مکانیسم باز و بسته شدن پورت‌ها
- موقعیت سوپاپ غیرفعال
همچنین شامل سه دسته‌ی بزرگ کنترل جهت، کنترل فشار و کنترل جریان می‌شوند.
شیر کنترل جهت که جهت جریان هوا را کنترل یا مهار می‌کنند، دسته‌ی بزرگی از شیرهای پنوماتیک هستند. انواع آن:
- شیر پنوماتیک کنترل جهت‌دار دو طرفه
- شیر پنوماتیک کنترل جهت‌دار سه طرفه
- دریچه‌های پنوماتیک کنترل جهت‌دار چهار طرفه
- شیر پنوماتیک افست فنری
انواع شیرهای پنوماتیکی برقی
امروزه انواع شیرهای پنوماتیکی برقی برای کاربردهای مختلف، به شکل‌های گوناگونی طراحی می‌شوند. دامنه عملکرد شیرهای پنوماتیک برقی اکثرا بین ۲۴ تا ۲۲۰ ولت بوده و به همین دلیل تنوع زیادی در طراحی آن وجود دارد. در حال حاضر انواع شیرهای پنوماتیکی در صنایع گوناگونی مانند صنایع داروسازی، صنایع غذایی، صنایع شیمیایی و نفت و گاز کاربرد دارند. در ادامه مطلب انواع شیرهای پنوماتیکی برقی را معرفی می‌کنیم.
شیر پنوماتیکی برقی یک سوکننده
از شیرهای یک سوکننده برای جلوگیری از برگشت جریان در خط لوله استفاده می‌شود. به عنوان مثال بازگشت جریان در کمپرسور یا پمپ می‌تواند عملکرد دستگاه را دچار اشکال و خرابی کند. این شیرها اجازه عبور جریان به یک سمت را می‌دهند و در طرف مقابل از جریان سیال جلوگیری می‌کنند.
شیر پنوماتیکی برقی کنترل فشار
یکی دیگر از انواع شیرهای پنوماتیکی، شیرهای کنترل فشار هستند که در کنترل فشار سیال کاربرد دارند. طراحی‌های این نوع شیر به شکل‌های گوناگونی انجام می‌شود که هرکدام کاربرد خاصی دارند. یکی از انواع این شیرها برای محدود کردن فشار سیال به کار برد. در واقع این نوع طراحی به جهت افزایش ایمنی سیستم‌های پنوماتیکی انجام می‌شود و هدف آن کنترل فشار مخزن است.
یکی دیگر از انواع شیرهای کنترل فشار، شیرهای تنظیم کننده فشار هستند. در سیستم‌هایی که نیاز به تامین فشار ثابت وجود دارد، می‌توان با استفاده از شیرهای تنظیم کننده فشار، این کار را انجام داد. در واقع این شیرها با کنترل نوسانات فشار سیال، فشار ثابتی را ایجاد می‌کنند.
همچنین یکی دیگر از طراحی‌های شیرهای کنترل فشار به گونه‌ای است که با تغییر بیش از حد فشار در شیرهای برقی، از طریق فرستادن سیگنال یا تولید صدای هشدار به اپراتور سیستم اطلاع می‌دهد که اشکالی در سیستم ایجاد شده که باید پیگیری شود.
شیرهای کنترل جریان
یکی دیگر از انواع شیرهای پنوماتیکی، شیرهای کنترل جریان سیال هستند. این شیرها بر روی خط لوله نصب می‌شوند و بر اساس فرایندی که توضیح دادیم، جریان سیال را کنترل می‌کنند. در صورتی که شیر، به شکل جریان باز طراحی شده باشد، جریان کامل برقرار شده و با افزایش مقدار ولتاژ در دو سر سلونوئید، مقدار جریان سیال کمتر می‌شود. اما اگر این شیرها به شکل جریان بسته طراحی شده باشند، با افزایش ولتاژ میزان جریان افزایش خواهد یافت.
شیرهای قطع و وصل جریان
شیرهای قطع و وصل جریان نیز یکی دیگر از انواع شیرهای پنوماتیکی هستند که در موارد زیادی کاربرد داشته و وظیفه قطع و وصل جریان را برعهده دارند. البته این کار گاهی با تغییر جهت جریان سیال و گاهی با قطع کامل آن انجام می‌شود.
نحوه نام‌گذاری انواع شیرهای پنوماتیکی
نام‌گذاری انواع شیرهای پنوماتیکی برقی بر اساس اعداد حالت، ورودی و خروجی‌های شیر انجام می‌شود. به عنوان مثال شیر ۳/۵ ( به صورت ۵ به ۳ خوانده شود) شیری است که ۳ حالت و ۵ ورودی و خروجی دارد. عدد سمت راست نمایانگر تعداد حالت‌های شیر بوده و عدد سمت چپ به تعداد ورودی و خروجی شیر اشاره دارد. توجه داشته باشید که نماد شیرها را در حالت توقف مشخص می‌کنند.
پارامترهای مورد نیاز برای سنجش شیر پنوماتیک
- فشار عملیاتی یا دامنه‌ی فشار:
- مقدار یا دامنه‌ی فشاری است که شیر برای مدیریت و کنترل آن، درجه‌بندی شده است.
- واسطه‌ی عملیاتی:
- انواع واسطه‌هایی که شیر می‌تواند به طور ایمن کنترل کند و عموما، هوای فشرده است.
- ظرفیت یا ضریب جریان:
- مقدار گنجایش شیر برای جریان هوا از طریق آن با CV، ثابت تناسب میان نرخ جریان و فشار دیفرانسیل، نشان داده می‌شود.
- نرخ چرخه:
- حداکثر تعداد چرخه‌های شیر که در آن، شیر در هر واحد زمان می‌تواند کار کند.
- زمان پاسخ:
- مقدار زمان مورد نیاز سوپاپ برای تغییر حالات یا موقعیت‌ها پس از فعال شدن.
- سایز پورت:
- پارامترهای ابعادی-فیزیکی که سایزهای پورت را معین می‌کند.
- ولتاژ مجاز کویل:
- برای شیرهای با تحریک الکتریکی، ولتاژ ماکسیمم که می‌تواند توسط کویل فعال تحمل شود و ممکن است به صورت ولتاژ DC و AC برآورد شود.
۱۲ مرحله‌ی تعمیر شیر پنوماتیک
مرحله‌ی اول
- در ابتدا اطمینان حاصل کنید که تمامی آب فشار قوی پشت شیر پنوماتیک طبق دستورالعمل ایمنی شرکت سازنده، به طور صحیح قطع شده است. عدم اطمینان از این کار ممکن است خطراتی برای شما به همراه داشته باشد و موجب آسیب‌دیدگی و یا حتی مرگ شود. پس در قدم اول نکات ایمنی شرکت سازنده را حتما اجرا کنید.
- تمام فشار آب ورودی به شیر فلکه را قطع کنید.
- شیر فلکه را بچرخانید و باز کنید تا از قطع شدن فشار آب ورودی مطمئن شوید.
مرحله‌ی دوم
- اجزای شیر فلکه می‌توانند با بدنه‌ی شیر فلکه‌ی نصب شده روی میز، جایگزین شوند.
- اتصالات نقطه‌ی فشار را با آچار به آرامی باز کنید.
- اتصالات را به آرامی از بدنه‌ی فلکه جدا کنید.
مرحله‌ی سوم
- قسمت کنترل مربوط به هوا را خاموش کنید.
- قسمت هوا را از فعال کننده جدا کنید.
- در نهایت قسمت فعال کننده را از بدنه‌ی فلکه جدا سازید.
مرحله‌ی چهارم
- تمامی قسمت‌های فلکه را به انضمام رولپلاک از بدنه‌ی فلکه جدا کنید.
- داخل فلکه را با ایزوپروپیل الکل تمیز کنید. این نکته را حتما قبل از نصب مجدد قسمت‌های مختلف فلکه، انجام دهید.
- قسمت‌های بالا و پایین فلکه را از نظر شکستگی یا ترک‌خوردگی بررسی کنید و اگر مشکلی وجود داشت؛ حتما از فلکه‌ی جدید استفاده کنید.
مرحله‌ی پنجم
- اورینگ را در بدنه‌ی فلکه نصب کنید.
- حلقه‌ی پشتی فولاد ضد زنگ را روی نقطه‌ی بدنه‌ی فلکه قرار دهید و قسمت پخ را به طرف اورینگ قرار دهید.
- حلقه‌ی پشتی برنج را به سمت نقطه‌ی بدنه‌ی سوپاپ بکشید و طرف پخ را از حلقه‌ی پشتی فولاد ضد زنگ دور کنید.
مرحله‌ی ششم
- حلقه را با لبه‌ی تیز به سمت مهر و موم فشار بالا قرار دهید.
- مهر و موم شیر فشار بالا را با حلقه به سمت حلقه‌ی پشتیبان برنجی روی ساقه‌ی سوپاپ بلغزانید.
- گریس با غلظت بالا را به قطر خارجی مهر و موم شیر فشار دهید.
مرحله‌ی هفتم
- نقطه‌ی ساقه‌ی شیر را درون بدنه‌ی شیر قرار دهید.
- ساقه‌ی سوپاپ را با میخ فشار دهید تا از پایین خارج شود.
- قسمت آبی را از فعال کننده جدا کنید.
مرحله‌ی هشتم
- قسمت فعال کننده را در بالای فلکه محکم کنید تا زمانی‌که دکمه‌ی آن مشخص شود.
- قسمت کنترل هوا را به بالای فعال کننده متصل کنید.
- کنترل هوا را روی روشن قرار دهید.
مرحله‌ی نهم
- قسمت آبی را روی تمام سطوح مشخص کنید.
- قسمت پایینی شیر فلکه را بر روی seat قرار دهید.
- تمام قسمت فلکه و اجزای آن را تمیز کنید.
مرحله‌ی دهم
- قسمتی از بدنه را که تحت فشار قوی هست مجددا بررسی کنید و پیچ‌ها و بدنه‌ها را محکم کنید.
- با استفاده از آچار اتصالات را محکم کنید.
مرحله‌ی یازدهم
- در کنترل‌ها هوا را به سمت محرک خاموش کنید.
- فشار آب را به مجموعه‌ی شیر وارد کنید تا مطمئن شوید هیچ نشتی‌ای وجود ندارد.
- سریع سوپاپ را چند بار روشن و خاموش کنید تا قبل از نصب سر برش، سیستم از تمام آلودگی‌ها پاک شود.
مرحله‌ی دوازدهم
- سر برش را دوباره نصب کنید و روند برش را ادامه دهید.
خدمات شرکت پایا هیدرولیک جم
در این مطلب با انواع شیرهای پنوماتیکی و کاربرد شیر پنوماتیک آشنا شدیم. این شیرها در دو حالت شیر پنوماتیک دستی و شیر پنوماتیک برقی وجود دارند که امروزه استفاده از انواع شیر پنوماتیک برقی آن رایج‌تر است. در واقع این شیرها برای کنترل و مدیریت جریان سیالات استفاده می‌شوند و در صنایع گوناگونی کاربرد دارند. باتوجه به کارایی و انواع شیر برقی پنوماتیک، آن‌ها در طراحی سیستم‌های کنترل کننده جا می‌گیرد؛ درحالی که این نوع شیرها در کاربردها و انواع مختلف تولید می‌شود به عنوان مثال جلوگیری از برگشت جریان سیال و همچنین کنترل اتصال و قطع نشدن آن، از انواع کاربردهای مختلف این نوع شیرها می‌باشد.
جالب است بدانید که شیر های پنوماتیک در حالت‌ها و جهت‌هایی مختلف موجود می‌باشند و مورد استفاده قرار می‌گیرند ضمن اینکه در این نوع شیرهای برقی پنوماتیک، جهت کنترل بهتر جریان سیال از الکتریسیته و … استفاده می‌شود. ضمن اینکه دریچه‌های پنوماتیک تنظیم کننده اصلی جریان هوای فشرده و جریان گاز در سیستم‌های پنوماتیک هستند. با توجه به تنوع گسترده آن‌ها و اینکه هر یک از شیرآلات طراحی خاص خود را دارد، آن‌ها می‌توانند کارهای پیچیده و ساده مختلفی را در کنترل جهت جریان انجام دهند.
شرکت پایا هیدرولیک جم با سال‌ها تجربه در زمینه طراحی و رفع عیب و بازسازی انواع شیرهای پنوماتیکی، به همراه تیمی از افراد متخصص، آماده ارائه خدمات حرفه‌ای به مشتریان خود است.
