شیر پنوماتیک

واحد کنترل کننده سیستم های پنوماتیک، شیر پنوماتیک نام دارد. وظیفه این شیر، کنترل سرعت، فشار هوای عبوری و دبی در سیستم های پنوماتیک می باشد. نحوه عملکرد این شیر به گونه ای است که به کمک نیروی هوای فشرده، انتقال قدرت در سیستم های پنوماتیک را انجام می دهد. از این رو برای طراحان قطعات صنعتی مهم است که با نحوه عملکرد این قطعه و اجزای کنترلی آن آشنا باشند.

در صورتی که شیر مناسبی برای سیستم انتخاب نشود، مدار مطابق طراحی عمل نخواهد کرد و بازدهی مورد انتظار را نخواهد داشت. به طور کلی می توان گفت که این اتصالات پنوماتیک، با وارد کردن نیرو، قابلیت کنترل هوا را دارند و قادر هستند تا آن را قطع یا وصل کنند.

در شیر های نوع دستی، این نیرو توسط دست به شیر وارد شده و هوای وارده به سیستم، کنترل می شود. اما در مدل های برقی، شیر توسط جریان الکتریکی کنترل و تحریک می شود. با استفاده از جریان الکتریکی، خاصیت آهنربایی بویین ایجاد شده و به همین ترتیب، منجر به تولید نیروی لازم و کافی برای تغییر وضعیت شیر پنوماتیک می گردد.

مشخصات فنی شیر پنوماتیک

شیرهای پنوماتیک در واقع واحد کنترل کننده سیستم های پنوماتیک به شمار می آیند و موجب کنترل سرعت، دبی و فشار هوای عبوری در این سیستم ها می شوند. استفاده از نیروی هوای فشرده شده در سیستم ها پنوماتیک عامل اصلی انتقال قدرت است و از همین رو شیرهای پنوماتیک در وارد کردن نیرو، کنترل مسیر هوا و قطع و وصل آن نقش مهمی را برعهده دارند و استفاده از شیرهایی با مشخصات فنی متناسب با سیستم، در داشتن کارآیی صحیح و بدون اختلال تاثیر به سزایی خواهد داشت.

به طور کلی دو نوع شیر پنوماتیک در صنایع استفاده می شود؛ برخی از این شیرها برای کنترل هوا یا گاز بی اثر به کار می روند و نوع دیگر نیز برای کنترل سیالات دیگری غیر از هوا مانند آب یا روغن استفاده می شوند و سیستم کنترل کننده این دسته دوم نیز به صورت پنوماتیکی است. به گروه دوم از شیرهای پنوماتیک در اصطلاح محرک پنوماتیکی نیز گفته می شود.

انتخاب هر کدام از این شیرها باید متناسب با سیستم انجام گیرد تا مدار طبق اهداف طراحی شده و مطابق برنامه به فرایند خود ادامه دهد.

همان گونه که گفته شد شیرهای پنوماتیک وظیفه کنترل کنندگی جریان در سیستم را برعهده دارند و این کنترل در شیرهای دستی به وسیله وارد کردن نیروی دست انجام می شود و در شیرهای برقی نیز با جریان الکتریکی کار کنترل و تحریک شیر انجام می شود؛ بدین صورت که جریان الکتریکی با ایجاد خاصیت آهنربایی بوبین شده، نیروی لازم برای تغییر وضعیت شیر پنوماتیک را به وجود می آورد.

 علاوه بر این تقسیم بندی، روش های دیگری نیز برای دسته بندی شیرهای پنوماتیک وجود دارد که برخی از مهمترین آنها عبارتند از :

• تقسیم بندی بر اساس وضعیت و تعداد پورت های ورود و خروج شیر پانوماتیک
• تقسیم بندی بر اساس نوع تحریک و نحوه باز و بسته شدن شیر
• تقسیم بندی بر اساس نوع نصب شیر (معمولی، نامور، ماژولار)

در ادامه به بررسی روش های تحریک شیر های پنوماتیک خواهیم پرداخت؛

روش های تحریک شیر پنوماتیک

با توجه به نوع تحریک می توان شیرهای پنوماتیک را به چهار گروه زیر تقسیم بندی نمود:

• تحریک دستی
• تحریک مکانیکی یا بادامکی
• تحریک پنوماتیکی یا هوایی
• تحریک سلنوئیدی

از میان این چهار گروه، شیرهای سلونوئیدی یا برقی و انواع تحریک دستی جزء پرکاربردترین شیرهای پنوماتیکی به شمار می آیند. در نوع دستی این گونه شیرها با استفاده از اهرم موجود در شیر، عمل کنترل انجام می شود و در نوع برقی یا سلنوئیدی نیز ایجاد خاصیت آهنربایی عامل قطع و وصل هوا و تنظیم مقدار جریان می باشد. در ادامه به بررسی بیشتر روش های مختلف شیرهای پنوماتیک می پردازیم؛

تحریک دستی

همانطور که گفتیم، در شیرهایی که به روش تحریک دستی فعال می شوند، یک اهرم یا لیور برای کنترل شیر تعبیه شده است که با حرکت دادن این اهرم، تغییر دلخواه در وضعیت سیال ایجاد می شود. از جمله مهمترین کاربردهای شیرهای تحریک دستی می توان به استفاده در انواع ماشین آلات صنعتی از قبیل کشتی‌ ها، لنج ‌ها، تراکتورها، ماشین ‌های بلوک زنی، پرس ‌های هیدرولیک، دستگاه ‌های کشاورزی و ساختمانی و برخی تاسیسات صنعتی اشاره نمود.

تحریک مکانیکی یا بادامکی

شیرهایی که با استفاده از تحریک مکانیکی یا بادامکی فعال و تحریک می شوند، پس از دریافت یک نیروی مکانیکی از یک منبع مرتبط در سیستم، در وضعیت جریان سیال، تغییر ایجاد می کنند. این عملکرد بدین صورت است که پس از انتقال نیرو به شیر، تغییر وضعیت ایجاد شده و سپس تغییر جهت گذرگاه هوای فشرده و به دنبال آن هدایت جریان سیال در مسیر مشخص شده انجام می شود.

تحریک پنوماتیکی یا هوایی

این گونه از شیرها همانطور که از نام آنها مشخص است، پس از ورود هوای فشرده به قسمت پیلوت شیر و ایجاد تحریک شروع به فعالیت می کنند. پس از تحریک شیر به وسیله هوای فشرده، تغییر وضعیت و عمل کنترلی شیر متناسب با این تحریک صورت می گیرد.

تحریک سلنوئیدی

همان گونه که در بخش تقسیم بندی انواع شیر بر اساس تحریک گفته شد، این نوع از شیر ها برای کنترل و هدایت سیالات از پورت های سلونوئید استفاده می کنند و باز یا بسته بودن پورت های شیر به این سلونوئید ها وابسته است.

سلونوئید ساختاری بسیار ساده دارد و شامل قاب، سیم پیچ و سنبه می باشد. در هنگام عبور جریان برق از سیم پیچ، قاب فولادی سلونوئید خاصیت آهن ربایی پیدا می کند و سنبه سلونوئید به طرف قاب جذب شده و شروع به حرکت می کند و با این جابجایی ، میزان هدایت سیالات از درون شیر نیز تغییر کرده و کنترل می شود.

 در این دسته از شیرهای برقی پنوماتیک، مهمترین عامل در عملکرد شیر سلونوئید ها می باشند. زمانی که ولتاژ بیشتری به سر سلونوئید ها برسد، جریان هوای ورودی به شیر کمتر می شود و در نبود جریان ولتاژ برق نیز میزان هوای ورودی به شیر ثابت خواهد ماند و به طور کلی این تغییرات ولتاژ است که موجب تحریک شیر و در نتیجه اعمال تغییرات بر جریان سیالات عبوری خواهد شد.

انواع شیر پنوماتیک

انواع مختلفی از این شیر در بازار موجود می باشد و می توان آن ها را به دسته بندی های زیادی تقسیم کرد. اما مهم ترین این دسته بندی ها از نظر عملکرد به شرح زیر هستند:

• کنترل جهت
• کنترل فشار
• کنترل جریان
• پروپرشنال
• ماژولار

در ادامه این مقاله به بررسی برخی از این دسته بندی ها خواهیم پرداخت و شما را به صورت اجمالی با آن ها و نحوه عملکردشان آشنا خواهیم کرد.

نکته مهم در انواع شیرهای پنوماتیک

نکته ای که وجود دارد و اشاره به آن خالی از لطف نیست آن است که علاوه بر دسته بندی هایی که در بالا ذکر کردیم، در دسته بندی کلی، تنها دو نوع از این شیر وجود دارد و تفاوتشان در ماده کنترل شونده است. به این معنا که شیر نوع اول، هوا یا گاز های بی اثر را کنترل می کند؛ در این مدل الزاما کنترل کننده شیر، هوا نیست. به این خاطر شیر های دسته اول، سیال پنوماتیکی نامیده می شوند.

 

در نوع دوم این شیر ها، سیال کنترل شونده چیزی غیر از هوا است که برخی از آن ها شامل آب، روغن یا سیال های دیگر خواهد بود؛ در این مدل، کنترل سیال به صورت پنوماتیکی انجام می شود. به همین دلیل به شیر های گروه دوم، شیر های محرک پنوماتیکی گفته می شود.

البته ممکن است این شیر ها را بر اساس پارامتر های دیگری نیز دسته بندی کنند. این پارامتر ها عبارتند از:

• تعداد پورت های ورودی و خروجی شیر
• نحوه باز و بسته شدن شیر با موقعیت های آن
• تعداد مسیر جریان

شیر پنوماتیک کنترل جهت

شیر های کنترل جهت پنوماتیک، وظیفه این را دارند تا به وسیله باز و بسته کردن گذرگاه،جهت خروجی را کنترل نمایند و در نهایت با استفاده از این عمل، می توانند جهت حرکت شفت یا میله جک پنوماتیک را کنترل کنند. این شیر ها را می توان به طور کلی به دو دسته شیر های قطع و وصل کننده و یکسو کننده جریان، تقسیم بندی کرد. اجزا و عناصر تشکیل دهنده این شیر ها به سه گروه زیر تقسیم شده اند:

• سیگنال دهنده یا عناصر ورودی
• پردازنده
• کنترل کننده

شیر های قطع و وصل کننده جریان، همانطور که از نامشان پیداست وظیفه قطع و وصل کردن جریان را بر عهده دارند و شیر های یکسو کننده نیز این وظیفه را بر عهده دارند که جریان را در یکسو برقرار کرده و در جهت دیگر اجازه عبور را ندهند.

شیر پنوماتیک کنترل فشار

کاربرد شیر های پنوماتیک کنترل فشار، تنظیم فشار سیستم می باشد. در واقع این شیر ها قابلیت این را دارند تا فشار ثابتی را در سیستم حفظ کنند. همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید، این شیر ها با استفاده از یک فنر و تنظیم آن، روی فشار خاصی کار می کنند. در صورتی که فشار کاری وارد شده به  فنر، از حد تعریف شده بیشتر شود، فنر جمع شده و در نتیجه مابقی  سیال تخلیه خواهد شد. به همین ترتیب است که فشار سیستم کنترل می شود.

شیر های پنوماتیک تنظیم کننده فشار، در اصل با ثابت نگه داشتن فشار، از ایجاد هر نوع نوسان در سیستم جلوگیری کرده و باعث ایجاد فشار ثابتی در سیستم می شود.

شیر های پنوماتیک کنترل جریان

عملکرد شیر های پنوماتیک کنترل جریان، به گونه ای است که در سیستم یک گلویی با جهتی خاص ایجاد می کنند و در نتیجه مسیر عبور هوا را محدود می نمایند یا باعث افزایش آن می شوند. به همین ترتیب، جریان کنترل خواهد شد. نحوه نصب این شیر ها روی نقاط مختلف سیستم، طبق طراحی آن ها انجام پذیر است.

از لحاظ نوع تحریک شیر، این شیر ها در دسته های مختلف زیر ارائه می شوند:

• دستی
• بادامکی یا مکانیکی
• هوایی یا پنوماتیکی
• سلنوئیدی

اهمیت عملکرد شیر برقی پنوماتیک

برای راه اندازی و بهره مندی از شیرهای برقی پنوماتیک نیاز به جریان برق داریم. ابتدا بهتر است با نحوه کار شیرهای برقی پنوماتیک آشنا شوید. بسیاری از شرکت ها، صنایع و کارخانه جات از تجهیزات و سیستم های پنوماتیک برای راه اندازی صنایع گوناگون کمک می گیرند. عملکرد کاری بعضی از صنایع به گونه ای است که در زمان های مشخصی نیاز به قطعی جریان هوای فشرده وجود دارد. این قطعی بخشی از روند تولیدی صنایع و کارخانه جات می باشد. در چنین شرایطی از شیر برقی پنوماتیک برای کنترل جریان استفاده می گردد. سیستم تولیدی شرکت ها و صنایع بادی به عملکرد این نوع شیر ها نیاز دارد. نبود شیرهای برقی پنوماتیک می تواند باعث اختلال در سیستم های تولید شود. شیرهای برقی پنوماتیک با استفاده از انرژی الکتریکی، شرایط برقراری اتصال و عدم اتصال جریان را فراهم می کنند.
اما شیر برقی پنوماتیک یک مجموعه کنترل کننده الکترومکانیکی است که جزء مهم ترین بخش های یک سیستم یا فرایند صنعتی می باشد.
این نوع از شیر های پنوماتیک کاربرد های متنوعی دارد:

• سیستم های آبپاش صنعتی و اتوماتیک
• سیستم های پرقدرت بادی وهیدرولیکی
• صنایع نفت،گاز، پتروشیمی
• سیستم های تهویه
• ماشین های خانگی مانند ماشین لباس شویی،ماشین ظرف شویی

مزیت استفاده از شیر کنترل پنوماتیک

سلونوئید ولوها مزیت های بسیار زیادی دارد که به موارد زیر اشاره می کنیم. با به کار بردن شیرهای برقی پنوماتیک دیگر نیازی به وجود اپراتور در مجاورت شیر نیست و شیر به صورت اتوماتیک یا توسط سیستم های کنترلی از فواصل دور بازیا بسته می شود. از سایر مزایای شیر پنوماتیک می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سرعت بالا
• قابلیت اطمینان بالا
• قطع و وصل شدن سریع سیالات و هوا
• کنترل میزان عبور سیال یا گاز
• کنترل شدن از راه دور
• تحمل فشار بالا
• پایین آوردن درصد خطا تا حدود بسیار زیادی
• قابلیت ساخته شدن با انواع مواد برای شرایط آب وهوایی مختلف
• قابلیت نصب راه اندازی اسان

شیر سلونوئید برنجی در واقع یک شیر برقی است که وظیفه آن کنترل کردن و قطع و وصل کردن مسیر جریان سیالات است. بر خلاف شیرهای مکانیکی توان این شیر های محدود است و نمیتوان برای هر فشاری از آنها استفاده کرد، کاربری این شیر ها در سیستم های پنوماتیکی محدود است و معمولا در مواردی که نیاز باشد حجم زیاد سیال با فشار کم عبور کند از این شیرها استفاده می‌شود. ساز و کار اصلی این شیر یه این صورت است یک سیم پیچ درون آن وجود دارد و زمانی که نیروی الکتریسیته از آن عبور کند تولید میدان مغناطیسی می‌کند و باعث حرکت خطی هسته اصلی می‌شود، در واقع نیروی الکتریسیته به نیروی مکانیکی تبدیل می‌شود و از این نیرو برای باز و بسته کردن مسیر جریان سیال استفاده می ‌شود.
اجزای تشکیل دهنده یک شیر سلونوئیدی برنجی عبارتند از:
۱ – بدنه
۲ – ورودی سیال
۳ – خرووجی سیال
۴ – سیم پیچ
۵ – قاب سیم پیچ
۶ – اتصال سیم ها
۷ – میله فلزی
۸ – فنر
۹ – دریچه خروجی

این شیرها به طور کلی به دو دسته سوزنی و دیافراگمی تقسیم بندی می‌شود که این محصول جزء شیرهای دیافراگمی محسوب می‌شود. گستره کاربرد این شیرها بسیار وسیع است، از مصارف خانگی مانند ماشین لباس شویی گرفته تا مصارف صنعتی مانند هیدرویک، پنوماتیک و غیره. همچنین در پزشکی نیز کاربرد دارند. از سایز ۱/۲ تا ۲ اینچ موجود است، جنس بدنه آن هم از برنج است. محدوده فشار کاری آن از صفر تا ۰.۸ مگاپاسکال است و در دماهای بین ۰ تا ۹۹ درجه سانتی گراد کار می‌کند.

نحوه نام گذاری شیر های پنوماتیک

شرکت های تولید کننده شیر های پنوماتیک، اکثرا برای نام گذاری روی شیر ها از استانداردی تحت عنوان ISO-1210-1 پیروی می کنند. طبق فرمول این استاندارد، راه های شیر و تعداد وضعیت های آن به کمک اعداد در نام شیر بیان می شوند. به عنوان مثال می توان گفت که نماد شماتیکی زیر نشان دهنده یک شیر پنوماتیکی 2-5 می باشد. (این عبارت شامل تعداد پورت ها و سپس تعداد وضعیت های شیر می شود). به این معنا که این شیر دارای 5 عدد پورت و 2 وضعیت به صورت زیر است:

• عموما حالت اول را حالتی که شیر تحریک نشده است می نامند. در این وضعیت پورتی که ورودی شیر نام دارد (P) به پورتی که خروجی شیر نام دارد (A) متصل است. همچنین پورت خروجی شیر به نام (B) به پورتی که (S) نامیده شده، متصل است. در نتیجه ی این شرایط، هوای فشرده تخلیه می شود. نکات بیان شده با توجه کردن به نماد شماتیکی شیر پنوماتیکی، قابل تشخیص است.
• اما حالت دوم زمانی فعال می شود که ولتاژ مورد نیاز به شیر وارد شود و اصطلاحا شیر را در حالت تحریک قرار دهد. در چنین وضعیتی پورت ورودی که (P) نام گرفته است به پورت خروجی شیر (B) متصل می شود و در همان زمان، پورت ورودی که (A) نامیده می شود به پورت (R) متصل شده و به همین ترتیب هوای فشرده تخلیه می شود.

پارامتر های موثر برای انتخاب شیر های پنوماتیک

اگر بخواهیم به طور خلاصه و طبق توضیحاتی که ارائه کردیم، برای انتخاب صحیح شیر پنوماتیک پارامتر هایی را بیان کنیم، می توانیم به موارد زیر اشاره نماییم:

• سیال شیر

شیر های پنوماتیک تنها قابلیت کنترل هوای فشرده را به عنوان سیال خود دارند. استفاده از این شیر ها برای کنترل هر سیال دیگری ممکن است باعث ایجاد آسیب های جدی به شیر و قطعات آن شود.

• سایز پورت های شیر

یکی از مهم ترین پارامتر ها برای انتخاب شیر های پنوماتیک، سایز پورت های شیر می باشد. این سایز ها بر حسب اینچ هستند و بسته به نیاز متغیر خواهند بود.

• پوزیشن شیر و تعداد پورت های آن
• ولتاژ مجاز ورودی شیر

ولتاژ ورودی برای تحریک شیر های برقی، بسته به مدل آن ها متغیر است و ممکن است به صورت AC یا DC باشد.

• فشار عملیاتی شیر

این پارامتر به معنای فشار قابل تحمل شیر در سیستم های پنوماتیکی می باشد.

خرید شیر های پنوماتیک

جهت خرید این شیر ها، بایستی به معتبر ترین مراکز خرید و فروش لوازم و ابزار صنعتی مراجعه کنید و بسته به نیاز هایی که از یک شیر پنوماتیکی دارید، محصول مورد نظر را تهیه کنید. توجه داشته باشید که کیفیت شیر یکی از مهم ترین عواملی است که هنگام خرید باید به آن توجه کنید. زیرا کیفیت پایین قطعه، ممکن است باعث ایجاد خسارات جدی در سیستم های پنوماتیکی شود.

شرکت بازرگانی و مهندسی آراز فخر آذر

سوالات متداول

انواع شیر پنوماتیک از نظر عملکرد شامل چیست؟

انواع شیر پنوماتیک شامل شیر کنترل جهت، شیر کنترل فشار، شیر کنترل جریان، شیر پروپرشنال،شیر ماژولار است.

اجزای شیر پنوماتیک کنترل جهت چیست؟

عناصر تشکیل دهنده این اتصالات پنوماتیک، سیگنال دهنده یا عناصر ورودی، پردازنده و کنترل کننده است که وجود هرکدام برای کار درست این تجهیزات ضروری است.