شیر کنترل جهت

شیر کنترل جهت جریان هوای فشرده یا روغن را به دستگاه های مختلف در سیستم های پنوماتیک هدایت می کنند. آنها در کاربردهای مختلفی مانند سیلندرهای عملیاتی، شیرهای صنعتی بزرگتر یا ابزارهای هوا استفاده می شوند.

این شیر ها دارای چندین پورت هستند و عملکردهای مختلفی را در یک مدار انجام می دهند. شیرهای کنترل جهت را می توان از طریق روش های مختلفی مانند دستی یا استفاده از برقی فعال کرد.

شیر کنترل جهت چگونه کار می‌کند ؟

شیر کنترل جهت معمولاً دارای طراحی قرقره هستند. آنها از یک بدنه آلومینیومی با سوراخ استوانه ای تشکیل شده اند. پورت های مختلف سوپاپ به سیلندر متصل می شوند. یک قرقره کشویی در سیلندر دارای چندین مهر و موم در طول خود است.

با کشیدن قرقره به جلو و عقب در داخل سیلندر، می توان پورت های مختلف را متصل یا بسته کرد. ایجاد یک آب بندی بدون نشتی با طراحی قرقره دشوار است. بنابراین شیرهای برقی پنوماتیکی همیشه دارای نشتی داخلی بسیار اندک (اما قابل قبول) هستند. همچنین این شیرها دو طرفه هستند.

مکانیسم مصرف برق و عملکرد

شیرهای برقی پنوماتیکی مصرف برق کمی دارند. این در درجه اول به دلیل نیروی نسبتا کمی است که برای حرکت قرقره در بدنه شیر لازم است. فشار هوای وارد شده بر روی قرقره تأثیر محدودی بر این نیرو دارد و باعث می شود عملکرد این شیرها انرژی کمتری داشته باشد.

علاوه بر این، نیروی اعمال شده توسط فنر در شیرهای تک پایدار (دریچه هایی که در صورت فعال نشدن به موقعیت پیش فرض برمی گردند) حداقل است و انرژی مورد نیاز برای کار را بیشتر کاهش می دهد.

مکانیزم عملیات

عملکرد شیرهای برقی پنوماتیکی اغلب توسط یک مکانیسم عملیاتی پایلوت تسهیل می شود که می تواند مستقیم یا غیرمستقیم باشد (عملکرد پایلوت):

شیرهای پایلوت:

در این طرح، شیر برقی مستقیماً شیر را فعال نمی کند. در عوض، فشار هوا را که دریچه را فعال می کند، کنترل می کند. این روش غیرمستقیم به طور قابل توجهی نیروی مورد نیاز از شیر برقی را کاهش می دهد، زیرا بخش عمده ای از نیروی محرک از فشار هوا ناشی می شود.

این سیستم امکان استفاده از شیر برقی های کوچکتر و کم مصرف تر را می دهد که به بازده انرژی کلی شیر کمک می کند.

کنترل داخلی در مقابل خارجی:

شیرهای برقی پنوماتیک می توانند به صورت داخلی یا خارجی راه اندازی شوند. شیرهای کنترل داخلی از فشار هوای ورودی به شیر برای فعال سازی استفاده می کنند و برای عملکرد صحیح به فشار تفاضلی بین 0.1 تا 1.5 بار نیاز دارند که به دلیل خرابی احتمالی در حالت های سوئیچ در صورتی که فشار ورودی خیلی کم باشد، آنها را برای کاربردهای کم فشار یا خلاء نامناسب می کند.

دریچه های هدایت شونده خارجی به منبع فشار هوای مجزا برای فعال سازی وابسته هستند و آنها را از دریچه های هدایت شونده داخلی که از فشار هوای ورودی استفاده می کنند متمایز می کند.

بررسی کاربرد

استفاده از شیرهای برقی پنوماتیک برای سایر رسانه ها مانند آب یا روغن توصیه نمی شود. بسیاری از شیرهای برقی پنوماتیکی به صورت داخلی هدایت می شوند و حداقل مقدار هوای مورد نیاز برای فعال کردن شیر را تخلیه می کنند. اتلاف اندک هوا در محیط اطراف در بیشتر کاربردها قابل قبول است، اما در مورد آب، روغن یا سایر انواع رسانه ها نه.

همچنین، مواد دریچه برای استفاده با هوا بهینه شده است. معمولاً شیر از قطعات آلومینیومی و آب بند NBR یا HNBR ساخته می شود. رسانه های دیگری غیر از هوا ممکن است باعث خوردگی یا سایر واکنش های شیمیایی شوند که می تواند تأثیر منفی بر طول عمر شیر داشته باشد.

شیرهای تک پایدار و دو پایدار

یک شیر تک پایدار با فنر (که می تواند با هوا یا برق تغذیه شود) در موقعیت اصلی خود باقی می ماند. هنگامی که شیر فعال می شود (مانند روشن کردن شیر برقی)، به حالت فعال خود می رود. پس از قطع برق، شیر به موقعیت اولیه خود باز می گردد. به این شیرها شیرهای برقی تک اثره نیز گفته می شود.

یک شیر دو پایدار با یک حرکت سریع موقعیت خود را تغییر می دهد و در آنجا باقی می ماند. حتی پس از توقف عملکرد، به حالت قبل از فعال کردن آن بر نمی گردد. یک شیر برقی دوپایا معمولاً دارای یک شیر برقی در هر انتها است که هر یک موقعیت متفاوتی را کنترل می کند. اینها به عنوان شیرهای برقی دو اثره شناخته می شوند.

انواع شیرهای کنترل جهت پنوماتیک

شیر کنترل جهت هوا با دو عدد نشان داده می شوند. عدد اول نشان می دهد که شیر چند پورت دارد و عدد دوم مقدار حالت ها را نشان می دهد. به عنوان مثال، یک شیر 2 / 2 طرفه دارای دو پورت (in / out) و دو حالت (باز / بسته) است. یک شیر 5 / 2 طرفه دارای پنج پورت و دو حالت است. شیرهای جهت دار معمولا دارای دو، سه یا پنج پورت هستند.

در ادامه به معرفی آنها می‌پردازیم :

شیر 2 / 2 طرفه

ساده ترین و رایج ترین نوع شیر، شیر 2 / 2 طرفه است. دارای دو پورت و دو موقعیت (باز و بسته) است، به همین دلیل است که اغلب به آن شیر قطع می‌گویند.

در درجه اول، این دریچه‌ها به عنوان کلیدهای روشن / خاموش اصلی در سیستم‌های پنوماتیک عمل می‌کنند و جریان هوا را با عبور دادن یا مسدود کردن کامل آن کنترل می‌کنند.

نقش آن‌ها در سیستم‌های پنوماتیکی بیشتر بر وظایف کنترل روشن / خاموش ساده متمرکز است تا کنترل جهتی پیچیده، که باعث می‌شود در مقایسه با سایر انواع شیرهایی که برای عملیات پنوماتیکی خاص‌تر طراحی شده‌اند، کمتر رایج باشند.

عملکرد مدار یک شیر برقی 2 / 2 طرفه به طور معمول بسته است

شیر 3 / 2 طرفه

یک دریچه کنترل هوا 3 / 2 طرفه که با سه درگاه و دو موقعیت مشخص می شود، نقش مهمی در سیستم های پنوماتیکی، به ویژه در عملکرد سیلندرهای تک اثر دارد.

این نوع دریچه برای کنترل جریان هوا به گونه ای طراحی شده است که به سیلندر اجازه می دهد تا امتداد یا جمع شود و سپس به موقعیت اولیه خود بازگردد تا برای چرخه بعدی آماده شود. گنجاندن یک درگاه سوم آن را از شیرهای 2 / 2 طرفه ساده‌تر متمایز می‌کند و عملکرد ضروری را برای تخلیه سیلندر پس از هر بار انجام می‌دهد. کاربردهای خاص شیرهای 3 / 2 طرفه عبارتند از:

کنترل سیلندر تک اثر: سیلندرهای تک اثره برای امتداد به هوا نیاز دارند تا در یک جهت حرکت کنند و سپس برای جمع شدن باید هواگیری شوند. سوپاپ 3 / 2 طرفه با تامین هوا برای گسترش سیلندر و سپس تغییر موقعیت برای تخلیه سیلندر و امکان جمع شدن آن به طور موثر این فرآیند را مدیریت می کند.

سیستم‌های کنترل پنوماتیک: در سیستم‌هایی که کنترل دقیق روی یک عمل مورد نیاز است، مانند خطوط مونتاژ خودکار، ماشین‌های بسته‌بندی یا سیستم‌های جابجایی مواد، شیرهای 3 / 2 طرفه کنترل و قابلیت اطمینان لازم را ارائه می‌دهند.

فعال سازی ابزارهای پنوماتیکی: بسیاری از ابزارهای بادی برای کار کردن نیاز به انفجار هوا دارند و سپس نیاز به تنظیم مجدد دارند. دریچه های 3 / 2 جهته برای این کاربردها ایده آل هستند و تامین هوای مورد نیاز و تهویه بعدی را فراهم می کنند.

مشابه شیرهای 2 / 2 طرفه، شیرهای 3 / 2 طرفه می توانند تک پایدار یا دو پایدار باشند. بسته به نیاز برنامه، شیرهای 3 / 2 طرفه تک پایدار را می توان به گونه ای طراحی کرد که به طور معمول بسته یا معمولی باز باشند.

عملکرد مدار یک شیر برقی 3 / 2 طرفه NC

شیر 5 / 2 طرفه

یک شیر 5 / 2 طرفه دارای پنج پورت و دو حالت است. شیرهای برقی پنوماتیک 5 / 2 طرفه اجزای همه کاره ای هستند که در سیستم های پنوماتیکی مختلف برای کنترل جهت جریان هوا استفاده می شوند و بدین ترتیب حرکت محرک ها مانند سیلندرها یا پیستون ها را در دو جهت مدیریت می کنند (مثلاً امتداد و جمع شدن). شیرهای 5 / 2 طرفه می توانند تک پایدار یا دو پایدار باشند.

عملکرد مدار یک شیر برقی 5 / 2 طرفه

شیر 5 / 3 طرفه

شیرهای برقی پنوماتیک 5/3 طرفه اجزای پیشرفته ای در سیستم های پنوماتیکی هستند که کنترل دقیقی بر روی سیلندرهای دو اثره ارائه می دهند. برخلاف سوپاپ‌های ساده‌تر، اینها موقعیت سومی دارند که امکان توقف سیلندر را در میانه راه فراهم می‌کند که برای تنظیمات دقیق یا توقف حرکت مفید است.

این سوپاپ ها در صورت عدم تغذیه به طور خودکار به موقعیت وسط باز می گردند و با حرکت به حالت خنثی در قطع برق، ایمنی را تضمین می کنند. دو شیر برقی حرکت را برای امتداد یا جمع کردن محرک کنترل می کنند. انواع اصلی شیرهای 5/3 طرفه عبارتند از:

مرکز بسته: تمام پورت ها را در موقعیت وسط مسدود می کند و باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و ثابت نگه داشتن موقعیت محرک بدون مصرف هوا می شود.

مرکز تهویه: پورت ها را به اگزوز متصل می کند و امکان حرکت دستی محرک را فراهم می کند که این برای تنظیمات دستی مفید است.

مرکز تحت فشار: محرک را در موقعیت میانی تحت فشار نگه می دارد و برای عمل سریع آماده می شود. این برای سیستم هایی که نیاز به پاسخ سریع دارند بهترین است.

شیرهای 5 / 3 جهته در اتوماسیون، جابجایی مواد، بسته بندی و خطوط مونتاژ که کنترل موقعیت محرک حیاتی است ضروری هستند. توانایی آنها در مدیریت دقیق حرکت محرک باعث افزایش کارایی و ایمنی در کاربردهای مختلف صنعتی می شود.

عملکرد مدار یک شیر برقی 5 / 3 طرفه بسته مرکزی

استاندارد نامور

بسیاری از شیرهای برقی پنوماتیکی دارای طراحی استاندارد فلنج هستند که امکان نصب مستقیم بر روی دستگاه هایی مانند محرک های پنوماتیک را فراهم می کند.

یک استاندارد شناخته شده برای این منظور استاندارد NAMUR (VDI / VDE 3845) است. این استاندارد که در اروپا نشات می گیرد، یک رابط یکنواخت را برای اتصال شیرهای کنترل جهت مستقیم به محرک های دوار مشخص می کند و مقبولیت جهانی را به دست آورده است.

جنبه های کلیدی استاندارد NAMUR عبارتند از:

پذیرش جهانی: استاندارد NAMUR علیرغم منشأ اروپایی آن، در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد و سازگاری و سهولت یکپارچگی در صنایع مختلف را تضمین می کند.

مکانیزم نصب: شیرها معمولاً با استفاده از پیچ های M5 به محرک ثابت می شوند. با این حال، در ایالات متحده، محرک‌ها اغلب با الگوهای نخ 24-10# طراحی می‌شوند تا اولویت‌های محلی را تطبیق دهند.

آب بندی: برای جلوگیری از نشتی و اطمینان از اتصال مطمئن بین شیر و محرک، از دو اورینگ استفاده می شود. این مکانیسم آب بندی برای حفظ کارایی و قابلیت اطمینان سیستم بسیار مهم است.

موقعیت های نصب چند منظوره: طراحی رابط این امکان را فراهم می کند که شیر در دو موقعیت مختلف به سادگی با چرخش 180 درجه نصب شود. این انعطاف‌پذیری می‌تواند جهت چرخش محرک را بر اساس نحوه روشن شدن شیر کنترل تغییر دهد و کنترل و سازگاری بیشتری را در طراحی سیستم فراهم کند.

این رویکرد استاندارد، ادغام شیرهای برقی را در سیستم های پنوماتیکی ساده می کند و سازگاری و سهولت نصب را در طیف گسترده ای از کاربردها افزایش می دهد.

با رعایت استاندارد NAMUR، تولید کنندگان اطمینان حاصل می کنند که محصولات آنها می توانند به راحتی در سیستم های سراسر جهان گنجانده شوند و کارایی و قابلیت اطمینان در عملیات پنوماتیک را ارتقاء دهند.

شکل زیر ابعاد یک شیر با پورت های G1 / 4 و G1 / 2 را نشان می دهد.

ترسیم شماتیک فلنج نامور با ابعاد

جدول 1: جزئیات ابعادی فلنج استاندارد NAMUR