شیرآلات هیدرولیک چیست؟

شیرآلات هیدرولیک ابزارهای مکانیکی هستند که برای تنظیم جریان سیال در یک مدار یا سیستم هیدرولیک استفاده می شوند. از آنها می توان برای بستن کامل یک خط، برای هدایت مجدد سیال تحت فشار یا برای کنترل سطح جریان به یک منطقه خاص استفاده کرد. این شیرها که در طیف وسیعی از سبک ها طراحی شده اند، می توانند به صورت دستی یا خودکار، با فعال سازی فیزیکی، مکانیکی، پنوماتیکی، هیدرولیکی یا الکتریکی کنترل شوند. شیرآلات هیدرولیک باید توانایی تحمل مقادیر زیادی از فشار سیال را داشته باشند، زیرا ماهیت بسیاری از سیستم های هیدرولیک مستلزم فشارهای بالای 3000 psi یا بیشتر است. به همین دلیل، آنها اغلب از فولاد، آهن یا سایر فلزات ساخته می شوند که دارای استحکام کافی برای مقاومت در برابر عملکرد مداوم در شرایط تحت فشار هستند.

انواع شیرآلات هیدرولیک

شیرآلات هیدرولیک در انواع مختلفی در دسترس هستند، از جمله بسیاری از آنها که در انواع دیگر شیرها مشترک هستند، مانند توپی، پروانه ای، بای پس، چک و سوزنی، دیورتر، تنظیم کننده، پایلوت، متناسب و جهت دار. از منظری وسیع، این شیرهای هیدرولیک را می توان از سه نوع اصلی مشخص کرد که عبارتند از:

1. شیرهای کنترل فشار هیدرولیک
2. شیرهای کنترل جریان هیدرولیک 
3. شیرهای کنترل جهت هیدرولیک

دریچه های کنترل فشار هیدرولیک برای تنظیم فشار سیالی که از سیستم های هیدرولیک می گذرد استفاده می شود تا فشار در سطوح مورد نظر که توسط اپراتور سیستم تعیین می شود حفظ شود. سیستم های سیال معمولاً برای کار در محدوده فشارهای معینی طراحی می شوند. این نوع شیرها برای جلوگیری از افزایش فشار که ممکن است منجر به نشتی سیال هیدرولیک یا ترکیدگی لوله ها و لوله شود، نقش کلیدی ایفا می کنند. آنها همچنین برای حفظ فشار تنظیم شده در بخشی از مدار هیدرولیک استفاده می شوند.

انواع مختلفی از شیرهای کنترل فشار مورد استفاده در سیستم های هیدرولیک شامل شیرهای تخلیه، شیرهای کاهنده، شیرهای ترتیبی، شیرهای تعادل و شیرهای تخلیه می باشد.

شیرهای کنترل جریان هیدرولیک

شیرهای کنترل جریان هیدرولیک برای تنظیم سرعت جریان سیال هیدرولیک در یک سیستم هیدرولیک استفاده می شود. این دریچه ها دارای یک پورت هستند که می توان آن را به گونه ای تنظیم کرد که منطقه جریان ممکن است تغییر کند تا تغییری در سرعت جریان از طریق شیر ایجاد شود. نمونه ای از نحوه استفاده از این نوع شیر هیدرولیک در مدارهای کنترل دستگاه هایی مانند سیلندرها، موتورها یا محرک ها است. سرعت حرکت این دستگاه ها تابع مستقیم دبی است – کاهش دبی باعث کاهش سرعت عملکرد آنها می شود و بالعکس

انواع شیرهای کنترل جریان هیدرولیک

انواع مختلف شیرهای کنترل جریان هیدرولیک شامل شیرهای کنترل جریان ثابت، شیرهای کنترل جریان قابل تنظیم، دریچه‌های کنترل جریان گاز و شیرهای کنترل جریان جبران‌کننده فشار هستند. مکانیسم کنترل جریان در این شیرها بر اساس طراحی مکانیکی شیر، که معمولاً یکی از سبک های آشنای شیرهای رایج در سایر شیرها است، متفاوت خواهد بود، یعنی:

• توپ
• پروانه
• دیافراگم
• سوزن

نرخ جریان را می‌توان به روش‌های مختلفی اندازه‌گیری کرد، که معادل نیستند، بنابراین انتخاب یک شیر کنترل جریان مستلزم درک منظور از نرخ جریان است. سه معیار رایج نرخ جریان عبارتند از:

1. نرخ جریان حجمی – بر حسب واحد حجم در واحد زمان اندازه گیری می شود، مانند in3 / sec یا cc / min.
2. سرعت جریان وزن – بر حسب واحد وزن در واحد زمان اندازه گیری می شود، مانند پوند در ثانیه.
3. سرعت جریان جرمی – بر حسب جرم در واحد زمان اندازه گیری می شود، مانند slugs / s / s یا kg / min.

برخی از شیرهای کنترل جریان هیدرولیک رایج عبارتند از:

دریچه های جریان متغیر جبران شده با فشار
دریچه های جریان متغیر جبران شده با فشار و دما
دریچه های اولویت
دریچه های کاهش سرعت
شیرهای کنترل جریان متناسب با فشار جبران شده
شیرهای منطقی کنترل جریان متناسب

شیر های کنترل جهت هیدرولیک

شیرهای کنترل جهت هیدرولیک برای هدایت سیال هیدرولیک در مدار یا سیستم به دستگاه های مختلف در صورت نیاز استفاده می شود. برای کنترل سیلندر هیدرولیک، به عنوان مثال، آنها بین موقعیت های گسسته مانند امتداد، جمع شدن، یا موقعیت خنثی جابجا می شوند. آنها همچنین می توانند به حالت های میانی تبدیل شوند که در آن می توان از آنها برای کنترل سرعت، جهت یا شتاب یک محرک استفاده کرد.

یک شکل ساده از شیر کنترل جهت هیدرولیک گسسته یک شیر دوتایی است که جریان سیال را مسدود یا عبور می دهد. دریچه‌های بازرسی نمونه‌ای هستند و زمانی که مایع تلاش می‌کند در جهت مخالف جریان از آنچه که مورد نظر است عبور کند، از یک پیستون، توپ یا پاپت برای آب‌بندی روی صندلی استفاده می‌کنند.

دریچه کنترل جهت هیدرولیک

دریچه های کنترل جهت هیدرولیک پیچیده تر ممکن است چندین پورت داشته باشند زیرا به دلیل ماهیت آنها سیال را بین این پورت های مختلف سوپاپ برای تغذیه دستگاه های هیدرولیک جابجا می کنند. در نتیجه، آنها با یک سیستم شماره گذاری استاندارد مشخص می شوند که از دو مقدار عددی مانند 2 / 2 یا 4 / 3 تشکیل شده است. عدد اول در این سیستم تعداد پورت های سیالی که دریچه موجود است را مشخص می کند و عدد دوم تعداد حالت ها یا موقعیت های سوپاپ را نشان می دهد که شیر می تواند به آن دست یابد. (توجه – در ایالات متحده، تعداد پورت ها گاهی اوقات به عنوان تعداد راه ها نیز شناخته می شود.) بنابراین با این قرارداد، 2 / 2 نشان دهنده یک شیر دو پورت است که دارای دو موقعیت است، و 4 / 3 نشان دهنده یک چهار پورت است. شیری که سه موقعیت دارد. در مثال دوم از یک سوپاپ 4 / 3 که ممکن است برای کنترل یک سیلندر هیدرولیک استفاده شود، سه موقعیت نشان دهنده:

Neutral – همه دریچه های شیر مسدود هستند و هیچ جریان سیال مجاز نیست

Extend – سوپاپ سیال را از پمپ هیدرولیک به انتهای درپوش سیلندر هدایت می کند و باعث امتداد سیلندر می شود.

Retract – سوپاپ سیال را از پمپ هیدرولیک به انتهای میله سیلندر هدایت می کند و باعث جمع شدن سیلندر می شود بسیاری از شیرهای کنترل جهت هیدرولیک از قرقره هایی استفاده می کنند که بین گذرگاه ها می لغزند و به سیال اجازه می دهند از طریق درگاه های باز جریان یابد، بسته به موقعیت آن. قرقره در بدنه سوپاپ شیرها ممکن است از قرقره های منفرد یا چندگانه برای انجام کنترل پورت مورد نظر استفاده کنند. سایر عناصر کنترل جریان در این شیرها ممکن است پیستون یا پاپت باشد.

جزء این که سوپاپ عناصر کنترل جریان را به حرکت در می آورد به عنوان اپراتور شیر یا محرک شناخته می شود. این دستگاه ها توالی و زمان بندی مناسب تغییرات موقعیت سوپاپ را که برای کنترل مدار یا سیستم های هیدرولیک مورد نیاز است، فراهم می کنند. گزینه های مربوط به نوع مکانیزم محرک عبارتند از: تحریک مکانیکی، محرک پایلوت، یا تحریک الکتریکی / الکترونیکی

فعال سازی مکانیکی می تواند شامل کنترل های دستی سوپاپ مانند اهرم ها، دکمه های فشاری یا پدال ها باشد، اما بیشتر به دستگاه های مکانیکی خودکار مانند بادامک ها، غلطک ها، اهرم ها، فنرها و موارد مشابه اشاره دارد.

محرک پیلوت

محرک پیلوت به استفاده از سیال تحت فشار برای کمک به حرکت عناصر کنترل جریان شیر اشاره دارد. این سبک اپراتور همچنین در محیط های انفجاری که ممکن است استفاده از وسایل الکتریکی / الکترونیکی به دلیل خطر احتمالی جرقه باعث انفجار توصیه نشود، مفید است.

شیر برقی

تحریک الکتریکی / الکترونیکی شامل استفاده از شیر برقی است که سیگنال های الکتریکی را به شکل جریانی که به سیم پیچ برقی وارد می شود به حرکت مکانیکی یک پیستون تبدیل می کند که می تواند جابجایی خطی یا چرخشی ایجاد کند. سلونوئیدهای الکتریکی از نظر مقدار نیرویی که می تواند ایجاد شود محدود است و بنابراین تعویض مدارهای هیدرولیک فشار بالا با عمل مستقیم امکان پذیر نیست. ترکیب استفاده از شیر برقی با فعال سازی پیلوت به شیر برقی اجازه می دهد مدارهای پایلوت فشار پایین تر را سوئیچ کند که سپس می تواند برای کنترل پورت های فشار بالاتر استفاده شود.

مشخصات شیر ​​هیدرولیک

۱- نوع شیر

نوع شیر – به نوع خاصی از شیر هیدرولیک مورد نیاز اشاره دارد که ممکن است منعکس کننده سبک فیزیکی (توپ، چک، سوزن، و غیره) باشد یا ممکن است به کنترل مورد نظر (کنترل جریان، کنترل فشار، یا کنترل جهت) اشاره داشته باشد.

2- مکانیسم فعال سازی سوپاپ

مکانیسم فعال سازی سوپاپ – نشان دهنده وسایلی است که با آن موقعیت سوپاپ تغییر می کند یا نحوه عملکرد شیر مانند پیلوت، شیر برقی یا مکانیکی

3- پیکربندی سوپاپ

پیکربندی سوپاپ – تعداد پورت‌ها، تعداد وضعیت‌ها یا موقعیت‌های سوئیچینگ، و حالت استراحت تعریف‌شده برای شیر را نشان می‌دهد، به عنوان مثال. 3 / 2 به طور معمول بسته (NC).

4- مواد بدنه

مواد بدنه – موادی را که بدنه شیر از آن تولید می‌شود، مشخص می‌کند که ممکن است آلومینیوم، برنج، برنز، فولاد ضد زنگ یا پلاستیک مهندسی شده باشد تا چند گزینه ممکن را نام ببریم.

5- نوع رسانه

نوع رسانه – ماهیت سیال خاصی (مایع یا گاز) را مشخص می کند که دریچه قادر به کار با آن است بدون اینکه هیچ گونه اثرات مضری را تجربه کند. نمونه هایی از انواع رسانه ها عبارتند از سوخت، روغن و آب

6- اندازه پورت

اندازه پورت – نشان دهنده اندازه ابعادی درگاه های ورودی و خروجی شیر است که در واحدهای امپراتوری مانند اینچ یا واحدهای متریک مانند میلی متر نشان داده می شود.

7- نوع پورت

نوع پورت (یا نوع نصب) – سبک پورت یا اتصال / رابط مورد نظر برای شیر، مانند فلنج، منیفولد، رزوه‌دار و غیره را مشخص می‌کند.

8-ولتاژ عملیاتی

ولتاژ عملیاتی – برای شیرهایی که به صورت الکتریکی فعال می شوند، هم مقدار و هم نوع سیگنال کنترل الکتریکی را نشان می دهد که برای برق رسانی به شیر برقی شیر استفاده می شود. شیرهای برقی با طیف وسیعی از ولتاژهای عملیاتی AC و DC موجود هستند که ممکن است برای برآوردن شرایط مختلف کاربرد مورد استفاده قرار گیرند.

9- فرکانس کاری

فرکانس کاری – برای شیرهای فعال الکتریکی که با ولتاژ متناوب تغذیه می‌شوند، فرکانس تعداد سیکل‌های جریان متناوب در ثانیه است که به شیر برقی اعمال می‌شود که معمولاً بر حسب هرتز نشان داده می‌شود (مثلا 60 هرتز)

10- ضریب جریان

ضریب جریان – ضریب جریان یا Cv شیر، توانایی شیر برای اجازه دادن به جریان مایعات یا گازها از طریق آن را اندازه گیری می کند. تعریف استاندارد ضریب جریان این است که حجم آبی (به گالن ایالات متحده) را نشان می دهد که در دمای 60 درجه فارنهایت در فاصله زمانی یک دقیقه ای از شیر عبور می کند. افت فشار 1 psi در سراسر شیر (فشار دیفرانسیل خروجی- ورودی) است. مقادیر بزرگتر ضریب جریان نشان دهنده مقدار بیشتری از جریان است.

11- نرخ جریان

نرخ جریان – به جای ضریب جریان، تامین کنندگان شیر ممکن است نرخ جریان شیر را به واحدهایی مانند گالن یا لیتر در دقیقه مشخص کنند.

12-حداکثر فشار

حداکثر فشار – حداکثر مقدار فشاری است که شیر هنگام نصب در مدار یا سیستم هیدرولیک می تواند تحمل کند.

13- حداقل فشار کاری

حداقل فشار کاری – نشان دهنده کمترین فشاری است که باید در سیستم وجود داشته باشد تا شیر به طور موثر کار کند. در حالی که بسیاری از شیرهایی که مستقیماً کار می کنند می توانند در فشار 0 بار کار کنند، شیرهایی که غیر مستقیم کار می کنند ممکن است به حداقل فشاری نیاز داشته باشند که بتوان از آن برای کمک به تحریک شیر استفاده کرد. برخی از شیرها با استفاده از محدوده فشار مشخص می شوند.

14- دمای عملیاتی یا محدوده دما

دمای عملیاتی یا محدوده دما – محدوده توصیه شده دما را نشان می دهد که شیر برای عملکرد در آن طراحی شده است.

15- کاربرد

کاربرد – کاربرد یا بازار مورد نظر دریچه را نشان می دهد، به عنوان مثال، مواد شیمیایی، آسانسور یا هواپیما. داشتن تعریفی در مورد صنعت مورد نظر یا مورد استفاده می تواند هنگام انتخاب یک شیر مفید باشد زیرا درک این موضوع که صنعت ممکن است به ارائه الزامات یا مشخصات اضافی که توسط این شرایط عملیاتی ضروری است کمک کند.