شیر برقی هیدرولیک ( Solenoid Valve) شیری است که با اعمال نیرویی الکتریکی عمل می‌کند و میزان جریان سیال را در یک سیستم هیدرولیک قطع و وصل یا تنظیم می‌کند، شیر برقی هیدرولیک شامل یک شیر است
که به یک مکانیزم بوبین برقی (Solenoid) که توانایی قطع و وصل جریان سیال و یا کنترل آن را دارد، متصل می‌باشد. این تغییر بسته به دستوری است که از سیستم کنترل دریافت می‌شود انجام می‌پذیرد.
شیر برقی ترکیبی از دو واحد عملکردی اصلی است:
- یک سلونوئید (الکترومغناطیس) با هسته آن.
2. بدنه دریچه حاوی یک یا چند روزنه
کاربرد رایج شیر برقی برای شیر کنترل دیافراگمی در شکل زیر نشان داده شده است. در مواقع اضطراری می توان شیر برقی را تعویض کرد و باعث می شود که شیر کنترل به موقعیت از پیش انتخاب شده برود
شیر برقی معمولاً باز است و به خروجی پوزیشنر اجازه می دهد تا به داخل کیس دیافراگم برود. در صورت قطع برق، شیر برقی درگاه را به موقعیت دهنده سوپاپ می بندد و فشار را از کیس دیافراگم شیر کنترل خارج می کند.
در مواردی که شیرهای برقی در منابع هوای کنترل شده به دریچه هایی که به صورت پنوماتیک کار می کنند برای آب بندی در فشار دیافراگم نصب می شوند، در صورت خرابی الکتریکی، شیرهای برقی باید دارای تاخیر زمانی و تنظیم مجدد دستی باشند تا از عملکرد ناشی از وقفه های گذرا در منبع برق جلوگیری شود.
مقدمه ای بر محرک ها
شیر برقی
این شیر یک شیر الکترومکانیکی است که از طریق راه اندازی یا توقف برق باز و بسته می شود. شیرهای برقی برای هر دو محرک پنوماتیک و هیدرولیک استفاده می شود. تعداد شیرهای برقی روی صفحه کنترل، همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، فقط یک عدد است.
با این حال، در صورت نیاز به عملکردهای ایمنی بالاتر، مانند ویژگی خاموش شدن اضطراری، تعداد شیرهای برقی روی صفحه کنترل می تواند دو یا سه باشد. شکل زیرعملکرد یک شیر برقی را نشان می دهد. شکل سمت راست شرایطی را نشان می‌دهد که در آن برق به شیر برقی می‌رسد،
بنابراین سیم‌پیچ انرژی می‌گیرد و میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که پیستون را به رنگ آبی در بر می‌گیرد. حرکت پیستون به سمت بالا، به دلیل نیروی مغناطیسی سیم پیچ، پیستون را به سمت بالا می کشد، بنابراین دریچه باز می شود. همانطور که در سمت چپ شکل نشان داده شده است،
از دست دادن الکتریسیته میدان مغناطیسی را از بین می برد، بنابراین پیستون به سمت پایین حرکت می کند و دریچه بسته می شود.
شیرهای کنترل
شیر برقی
شیر برقی اساساً یک شیر است که توسط یک محرک داخلی به شکل یک سیم پیچ الکتریکی (یا برقی) و یک پیستون کار می کند. بنابراین، دریچه توسط یک سیگنال الکتریکی باز و بسته می شود که به موقعیت اولیه خود (معمولاً توسط فنر) باز می گردد.
شیرهای برقی در دو حالت معمولی باز یا بسته معمولی تولید می شوند (به حالتی که شیر برقی برق ندارد).
شیر برقی DC یا AC
شیر برقی DC به طور کلی به AC ترجیح داده می شود زیرا یک عملیات DC در معرض اوج جریان اولیه نیست، که می تواند باعث گرم شدن بیش از حد و آسیب سیم پیچ با دوچرخه سواری مکرر یا انسداد تصادفی قرقره شود.
شیر AC ترجیح داده می شود، با این حال، در جایی که پاسخ سریع مورد نیاز است، یا در جایی که از کنترل های الکتریکی از نوع رله استفاده می شود. زمان پاسخگویی با شیرهای برقی AC از مرتبه 8 تا 15 میکروثانیه است،
در مقایسه با 30 تا 40 میکرو ثانیه که برای عملکرد شیر برقی DC معمول است.
تفاوت قابل‌توجهی در ویژگی‌های کاری یک شیر برقی عرضه‌شده با سیم‌پیچ‌های DC و AC DC در زمان پاسخ کند هستند و فقط فشارهای پایین را تحمل می‌کنند. سیم پیچ های AC در زمان پاسخ سریعتر هستند و در ابتدا می توانند فشارهای بالاتری را تحمل کنند
(شکل بالا را ببینید). بنابراین، در صورت لزوم، می‌توان آنها را با سرعت بیشتری چرخاند. با این حال، تلفات الکتریکی بیشتر و متناسب با فرکانس AC است. (مثلاً تلفات برق در شیر برقی با فرکانس 60 هرتز AC بیشتر از همان سیم پیچ در منبع تغذیه 50 هرتز است)
تاثیر فنر برگشتی
با یک شیر معمولی بسته دو طرفه، هم نیروی فنر و هم فشار ورودی سیال برای بستن شیر عمل می کنند. در نتیجه فنر برگشتی را می توان نسبتا ضعیف ساخت و در برخی طرح ها به طور کامل حذف کرد. دومی نیاز به نصب دریچه به گونه ای دارد که شیر برقی عمودی باشد،
با یک عمل برگشتی ناشی از گرانش به اضافه فشار سیال (شکل زیر)
با یک دریچه معمولی باز دو طرفه، فنر با کمک فشار سیال، شیر را باز نگه می دارد. نیروی برقی باید برای غلبه بر فشار فنر و فشار ورودی برای بستن شیر کافی باشد.
شیرهای سه طرفه به فنر بالا و پایین نیاز دارند. فنر پایینی سوپاپ را بر روی مهر و موم آن که با فشار ورودی باز می شود فشار می دهد. فنر بالایی در جهتی عمل می کند که سوپاپ را وادار می کند (شکل بالا B, C). ترکیبی از استحکام فنر مورد نیاز به شرح زیر است:
فنر بالایی فنر سلول خالی
سه راه به طور معمول بسته قوی ضعیف
سه راه به طور معمول باز است ضعیف قوی
شیر میکسر متوسط متوسط
شیر تقسیم کننده قوی ضعیف
سوپاپ های پایلوت
به طور کلی، عملکرد شیر برقی مستقیم به اندازه‌های کوچکتر شیرها، یعنی حداکثر تا اندازه حفره محدود می‌شود. شیرهای برقی بزرگتر مورد نیاز برای کارکرد دریچه های بزرگتر، سطوح بالایی از الکتریسیته مصرف می کنند و گرمای قابل توجهی تولید می کنند.
دریچه ای که با پایلوت کار می کند پیشنهاد بسیار جذاب تری را در چنین مواردی ارائه می دهد که در آن یک شیر برقی کوچک برای راه اندازی یک شیر پایلوت نگه داشته می شود، که به نوبه خود فشار ورودی را به قسمت مناسبی از شیر برای باز کردن شیر اصلی می پذیرد.
شیر پایلوت ممکن است به صورت داخلی (که توسط خلبان داخلی کار می کند) یا خارجی (با خلبان خارجی) قرار گیرد.
برای اینکه شیری که با پایلوت کار می کند، باید مقداری فشار دیفرانسیل در سراسر شیر اصلی وجود داشته باشد تا به درستی کار کند. سپس در برابر فشارهای بالاتر با ورودی الکتریکی کم کار می کند، با درجه فشار شیر اصلی با درجه فشار شیر پایلوت،
زیرا هر دو تحت فشار خط یکسانی قرار می گیرند. شیرهای پایلوت زمان پاسخ آهسته تری نسبت به شیرهای برقی مستقیم دارند، اگرچه در بسیاری از طرح ها این زمان قابل تنظیم است.
هر آنچه که درباره پمپ هیدرولیک باید دانست !
شیر نامتعادل
یک دسته کلی دیگر از شیرهای برقی وجود دارد که به عنوان شیر نیمه متعادل شناخته می شوند. این یک دریچه دو مهر و موم با دو پلاگ نصب شده بر روی یک ساقه مشترک است. دوشاخه پایینی کمی کوچکتر از دوشاخه بالایی است. فشار خط در زیر شاخه پایین
و بالای دوشاخه بالا وارد می شود و فشار دیفرانسیل برای نگه داشتن دریچه روی مهر و موم آن ایجاد می کند و در صورت لزوم به کمک فنر می شود. نیروی برقی مورد نیاز برای باز کردن شیر تنها نیرویی است که ناشی از فشار تفاضلی (و نیروی فنر در صورت وجود) است.
شیرهای هیدرولیک برقی
ترجیح برای طراحی یک شیر هیدرولیک برقی، استفاده از شیر برقی برای عملیات “فشار”، استفاده از عمل فنر برای حرکات “کشش” است. شیر برقی باید به اندازه کافی قدرتمند باشد که اینرسی و اصطکاک و همچنین فنر و نیروهای هیدرولیک را تحت تأثیر قرار دهد.
دومی ممکن است بسیار متغیر باشد و کاملاً قابل پیش‌بینی نباشد و نیاز به یک حاشیه سخاوتمندانه در قدرت سلونوئید و فنرها دارد.
شیر برقی ممکن است از نوع “خشک” یا “تر” باشد. به طور کلی، شیر برقی “مرط” به دلیل اصطکاک استاتیکی و دینامیکی کمتر می تواند برای همان وظیفه کوچکتر باشد. آنها همچنین این مزیت را دارند که تمام قطعات متحرک محصور و روغن کاری می شوند
و آب بندی بین شیر برقی و بدنه شیر از بین می رود. آنها همچنین به عنوان دریچه های بدون غده توصیف می شوند.
اندازه شیرهای برقی که مستقیماً کار می کنند معمولاً به سرعت جریان تا حدود 45 لیتر در دقیقه محدود می شود، یعنی اندازه های اسمی شیر (⅛ اینچ) و (¼ اینچ). بسیاری از این شیرها را می‌توان مستقیماً از سیستم‌های استاتیک سوئیچ کرد، خروجی‌ها معمولاً 24 ولت DC و 20 تا 65 وات بسته به سیستم هستند.
شیر برقی Glandless
با چیدمان آرمیچر برقی برای کار در یک لوله مهر و موم شده که سیم پیچ برقی آن را پوشانده است، می توان غدد آب بندی را حذف کرد و در نتیجه ساخت و ساز را ساده کرد و یک نقطه احتمالی نشتی را از بین برد.این اصل به طور گسترده برای شیرهای کوچکتر اعمال شده است.
یک نوع معمولی در شکل زیر نشان داده شده است. شیرهای بدون گلند را می توان در هر موقعیتی نصب کرد و بارهای ضربه ای قابل توجهی را تحمل می کند. زمان پاسخ دهی بسیار کوتاه است،
5 میکروثانیه در AC و 10-15 میکروثانیه در DC و گفته می شود که سرعت تا چند صد سیکل در دقیقه امکان پذیر است.
این اصل به طور گسترده برای شیرهای کوچکتر اعمال شده است. یک نوع معمولی در شکل 16.36 نشان داده شده است. شیرهای بدون گلند را می توان در هر موقعیتی نصب کرد و بارهای ضربه ای قابل توجهی را تحمل می کند. زمان پاسخ دهی بسیار کوتاه است،
5 میکروثانیه در AC و 10-15 میکروثانیه در DC و گفته می شود که سرعت تا چند صد سیکل در دقیقه امکان پذیر است.
ویژگی های شیر برقی
بدنه شیر برای شیرهای برقی باید از مشخصات لوله کشی ابزار هنگام استفاده در خطوط فرآیند پیروی کند. مواد برنز استاندارد سازنده معمولاً باید در خدمات هوایی استفاده شود.
اندازه اتصال بدنه سوپاپ باید 1 / 8 اینچ، 1 / 4 اینچ و 3 / 8 اینچ یا مطابق با برگه داده باشد.
کویل‌های شیرهای برقی باید قالب‌گیری و محصور شوند و عایق کاری پیوسته کلاس E و F در ولتاژ و فرکانس نامی مشخص شوند.
خود شیر برقی ممکن است با منبع تغذیه DC یا AC کار کند. درجه بندی الکتریکی ولتاژهای استاندارد باید 24 ولت AC یا DC، 110 ولت AC 50 هرتز یا همانطور که در برگه داده مشخص شده باشد.
سیم پیچ برقی باید شیرها را با 10 درصد تغییرات ولتاژ کار کند، مگر اینکه در برگه اطلاعات به گونه دیگری مشخص شده باشد.
انواع مختلفی از مواد بدن برای انتخاب در دسترس است. مواد صندلی سوپاپ باید متناسب با نیاز انتخاب شود. مواد موجود عبارتند از Buna N، و دیسک های فولادی ضد زنگ، ویتون، تفلون، و غیره. برای این انتخاب باید به مشخصاتی که در برگه داده ذکر شده است اشاره شود.
قسمت های خارجی ساختمان شیر برقی در تماس با سیال باید از جنس فولاد ضد زنگ باشد.
شیرهای برقی سه طرفه و چهار طرفه بدون پک که مستقیماً عمل می کنند و به حداقل فشار کاری نیاز ندارند، می توانند روی شیرهای کنترل نصب شوند. هر دو شیر برقی مینیاتوری و استاندارد به همراه محفظه عمومی برای محافظت در برابر پاشش غیر مستقیم و گرد و غبار
یا محفظه های ضد انفجار و ضد آب موجود هستند. نیاز باید توسط کاربر در برگه داده مربوطه مشخص شود.
محفظه باید برای طبقه بندی منطقه که در برگه داده مشخص شده است مناسب باشد
