شیر برقی پنوماتیک چیست؟
شیر برقی پنوماتیک ابزاری محبوب درجهت بهبود عملکرد منطق مداری سیستم پنوماتیک شما است که علاوه بر کاهش هزینه، امنیت و کیفیت محیط کار را ارتقا می‌دهد.
شیر برقی پنوماتیک (Pneumatic Solenoid Valve) یا شیر الکتریکی یکی از اعضای محبوب و پرکاربرد خانوادهٔ شیرهای پنوماتیک است که در بهبود بهره‌وری و دقت کنترل چرخه مکانیسم‌ها، به‌ویژه در اتوماسیون بسیار مؤثر است.
چرا شیر برقی پنوماتیک محبوب است؟
شیر برقی یا سلونوئید ولو پایانی بر مشتقت‌های کنترل دستی مدار پنوماتیک بود. شما با یک سیگنال الکتریکی شیر مدار سیال را از راه دور کنترل می‌کنید. رفع همین محدودیت بزرگ باعث شده مهندسان و طراحان مکانیزم‌ها شیفته دقت و کارآمدی شیر برقی پنوماتیک شوند و برای آن در طیف گسترده‌ای از خدمات فنی و مهندسی از سیستم‌های هوای فشرده تا صنایع غذایی و دارویی نقش کلیدی تعریف کنند.
از انواع روش‌های راه‌اندازی و تحریک شیر می‌توان به روش تحریک برقی یا سلونوئید اشاره کرد. شیر برقی پنوماتیک درمقابل شیر اهرمی پنوماتیک که عملکردی مکانیکی دارد، قابلیت تطبیق پذیری بیشتری با انواع مدار کنترل سیال از هوا گرفته تا حتی آب و روغن را دارد. بنابراین برای شناخت شیر برقی هوای فشرده بهتر است ابتدا با بخش راه‌انداز آن یا همان سلونوئید آشنا شویم.
سلونوئید در شیربرقی پنوماتیک چیست؟
سلونوئید یا بوبین خطی ابزاری است که با همکاری نیروی مکانیک و الکتریک می‌تواند همانند یک سوئیچ عمل کند.
سلونوئید یک سیم پیچ لوله‌ای شکل است که با وصل جریان الکتریکی و عبور از آن به تولید میدان الکتریکی مبادرت می‌کند. در نتیجه این میدان الکتریکی امکان حرکت مکانیکی برای یک هسته یا پیستون فراهم می‌شود. این نیرو الکتریکی می‌تواند کشش یا رانش را در یک پیستون کوچک ایجاد و به‌عنوان مثال یک شیر پنوماتیک را بدون نیاز به کنترل دستی باز و بسته کند.
به زبان ساده عملکرد سلونوئید به‌واسطه استفاده از یک سیم‌پیچ به دور یک هسته یا قطعه لغزنده استوانه‌‌ای شکل انجام می‌پذیرد. در این‌صورت می‌توان گفت انواع سلونوئید از سلونوئید خطی تا گردان سازوکار مشابهی دارند. در عین حال یک سلونوئید می‌تواند خود کنترل‌کننده شیر محرک یک شیر دیافراگمی باشد که این نقش‌پذیری وابسته الزامات مدار سیال شما است.
انواع ولتاژ راه‌اندازی سلونوئید ولو پنوماتیکی
برای راه‌اندازی سلونوئید از انواع ولتاژ DC یا AC استفاده می‌شود که عامل مهمی در انتخاب شیر برقی پنوماتیک مورد نیاز شما خواهد بود. همین قابلیت تنوع در نوع ولتاژ راه‌اندازی بوبین که از ۲۴ تا ۲۲۰ ولت متغیر باعث می‌شود که حتی مکانیزم عمرانی نیز از مزایای شیر برقی فشرده بهره‌مند شوند.
شناخت معیار‌های اصلی شیر برقی نحوه آشنایی با دسته‌بندی شیرهای برقی پنوماتیک و عملکرد آنها را آسان‌تر می‌کند. اگر سلونوئید باعث باز و بسته شدن دریچه شیر پنوماتیکی می‌شود، آیا می‌دانید که شیر برقی پنوماتیک مورد نیاز شما باید به طور معمول در کدام حالت عمل کند؟
وضعیت نرمال شیرهای برقی
شیرهای برقی معمولاً به دو نوع باز و بسته تقسیم‌بندی می‌شوند.
نرمال باز (N/O) : زمانی که خبری از نیروی الکتریکی نیست، شیر ممانعتی برای عبور سیال از دریچه‌های بدنه شیر ایجاد نمی‌کند.
نرمال بسته(N/C) : در این مدل تا قبل از اعمال جریان الکتریکی شیر در حال بسته است و هوای فشرده یا سیال حق عبور ندارد.
در یک شیر نرمال باز جریان سیال در مدار پنوماتیک بی‌وقفه ادامه دارد. وقتی،جریان الکتریکی در شیر برقرار می‌شود و پیستون شیر برقی که از مواد فرومغناطیس ساخته شده، تحت تاثیر میدان الکتریک در محور خود حرکت کرده و با فشردن فنری که در پشت آن تعبیه شده مسیر جریان هوا را باز می‌کند.
شیر نرمال بسته نیز به همین صورت؛ ولی به‌طور معکوس عمل می‌کند و باعث باز شدن مسیر جریان مدار پنوماتیکی می‌شود. هرگاه جریان الکتریکی قطع شود پیستون تحت فشار فنر روی نشیمنگاه خود نشسته و به نقش عادی خود که باز و یا بسته بودن مدار است، باز می‌گردد.
چرا تشخیص حالت نرمال شیر برقی مهم است؟
تشخیص نیاز به نوع نرمال بسته یا نرمال باز شیر برقی پنوماتیک می‌تواند با امنیت کل مدار و سیستم شما در ارتباط باشد. شما باید تشخیص دهید در صورت خرابی سوپاپ یا قطع برق، توقف یا ادامه جریان سیال کدام‌یک امینی بیشتری را در محیط کار فراهم می‌کند.
البته ورای ملاحظات ایمنی، بررسی وظایف مدار نیز در این تشخیص یاری‌گر شما خواهد بود. اگر یک مدار در بیشتر اوقات باید جریان داشته باشد، پس بهتر است از شیر نرمال باز استفاده کنید. عدم دقت در این امر موجب افزایش هزینه‌ها و کاهش عمر شیر خواهد شد.
انواع شیر برقی پنوماتیک
درواقع انواع شیر برقی به‌واسطه کاربردهای فراوان آن می‌تواند خیلی گسترده باشد. یک دسته‌بندی کلیدی ناشی از شیوه عملکرد شیر برقی است.
شیر برقی عملکرد مستقیم
در شیر برقی عملکرد مستقیم (Direct acting) یا شیر دایرکت نیرویی که توسط بوبین تولید شده باید از نیروی تولید شده توسط فشار مدار بیشتر باشد. چرا که این شیر برقی وظیفه دارد به‌طور مستقیم جریان سیال را قطع و وصل کند.
شیر برقی عملکرد مستقیم قطع و وصل جریان به‌واسطه ارتباط مستقیم پیستون با بوبین برقی محدود می‌شود و عموما مصرف انرژی در این نوع شیر برقی زیاد است؛ بنابراین تنها در حدود ۱۰ درصد از مکانیسم‌ها این مدل استفاده می‌شوند.
شیر برقی عملکرد غیرمستقیم
در شیر برقی عملکرد غیرمستقیم داخلی یا پایلوت داخلی (Internally piloted) شاهد دو بخش جدا هستیم. در حقیقت بین دیافراگم و پیستون بوبین اتصال مستقیمی در کار نیست. از این طریق دیگر شیر تنها به کنترل جریان سیال می‌پردازد و نیازی به مقابله با آن ندارد. پس با توان کمتری می‌تواند منطق مداری سیستم پنوماتیک را عملیاتی کرد.
شیر برقی عملکرد غیرمستقیم خارجی
شیر برقی عملکرد غیرمستقیم خارجی نیز مشابه انواع شیر برقی عملکرد غیرمستقیم داخلی است، منتهی به‌جای فشار داخل مدار از یک منبع خارجی برای حرکت سوپاپ استفاده می‌شود. از همین جهت برخلاف تصور یک شیر پنوماتیک می‌تواند در مدار سیالاتی از قبیل روغن یا آب نیز به‌عنوان یک شیر محرک در کنترل مدار به ایفای نقش بپردازد.
شیر برقی پنوماتیک چگونه کنترل می‌شود؟
هر چند شیرهای برقی پنوماتیک را می‌توان با یک کلید الکتریک ساده نیز کنترل کرد ولی مزیت‌های ذاتی این شیرها و گسترش روزافزون استفاده از آنها باعث شده که برای مدیریت شیرهای برقی در مدارات از برد کنترل نیز استفاده شود.
برد کنترل به شیر برقی هوای فشرده اجازه برنامه‌ریزی می‌دهد تا تحت شرایط خاص به‌عنوان مثال هنگام دریافت یک سیگنال از سوئیچ فشار نیز، وظیفه خود را انجام دهد.
شیرهای برقی پنوماتیک را می‌توان با رایانه نیز کنترل کرد. از همین این شیرها ابزاری ایده‌آل برای استفاده در انقلاب صنعتی چهارم و همراهی با فناوری‌های هوشمند در اتوماسیون هستند.
نحوه انتخاب شیر برقی پنوماتیک
انتخاب مناسب نوع شیر برقی وابسته معیارها و عوامل گوناگونی است. برخی از نکات کلیدی را بیان کردیم ولی معیارهایی مانند میزان جریان، سایز ورودی و خروجی و دریچه‌ها که بر حسب کاربرد در سیستم تعریف شده‌اند نیز در انتخاب شیر برقی پنوماتیک مؤثر است.
تعداد مجراها و موقعیت‌ها در شیر برقی
به‌طور معمول تعداد دریچه‌ها و پوزیشن شیر برقی معرف خوبی برای تشخیص و انتخاب مناسب برای ایفای نقش در مدار پنوماتیک است. از این جهت شیرها را با نام شیرهای ۴/۳ یا ۳/۲ نیز معرفی می‌کنند.
عدد سمت راست به تعداد دریچه‌ها و عدد سمت چپ به‌تعداد موقعیت‌های یک شیر اشاره می‌کند که شما می‌توانید آن را اصطلاحا شیر ۴ به ۳ نیز بخوانید.
مثلاً یک شیر برقی پنوماتیک ۴/۳ شامل ۴ دریچه با ۳ پوزیشن است. در این حالت شیر در ۳ حالت جریان به ۴ دریچه را کنترل می‌کند. نماد شماتیکی دریچه‌ها و موقعیت‌های شیر به‌صورت یک برچسب کوچک روی بدنه شیر نصب شده که در فهم عملکرد شیر بسیار موثر است.
در هنگام نقشه‌خوانی مدار پنوماتیک، پوزیشن شیر همان موقعیت غیرفعال یا نرمال شیر است. اگر شیر شما دو پوزیشن دارد، موقعیت غیرفعال شیر در سمت چپ نماد شماتیکی قرار می‌گیرد.
دقت کنید که سایز شیرها یا دبی شیرها نیز به‌صورت علائمی مانند ۳/۴ معرفی می‌شوند که در حقیقت عددی بر اساس سیستم اینچ برای مشخصی کردن دبی عبوری از شیر برقی است. عموما کنار این عدد علامت ″ نیز دیده می‌شود.
تعداد بوبین شیر برقی هوای فشرده
تعداد مجرا و سوئیچ‌های شیر باعث می‌شود که تعداد بوبین مورد نیاز یک شیر نیز بیشتر شود. بنابراین کنترل اسپول شیر برقی پنوماتیک به‌عنوان مثال در یک شیر ۳/۵ با دو بوبین یا سلونوئید انجام می‌شود.
فشار و جریان مدار پنوماتیک
تحمل فشار و جریان کاری مدار هوای فشرده نیز باید در انتخاب نوع شیر برقی پنوماتیک لحاظ شود. این امر وابسته به ساختار و جنس بدنه شیر پنوماتیکی است. به‌عنوان مثال اکنون می‌دانید، فشار مدار شما مشخص می‌کند که شیر عملکرد مستقیم گره‌گشای مدار سیال شما است یا شیر عملکرد غیرمستقیم.
تجهیزات مکمل شیر برقی
شیرهای برقی پنوماتیک علاوه بر مدار سیال، به مدار و اتصالات الکتریکی نیز نیاز دارد. درعین‌حال شیرهای برقی برای دستور‌پذیری نیاز به پنل کنترل دارند که البته می‌تواند شامل یک سوئیچ ساده تا برد پیچیده باشد.
شیرهای برقی پنوماتیک وظایف مختلف انجام می‌دهند و شناخت انواع شیرهای پنوماتیک به شما کمک می‌کند تا متوجه شوید تفاوت یک شیر یک‌سو کننده پنوماتیکی با شیر کنترل فشار یا حتی شیر کنترل جریان چیست. از این جهت بهتر است با نکات کلیدی خرید شیر پنوماتیک آشنا شوید.
برای خرید شیر برقی پنوماتیک می‌توانید با کارشناسان ما در پنو وایقان دقیق در تماس باشید.
