آشنایی با رگلاتور پنوماتیک – اصول طراحی و کاربرد ها

رگلاتور پنوماتیک یک جزء از سیستم‌ های پنوماتیکی است که وظیفه تنظیم و نگهداری فشار هوای فشرده را بر عهده دارد. این ابزار کمک می‌ کند تا فشار ثابت و مناسبی در سیستم حفظ شود، حتی با تغییرات مصرف هوا یا فشار. این یعنی رگلاتور فشار را به طور خودکار تنظیم می‌ کند تا عملکرد بهینه تجهیزات پنوماتیکی تضمین شود.

رگلاتور پنوماتیک از کلمه انگلیسی (Regulator) گرفته شده که به معنای تنظیم کردن می باشد و در صنعت پنوماتیک با عباراتی نظیر رگولاتور، رگلاتور پنوماتیک، تنظیم کننده فشار هوا و یا فشار شکن شناخته می شود. وظیفه اصلی آن تنظیم فشار در سیستم های پنوماتیکی است. از رگلاتور پنوماتیک برای تامین فشار ثابت در سیستم های پنوماتیک استفاده می شود.

نحوه کار رگلاتور ها

کمپرسور هوای فشرده شده نوسان ایجاد می کند. این نوسانات و تغییرات فشار در لوله ها روی عملکرد و حرکت سیلندر ها، تغییر موضع شیرها، زمان حرکت و غیره اثرات منفی می گذارد. به منظور رفع این مشکل از رگلاتور در قسمت مرکزی شبکه هوای فشرده استفاده می شود تا از تامین فشار ثابت، علی رغم نوسانات فشار در حلقه اصلی (فشار اولیه) اطمینان حاصل شود.

بعد از فیلتر هوای فشرده شده در یک واحد مرقبت، رگلاتور که به آن کاهنده فشار یا فشار شکن نیز می گویند، قرار می گیرد. این قطعه وظیفه ثابت نگه داشتن فشار با وجود نوسانات فشار یا مصرف هوا در سیستم را دارد. هر قسمت از دستگاه ها به فشار هوای مشخصی نیاز دارند؛ به همین علت رگلاتور، فشار هوا را برای هر قسمت تنظیم می کند. در سیستم های پنوماتیک میزان مناسب فشار هوا از نظر تجربی و اقتصادی نیز ثابت شده است.

میزان فشار هوا مطابق با راندمان قطعات به دو دسته زیر تقسیم می شوند :

• در قسمت قدرت : 6 بار
• در قسمت کنترل : 3 تا 4 بار

 

 

قابل ذکر است که میزان فشار هوا روی راندمان کاری و سالم ماندن قطعات نیز موثر است. اگر فشار زیاد تر از حد لازم باشد باعث فرسایش و هدر رفتن انرژی می شود. استفاده از فشار های پایین به ویژه در بخش قدرت موجب کاهش راندمان می شود.

 

برای مطالعه مقاله جک پنوماتیک و انواع آن کلیک کنید.

نحوه عملکرد رگلاتور پنوماتیک

همواره فشار ورودی به رگلاتور بالاتر از فشار خروجی آن است. در رگلاتور پنوماتیک فشار هوا توسط دیافراگم تنظیم می شود. روی یک سطح دیافراگم نیروی فنر و روی سطح دیگر آن فشار خروجی، فشار وارد می کند. نیروی فنر به وسیله یک فلکه قابل تنظیم می باشد. زمانی دیافراگم در جهت مخالف نیروی فنر حرکت می کند که فشار خروجی افزایش پیدا کند.

در این حالت سطح مقطع خروجی در نشیمنگاه شیر کاهش پیدا کرده یا به طور کامل بسته می شود. پس از آن قطعه مرکزی دیافراگم باز شده و هوای فشرده شده از طریق روزنه های تخلیه به اتمسفر تخلیه می شود. هنگامی که فشار خروجی کم شود نیروی فنر شیر را باز می کند. در نهایت با تنظیم خروجی و باز و بسته شدن پیوسته نشیمنگاه شیر را به وجود می آورد.

 

ساختمان رگلاتور پنوماتیک

ساختمان فشار شکن هوا از سه بخش تشکیل می شود :

• قسمت بارگذاری : این قسمت وظیفه اعمال بار را بر عهده دارد و از وزنه، فنر، و فشار گاز تشکیل می شود.
• قسمت اندازه گیری : وظیفه این بخش اندازه گیری فشار گاز و مقایسه آن می باشد.
• قسمت عمل کننده : وظیفه این بخش بستن مسیر عبور جریان گاز می باشد، به همین علت به آن شیر مانع نیز می گویند.

 

اجزاء ساختمان رگلاتور پنوماتیک

• دیافراگم
• بدنه رگلاتور
• دارای پیچ تنظیم
• گیج یا درجه فشار
• دارای فنر

 

مراحل تنظیم فشار توسط رگلاتور پنوماتیک

به منظور تنظیم فشار هوا مراحل زیر را طی می کنیم :

1. بیشترین میزان فشاری که ضعیف ترین قطعه می تواند تحمل کند را پیدا می کنیم.
2. اهرم پلاستیکی را به سمت بالا می کشیم.
3. بر اساس گیج، فشار را با توجه به فلش های کم و زیاد تنظیم می کنیم.
4. و در آخر اهرم را به سمت پایین بکشید تا قفل شود.

 

 

 

 

چرا در سیستم های پنوماتیک به رگلاتور های پنوماتیک نیاز داریم؟

نیاز به رگلاتور در سیستم‌ های پنوماتیکی به چند دلیل اصلی است :

1. تنظیم فشار : رگلاتور فشار هوای ورودی را کاهش و به سطح مطلوبی تنظیم می‌ کند. این کار به جلوگیری از آسیب به اجزای دیگر سیستم و کنترل دقیق عملکرد دستگاه‌ ها کمک می‌ کند.
2. پایداری عملکرد : نوسانات فشار ممکن است عملکرد اجزا مثل سیلندر ها و موتور ها را تحت تأثیر قرار دهد. رگلاتور به حفظ فشار ثابت کمک می‌ کند و باعث عملکرد بهینه و روان سیستم می‌ شود.
3. کاهش مصرف انرژی : تنظیم دقیق فشار می‌ تواند به کاهش مصرف انرژی کمک کند. هنگامی که فشار دقیقاً تنظیم شود، سیستم به طور مؤثرتری کار می‌ کند و از هدر رفتن انرژی جلوگیری می‌ شود.
4. افزایش ایمنی : با کنترل فشار، رگلاتور می‌ تواند از بروز حوادث ناشی از فشار بالا جلوگیری کند که می‌ تواند به دستگاه‌ ها و کارکنان آسیب برساند.
5. سازگاری با دستگاه‌ های مختلف : سیستم‌ های پنوماتیکی معمولاً شامل تجهیزات مختلفی هستند که هر کدام نیاز به فشار متفاوتی دارند. رگلاتور می‌ تواند فشار را به سطوح مورد نیاز برای هر دستگاه تنظیم کند.

در نتیجه، رگلاتور پنوماتیک نقشی حیاتی در تضمین عملکرد صحیح و ایمن سیستم‌ های پنوماتیکی دارد و برای سیستم ها بسیار لازم و ضروری می باشد.

 

 

 

نکات مهم در انتخاب/خرید رگلاتور پنوماتیک

برای انتخاب یک رگلاتور مناسب موارد زیر می توانند شما را راهنمایی کنند :

• فشار ورودی رگلاتور
• فشار خروجی رگلاتور
• دقت رگلاتور
• دمای سیال عبوری
• جنس بدنه رگلاتور
• دبی سیال عبوری که توسط آن می توانیم سایز رگلاتور را انتخاب کنیم.

انواع رگلاتور یا فشار شکن پنوماتیک

• رگلاتور های معمولی یا ساده (در این رگلاتور فشار ورودی حداکثر 20 بار است.)
• رگلاتور با فشار بالا (در این نوع رگلاتور فشار ورودی بیش از 20 بار می باشد.)
• رگلاتور های پنوماتیک دقیق (این دیافراگم ها دو دیافراگم دارند.)
• رگلاتور های پروپشنال (این نوع رگلاتورها بوسیله اعمال سیگنال الکتریکی فشار خروجی را تنظیم می کنند.)
• رگلاتور های پنوماتیک با دمای بالا (مخصوص گازهای با دمای بالا.)

 

 

دسته بندی رگلاتور های پنوماتیک

بر اساس چندین معیار مختلف می توان رگلاتور های پنوماتیک را دسته بندی کرد که در ادامه به آن می پردازیم :

 

جنس

بیشتر رگلاتور ها از سه جنس مختلف تولید می شوند که عبارت است از :

• رگلاتور برنجی :

ساده ترین نوع رگلاتور، رگلاتور پنوماتیک برنجی است که برای گاز هایی که خورندگی ندارند، استفاده می شود.

• رگلاتور روکش کروم :

کاربرد و عملکرد رگلاتور های روکش کروم با رگلاتور های برنجی یکسان است. رگلاتور روکش کروم از مقاومت ظاهری خوبی برخوردار است که این خود یک امتیاز مثبت محسوب می شود.

• رگلاتور استنلس استیل :

نمونه دیگر پوشش برای رگلاتور های استنلس استیل می باشد که در کارکرد آن ها اثر ویژه ای می گذارد. پوشش آن ها به این صورت است که پوشش کلیه سطوح رگلاتور از استنلس استیل می باشد.

این موضوع باعث ایجاد مزیت های زیر می شود :

1. کاهش جذب گاز های واکنش پذیر
2. کاهش پرت گاز جهت پاکسازی
3. منطبق بودن با مخلوط های گازی دارای ترکیبات سولفور

قابل ذکر است که از مقاوم ترین نوع رگولاتور می توان انواع تولید شده با استیل ضد زنگ و روکش سیلکونرت را نام برد. این جنس ماکزیمم مقاومت را داشته و عملکرد پایدار رگلاتور پنوماتیک را در طول زمان تضمین می کند. از این مدل می توان برای استفاده در سیستم های پنوماتیک با انواع مختلف گاز های خورنده بهره برد. به این علت که کمترین میزان واکنش پذیری نسبت به گاز های خورنده مانند ترکیبات حاوی سولفور و کمترین میزان جذب گاز های واکنش پذیر را دارند.

 

نوع عملکرد

رگلاتور های پنوماتیک از نظر عملکرد به دو نوع تک مرحله ای و دو مرحله ای تقسیم می شوند. همانطور که از نام آن ها مشخص است، رگلاتور پنوماتیک تک مرحله ای در طی یک مرحله فشار گاز را کاهش می دهد و رگلاتور دو مرحله ای در طی دو مرحله فشار گاز را کم می کند.

• رگلاتور تک مرحله ای :

گاز ورودی به وسیله یک شیر وارد محفظه فشار شکن می شود و از آنجایی که در ابتدا هیچگونه فشاری بر روی دیافراگم اعمال نمی شود، پس شیر پاپت باز می ماند و جریان گاز وارد قسمت ثانویه رگلاتور می شود. با بالا رفتن فشار در این ناحیه دیافراگم بالا رفته و سبب بسته شدن شیر پاپت می شود و این گونه جریان ورودی به رگلاتور قطع می شود و توسط فنری که به دیافراگم متصل شده است و قابلیت اعمال نیرو به دیافراگم را دارد، می توان فشار این قسمت را که همان فشار خروجی است تنظیم کرد.

 

رگلاتور پنوماتیک از نظر نوع عملکرد به سه دسته تقسیم می شود :

      1. رگلاتور دیافراگمی :

این صفحه دیافراگم از یک سو تحت فشار هوای فشرده قرار می گیرد و از سوی دیگر تحت فشار نیروی فنر و نیروی فنر نیز توسط پیچ تنظیم قابل تنظیم می باشد. در صورت اضافه شدن فشار هوا، صفحه برخلاف جهت نیروی فنر حرکت می کند. سرانجام مقطع دهانه تنظیم شیر بسته می گردد که در نهایت موجب تنظیم فشار بر اساس مقدار عبور جریان می شود.

سپس با برداشت هوا فشار کاری کاهش می یابد و در نهایت نیروی فنر باعث باز شدن دهانه شیر می شود. باز و یا بسته شدن مکرر دهانه شیر باعث تنظیم فشار خروجی می گردد. نصب فنر ضربه گیر در بالای دیسک موجب جلوگیری از یک وضعیت بی نظمی خواهد شد که احتمالا در اثر باز و یا بسته شدن مکرر دهانه شیر ممکن است به وجود آید. برخی از رگلاتورها دارای گیج نمایشگر فشار هستند که باعث نمایش و تنظیم آسان تر می شود.

      2. رگلاتور پیستونی:

این رگلاتور ها یکی از انواع مختلف رگلاتور های پنوماتیک می باشند و از نظر عملکرد و ظاهر شبیه نوع دیافراگمی عمل می کنند. تفاوت این نوع از رگلاتور ها با نوع دیافراگمی آن، در این است که در نوع رگلاتور پیستونی، تنظیم کننده فشار به جای استفاده کردن از دیاقراگم از پیستون استفاده می کند. مزیت رگلاتور پیستونی در مقایسه با نوع دیافراگمی آن در این است که دیافراگم ها عموما بعد از چندین سال استفاده کارایی خود را از دست می دهند.

     3. رگلاتور بدون تخلیه:

از این نوع فشار شکن ها به منظور کار های خاص استفاده می کنند. در برخی از صنایع به جای استفاده از هوای فشرده شده، از گاز و یا حتی گاز های سمی استفاده می شود و نیاز است که این گاز ها وارد هوای آزاد نشوند. در واقع مجرای تخلیه بر روی بدنه این رگلاتور ها وجود ندارد.

ساختمان

رگولاتور پنوماتیک در دو نوع فنری و پایلوت دار عرضه می شود. در مدل پایلوت دار تغییرات فشار خروجی با نیروی فنر در رگلاتورمتر دیگری به نام پایلوت قابل مقایسه است و در نهایت به صورت فشار گاز به دیافراگم رگلاتور اصلی اعمال می شود. در نهایت تغییرات فشار خروجی تقویت شده و پس از آن باعث تغییر وضعیت شیر مانع می گردد.

پایلوت، رگلاتوری فنری است که از فشار ورودی تغذیه می شود و متناسب با مقدار فشردگی فنر، خود فشار خروجی را تامین می کند. این فشار به عنوان فشار فرمان روی رگلاتور اصلی اعمال می شود.

 

 

 

انتخاب رگولاتور/ تنظیم کننده پنوماتیک

همانطور که پیش تر به آن اشاره کردیم انواع مختلفی از تنظیم کننده ها وجود دارد؛ بنابراین چگونه بدانیم کدام را باید انتخاب کنیم؟ در بخش زیر برخی از مواردی که باید مورد توجه قرار بگیرد را ذکر می کنیم. با در نظر گرفتن این موارد می توانیم انتخاب مناسبی را انجام دهیم. هنگام انتخاب تنظیم کننده باید موارد زیر در نظر گرفته شود :

• گاز مورد استفاده
• فشار خروجی لازم
• فشار ورودی از سیلندر یا خط

 

ظرفیت – سایز رگلاتور های پنوماتیک

ظرفیت رگلاتور پنوماتیک یکی از ویژگی های مهم در مشخصات آن است که رابطه مستقیم با فشار ورودی، فشار خروجی، چگالی گاز و شکل بدنه آن دارد. رگلاتور پنوماتیک در سایز های 1/4، 1/8، 3/8، 1/2، 3/4، 1، 1/4-1، 1/2-1، 2 اینچ ساخته و تولید می شوند. می توان از سایز های پر مصرف آن 1/4 و 1/2 را نام برد. رگلاتور های ساده اندازه 1/8 تا 3/4 اینچ دارند و سایز های 1 تا 2 اینچ رگلاتور های پنوماتیک از نوع پایلوتی هستند. به نحوی که نسبت بین فشار ورودی p 1  و خروجی P 2  تعیین کننده نوع جریان خروجی رگلاتور می باشد.

اگر نسبت بین فشار ورودی، P 2 < P 1/2 باشد، جریان گاز کاملا بحرانی است و در صورتی که P 2 = P 1/2 جریان بحرانی و اگر P 2 > P 1/2 باشد، جریان غیر بحرانی می شود.

رگلاتور ها به دو دسته فشار ضعیف و فشار معمولی تقسیم می شوند که مدل فشار ضعیف آن صفر تا 3 بار و مدل معمولی آن فشار صفر تا 12 بار را تنظیم می کند.

 

قیمت فشار شکن/ رگلاتور باد

قیمت فشار شکن یا رگولاتور پنوماتیک به عوامل زیادی بستنگی دارد که از جمله آن می توان به موارد زیر اشاره کرد :

• جنس بدنه
• فشار کاری
• دقت
• کیفیت ساخت
• و ..

 

کارایی و موارد استفاده از رگولاتور پنوماتیک

• خط تولید ایران خودرو
• صنعت نساجی
• خط تولید لبنیات
• خط تولید شیشه و سرامیک
• صنایع پتروشیمی
• صنایع فولاد