آشنایی با شیر پنوماتیک

شیر پنوماتیک شیری است که با اعمال نیرو به آن می تواند مسیر هوا را تغییر دهد یا آن را قطع و وصل نماید. شیرهای پنوماتیک واحد کنترل کننده سیستم های پنوماتیک هستند. این شیرها تجهیزاتی هستند که موظف به کنترل سرعت، دبی و فشار هوای عبوری در سیستم های پنوماتیک نیز می باشند.گاها اعمال نیرو به شیر پنوماتیک بوسیله دست انجام می شود اما در نمونه های برقی آن با اعمال جریان الکتریکی، اقدام به کنترل و تحریک شیر می نمایند که در این حالت آن را شیر برقی پنوماتیکی نیز می نامند . با اعمال جریان الکتریکی در این شیر برقی بوبین آن خاصیت آهن ربایی پیدا کرده و نیروی لازم به منظور تغییر وضعیت شیر پنوماتیک را ایجاد می نماید .

 انتقال قدرت در سیستم های پنوماتیک نیز توسط نیروی هوای فشرده انجام می شود و به همین علت از وظایف و نحوه عملکرد اجزاء کنترلی بسیار مهم بوده و یکی از اساسی ترین وظایف طراح می باشد. در صورت انتخاب نادرست شیر پنوماتیک، مدار مطابق برنامه عمل نخواهد کرد و در نتیجه هدفی که از طراحی سیستم انتظار داشتیم محقق نخواهد شد. به طور کلی شیرهای پنوماتیک با وارد کردن نیرو توانایی کنترل مسیر هوا را دارند و قادرند آن را قطع و وصل کنند. در شیرهای دستی این کنترل به صورت وارد کردن نیرو توسط دست انجام می شود اما در شیرهای برقی، جریان الکتریکی است که موظف به کنترل و تحریک شیر است. جریان الکتریکی باعث ایجاد خاصیت آهنربایی بوبین شده و بدین ترتیب منجر به ایجاد نیروی لازم برای تغییر وضعیت شیر پنوماتیک خواهد شد.

نکته:

استفاده از شیر های برقی پنوماتیک امکان طراحی و ساخت سیستم های کنترلی الکتریکی را مهیا می نماید و به طور معمول بوبین این نوع شیر برقی قابل تحریک با ولتاژهای متفاوتی مانند ۲۲۰ یا ۲۴ ولت را دارد و همین تنوع باعث می شود که بتوان از شیرهای برقی در انواع تجهیزات صنعتی و داروسازی و صنایع غذایی مورد استفاده قرار داد و وجود بوبین ۲۴ ولت امکان استفاده از آن در ماشین آلات صنعتی و عمرانی را فراهم می نماید.

انواع شیر پنوماتیک

شیرهای پنوماتیک به دسته های زیر تقسیم می شوند که در ادامه به توضیح هر کدام از آنها نیز می پردازیم.

•  جهت
•  کفشار
•  جریان
•  پروپرشنال
•  ماژولار

شیرهای پنوماتیک کنترل جهت (Directional Control Valve)

شیرهای پنوماتیک کنترل جهت به وسیله باز  و یا بستن گذرگاه دبی خروجی را کنترل می کنند و در نتیجه بدین وسیله می توان جهت حرکت شفت یا میله جک را کنترل کرد. به طور کلی این نوع شیر ها به دو دسته ی شیر های قطع و وصل جریان و یکسو کننده جریان تقسیم می شوند. عناصر و بخش های تشکیل دهنده شیرها شامل سه دسته ی زیر می باشد:

1. عناصر ورودی که عناصر سیگنال دهنده هم نامیده می شوند.
2.  پردازنده
3. کنترل کننده

این نوع  از شیرها همانطور که از نام آن مشخص است ، موظف به قطع و وصل جریان می باشند و شیر های یکسو کننده جریان را در یک جهت عبور داده و در جهت دیگر اجازه عبور نمی دهند.شیر های کنترل جهت دار بر اساس تعداد ورودی و خروجی سیال به دسته های زیر تقسیم می شوند:

•  شیر کنترل جهت دار دو طرفه (Two-Way directional control valve)

این نوع شیر ها دارای دو پورت یا ورودی هستند که اگر هر دوی آن ها باز باشند، هوا می تواند در دو جهت وارد شده و خارج شود.

•  شیر کنترل جهت دار سه طرفه (Three-Way directional control valve)

شیر های سه طرفه دارای سه ورودی یا پورت هستند که هر کدام می تواند به یک مسیر جدا متصل شود. یکی از آن ها به عملگر، دومی به مسیر هوا و سومی به مسیر تخلیه وصل می شود.
جریان هوا بر طبق باز و یا بسته بودن هر کدام از این پورت ها عبور می کند و هدف مورد نظر انجام می شود.

•  شیر کنترل جهت دار چهار طرفه (Four-Way directional control valve)

درشیرهای کنترل جهت دار چهار طرفه، چهار پورت وجود دارد که دو تای آن ها به عملگر ها یا قطعات دیگر، یکی به مسیر هوا و چهارمی به مسیر تخلیه متصل می شود.
جریان هوا در این نوع شیر ها می تواند دو عملگر را تحریک کند. قابل ذکر است که شیر های چهار طرفه این قابلیت را دارند که
یک پورت دیگر هم به پورت های آن ها اضافه شده و پنج طرفه شود.

 شیر آفست فنری (Spring offset valve)

در شیرهای آفست فنری یک فنر وجود دارد که زمانی که شیر در یک موقعیتی قرار می گیرد،برای بازگشت شیر به موقعیت قبلی خود این فنر آزاد شده و شیر به حالت قبل باز می گردد.

شیرهای پنوماتیک کنترل فشار (Pressure Control Valve)

به منظور تنظیم فشار مخزن از شیر های کنترل فشار پنوماتیک استفاده می شود؛ در واقع به کمک این نوع از شیر ها می توان فشار ثابتی را در سیستم حفظ کرد. این شیر های کنترل فشار بوسیله یک فنر و تنظیم آن فنر ،روی فشار خاصی کار می کنند. اگر فشار کاری از حد تعریف شده برای فنر بیشتر شود، موجب جمع شدن فنر شده و در نهایت مابقی سیال تخلیه خواهد شد. بدین ترتیب فشار سیستم نیز کنترل می شود. این نوع شیرها در اصل با ثابت نگه داشتن فشار فارغ از هر نوع نوسان ایجاد شده در سیستم فشار ثابتی را ایجاد می کنند.

که به 3 دسته زیر تقسیم می شوند که در ادامه به توضیح مختصری از آن ها نیز می پردازیم:

• شیر محدود کننده فشار (pressure limiting valve): 

  به منظور کنترل فشار هوا و بالا بردن امنیت سیستم های پنوماتیکی، از شیر های محدود کننده فشار استفاده می شود تا فشار گاز یا هوا را در ورودی محدود کند و مانع از بالا رفتن بیش از حد فشار شود.

• شیر تنظیم کننده فشار (pressure regulator): 

  اگر لازم باشد فشار گاز یا هوا در حد ثابتی بماند، از شیر های تنظیم کننده فشار استفاده می شود. این نوع شیر های کنترل فشارمی توانند  فشار گاز را با صرف نظر کردن از نوسانات داخلی سیستم پنوماتیک، ثابت نگه دارند. در نهایت فشار در یک مقدار تنظیم شده ای تثبیت می شود.

• شیر تابع فشار (pressure sequence valve): 

  هنگامی که نیاز باشد تا از خروج فشار گاز از محدوده مورد نظر اطلاع پیدا کنیم،از شیر های تابع فشار استفاده می شود. این نوع شیر های کنترل فشار با خارج شدن فشار از یک رنج خاص، سیگنال تولید می کنند که می توان از آن به منظور راه انداختن یک سیستم کنترل استفاده کرد و یا زنگ خطری را برای مطلع شدن اپراتور فعال کرد.

شیرهای پنوماتیک کنترل جریان(Flow Control Valve)

این نوع از شیرها با ایجاد گلویی در یک جهت خاص در سیستم، مسیر عبور هوا را محدود کرده یا افزایش می دهد و در نتیجه موجب کنترل جریان خواهد شد. این نوع از شیر ها را طبق طراحی می توان بر روی سیلندر و یا در نقاط مختلف سیستم نصب کرد.

شیرها از نظر نوع تحریک،به دسته های زیر تقسیم می شوند:

• تحریک دستی
•  مکانیکی یا بادامکی
•  پنوماتیکی یا هوایی
•  سلنوئیدی

تحریک شیر پنوماتیک به روش سلنوئیدی و دستی از سایر انواع تحریک پرکاربردتر می باشد. در روش دستی، تحریک توسط اهرم شیر صورت می گیرد. اما در شیر پنوماتیک سلنوئیدی، بوبین با بازه ولتاژی متنوع، موجب تحریک شیرها می شود.

نحوه نام گذاری شیر های پنوماتیک

اکثر شرکت های تولید کننده شیر های پنوماتیک طبق استاندارد ISO-1210-1 عمل می کنند.

طبق این استاندارد تعداد وضعیت ها و راه های شیر نیز توسط اعداد بیان می شوند. که همواره ابتدا تعداد پورت ها وپس از آن تعداد وضعیت های شیر بیان می شود.

در ادامه به معرفی برخی از سری کدهای شیرهای پنوماتیک نیز می پردازیم:

نحوه کد خوانی شیر برقی پنوماتیک  سری 4V210-08-24V ایرتک

  4V410-15-220V ایرتک

 3V210-08-220V ایرتک

 4M310-08-220v ایرتک

  4A210-08 ایرتک

  4H210-08 ایرتک

نکات مهم

معمولا حالت اول حالتی که شیر تحریک نشده است. در چنین وضعیتی پورت ورودی شیر (P) به پورت خروجی شیر (A) متصل می باشد و همچنین پورت خروجی شیر (B) به پورت (S) متصل است و در نهایت هوای فشرده شده تخلیه می شود. نکات بیان شده به آسانی با توجه به نماد شماتیکی شیر پنوماتیکی مشخص می شود.

حالت دوم زمانی به وجود می آید که ولتاژ به شیر وارد می شود و اصطلاحا شیر در وضعیت تحریک قرار دارد. در این حالت پورت ورودی (P) به پورت خروجی شیر (B) متصل می شود و پورت ورودی (A) به پورت (R) متصل شده و بدین ترتیب هوای فشرده  شده تخلیه می شود.

انواع شیر پنوماتیک از لحاظ عملکرد

انواع شیر های پنوماتیک از نظر عملکرد به شرح زیر می باشد که در ادامه به توضیح هرکدام از آنها می پردازیم:

شیر پنوماتیک 2/2 :  شیر های 2/2، دارای یک ورودی و یک خروجی هستند.شیر های دو راهه آب، هوا از این نوع می باشند و یک ورود و یک خروج دارند.
شیرهای پنوماتیک 3/2: این شیر ها دارای یک ورودی و یک خروجی و یک تخلیه هستند.
5/2:  این نوع شیر ها یک ورودی و دو خروجی و دو پورت تخلیه دارند و این شیر ها دو وضعیتی هستند.
و 5/3:  این نوع  شیر ها از نظر ورودی و خروجی مانند شیر های پنج دو هستند با این تفاوت که دارای سه موضع و سه وضعیت نیز می باشند.

 شیر پنوماتیک 5/2

شیر برقی، دستی و زیگنال 5/2 ، دارای پنج پورت (رزوه ورودی و خروجی باد) می باشد که سه پورت در یک سمت و دو پورت در سمت دیگر آن هستند.

ورودی باد معمولا رزوه وسط در طرفی است که سه پورت وجود دارد.خروجی ها در سمت مقابل (سمتی که دو پوردت دارد) می باشندکه یکی به سمت سر جک و دیگری به ته جک متصل می شود.

دو پورت دیگر در نوع شیر برقی، دستی و سیگنال (پنج به دو) مربوط به تخلیه یا اگزوز می باشند. به این صورت که یک در مسیر رفت هوای پشت سیلندر درمسیر برگشت را تخلیه کرده و دیگری برعکس هوای محبوس در کورس رفت را تخلیه میکند. سایز اگزوز ها در این شیر معمولا از سایز پورت ها کوچکتر و یا هم سایز می باشد.

نکته مهم

شیر برقی و دستی و سیگنال 5/2 یک طرفه یا دو طرفه هستند، یعنی از یک طرف یا دو طرف تحریک می شوند. به شیر های یک طرفه بسته به نوع تحریک، تک بوبین، تک زیگنال نیز گفته می شود. شیر دستی 5/2 در دو مدل قفلی و فنری موجود می باشد.در شیر تک بوبین و دستی فنری، بعد از قطع برق و یا رها کردن دسته شیر، فنر اسپول شیر را به مکان قبل باز می گرداند اما در نوع 5/2، دو بوبین در صورت برق دار شدن بوبین مقابل یا استفاده از گاید دستی، اسپول نیز تغییر مسیر می دهد. در نوع دو بوبین در صورتی که به هر یک از بوبین ها که برق دهیم اسپول شیر به آن سمت حرکت می کند.

شیر پنوماتیک 3/2

شیر های 3/2 دسته ای از شیر های پنوماتیکی هستند.که همانند ولو های دایرکشنالمی باشد و اسپول دارد.این حرکت اسپول است که باعث تغییر وضعیت شیر می شود.شیرهای 3/2 پنوماتیک نیز همانند سایر شیر های پنوماتیکی در انواع دستی، برقی و سیگنال تولید می شود.
قیمت شیرهای برقی و دستی و سیگنال پنوماتیک به عوامل زیادی همچون برند شیر، کیفیت و فرمان و سایز نیز بستگی دارد این شیر مانند شیر پنوماتیک 5/2، دارای دو وضعیت می باشد.

شیر پنوماتیک 5/3

شیر دستی، برقی و سیگنال پنوماتیکی همانند شیر های پنج دو، پنج پورت روی شیر دارد.اما این شیر ها سه وضعیتی هستند و علاوه بر ابتدا و انتها یک موضع وسط هم برای عملگر دارند.
در موضع وسط عملگر یا سیلندر پنوماتیک می تواند قفل یا ازادانه به هر طرفی حرکت کند.
قیمت شیر برقی و دستی و سیگنال پنوماتیک به سایز و فرمان و برند شیر بستگی دارد.

موارد مهم در انتخاب

طبق توضیحاتی که پیش تر به آن پرداختیم،برای انتخاب صحیح از شیر پنوماتیک باید موارد زیر را در نظر گرفت:

• سیال: به طور معمول می توان گفت آنچه این شیرها قادر به کنترل هستند، هوای فشرده است و استفاده از آنها برای هر سیال دیگری ممکن استموجب آسیب رسیدن به شیر و عدم کارایی آن شود.
• سایز پورت: یکی از مهم ترین موارد موثر در انتخاب شیر پنوماتیک مشخص کردن سایز پورت بر اساس اینچ است.
• تعداد پورت ها و پوزیشن های شیر
• ولتاژ مجاز: شیرهای برقی که با تحریک الکتریکی کار می کنند ممکن است به صورت AC و یا DC تحریک و شروع به کار کنند.
• فشار عملیاتی: مقدار فشاری که شیر قادر به تحمل در سیستم پنوماتیک است می باشد.

قیمت شیر پنوماتیک

پس از بررسی شیر پنوماتیک و انواع آن، باید بگوییم امروزه شرکت های بزرگی به تولید انواع تجهیزات پنوماتیک می پردازند. از برترین برندهای تولیدکننده این محصولات می توان به شیر پنوماتیک فستو، نورگرن، متال ورک، اسکو، رکسروت، ایرتک و … اشاره کرد.از عوامل موثر بر قیمت شیر پنوماتیک می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• برند
• کیفیت تولید
• نوع شیر
• و..

محصولات: شیربرقی 3/4 اینچ یونی تک،شیربرقی 1/4 -1 اینچ یونی تک،

شیربرقی 1/2-1 اینچ یونی تک،شیربرقی 2 اینچ یونی تک