شیر پنوماتیک

بررسی طراحی و نحوه عملکرد شیر های کنترل پنوماتیک... دسته بندی شیر های کنترل: اسپول شیرها، شیر های پاپت و...

شیر پنوماتیک

شیر های پنوماتیک، محرک های پنوماتیک مانند سیلندرها، محرک های گردان و ... را کنترل می کنند. شیر های پنوماتیک کنترل جهت، سرعت و نیروی محرک را کنترل می کنند. (کنترل سرعت و نیروی محرک به ترتیب توسط جریان و فشار کنترل می شود).

با در نظر گرفتن تمایز بین عملکرد شیرها، می توانیم دسته بندی زیر را تشکیل بدهیم که هر کدام شامل چند نوع شیر می باشد.نشان ISO نشان دهنده نحوه عملکرد شیر می باشد. با خواندن دقیق و درست نشان ISO نکاتی مهم در مورد نحوه استفاده از شیر مورد نظر را یاد می گیرید.

 

  • کنترل مستقیم محرک ها – شیرهای کنترل جهت

این شیرها یا به صورت مستقیم محرک را کنترل می کنند یا شیر های کنترلی دیگر را کنترل می کنند.

یک مثال کاربردی: کنترل یک سیلندر دو منظوره با یک شیر دستی 5/2

شیر جهت دار

شیر کنترل جهت

 

 

  • کنترل میزان ورود/ خروج هوای فشرده به/از محرک – رگلاتور جریان.

این شیرها میزان جریان هوای عبوری از خود را محدود می کنند.

مثال کاربردی: می توانیم دو رگلاتور یک طرفه ی جریان را به مثال بالا اضافه کنیم. این رگلاتورها سرعت سیلندر ها را با محدود کردن هوای خروجی از خودشان کنترل می کنند. محدود کردن هوای خروجی در مقایسه با محدود کردن منبع تامین هوا روش بهتری است زیرا در این روش حرکت پیستون ها نرم تر و بهتر صورت می پذیرد.

رگلاتور جریان

رگلاتور جریان

  • تنظیم فشار- رگلاتور های فشار

این محصولات هنگامی که فشار ورودی فرار باشد، فشار ثانویه را در یک سطح مجزا نگه می دارند. همانطور که می دانید این فشار است که میزان نیروی یک محرک را تعیین می کند.

توجه کنید که: فشار ثانویه نهایتا می تواند تا فشار ورودی سیستم بالا برود.

مثال کاربردی: می توانیم یک رگلاتور فشار به مثال بالا اضافه کنیم. از این طریق می توانیم ماکزیمم نیروی سیلندرها را با تنظیم ماکزیمم فشار سیستم که پشت رگلاتور قرار می گیرد کنترل کنیم. یک گیج فشار هم فشار ثانویه را نشان می دهد.

 

رگلاتور فشار 

 رگلاتور فشار

  • تخلیه سریع- شیرهای تخلیه سریع

این شیرها برای تخلیه سریع هوا از یک محرک طراحی شده اند که سرعت پیستون ها را افزایش می دهند.

مثال کاربردی: در مثال بالا می توانیم به جای یکی از رگلاتور های جریان یک شیر تخلیه سریع قرار بدهیم. با این کار هوای داخل محفظه سیلندر مستقیما به محیط تخلیه می شود و هوا از طریق شیر های کنترلی برگشت نمی کند. این عمل فشار و سرعت پیستون را به بیشترین میزان خود می رساند.

شیر تخلیه سریع

شیر تخلیه سریع

 

  • عناصر منطقی

این شیرها برای کنترل مستقیم محرک ها استفاده نمی شوند بلکه برای تنظیم سیستم های کنترل پنوماتیک مورد استفاده هستند. که شامل عملگرهای : AND, OR, YES, NO می شود. با استفاده از این عملگر ها که برگرفته از جبر بولی می باشد بیشتر مشکلات (ریاضی) حل می شود.

مثال کاربردی: یک سیلندر باید توسط یک یا دو شیر3/2 کنترل شود. در صورتی که میخواهید مطمئن شوید که سیلندر فقط در صورت تحریک هر دو شیر 3/2 حرکت می کند، گیت OR را برداشته و یک گیت AND جایگزین آن کنید.

عناصر منطقی پنوماتیکعناصر منطقی

  • شیر های بدون برگشت- شیرهای یک طرفه (چک ولو)

این شیرها اجازه ی عبور جریان را فقط در یک جهت می دهند. و اگر هوای فشرده بخواهد در خلاف جهت حرکت کند (برگشت کند) مسیر آن را می بندند.

مثال کاربردی: به منظور ذخیره هوای فشرده در یک سیلندر دوتایی که کارش را فقط در یک جهت انجام می دهد، فشار هوای مورد نیاز برای برگشت پیستون را می توان به صورت موثری کاهش داد. برای این کار به یک رگلاتور فشار ثانویه نیاز داریم. هنگام خروج هوا از سیلندر مربوطه این رگلاتور باید یک گذرگاه داشته باشد. گذرگاه یک طرفه با شیر یک طرفه (چک ولو) تشکیل می شود.

شیر بدون برگشت

 شیر بدون برگشت

 

کاربرد رایج شیر برگشتی (چک ولو) در ترکیب با یک رگلاتور جریان است (مثال بالا را نگاه کنید). این محصول به نام رگلاتور جریان یک طرفه معروف است. هوا می تواند در یک جهت از رگلاتور عبور کند در حالی که در جهت مخالف مسیر عبور جریان هوا بسته می شود.

اطلاعات کلی در مورد شیر های کنترل جهت

در یک سیستم کنترل پنوماتیک شیر های کنترل جهت از مهترین اجزا محسوب می شوند.

در مورد سایر سیالات برای تعریف مسیر استفاده می شوند. برای کنترل سیلندر ها یا سایر محرک ها استفاده می شوند. همچنین می توانند جهت حرکت موتور های پنوماتیک یا سایر شیر های کنترلی را کنترل کنند.

شیر های کنترل جهت برای تنظیم فشار یا جریان طراحی نشده اند.

می توانیم شیر های کنترل جهت را به صورت زیر دسته بندی کنیم:

طبق طرح پایه

  • اسپول شیرها
  • شیر های پاپت

طبق تحریک

  • تحریک مکانیکی
  • تحریک دستی
  • تحریک پنوماتیکی
  • تحریک الکتریکی (شیر های سلونوئیدی یا همان شیر برقی)

طبق تعداد وضعیت پایدار

  • یک وضعیت پایدار: شیر سلونوئیدی / شیرهای برقی تک پیلوت و یا شیر برگشت فنری
  • دو وضعیت پایدار: شیر سلونوئیدی / شیرهای برقی دو پایلوت، شیر اهرم دار
  • سه وضعیت پایدار: شیرهای سه وضعیتی

طبق گردش جریان در وضعیت اولیه

  • برای شیر های 2/2 و 3/2با فنر برگشتی
    • نرمال باز
    • نرمال بسته
  • برای شیرهای 3/3, 4/3,5/3
    • وسط بسته
    • وسط خروجی
    • وسط تحت فشار

با تعداد پورت و خروجی

  • شیر 2/2 (2 پورت، 2 وضعیت)
  • شیر 3/2 (3 پورت، 3 وضعیت)
  • شیر 3/3 (3 پورت، 3 وضعیت)
  • شیر 4/2 (4 پورت، 2 وضعیت- فقط با یک پورت خروجی)
  • شیر 5/2 (5 پورت، 2 وضعیت)
  • شیر 4/3 (4 پورت، 3 وضعیت- فقط با یک پورت خروجی)
  • شیر 5/3 (5 پورت، 3 وضعیت)

طراحی اولیه شیرهای کنترل جهت

بیایید نگاهی به تفات های بین اسپول شیرها وشیر های پاپت بیندازیم.

یکی از اساسی ترین عناصر هر شیر کنترل جهت، بدنه ی شیر است. بدنه قسمت های مختلف شیر را در کنار یکدیگر نگه می دارد. از دیگر بخش های مهم هر شیر قسمت های متحرک ان است که پورت ها را باز و بسته می کنند یا اینکه دو یا چند قسمت از انها را به هم متصل می کند.

قطعه مسدودد کنده می تواند یک دیسک یا یک اسپول باشد، بنابراین ما اینطور دسته بندی می کنیم:

  • اسپول شیرها
  • و شیرهای پاپت

اسپول شیرها

در اسپول شیر ها پورت های مختلف به کمک حرکت محوری یک استوانه (اسپول) به هم وصل می شوند. شکل زیر حالت باز و بسته ی یک اسپول شیر را نشان می دهد.

اسپول شیر

حالت باز و بسته ی یک اسپول شیر

شیرهای پاپت

در یک شیر پاپت یک دیسک وظیفه باز و بسته کردن شیر را بر عهده دارد. در شکل زیر این عملکرد نشان داده شده است.

 شیر پاپت

حالت باز و بسته ی یک شیر پاپت

 

  • دسته بندی شیرهای کنترل جهت طبق حالت های تحریک

منظور از تحریک منبع انرژی ای است که عنصر مسدود کننده (دیسک یا استوانه) را به حرکت در می آورد.

مکانیکی: قسمتی از یک ماشین اهرم شیر را فشار می دهد.

دستی: اپراتور (یک انسان) دسگیره یا اهرم را کنترل می کند.

پنوماتیکی: یک سیگنال فشار دیسک یا استوانه را به حرکت در می آورد.

الکتریکی/ سلونوئیدی: پیستون برقی با فشار دادن دیسک روی محل جای گیری اش شیر پاپت را باز و بست می کند.

سلونوئیدی پیلوت دار: یک پیستون شیر پاپت را باز میکند یا استوانه ی اسپول شیر را حرکت می دهد.

 

شیر های سلونوئیدی را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:

  • شیرهای عملکرد مستقیم:
    شیر پاپت مستقیما با انرژی الکتریکی باز می شود.
  • شیرهای پیلوت دار (اسپول شیرپیلوت دار برقی)
    شیر اصلی معمولا یک اسپول شیر است. اسپول با هوای فشرده رانده می شود. هوای پیلوت توسط یک شیر پاپت کنترل می شود. بخشی از انرژی مورد استفاده برای کنترل شیر توسط فشار خط تامین می شود. روش استفاده از انرژی خط فقط در اسپول شیرها استفاده نمی شود. شیر های پاپت یا دیافراگمی هم می توانند از این طرح استفاده کنند.

  • شیرهای برقی(سلونوئیدی) با تغذیه پیلوت خارجی
    این عملکرد بسیار مشابه شیرپیلوت دار برقی است. تفاوت آن در این است که این انرژی خط شیر اصلی نیست که برای حرکت اسپول استفاده می شود بلکه به جای آن یک پورت اضافه برای ورود هوای فشرده وجود دارد. سیستم سلونوئیدی به صورت مجزا از طریق آن تامین می شود.

شیر هایی با چند وضعیت پایدار

  • یک وضعیت پایدار
    به محض اینکه محرک(سیگنال پنوماتیک یا انرژی الکتریکی) از میان برود اسپول یا دیسک به موقعیت اصلی و اولیه خودش بر می گردد. این حرکت می تواند از یک فنر مکانیکی یا انرژی خط تامین می شود (فنر بادی).
  • دو وضعیت پایدار
    هر وقت که تحریک متوقف شود اسپول یا دیسک در وضعیت فعلی خودش باقی می ماند تا زمانی که تحریکی در جهت مخالف اعمال شود.
  • سه وضعیت پایدار
    اسپول یا دیسک می تواند سه نوع ارتباط بین پورت ها ایجاد کند(گاهی کمی بیشتر). شیرهایی که به صورت دستی تحریک می شوند می توانند با 3 وضعیت پایدار طراحی شوند یا طوری که اسپول اسپول به وسیله ی فنر های مکانیکی در حالت وسط قرار بگیرد. شیرهایی که به روش های دیگر تحریک می شوند معمولا فقط با یک حالت اصلی در دسترس هستند.

توضیحات مربوط به تعداد پورت ها (پورت ها) و تعداد وضعیت ها:

توضیحات زیر یک نگاه اولیه و اجمالی در این مورد می باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید فصل بعدی را مطالعه کنید.
شیر هایی که به صورت شیر X/Y نامگذاری می شوند، X تعداد پورت ها در شیر اصلی و Y تعداد وضعیت ها را نشان می دهد.
نکته: در اروپا اغلب از شیر های 2/2 , 3/2, 5,2, 5/3 استفاده می کنند. در امریکا هم شیرهای 4/2, 4/3 رایج هستند.

پورت و وضعیت شیر ها

وضعیت ها و پورت های یک شیر

  • دسته بندی شیر های برقی (سلونوئیدی):

شیر برقی

 

 

برای مشاهده خدمات موسسه موتور درایو در زمینه اجرای پروژه اتوماسیون صنعتی بر روی بنر زیر کلیک کنید.

 

 

 

پیشنهاد موتور درایو برای یادگیری پنوماتیک مطالعه مقالات زیر (به ترتیب) می باشد. ترتیبی که در زیر مشاهاده می کنید اصول پنوماتیک را از مبتدی ترین مسائل آن شروع کرده و تا سطح مطلوبی پیش می رود.

 

1. پنوماتیک چیست؟

2. مفاهیم اولیه و قوانین پنوماتیک

3. طراحی سیستم پنوماتیک و اجزای آن

4. شیر پنوماتیک

5. شیرهای کنترک جهت پنوماتیک

6. علائم استاندارد شیرهای کنترل جهت پنوماتیک

7. سیلندر های پنوماتیک - بخش اول

8. سیلندرهای پنوماتیک - بخش دوم

9. مبانی آماده سازی هوای فشرده

10. واحدهای آماده سازی هوای فشرده

11. شیرها و محرک های پنوماتیک با رابط نامور (NAMUR-interface)

12. استفاده از سیستم های پنوماتیک در محیط های خشن

 

 

 منبع: www.hafner-pneumatik.com

نظرات کاربران

نظر خود را ثبت نمایید

CAPTCHA code