شیر هیدرولیک
شیر هیدرولیک ابزار مکانیکی می باشد که برای تنظیم جریان سیال در یک مدار یا سیستم هیدرولیک استفاده می شود. از آنها می توان برای بستن کامل یک خط، هدایت مجدد سیال تحت فشار یا کنترل سطح جریان به یک منطقه خاص استفاده کرد.
این شیرها که در سبک های متنوعی طراحی شده اند، می توانند به صورت دستی یا خودکار، با فعال سازی فیزیکی، مکانیکی، پنوماتیکی، هیدرولیکی یا الکتریکی کنترل شوند.
شیرهای هیدرولیک باید توانایی تحمل مقادیر زیادی از فشار سیال را داشته باشند، زیرا ماهیت بسیاری از سیستم های هیدرولیک مستلزم فشارهای بالای 3000 psi یا بیشتر است. به همین دلیل، آنها اغلب از فولاد، آهن یا سایر فلزات ساخته می شوند که دارای استحکام کافی برای مقاومت در برابر عملکرد مداوم در شرایط تحت فشار هستند.
عملکرد شیر هیدرولیک
- جریان، جهت و فشار سیال هیدرولیک را در یک سیستم تنظیم می کند.
- سرعت جریان سیال هیدرولیک را کنترل می کند.
- جهت حرکت سیال در سیستم را تعیین می کند.
- برای جلوگیری از آسیب یا نشت، فشار سیال را مدیریت و حفظ می کند.
- کنترل دقیق و خودکار ماشین آلات و تجهیزات هیدرولیک را امکان پذیر می کند.
- عملکرد ایمن و کارآمد کاربردهای مختلف صنعتی را تسهیل می کند.
- سیگنال های خارجی را به اقدامات خاص در سیستم هیدرولیک تبدیل می کند.
انواع شیر هیدرولیک
شیر هیدرولیک شامل انواع مختلفی می شود که هر کدام برای انجام وظایف خاصی در سیستم های هیدرولیک طراحی شده اند. این شیرها به سه زیر گروه عمده تقسیم می شوند:
شیر کنترل جهت:
یک شیر کنترل جهت در سیستم های هیدرولیک برای کنترل دقیق جریان سیال هیدرولیک استفاده می شود. این شیرها با منحرف کردن جریان در جهات مختلف، امکان کنترل جهت سیال را فراهم می کنند. انحراف از یک منبع به یک محرک یا از یک محرک به خط برگشت امکان پذیر است. این اجازه می دهد تا سیلندرهای هیدرولیک یا موتورهای هیدرولیک برای انجام حرکات در جهات مختلف کنترل شوند.
شیرهای کنترل جهت، کنترل دقیق جریان در خطوط هیدرولیک را فراهم می کنند. آنها چندین عملکرد را ارائه می دهند که برای عملکرد کارآمد یک سیستم هیدرولیک حیاتی هستند.
اولین وظیفه این شیرها، کنترل جهت جریان است. می تواند جریان را از یک منبع به یک محرک یا از یک محرک به خط برگشت منحرف کند. این امکان حرکت در جهات مختلف، مانند حرکت رو به جلو و معکوس برای چرخش یک موتور هیدرولیک را فراهم می کند.
یکی دیگر از وظایف مهم شیر کنترل جهت مسدود کردن جریان است. در شرایط خاص، باید جریان را متوقف کرد. به عنوان مثال، زمانی که به عملکرد خاصی انجام نمی شود یا زمانی که کار تعمیر و نگهداری روی بخشی از سیستم انجام می شود، این امر اعمال می شود.
شیر کنترل جهت می تواند جریان را مسدود کرده و از ورود سیال هیدرولیک به یک منطقه خاص جلوگیری کند. این اجازه می دهد تا کار تعمیر و نگهداری بدون فلج کردن کل سیستم انجام شود.
انواع شیر کنترل جهت:
- شیر اسپولی: شیر اسپولی یکی از رایج ترین انواع DCV ها هستند که با یک اسپول استوانه ای شکل که درون بدنه شیر می لغزند کار می کنند. موقعیت اسپول تعیین کننده مسیر سیال و در نتیجه جهت جریان سیال است. انواع مختلفی از شیرهای اسپولی وجود دارد، از جمله:
شیرهای دو راهه: کنترل جریان روشن/خاموش در یک جهت
شیرهای سه راهه: انحراف جریان بین دو مسیر مجزا
شیرهای چهار راهه: جهت دهی جریان بین دو محرک یا سیلندر
شیرهای پنج راهه: ترکیبی از ویژگی های شیرهای 4 طرفه با درگاه خروجی
- شیر پاپتی: شیر پاپتی برای کنترل جریان سیال از یک دیسک یا یک پاپت مخروط شکل استفاده می کند. بسته به روش فعال‌سازی، می‌توانند یا مستقیماً یا با پیلوت عمل کنند. شیرهای پاپتی در کاربردهای فشار بالا مزایایی دارند و کمترین نشتی را نشان می‌دهند که آنها را در شرایط بحرانی مناسب می سازد.
شیر های پاپتی به طور کلی در دو نوع خلاصه می شوند:
شیر پاپتی مستقیم: مستقیما توسط نیرو های خارجی بدون فشار اضافی از طرف پیلوت کار می کنند.
شیر پاپتی پیلوت دار: با فشار پیلوت کنترل می شوند و تطبیق پذیری را افزایش می دهند.
- شیر برقی سلونوئیدی: این یک شیر کنترل جهت است که بیشتر در یک سیستم هیدرولیک اعمال می شود. با استفاده از شیر برقی کنترل می شود و برای باز کردن، بستن یا تغییر جهت جریان محیط سیال مورد استفاده قرار می گیرد. شیر برقی که آن را کنترل می کند یک سیم پیچ الکتریکی است که یک هسته فرومغناطیسی در وسط آن با سیم پیچی در اطراف هسته دارد. با چندین محفظه یا پورت طراحی شده است که داخل آن یک اسپول وجود دارد. این اسپول با استفاده از شیر برقی که آن را در داخل شیر می لغزاند وارد عمل می‌شود، بنابراین دریچه‌ها را برای جریان سیال می‌بندد یا باز می‌کند.
شیر کنترل جریان:
مشخص است که شیرهای کنترل جریان در تنظیم فشار و دبی مایعات یا گازها به داخل و خارج از خط لوله استفاده می شوند. آنها یکی از موارد ضروری در بهینه سازی عملکرد سیستم هستند که به یک پورت یا یک گذرگاه جریان با منطقه جریان متغیر متکی هستند.
در سیستم های هیدرولیک از شیرهای کنترل جریان برای کنترل دبی در موتورها و سیلندرها استفاده می شود و در نتیجه سرعت این اجزاء مذکور به این شیرها بستگی دارد. به عبارت ساده، چنین شیرهایی سرعت جریان یک مدار هیدرولیک را کنترل می کنند. همچنین آنها سرعت انتقال انرژی را در یک فشار خاص تنظیم می کنند.
طرح های شیر کنترل جریان هیدرولیک بسته به هدف و کاربرد خاص مورد نظر متفاوت است. به همین دلیل است که درک نحوه عملکرد آنها برای تصمیم گیری صحیح در انتخاب شیر مناسب مهم است، خواه شیر توپی، پروانه ای، دیافراگمی، سوزنی و یا… باشد.
حقیقت در مورد ساده ترین شیرهای کنترل جریان این است که آنها دارای یک روزنه هستند که برای تسریع یا کاهش سرعت جریان باز یا بسته می شود. و یکی از آنها شیرهای توپی است که از یک توپ متصل به یک دسته تشکیل شده است. سوراخی را می توان از طریق مرکز توپ مشاهده کرد که در هنگام چرخاندن دستگیره با دهانه های شیر هماهنگ می شود و جریان را مجاز می کند. برای جلوگیری از جریان، دستگیره باید چرخانده شود تا سوراخ عمود بر دهانه شیر قرار گیرد.
انواع دیگر شیرهای کنترل جریان نیز به روشی مشابه عمل می کنند. به عنوان مثال، یک شیر پروانه ای دارای یک صفحه فلزی داخلی است که به مکانیزم چرخشی متصل است. پس از چرخاندن مکانیزم، صفحه باز یا بسته می شود. شیر های سوزنی، آنها دارای یک میله و یک سوزن قابل تنظیم هستند که جریان مایع را باز یا بسته می کند. این سوزن است که جریان سیال را مسدود می کند و یا جریان را آزاد می کند. با این کار، کنترل روی نرخ جریان، بیشتر و دقیق تر است.
شیر کنترل فشار:
شیر کنترل فشار یک وسیله مکانیکی است که برای مدیریت و حفظ سطوح فشار مطلوب در یک سیستم طراحی شده است. با تعدیل دقیق جریان سیالات یا گازها، اطمینان حاصل می شود که فشار در پارامترهای مشخص شده باقی می ماند و از آسیب های احتمالی، ناکارآمدی ها و خطرات جلوگیری می کند.
کنترل و تنظیم فشار در بسیاری از کاربردهای صنعتی، از تولید و فرآیندهای شیمیایی گرفته تا عملیات نفت و گاز، ضروری است. این شیرها نقش حیاتی در حفظ ثبات و ایمنی در سیستم های پیچیده ایفا می کنند.
برای درک بهتر شیرهای کنترل فشار، شناخت اجزای آنها ضروری است. این شیرها معمولاً از عناصری مانند بدنه شیر، محرک، عنصر کنترل و مکانیسم حسگر تشکیل شده اند. هر جزء نقش مهمی در تنظیم دقیق فشار، تضمین کنترل دقیق روی سیستم ایفا می کند.
با توجه به اینکه شیرهای کنترل فشار به عنوان دروازه بان فشار عمل می کنند، تسلط بر عملکرد و اهمیت آنها در بهینه سازی فرآیندهای صنعتی مهم است.
انواع شیر کنترل فشار:
- شیر ریلیف (relief valve)
- شیر کاهنده فشار (pressure-reducing valve)
- شیر سیکوئنس (sequence valve)
- شیر کانتربالانس (counterbalance valve)
- شیر آنلودینگ (unloading valve)
شیر پروپرشنال:
راه حل تکنولوژیکی برای مدارهای پیچیده تر هیدرولیکی، توسعه شیر پروپرشنال یا همان شیر های تناسبی بوده است. این شیرهای انقلابی، امکان موقعیت پذیری بی نهایت اسپول ها را فراهم می‌کنند، بنابراین حجم جریان بی‌نهایت قابل تنظیم را فراهم می‌کنند. برای دستیابی به موقعیت پذیری بی نهایت اسپول ها از شیر برقی های کنترل شده یا نیروی کنترل شده استفاده می شود.
این موقعیت پذیری واریابل یا متغیر اجازه می دهد تا اسپول ها با بریدگی های اندازه گیری شده طراحی شوند تا کنترل جریان/سرعت و همچنین عملکردهای کنترل جهت را در یک شیر به جای نیاز به شیر های جداگانه برای جهت و سرعت ارائه دهند.
مزیت اصلی دیگر زمانی است که مدار به بیش از یک سرعت نیاز دارد. سرعت های مختلف با تغییر سطح سیگنال الکتریکی برای ارائه جریان/سرعت مورد نیاز به دست می آید. هیچ قطعه هیدرولیک اضافی مورد نیاز نیست! این شیرهای جهتی متناسب با برق DC کنترل می شوند.
کنترل های تناسبی که همراه با کنترل های الکترونیکی مرتبط با آنها استفاده می شود، ویژگی های مطلوب شتاب و کاهش سرعت را نیز اضافه می کند. شتاب و کاهش سرعت تنظیم شده منجر به بهبود زمان چرخه کلی دستگاه و نرخ تولید می شود.
انواع شیر پروپرشنال:
- شیر پروپرشنال کنترل جریان
- شیر پروپرشنال کنترل فشار
- شیر پروپرشنال کنترل جهت
شیر هیدرولیک دستی:
شیرهای کنترل دستی عمدتاً در هیدرولیک موبیل استفاده می شوند، جایی که معمولاً چندین عملکرد باید به طور همزمان کنترل شوند. شیرهای کنترل دستی به طور قابل توجهی با شیرهای مورد استفاده در هیدرولیک صنعتی متفاوت هستند و با طراحی فشرده و یکپارچگی عملکردی بالاتر در بخش های جداگانه شناخته می شوند.
شیر هیدرولیک دستی دستگاه‌های ثابتی هستند که برای شروع/کنترل/پایان دادن جریان مایعات نصب می‌شوند و معمولاً در مناطق صنعتی در سراسر جهان استفاده می‌شوند. این شیرها برای کنترل نیاز به دخالت انسان دارند بنابراین کلمه دستی در آن ها به کار برده می شود. به طور معمول، اپراتور شیر در موقعیت وسط قرار می گیرد تا جریان مایع را کنترل کند. انواع مختلفی از شیرها و طیف وسیعی از کاربردها برای استفاده از آنها وجود دارد، بنابراین مهم است که قبل از تصمیم گیری در مورد انواع مختلف شیرها بیشتر بدانید.
اجزای شیر هیدرولیک
- پورت ها
- سیل
- سلونوئید
- پکینگ
- بدنه شیر
- سوکت
- بوبین
- اسپول
نکاتی که قبل از خرید شیر هیدرولیک باید به آن توجه کنید:
بدون توجه به مقیاس، پیچیدگی یا کاربرد یک سیستم هیدرولیک، انتخاب صحیح شیر کنترل هیدرولیک برای اطمینان از عملکرد، قابلیت اطمینان و طول عمر بسیار مهم است.
شیرهای هیدرولیک نقش مهمی در کنترل جهت سیال از طریق مدار دارند. با اطمینان از جریان تنظیم شده، شیر ها می توانند سرعت موتورها و حرکت سیلندرها را کنترل کنند، بنابراین اطمینان حاصل می کنند که سیستم به طور موثر و با عملکرد مشخص کار می کند.
انواع مختلفی از شیرهای هیدرولیک موجود است که می تواند انتخاب مناسب را تا حدودی چالش برانگیز کند، به خصوص در هنگام طراحی یک سیستم هیدرولیک جدید. وقتی نوبت به تعویض یک شیر می رسد، باید جایگزینی نسبت به سیستم هیدرولیک خود انتخاب کنید.
به منظور انتخاب مناسب ترین شیر هیدرولیک برای کاربرد خود، باید درک خوبی از نیازهای سیستم خود و گزینه های موجود داشته باشید.
در زیر، ما برخی از عوامل کلیدی را که باید در نظر گرفته شوند برجسته خواهیم کرد:
ویژگی های سیستم هیدرولیک:
ویژگی‌های سیال هیدرولیک مورد استفاده در سیستم، نقش حیاتی در تعیین بهترین اجزای مناسب دارد و این در مورد شیرهای هیدرولیک تفاوتی ندارد.
سیالات هیدرولیک از نظر ویسکوزیته و خورندگی متفاوت هستند. با در نظر گرفتن این موضوع، مواد شیر باید با مایع سازگار باشد تا از هرگونه مشکل عملکردی جلوگیری شود. موادی مانند چدن، برنج و آلومینیوم ممکن است به طور بالقوه تحت تأثیر سیالات خاص قرار گیرند.
به عنوان یک راهنمای مختصر، باید از شیرهای فولادی یا فلزی برای سیالات تحت فشار استفاده شود و PTFE یا PFA باید در جایی که سیالات بسیار خورنده استفاده می شود، استفاده شوند.
شرایط کاری:
در حالی که شیرهای هیدرولیک معمولاً قوی هستند و برای مقاومت در برابر شرایط کاری سخت طراحی شده اند، برخی از مواد به کار رفته در این شیرها به طور طبیعی در کاربردهای خاص بهتر از سایرین عمل می کنند.
هنگام انتخاب شیر باید فشار، دبی و دمای سیستم را در نظر داشت. برای کاربردهای دما و فشار بالا، شیرهای فولادی یا فلزی در مقایسه با مواد پلاستیکی یا درجه پایین‌تر مناسب‌تر هستند.
فشار: فشار کاری شیر باید برابر یا بیشتر از حداکثر فشار سیستم باشد.
دما: دمای سیال باید در سطحی که برای سازگاری با شیر مشخص شده است حفظ شود.
سایز:
اندازه شیر باید با اتصالات همخوانی داشته باشد تا از هر گونه مسائل رایج مانند افت فشار یا آسیب ناشی از تولید گرمای بیش از حد ناشی از سرعت زیاد سیال جلوگیری شود.
شیری که خیلی کوچک است ممکن است ظرفیت عبور جریان مورد نیاز را نداشته باشد و شیری که خیلی بزرگ باشد می تواند منجر به تغییرات نامطلوب در جریان سیال شود.
به عنوان یک قاعده کلی، شیرهای هیدرولیک باید اندازه ای داشته باشند که بین 60 تا 80 درصد باز با حداکثر دبی مورد نیاز کار کنند.
عملکرد شیر:
مهم است که عملکردی را که شیر شما باید انجام دهد در نظر بگیرید. اگر برای یک کنترل روشن/خاموش ساده باشد، یک شیر دو طرفه ممکن است کافی باشد. در حالی که اگر به عملکرد مخلوط کردن یا منحرف کردن سیال نیز نیاز دارید، شیر سه طرفه را انتخاب کنید.
به طور مشابه، اگر احتمال دارد که شیر شما بیشتر از بسته شدن باز باشد، یکی را انتخاب کنید که در بیشتر موارد در آن موقعیت قرار گیرد و بالعکس.
نوع شیر:
شیرهای مختلف به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به روش‌های مختلف کار می‌کنند، یعنی دستی یا خودکار. بسته به نیاز سیستم شما، یکی از اینها انتخاب بهتری نسبت به دیگری خواهد بود.
قیمت شیر هیدرولیک به چه مواردی بستگی دارد:
- نوع شیر
- سایز شیر
- برند سازنده شیر
- متریال به کار رفته در ساخت شیر
- نوع اسپول شیر
کلام آخر
بسیار رایج است که شیرهای بزرگ یا ناسازگار در یک سیستم اجرا می‌شوند که تأثیر زیادی بر کارایی و دقت عملیاتی دارند. اندازه و انتخاب شیر هیدرولیک مناسب نیاز به دانش عمیق تجهیزات هیدرولیکی و بهترین شیوه های آن را دارد.
در این شرایط، همیشه بهتر است از یک متخصص کمک بگیرید. مجموعه بهداد صنعت یکی از توزیع کنندگان موفق قطعات هیدرولیک و لوازم جانبی در ایران است و می تواند طیف گسترده ای از شیرهای هیدرولیک را از تولید کنندگان برجسته از جمله ویکرز، یوکن و… تامین کند.
مهندسین مجرب ما آماده هستند تا مناسب ترین محصول را برای شما توصیه کنند.
