شیرهای برقی هیدرولیک

شیرهای برقی هیدرولیک دو راهه (باز و بسته 2/2)
شیرهای برقی هیدرولیک دو راهه بعنوان شیرهای باز و بسته و با امکان عبور دو طرفه سیال در مدار مورد استفاده قرار میگیرند. از انواع این شیرها، نوع دروازهای (برای کاربردهای کم فشار)و انواع کروی و ساچمهای (برای فشارهای بالا) را میتوان نام برد.
نوع دروازهای فقط در حالات کاملا باز یا بسته مورد استفاده قرار میگیرد، بگونهای که با نصب یک حسگر روی شیر، از شروع به کار مدار قبل از باز شدن کامل مسیر جلوگیری میشود. شیرهای دروازهای و ساچمهای از نقطه نظر تنظیم جریان دقت زیادی نداشته و اغلب به منظور اتصال یا جداسازی قسمتهای مختلف مدار از یکدیگر بکار گرفته میشوند. شیرهای دو راهه با مکانیزمهای داخلی قرقرهای یا سوپاپی عرضه میشوند.

شکل1. سیمبل شیرهای دوراهه

شیرهای برقی هیدرولیک چند راهه
شیرهای چند راهه نوع دیگری از شیرهای برقی هیدرولیک هستند که باتغییر وضعیت مکانیزم داخلی آنها، سیال ورودی به هریک از دهانه های خروجی مورد نظر هدایت میشود. در اغلب شیرهای برقی هیدرولیک چند راهه از مکانیزم داخلی نوع قرقرهای(لغزشی) جهت تنظیم مسیر جریان استفاده میشود. قرقره ها بصورت دو یا سه وضعیتی طراحی میشوند بگونهای که در هر وضعیت یک مدل کنترل جریان بین دهانه های ورودی و خروجی حاکم میگردد. در علامت سمبلیک این شیرها هر وضعیت بوسیله یک مربع نشان داده شده و مسیر و جهت جریان با علامت پیکان مشخص میشود. در شکل زیر مسیرهای جریان سیال نظیر دو وضعیت کاری برای یک شیر چهار راهه به همراه علامت(که به مجرای خروجی پمپ متصل است) به مجاری کاری P سمبلیک مربوطه نشان داده شده است مطابق شکل، سیال از دهانه ورودی B یا Aهدایت میگردد .

شکل 2. مسیرهای جریان سیال نظیر دو وضعیت کاری از یک شیر چهارراهه

شیرهای دستی یا کشویی هیدرولیک
از شیرهای برقی هیدرولیک چهارراهه اغلب جهت کنترل حرکت سیلندرهای دوکاره استفاده میشود. باید توجه نمود که اسپول لغزشی، یک عضو استوانهای با سطوح ماشینکاری شده است که با انطباق ظریف در سوراخ تعبیه شده در بدنه شیر حرکت کرده و مجاری را باز وب سته مینماید.  شیارهای تعبیه شده در اسپول لغزشی، ارتباط بین مجاری ورودی و خروجی را در mm2% شعاعی در این انطباق معمولاً کمتر مواضع خاص برقرار مینمایند.

نحوه عملکرد یک شیر اسپول ها در مدار شامل موتور، مخزن، سیلندر، لوله ها و اتصالات را نشان میدهد. در شکل زیر شیرهای برقی هیدرولیک چهارراهه، سیال ارسالی از پمپ هیدرولیک را به سمت چپ سیلندر (سمت تمام قطر) فرستاده و موجب حرکت پیستون بطرف راست (موضع رفت) میشود و سیال خروجی سمت راست پیستون، از طریق شیر به مخزن باز میگردد. در شکل زیر شیرهای برقی هیدرولیک چهار راهه در موضع عکس قرار گرفته و با ارسال سیال از طرف پمپ به سمت راست پیستون موجب حرکت آن به سمت چپ (موضع برگشت) میشود سیال خروجی از سمت چپ پیستون از طریق شیر به مخزن باز میگردد. باید توجه نمود که در هر حالت شیر اطمینان حداکثر فشار سیستم را کنترل مینماید

در شکل 3 نمای برش خوردهای از یک شیرهای برقی هیدرولیک چهار راهه با سه وضعیت کاری و تحریک دستی نشان داده شده است. این شیرها با انواع روشهای تحریک در دسترس میباشند و از آنها معمولاً هنگامی استفاده میشود که بخواهیم عملگر هیدرولیکی در مواضع میانی کورس حرکتی خود توقف نماید. باید توجه نمود که تفاوت در نوع مکانیزم تحریک الزاما موجب تفاوت در ساختمان داخلی شیر نخواهد شد. در بسیاری از شیرهای برقی هیدرولیک، در یک سمت اسپول از فنر بعنوان عامل برگرداننده به وضعیت اولیه استفاده میشود. در شیرهای دو وضعیتی فنردار، در حالت عادی، فنر اسپول را در وضعیت تحریک نشده نگاه میدارد و همچین به هنگام قطع تحریک، فنر مجددا شیر را به وضعیت عادی باز خواهد گرداند. به این نوع عملکرد برگشت فنری گفته میشود. در شیرهای برقی هیدرولیک  سه وضعیتی فنردار، از دو فنر جهت نگاه داشتن اسپول در موضع وسط استفاده میشود و در صورت قطع نیروهای تحریک، اسپول مجددا توسط فنر در موضع وسط قرار میگیرد. به این نوع شیر، شیرهای برقی هیدرولیک با موضع وسط فنری میگویند. در برخی موارد از ضامنهای قفل کن جهت نگهداشتن شیر در یک وضعیت استفاده .میشود و در بسیاری از موارد اهرمهای دستی یا مکانیکی بعنوان مکانیزم تغییر وضعیت مورد استفاده قرار میگیرند.

شکل 3 .نمای برش خوره شیرهای دستی یا کشویی هیدرولیک

شیر تحریک با سیگنال با یا روغن هیدرولیک

در شکل 4 نمای برش خوردهای از یک شیرهای هیدرولیک چهار راهه سه وضعیتی (3/4) با تحریک خط فرمان هیدرولیکی و موضع وسط فنری نشان داده شده است. مثلث های توپر در علامت سمبلیک شکل مذکور نشان دهنده خطوط فشار روغن (خط فرمان) میباشند. در شیرهای عمل کننده با تحریک خط فرمان از فشار روغن هیدرولیک یا هوای فشرده جهت تغییر وضعیت قرقره شیر استفاده میشود. مهمترین مزیت این نوع تحریک، امکان دست یابی به نیروی تحریک بالا بدون ایجاد ضربه یا سایش میباشد. جرقه نزدن و عدم تولید حرارت نیز مزیت مهم دیگری است که موجب میگردد از این نوع تحریک ها برای شیرهای مستقر در محیط های قابل اشتعال و یا دارای خطرانفجاری استفاده شود.

شکل 4. نمای برش خورده شیر تحریک با سیگنال با یا روغن هیدرولیک

شیرهای برقی هیدرولیک

روش متداول دیگر در تحریک شیرهای برقی هیدرولیک قرقرهای، استفاده از سولونوئید الکتریکی است شکل 5 در این روش در اثر تحریک حوزه مغناطیسی ایجاد شده، دسته اسپول شیر را بداخل خود کشیده وموجب تغییر موضع آن میگردد. محفظه استقرار سولونوئید از طریق مجرای خروجی به مخزن متصل است و این امر موجب خنک شدن سولونوئید بوسیله سیال خروجی میگردد و همچنین بدون آنکه از سرعت عملکرد یا پاسخ بکاهد، عمل ضربه گیری را در پشت اسپول را نیز انجام میدهد. اصطلاحا به این شیر، شیرهای برقی هیدرولیک چهار راهه سه وضعیتی باتحریک سولونوئیدی و موضع وسط فنری گویند که علامت سمبلیک آن نیز در شکل زیر نشان داده شده است

شکل 5 نمای برش خورده شیرهای برقی هیدرولیک

 

اینگونه شیرها در انواع سه راهه و چهارراهه با دو و سه وضعیت کاری طراحی میشوند. شیرهای برقی هیدرولیک(سولونوئیدی) بدلیل سهولت دسترسی به سیگنال تحریک الکتریکی، در ماشین الات و تجهیزات صنعتی مورد استفاده در کارخانجات، کاربرد فراوانی دارند. محدودیت اصلی سولونوئیدها، نیروی تحریک کم آنها است و لذا در مواردیکه به نیروی تحریک زیاد نیاز باشد (مثلا در شیرهای بزرگ) سولونوئید یک شیر کوچک را راه اندازی میکند تا خط فرمان برقرار شود و شیر اصلی بتواند توسط فشار خط فرمان تحریک گردد. در شکل 6 شیرهای برقی هیدرولیک سولونوئیدی مجهز به خط فرمان نشان داده شده که قسمت فرمان روی بدنه اصلی شیر سوار شده و اسپول این واحد با تحریک سولونوئید مربوطه، خط فشارفرمان را به یکی از دو طرف اسپول اصلی هدایت میکند. از سولونوئید غالبا جهت تحریک شیرهای  اسپولی استفاده میگردد. امکان استفاده از سیگنال رادیویی جهت کنترل ازراه دور شیرهای سولونوئیدی نیز وجود دارد

شکل 6 نمای برش خورده شیرهای برقی هیدرولیک سولونوئیدی مجهز به خط فرمان

انواع شیرهای هیدرولیک از لحاظ جهت

انواع متداول شیرهای برقی هیدرولیک چهار راهه سه وضعیتی با حالات تحریک مشابه و وضعیت وسط متفاوت نشان داده شده که شرح بعضی از آنها در ادامه آورده شده است. در نوع وسط بسته کلیه مجاری در موضع وسط، بسته بوده ودراین حالت از جریان پمپ میتوان، عملگر متصل به آنها بصورت هیدرولیکی B , A برای تغذیه دیگر اجزاء مدار استفاده نمود. در عین حال با مسدود بودن مجاری کاری.قفل شده و سیال قادر به ورود یا خروج از آن نمیباشد. در نتیجه عملگر توسط نیروهای خارجی قادر به حرکت نخواهد بود.

در نهایت خلاصه ای از انواع و دهانه های شیرهای هیدرولیک می پردازیم

قطع و وصل و تغییر جهت جريان سیال تحت فشار ،توسط شیرهای کنترل جهت انجام مي شود. به بیان ديگر وظیفه اين شیرها تغییر جهت حرکت( و يا چرخش) در عملگرها و توقف آنها در موقعیتي خاص مي باشد .جهت ايجاد عملکرد مناسب شیر ،طراحي آنها بر مبنای تعداد دهانه های ورودی و خروجي شیر و تعداد وضعیت های کاری شیر صورت مي گیرد.
به عنوان مثال شیر دارای 2 دهانه و دو وضعیت کاری ،به عنوان شیر 2/2 شناخته مي شود( .2 چپ تعداد دهانه و 2 راست تعداد وضعیت شیر است)يک شیر که دارای 4 دهانه و 3 وضعیت کاری مي باشد تحت عنوان شیر کنترل جهت 3/4 شناخته مي شود.

P : دهانه فشار (دهانه متصل به پمپ)
T :تانک
A و  B دهانه های کاری در نماد شیر نشان داده شده ،در وضعیت وسط 4 دهانه P ،B ،A وT  به هم راه دارند .در وضعیت کاری سمت راست نماد ،P=>A وB=>T برقرار است .و در وضعیت کاری سمت چپ نماد ،P=>B و A=>T برقرار است.

اين شیرها بر حسب نوع طراحي آنها ،به دو گروه طبقه بندی مي شوند :
1-شیرهای برقی هیدرولیک نشستي
2-.شیرهای کنترل جهت کشويي
که هر کدام مي توانند به صورت مستقیم  و يا تحت فرمان  کنترل شوند.
مستقیم و يا غیرمستقیم بودن تحريک شیر به نیروی لازم جهت تحريک آن و نتیجتاً ابعاد شیر( سايز اسمي) بستگي دارد.

3-شیرهای برقی هیدرولیک کشويي
اسپول اين شیرها به دو صورت خطي  و دوراني  طراحي شده است. کاربرد شیرهای کنترل جهت با اسپول خطي بیشتر است.
علت آن مزايايي است که شیر با اسپول خطي نسبت به شیر با اسپول دوراني دارد.اين مزايا عبارتند از:
–    طراحي ساده تر نسبت به شیر با اسپول دوراني
–    تغییر وضعیت ساده تر نسبت به شیر با اسپول دوراني
–    در اين حالت اسپول به دلیل تعادل فشاری ،با نیروی کمتری تغییر موضع مي دهد
–    تلفات کمتر
–    تعداد زياد عملکردهای کنترلي