شیر برقی و نحوه عملکرد آن

شیر برقی یا شیر سلونوئید در واقع یک شیر کنترل الکتریکی است. این شیر دارای یک سلونوئید می‌باشد که سیم‌پیچی الکتریکی با هسته فرومغناطیسی متحرک (پیستون) در مرکز خود می‌باشد. زمانیکه شیر در حالت بسته (استراحت) است، پیستون دهانه کوچک شیر را می‌بندد. میدان مغناطیسی بر روی پیستون نیرویی به سمت بالا وارد کرده و باعث باز شدن دهانه شیر می‌گردد. این اصول اولیه باز و بسته شدن شیر برقی است.

چند نکته قابل توجه در مورد شیر برقی :

• این شیر فقط برای مایعات و گازهای تمیز و تصفیه شده استفاده می‌شود.
• شیر برقی غیر مستقیم برای عمل کردن نیاز به اختلاف فشار دارد.
• این محصول برای باز و بسته کردن جریان، توزیع آن یا ترکیب سیالات استفاده شده و دارای ۲ یا چند ورودی و خروجی می‌باشد.
• عملکردی سریع دارد.
• می‌توان آن را به صورت دستی تغییر وضعیت داد، برای مثال در وضعیت override، ATEX، gas approval، media separation و … قرار داد.
• ممکن است داغ کند چراکه برای سوئیچ کردن یا ماندن در وضعیت مورد نظر نیازمند انرژی است (که البته این موضوع به نوع شیر بستگی دارد).

نحوه عملکرد شیر برقی

شیر برقی دارای دو قسمت اصلی است: سلونوئید و بدنه. سلونوئید دارای یک سیم‌پیچ القایی الکترومغناطیسی است. این شیر می‌تواند در حالت عادی یا بسته باشد که به آن NC (normally closed) و یا باز باشد که به آن NO (normally open) می‌گویند. زمانیکه برق وارد سلونوئید می‌شود، سیم‌پیچ انرژی گرفته و یک میدان مغناطیسی می‌سازد. این امر باعث ایجاد یک جاذبه مغناطیسی با پیستون شده و با حرکت دادن آن به نیروی فنر غلبه می‌کند.

اگر شیر در حالت عادی بسته باشد، پیستون از جا بلند شده و دهانه شیر باز می‌شود، در نتیجه جریان سیال وارد شیر می‌گردد. اگر شیر در حالت عادی باز باشد، پیستون به سمت پایین حرکت کرده و باعث بسته شدن شیر می‌گردد، در نتیجه جریان سیال داخل شیر قطع می‌شود. حلقه‌ای که در این شیر وجود دارد از ایجاد لرزش در سیم‌پیچ AC جلوگیری می‌کند.

به دنبال کامل‌ترین خدمات هستید؟

ما با به‌روزترین تجهیزات و محصولات در کنار شما هستیم. برای دریافت مشاوره در انتخاب و خرید تجهیزات می‌توانید، همین حالا با ما تماس بگیرید.

۰۲۶۳۲۵۶۳۷۹۶

شیر برقی در طیف وسیعی از کاربری‌ها با فشارهای بالا یا پایین و یا با نرخ جریان کم یا زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیرآلات می‌توانند بسته به نوع کاربری دارای اصول عملکرد متفاوتی داشته باشند. شیر برقی دارای سه نوع عملکرد مستقیم، غیر مستقیم و نیمه مستقیم است.

عملکرد مدار شیر سلونوئید

هدف اصلی این شیر با نوع عملکرد مدارش مشخص می‌شود. این شیر به صورت دو جهته و سه جهته تولید می‌گردد. شیر برقی دو جهته دارای دو پورت می‌باشد، یک پورت ورودی و یک پورت خروجی. برای اطمینان از عملکرد درست شیر باید حتما جهت جریان مشخص باشد، به همین دلیل فلشی بر روی شیر وجود دارد که جهت جریان را نشان می‌دهد. شیر سلونوئید دو جهته برای باز و بسته کردن جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

حتما بخوانید: شیر کنترل پنتوماتیک

شیر برقی سه جهته دارای سه پورت اتصال می‌باشد. این شیر معمولاً دو وضعیت دارد، بنابراین بین دو مدار سوئیچ می‌شود. از این شیر برای قطع و وصل جریان، توزیع جریان و ترکیب آن استفاده می‌شود.

انواع شیر برقی

شیر برقی NC (که در حالت عادی بسته است)

این شیر در هنگام عدم وجود برق و در حالت عادی خود بسته است و سیال نمی‌تواند وارد آن شود. زمانیکه جریان برق به سیم‌پیچ می‌رسد، میدان الکترومغناطیسی ایجاد می‌گردد که پیستون را مجبور می‌کند تا به سمت بالا حرکت کرده و به نیروی فنر غلبه کند. این عمل باعث باز شدن دهانه شیر شده و سیال می‌تواند داخل آن جریان پیدا کند.

شیر برقی NO (که در حالت عادی باز است)

این شیر در حالت عادی که برق به آن نمی‌رسد باز است و سیال می‌تواند داخل آن جریان یابد. زمانیکه برق به سیم‌پیچ می‌رسد یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد شده که پیستون را به سمت پایین می‌کشد و به نیروی فنر غلبه می‌کند. سپس سیلینگ شیر در دهانه نشسته و شیر بسته می‌شود، در نتیجه جریان داخل شیر قطع می‌گردد. این شیر برای کاربری‌هایی که شیر باید برای مدت طولانی در آن‌ها باز بماند کارآمدتر بوده و انرژی کمتری مصرف می‌کند.

شیر برقی Bi-stable

شیر برقی Bi-stable یا دو حالته می‌تواند توسط یک منبع تغذیه لحظه‌ای روشن شده و پس از آن بدون نیاز به برق در همان حالت باقی بماند. بنابراین در حالت عادی نه بسته است و نه باز، بلکه هنگام عدم وجود برق در همان حالتی که هست باقی می‌ماند. در ساختار این شیر به جای فنر از آهن‌رباهای دائمی استفاده شده است.

عملکردهای شیر برقی یا سلونوئید ولو

شیر برقی با عملکرد مستقیم

اصول کارکرد شیر برقی با عملکرد مستقیم بسیار ساده است. در شیری که در حالت عادی بسته است اگر جریان برق به شیر نرسد، پیستون دهانه شیر را مسدود کرده و جریان نمی‌تواند برقرار شود. یک فنر باعث بسته شدن شیر می‌شود. زمانیکه برق به سیم‌پیچ می‌رسد یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می‌کند که پیستون را به سمت بالا می‌کشد و به نیروی فنر غلبه می‌کند. این کار دهانه شیر را باز کرده و اجازه می‌دهد تا سیال داخل آن جریان یابد. شیر برقی NO (که در حالت عادی باز است) همان قطعات را دارد اما درست برعکس عمل می‌کند.

حتما بخوانید: انواع شیر پنوماتیک

حداکثر فشار عملیاتی و سرعت جریان مستقیماً با قطر دهانه شیر و نیروی مغناطیسی شیر سلونوئید ارتباط دارند. بنابراین شیر برقی با عملکرد مستقیم معمولاً برای سرعت جریان‌های نسبتاً کم استفاده می‌شود. این شیر برای عمل کردن نیازمند وجود حداقل فشار یا اختلاف فشار نیست، بنابراین می‌تواند از ۰ بار تا حداکثر فشار مجاز آن را استفاده کرد.

شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم

این شیر که با عنوان شیر برقی پایلوت شناخته می‌شود از اختلاف فشار موجود در پورت‌های ورودی و خروجی شیر برای باز و بسته کردن شیر استفاده می‌کند. بنابراین این شیر برای عمل کردن معمولاً نیازمند حداقل فشار ۰.۵ بار است. پورت‌های ورودی و خروجی توسط یک پوسته لاستیکی جدا می‌شوند که به آن دیافراگم می‌گویند. این پوسته لاستیکی دارای یک حفره می‌باشد که سیال از طریق آن می‌تواند به قسمت بالای ورودی جریان پیدا کند.

در شیر برقی غیر مستقیم NC، فشار ورودی (بالای دیافراگم) و فنر نگهدارنده بالای دیافراگم باعث می‌شوند تا از بسته بودن شیر اطمینان کامل حاصل شود. محفظه بالای دیافراگم توسط یک کانال کوچک به پورت کم فشار متصل شده است. این اتصال در حالت بسته توسط پیستون و سیلینگ شیر مسدود می‌گردد.

حتما بخوانید: راهنمای کامل شیر کنترل (انتخاب، تعمیر و نگهداری)

قطر این دهانه پایلوت بزرگتر از قطر حفره در دیافراگم است. زمانیکه برق به سلونوئید می‌رسد، دهانه پایلوت باز شده و باعث می‌شود تا فشار بالای دیافراگم اُفت پیدا کند. به دلیل وجود اختلاف فشار در دو طرف دیافراگم، این پوسته لاستیکی بلند شده و سیال می‌تواند از پورت ورودی به پورت خروجی جریان پیدا کند. یک شیر برقی غیر مستقیم NO دارای قطعات یکسان است اما عملکرد آن درست برعکس می‌باشد.

محفظه فشار اضافی بالای دیافراگم مانند یک آمپلی‌فایر عمل می‌کند، بنابراین یک سلونوئید کوچک می‌تواند یک نرخ جریان زیاد را کنترل نماید. شیر برقی غیر مستقیم فقط برای جریان سیال در یک جهت استفاده می‌شود. شیر برقی غیر مستقیم در کاربری‌هایی که اختلاف فشار کافی وجود داشته و نرخ جریان بالاست استفاده می‌شود.

شیر برقی با عملکرد نیمه مستقیم

شیر برقی نیمه مستقیم دارای ترکیبی از ویژگی‌های شیرهای مستقیم و غیر مستقیم است. این شیر می‌توان با فشار ۰ بار کار کند و در عین حال می‌تواند نرخ جریان بالا را مدیریت نماید. عملکرد این شیر مشابه شیر سلونوئید غیر مستقیم است که دارای یک دیافراگم متحرک با حفره‌ای کوچک است و در دو طرف خود دارای محفظه‌های فشار می‌باشد.

حتما بخوانید: اصول انتخاب شیرآلات صنعتی

تفاوت این است که پیستون سلونوئید مستقیماً به دیافراگم متصل است. زمانیکه پیستون بلند می‌شود، مستقیماً دیافراگم را باز می‌کند تا شیر باز شود. همزمان دهانه دوم که قطر آن کمی بیشتر از دهانه اول داخل دیافراگم است توسط پیستون باز می‌گردد. این باعث می‌شود تا فشار داخل محفظه بالای دیافراگم اُفت پیدا کند. بنابراین دیافراگم نه تنها توسط پیستون بلکه توسط اختلاف فشار باز می‌شود.

شیر برقی مستقیم سه جهته

این شیر دارای سه پورت می‌باشد و بستگی به شما دارد که شیری با یک ورودی و دو خروجی و یا بالعکس می‌خواهید. برخی شیرها می‌توانند در هر دو جهت کار کنند، که به آن عملکرد مدار جهانی می‌گویند. گرچه که در هر وضعیت فقط دو پورت می‌توانند متصل باشند. پیستون دارای روزنه‌ای در بالا و پایین است که در هر زمان یکی از آن‌ها باز و دیگری بسته است تا سیال در یک جهت جریان پیدا کند.

مزایای شیر برقی

کاهش مصرف برق: یک پالس کوچک لازم است که شیر باز یا بسته شود و برای نگاه داشتن شیر در موقعیت مورد نظر نیازی به مصرف برق زیاد نیست. این امر به صرفه‌جویی انرژی کمک می‌کند.

لچینگ: لچینگ یا نسخه سیم‌پیچ پالس راه حلی برای کاربری‌های با سوئیچینگ فرکانس پایین است. این شیر با یک پالس الکتریکی کوتاه انرژی گرفته و پیستون را حرکت می‌دهد. سپس از یک آهنربای دائمی برای نگاه داشتن پیستون در موقعیت خود استفاده می‌شود که دارای فنر یا میدان مغناطیسی اضافی نمی‌باشد. این باعث کاهش مصرف برق و کاهش میزان ایجاد گرما در شیر می‌شود.

فشار بالا: شیر برقی فشار بالا برای استفاده در فشارهای تا ۲۵۰ بار طراحی شده است.

اُوِرراید دستی: این ویژگی در هنگام راه‌اندازی، آزمایش، تعمیر و نگهداری و قطع شدن برق باعث ایجاد ایمنی و راحتی بیشتر می‌گردد.

جداسازی سیال: این ویژگی اجازه می‌دهد تا سیال از قطعات شیر جدا شده و این راه حلی مناسب برای جلوگیری از آلودگی سیال می‌باشد.

وکیوم: شیرآلاتی که برای کار کردن نیازمند حداقل اختلاف فشار نیستند برای استفاده در کاربری‌های وکیوم مناسب می‌باشند. شیر برقی با عملکرد مستقیم برای این نوع کاربری‌ها مناسب است.

زمان پاسخ قابل تنظیم: می‌توان مدت زمانی که طول می‌کشد تا شیر باز یا بسته شود را تنظیم کرد که این کار معمولاً با چرخاندن پیچ‌های روی بدنه شیر انجام می‌پذیرد. این ویژگی از به وجود آمدن اثر چکشی جلوگیری می‌کند.

بازخورد موقعیت: وضعیت سوئیچینگ شیر برقی توسط سیگنال باینری یا NAMUR نشان داده می‌شود. NAMUR یک خروجی سنسور است که وضعیت روشن و خاموش شیر را نشان می‌دهد.

نویز کم: این شیرآلات دارای طراحی دامپ بوده که باعث کاهش نویز در هنگام بسته شدن شیر می‌شود.

کاربرد شیر برقی

کاربردهای متداول صنعتی و خانگی شیر برقی عبارتند از:

• سیستم‌های برودتی از شیر برقی برای معکوس کردن جریان سردکن‌ها استفاده می‌کنند. این امر به خنک شدن در طول تابستان و گرم شدن در طول زمستان کمک می‌کند.
• سیستم‌های آبیاری از شیر برقی با کنترل اتوماتیک استفاده می‌کنند.
• ماشین‌های ظرفشویی و لباس‌شویی از آن برای کنترل جریان آب استفاده می‌کنند.
• سیستم‌های تهویه هوا از آن برای کنترل فشار هوا استفاده می‌کنند.
• در سیستم‌های قفل اتوماتیک برای قفل درب‌ها استفاده می‌شود.
• تجهیزات پزشکی و دندان‌پزشکی برای کنترل جریان، جهت جریان و فشار سیال از آن استفاده می‌کنند.
• مخازن آب همراه با یک سوئیچ شناور برای کنترل جریان ورودی و خروجی آب از آن استفاده می‌کنند.