انواع شیر برقی

شیر برقی یک شیر کنترل شده الکتریکی است. این شیر از نوع شیر برقی است که یک سیم پیچ الکتریکی است و یک هسته فرو مغناطیسی متحرک (پیستون) در مرکز آن قرار دارد. در حالت آزاد، پیستون از یک روزنه کوچک بسته می شود. جریان الکتریکی از طریق سیم پیچ باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی می شود. میدان مغناطیسی نیرویی به سمت بالا روی پیستون بازکننده روزنه وارد می کند. این اصل اساسی است که برای باز و بسته شدن شیرهای برقی استفاده می شود.

نکات مهم و اساسی در شیر برقی ها :

• فقط برای مایعات و گازهای تمیز استفاده می شود.
• شیر برقی های غیر مستیم (Indirect ) برای عملکرد به دیفرانسیل فشار نیاز دارند.
• برای بستن، باز کردن، دوز، جدا کردن یا مخلوط کردن سیال با 2 یا بیشتر ورودی مورد استفاده قرار می گیرند.
• شیر برقی ها دارای عملکرد سریع
• در شیر برقی،گزینه هایی برای دستی، ATEX، تأیید گاز، جداسازی سیال و موارد دیگر.
• می تواند گرم شود زیرا برای تعویض و ماندن در آن وضعیت به انرژی نیاز دارد (بسته به نوع آن).
• در سیستم های گرمایشی، هوای فشرده، خلا، آبیاری، کارواش و غیره معمول است.

شیر برقی چگونه کار می کند ؟

شیر برقی از دو جز اصلی تشکیل شده است: شیر برقی و بدنه شیر (G). شکل زیر اجزا را نشان می دهد. یک شیر برقی دارای یک سیم پیچ القایی الکترومغناطیسی (A) در اطراف یک هسته آهن در مرکز به نام پیستون (E) است. در حالت استراحت، می تواند به طور معمول باز (NO) یا به طور معمول بسته (NC) باشد. در حالت بدون انرژی، یک شیر باز معمولاً باز است و یک شیر بسته معمولاً بسته است. وقتی جریان از طریق شیر برقی عبور می کند، سیم پیچ انرژی می گیرد و یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. این باعث ایجاد یک جاذبه مغناطیسی با پیستون شده، آن را حرکت داده و بر نیروی فنر (D) غلبه می کند. اگر شیر به طور معمول بسته باشد، پیستون برداشته می شود به طوری که مهر و موم (F) روزنه را باز می کند و جریان سیال را از طریق شیر اجازه می دهد. اگر شیر به طور معمول باز باشد، پیستون به سمت پایین حرکت می کند به طوری که آب بندی (F) روزنه را مسدود کرده و جریان رسانه را از طریق شیر متوقف می کند. حلقه سایه انداز (C) از لرزش و زمزمه در سیم پیچ های AC جلوگیری می کند.

شیرهای برقی در طیف وسیعی از برنامه ها، با فشارهای زیاد یا کم و دبی های کم و زیاد مورد استفاده قرار می گیرند. این شیرهای برقی از اصول عملیاتی مختلفی استفاده می کنند که برای کاربرد بهینه هستند. سه مورد مهم در این مقاله توضیح داده شده است : شیر برقی با عملکرد مستقیم، عملکرد غیر مستقیم وعملکرد نیمه مستقیم.

عملکرد شیر برقی

شیرهای برقی برای بستن، باز کردن، دوز، جدا کردن یا مخلوط جریان گاز یا مایع در لوله استفاده می شوند. هدف خاص یک شیر برقی با عملکرد آن بیان می شود. مروری بر شیرهای برقی دو راهه و سه راهه در زیر آمده است. برای درک عمیق نمادها و درک نمودارهای عملکرد، صفحه نماد شیر ما را مشاهده کنید.

شیر برقی دو راهه

یک شیر برقی دو راهه دارای دو پورت ورودی و خروجی است. جهت جریان برای اطمینان از عملکرد مناسب بسیار مهم است، بنابراین به طور معمول یک پیکان وجود دارد که جهت جریان را نشان می دهد. برای باز یا بسته شدن روزنه از شیر دو راهه استفاده می شود. شکل زیر نمونه ای از شیر برقی دو راهه را نشان می دهد.

شیر برقی سه راهه

یک شیر سه راهه دارای سه پورت اتصال است. به طور معمول، دارای 2 حالت (موقعیت) است که می تواند در آن قرار گیرد. بنابراین، بین دو مدار مختلف سوئیچ می شود. از شیر سه راهه برای باز کردن، بستن، جدا کردن یا مخلوط کردن سیال استفاده می شود. شکل زیر نمونه ای از شیر برقی سه راهه را نشان می دهد.

انواع شیر برقی

شیر برقی نرمالی کلوز

برای یک شیر برقی که به طور معمول بسته است ، شیر هنگام بسته شدن انرژی بسته می شود و سیال نمی تواند از طریق آن جریان یابد. وقتی جریان به سیم پیچ ارسال می شود، یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که پیستون را به سمت بالا سوق می دهد و از نیروی فنر عبور می کند. این مهر و موم را باز نمی کند و روزنه را باز می کند و به سیال اجازه می دهد تا از طریق شیر جریان یابد. شکل زیر اصل عملکرد یک شیر برقی بسته به حالت عادی را در حالت های بدون انرژی و انرژی نشان می دهد.

شیر برقی نرمالی اوپن

برای یک شیر برقی معمولی باز، شیر هنگام باز شدن برق باز است و رسانه می تواند از طریق آن جریان یابد. وقتی جریان به سیم پیچ ارسال می شود، یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که پیستون را وادار می کند تا بر نیروی فنر غلبه کند. سپس مهر و موم در روزنه قرار می گیرد و آن را می بندد، که از جریان سیال از شیر جلوگیری می کند. شکل زیر اصل عملکرد یک شیر برقی معمولی باز را در حالت های بدون انرژی و انرژی نشان می دهد. شیر برقی معمولی باز برای کاربردهایی که به باز بودن شیر برای مدت زمان طولانی احتیاج دارند ایده آل است زیرا در این صورت انرژی کمتری مصرف می شود.

شیر برقی بی استیبل

شیر برقی بی استیبل یا لچ دار می تواند توسط یک منبع تغذیه لحظه ای فعال شود. سپس بدون برق در آن موقعیت باقی خواهد ماند. بنابراین، به طور معمول در حالت فعلی باز نمی شود یا به طور معمول بسته نمی شود، در صورت عدم استفاده از برق. آنها این کار را با استفاده از آهن ربا های دائمی به جای فنر انجام می دهند و تا اوپراتور لچ را فشار ندهد از حالت فعال به غیر فعال تبدیل نمی شود.

اصول کار شیر برقی

عملکرد مستقیم

شیرهای برقی با عملکرد مستقیم (مستقیم کار می کنند) دارای یک اصل ساده کار هستند، که در شکل زیر همراه با اجزای سازنده قابل مشاهده است. برای یک شیر نرمالی کلوز، بدون برق، پیستون (E) دهانه سوراخ را با مهر و موم شیر (F) مسدود می کند. یک فنر (D) این بسته شدن را انجام می دهد. وقتی برق به سیم پیچ (A) وارد می شود، یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند، پیستون را به سمت بالا جذب می کند و بر نیروی فنر غلبه می کند. که روزنه را باز می کند و به سیال ها اجازه می دهد تا از طریق آن عبور کنند. یک شیر باز معمولاً همان اجزا را دارد، اما برعکس عمل می کند.

حداکثر فشار عملیاتی و میزان جریان مستقیماً با قطر روزنه و نیروی مغناطیسی شیر برقی ارتباط دارد. بنابراین، یک شیر برقی عملکرد مستقیم به طور معمول برای دبی های نسبتاً کم استفاده می شود. شیرهای برقی که با عملکرد مستقیم کار می کنند به حداقل فشار کارایی یا اختلاف فشار احتیاج ندارند، بنابراین می توان از 0 بار تا حداکثر فشار مجاز استفاده کرد.

شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم ( یا پیلوت )

شیر های برقی غیر مستقیم (که سروو کار می کنند یا با پیلوت کار می کنند) از دیفرانسیل فشار محیط بر روی شیر های ورودی و خروجی شیر برای باز و بسته شدن شیر استفاده می کنند. بنابراین، آنها معمولاً به حداقل دیفرانسیل فشار در حدود 0.5 بار نیاز دارند. اصل کار یک شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم در شکل زیر مشاهده می شود.

درگاه های ورودی و خروجی توسط غشای لاستیکی از هم جدا می شوند که دیافراگم نیز نامیده می شود. غشا دارای یک سوراخ کوچک است تا محیط بتواند از قسمت ورودی به محفظه فوقانی جریان یابد. برای یک شیر برقی با عملکرد غیرمستقیم به طور معمول بسته، فشار ورودی (بالای غشا) و فنر نگهدارنده بالای غشا بسته بودن شیر را تضمین می کند. محفظه بالای غشا  توسط یک کانال کوچک به پورت فشار کم متصل می شود. این اتصال در موقعیت بسته توسط پیستون و مهر و موم مسدود می شود. قطر این روزنه “پیلوت” از قطر سوراخ غشا بزرگتر است. هنگامی که شیر برقی فعال می شود، روزنه پایلوت باز می شود که باعث افت فشار بالای غشا می شود. به دلیل اختلاف فشار در دو طرف غشا، غشا برداشته شده و سیال می تواند از درگاه ورودی به درگاه خروجی جریان یابد. یک شیر باز معمولاً همان اجزا را دارد، اما برعکس عمل می کند.

محفظه فشار اضافی بالای غشا مانند تقویت کننده عمل می کند، بنابراین یک سلونوئید کوچک هنوز هم می تواند سرعت جریان زیادی را کنترل کند. شیر برقی غیر مستقیم فقط برای جریان سیال در یک جهت استفاده می شود. شیر های برقی غیر مستقیم در برنامه هایی با دیفرانسیل فشار کافی و سرعت جریان مطلوب مورد استفاده قرار می گیرند.

شیر برقی با عملکرد نیمه مستقیم

شیرهای برقی با عملکرد نیمه مستقیم خواص شیرهای مستقیم و غیر مستقیم را با هم ترکیب می کنند. این به آنها اجازه می دهد تا از صفر بار کار کنند، اما هنوز هم می توانند از سرعت جریان بالایی برخوردار شوند. به نظر می رسد شبیه شیر های غیرمستقیم هستند و همچنین از یک غشای متحرک با یک دهانه کوچک و محفظه های فشار در دو طرف برخوردار هستند. تفاوت در این است که پیستون برقی مستقیماً به غشا متصل است. اصل کار یک شیر برقی نیمه مستقیم با عملکرد مستقیم در شکل مشاهده می شود.

هنگامی که پیستون بلند می شود، غشا را مستقیماً بلند می کند تا شیر باز شود. در همان زمان، دهانه دوم توسط پیستون باز می شود که دارای قطری کمی بیشتر از روزنه اول در غشا است. این باعث می شود فشار در محفظه بالای غشا کاهش یابد. در نتیجه غشا نه تنها توسط پیستون بلکه با اختلاف فشار نیز بلند می شود.

این ترکیب منجر به شیرهای می شود که از صفر بار کار می کند و می تواند دبی های نسبتاً زیاد را کنترل کند. غالباً، شیرهای نیمه مستقیم کار شده دارای سیم پیچ های قوی تری نسبت به شیرهای غیر مستقیم هستند. شیر های نیمه مستقیم را شیرهای برقی کمک لیفت نیز می نامند.

شیر سه راهه عملکرد مستقیم

یک شیر برقی 3 طرفه دارای سه پورت است، بنابراین بسته به اینکه می خواهید یک میکسینگ (دو ورودی و یک خروجی) یا دایورتینگ (یک ورودی و دو خروجی) بر عملکرد تأثیر بگذارد. شیر های خاصی نیز می توانند در هر دو جهت کار کنند، که به آن عملکرد یونیورسال گفته می شود. با این حال، فقط دو پورت در هر مکان متصل هستند. شکل زیر نمونه ای از شیر برقی سه راهه با عملکرد مستقیم را نشان می دهد.

همزمان فقط دو پورت همزمان متصل می شوند. در شکل زیر، پیستون دارای یک روزنه در بالا و پایین آن با دو سیت شیر است. در هر زمان مشخص، یكی باز است و یكی بسته است تا سیال در مسیر جریان مورد نظر مسیریابی شود. در زیر نمونه هایی از توابع برای یک شیر بسته به طور معمول (در مقابل برای حالت باز معمول) وجود دارد.

شیر برقی سه راهه دایورتینگ

شکل بال دارای یک ورودی (پایین سمت چپ) و دو خروجی (بالا و پایین سمت راست) است. هیچ منبع تغذیه ای پیستون را در دهانه پایین مسدود نمی کند، به این معنی که سیال از ورودی به خروجی بالا می رود. هنگامی که برق استفاده می شود، پیستون مجبور می شود تا خروجی بالایی را ببندد. این سیال را از ورودی به خروجی پایین سمت راست هدایت می کند.

شیر برقی سه راهه میکسینگ

شکل بالا دارای دو ورودی (بالا و پایین سمت راست) و یک خروجی (پایین سمت چپ) است. هیچ نیروی پیستون دهانه پایین را مسدود نمی کند، به این معنی که سیال از ورودی بالا به خروجی می رود. هنگامی که برق استفاده می شود، پیستون مجبور می شود تا خروجی بالایی را ببندد. این سیال را از ورودی سمت راست پایین به خروجی هدایت می کند.

شیر برقی سه راهه یونیورسال

این شیرها مانند شیر برقی 3 طرفه منحرف عمل می کنند. با نگاه کردن به شکل بالا، رسانه می تواند در هر دو جهت جریان داشته باشد اما در هر زمان فقط دو پورت متصل هستند.