آشنایی با عملکرد شیر پنوماتیک و مهم ترین معیار ها در خرید و انتخاب آن
در بیشتر فرآیند های صنعتی، کنترل جریان هوای فشرده نقش مهمی در عملکرد دقیق تجهیزات دارد. سیستم های پنوماتیک به خاطر سرعت بالا، ایمنی مناسب، ساختار ساده و هزینه های نگهداری کم، یکی از رایج ترین فناوری ها در اتوماسیون صنعتی می باشند. در میان اجزای یک سیستم بادی، شیر پنوماتیک (Pneumatic Valve) قلب کنترل جریان به شمار می رود. این قطعه وظیفه دارد مسیر هوا را باز، بسته، تغییر جهت یا تنظیم کند و در نهایت، فرمان صادر شده از کنترلر یا اپراتور را به یک حرکت مکانیکی تبدیل کند. شیر پنوماتیک یکی از اجزای حیاتی سیستم های پنوماتیکی است که در بیشتر صنایع مختلف از جمله خودروسازی، پتروشیمی، تجهیزات پزشکی، تولیدات غذایی و دارویی کاربرد دارد.
شیر پنوماتیک چیست و چه نقشی در سیستم دارد؟
شیر پنوماتیک یک تجهیز الکترومکانیکی یا مکانیکی است که وظیفه دارد جریان هوای فشرده را در یک مسیر مشخص کنترل کند. این کنترل می تواند به شکل:
باز و بسته کردن مسیر هوا (On/Off)
تغییر جهت جریان هوا
تنظیم مقدار جریان یا فشار
تخلیه یا توقف هوا در خروجی انجام شود.
در سیستم های اتوماسیون، شیر پنوماتیک وظیفه دارد سیگنال کنترلی (برقی، بادی یا دستی) را دریافت کرده و آن را به یک حرکت واقعی تبدیل کند. برای مثال، وقتی PLC دستور بالا رفتن یک جک پنوماتیک را صادر می کند، شیر پنوماتیک مسیر هوای فشرده را به سمت ورودی جک هدایت کرده و خروجی را تخلیه می کند. به همین خاطر، شیر پنوماتیک عامل اصلی هماهنگی بین سیستم کنترلی و اجزای اجرایی است.
عملکرد شیر پنوماتیک چگونه است؟ یک نگاه دقیق به ساز و کار داخلی
شیر پنوماتیک که در دسته پنوماتیک قرار دارد، دارای ساختاری نسبتاً ساده اما کاربردی است. عملکرد آن بر اساس سه اصل کلی انجام می شود:
دریافت فرمان (Signal Input)
شیر پنوماتیک برای تغییر وضعیت نیاز به فرمان دارد. این فرمان می تواند:
- برقی (Solenoid)
- بادی (Pilot Air)
- دستی (Lever / Push Button)
- مکانیکی (Roller, Spring) باشد.
در مدل های برقی، یک بوبین (Solenoid Coil) با دریافت ولتاژ 12V، 24V یا 220V مغناطیسی شده و اسپول داخلی را جابه‌جا می کند.
جابه‌جایی اسپول (Valve Spool Movement)
در قلب اکثر شیر های پنوماتیک، قطعه ای به نام اسپول قرار دارد. اسپول مانند یک پیستون کوچک داخل بدنه حرکت کرده و با جابجایی خود باعث اتصال یا قطع مسیر های ورودی و خروجی هوا می شود. این حرکت می تواند:
- خطی (Linear Spool)
- چرخشی (Rotary) باشد.
تغییر مسیر جریان هوا (Air Flow Switching)
با حرکت اسپول، پورت های اتصال بین:
- ورودی هوا (P)
- خروجی به عملگر (A و B)
- تخلیه (R و S) فعال یا غیر فعال می شوند.
برای مثال در یک شیر 5/2، با دریافت فرمان، مسیر P به A باز شده و مسیر B به R تخلیه می شود. وقتی فرمان معکوس شود، مسیر ها جابه‌جا می شوند.
|
عنوان |
توضیح کوتاه |
|
عملکرد شیر پنوماتیک |
تغییر مسیر، قطع و وصل یا تنظیم جریان هوای فشرده در سیستم بادی |
|
نوع فرمان |
برقی (Solenoid)، بادی (Pilot)، دستی یا مکانیکی |
|
تعداد پورت و وضعیت |
2/2، 3/2، 5/2، 5/3 بسته به کاربرد جک و مسیر هوا |
|
ولتاژ بوبین |
12V، 24V، 220V متناسب با سیستم کنترل و PLC |
|
فشار کاری مجاز |
معمولاً 6 تا 10 بار؛ باید با فشار کمپرسور هماهنگ باشد |
|
دبی عبوری (Flow Rate) |
تعیین سرعت عملکرد جک ها و میزان هوای ورودی |
|
جنس بدنه شیر |
آلومینیوم، برنج، استیل یا پلیمر بسته به محیط کاری |
|
استاندارد رزوه پورت ها |
BSP یا NPT مطابق تجهیزات موجود |
|
نوع کاربرد صنعتی |
بسته بندی، مونتاژ، CNC، چاپ، صنایع غذایی و خطوط تولید |
انواع شیر پنوماتیک و کاربرد هر کدام
از نظر عملکرد و طراحی، شیر های پنوماتیک به چند گروه اصلی تقسیم می شوند:
شیر کنترل جهت (Directional Control Valve)
مهم ترین نوع شیر ها هستند و وظیفه تغییر مسیر هوا را بر عهده دارند.
معروف ترین مدل ها:
- 3/2
- 5/2
- 5/3
شیر کنترل فشار (Pressure Regulation Valves)
برای کنترل یا تثبیت فشار به کار می روند:
- رگولاتور
- سوپاپ اطمینان (Relief Valve)
- شیر یک طرفه
شیر کنترل جریان (Flow Control Valves): سرعت حرکت جک یا عملگر را تنظیم می کنند.
شیر دستی و مکانیکی: برای محیط هایی که فرمان برقی نیاز نیست، مثل خطوط ساده.
شیر پیلوتی (Pneumatic Piloted Valves): فرمان را از طریق هوای فشرده دریافت می کنند.
مزایای استفاده از شیر پنوماتیک در صنعت
استفاده گسترده از شیر های پنوماتیک به دلیل مزایای زیر است:
سرعت واکنش بسیار بالا
در کسری از ثانیه مسیر هوا را تغییر می دهند.
ایمنی بالا
به خاطر عدم استفاده از برق فشار قوی، خطر جرقه یا آتش سوزی پایین است.
طول عمر زیاد
بدون تماس مستقیم الکتریکی یا حرارتی، سایش کمتری دارند.
سازگاری با محیط صنعتی
در صنایع غذایی، دارویی، بسته بندی، خودرو، CNC و مونتاژ کاربرد فراوان دارند.
هزینه نگهداری پایین
ساختار ساده و دسترسی آسان به قطعات یدکی.
مهم ترین معیار ها در خرید و انتخاب شیر پنوماتیک
انتخاب درست شیر پنوماتیک از آن جهت مهم است که عملکرد کل سیستم به آن وابسته است. در ادامه مهم ترین پارامتر ها را معرفی می کنیم.
تعداد پورت و وضعیت عملکرد (Port & Position)
یکی از اولین موارد انتخاب، تعداد پورت و حالت های کاری شیر است:
- شیر 3/2 برای جک های تک عمله
- شیر 5/2 و 5/3 برای جک های دو طرفه
- شیر های 2/2 برای قطع و وصل ساده
انتخاب اشتباه باعث عملکرد ناقص تجهیزات می شود.
نوع فرمان (Actuation Type)
باید بررسی کرد که شیر قرار است چگونه فرمان بگیرد:
- برقی (Solenoid)
- مکانیکی
- هوا-پیلوتی
- دستی
در سیستم های PLC محور، بهترین گزینه شیر برقی با بوبین استاندارد است.
ولتاژ بوبین (در شیر برقی)
معمولاً یکی از گزینه های زیر انتخاب می شود:
- 24V DC
- 12V DC
- 220V AC
استفاده از ولتاژ اشتباه → باعث سوختن بوبین می شود.
میزان دبی هوای قابل عبور (Flow Rate)
باید براساس اندازه جک یا سرعت چرخه کاری انتخاب شود. اندازه پورت (1/4، 1/2، 3/8 و …) بر دبی تأثیر مستقیم دارد.
نوع و استاندارد رزوه پورت ها
بیشتر شیر های پنوماتیک با استاندارد:
- BSP
- NPT ارائه می شوند.
هماهنگی رزوه با لوله کشی سیستم خیلی مهم است.
فشار کاری (Operating Pressure)
باید با فشار کمپرسور هماهنگ باشد:
- حداقل فشار عملکرد
- حداکثر فشار مجاز
به صورت معمول بین 6 تا 10 بار طراحی می شوند.
سرعت و زمان واکنش
در خطوط بسته بندی یا صنایع سرعت بالا، انتخاب شیر های High Speed ضروری است.
جنس بدنه و نوع سیالات قابل عبور
جنس بدنه بسته به محیط کاری متفاوت است:
- آلومینیوم: سبک و ارزان
- برنج: مقاوم تر
- استیل: مناسب محیط خورنده
- پلیمر: وزن کم و قیمت پایین
در محیط های رطوبتی یا خورنده، استیل بهترین گزینه است.
قابلیت اطمینان و کیفیت ساخت
برند های معتبر عمر بسیار بالاتری دارند: SMC، Festo، Airtac، Camozzi، Norgren
کیفیت شیر روی:
- دقت فرمان
- طول عمر جک ها
- هزینه تعمیرات تأثیر مستقیم دارد.
دسترسی به قطعات یدکی و سرویس
باید شیر پنوماتیکی انتخاب کنید که قطعات آن در بازار موجود باشد. مشکل در تأمین بوبین یا اسپول → توقف خط تولید.
خطای رایج در انتخاب شیر پنوماتیک
بیشتر خرابی ها به علت انتخاب نا مناسب شیر اتفاق می افتد:
انتخاب شیر کوچک برای جک بزرگ
استفاده از شیر برقی در محیط مرطوب یا خطرناک
انتخاب اشتباه بین 3/2 و 5/2
ناهماهنگی پورت ها با تجهیزات موجود
عدم توجه به کیفیت و برند
با رعایت معیار های درست، هزینه های نگهداری و توقف خط تولید به شدت کاهش پیدا می کند. شیر پنوماتیک یکی از مهم ترین اجزای سیستم های بادی است که وظیفه کنترل جریان، تغییر جهت و مدیریت فرمان ها را بر عهده دارد. شناخت عملکرد داخلی شیر، آشنایی با انواع آن و توجه به فاکتور های انتخاب مثل نوع فرمان، تعداد پورت، فشار کاری، دبی و جنس بدنه می تواند تأثیر بزرگی روی عملکرد سیستم و کاهش استهلاک داشته باشد. اگر قصد خرید شیر پنوماتیک برای خط تولید، ماشین آلات یا سیستم اتوماسیون دارید، قبل از هر چیز باید:
- نوع کاربرد
- شرایط محیط
- تجهیزات موجود
و سرعت عملکرد مورد نیاز را بررسی کرد تا مناسب ترین مدل انتخاب شود. برای خرید شیر پنوماتیک و کسب اطلاعات با کارشناسان مجرب دلکو صنعت تماس بگیرید.
