شیر سلونوئیدی یک شیر کنترل کننده الکتریکی است. این شیر دارای یک سیم پیچ الکتریکی با یک هسته فرومغناطیسی متحرک (پیستون) در مرکز آن است. در حالت استراحت، پیستون یک روزنه کوچک را می بندد. جریان الکتریکی از طریق سیم پیچ، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. میدان مغناطیسی یک نیروی رو به بالا به پیستون که دهانه را باز می کند، وارد می کند. این اساسی است که برای باز و بسته کردن شیرهای سلونوئیدی استفاده می شود.
شیر سلونوئیدی چگونه کار می کند؟
شیر برقی از دو جزء اصلی تشکیل شده است: یک شیر برقی و یک بدنه شیر (G). شکل 2 اجزاء را نشان می دهد. سلونوئید دارای یک سیم پیچ القایی الکترومغناطیسی (A) در اطراف یک هسته آهنی 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 NO باز است و یک شیر NC بسته است. هنگامی که جریان از شیر سلونوئید عبور می کند، سیم پیچ انرژی می گیرد و یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. این یک جاذبه مغناطیسی با پیستون ایجاد می کند، آن را حرکت می دهد و بر نیروی فنر (D) غلبه می کند. اگر دریچه به طور معمول بسته (NC) باشد، پیستون بلند می شود تا درپوش (F) دهانه را باز کند و اجازه دهد تا مدیا از طریق شیر جریان یابد. اگر دریچه به طور معمول باز(NO) باشد، پیستون به سمت پایین حرکت می کند به طوری که درپوش (F) دهانه را مسدود می کند و جریان مدیا را از طریق شیر متوقف می کند. حلقه (C) shading از لرزش و ایجاد صدا در کویل های AC جلوگیری می کند.
شیرهای سلونوئیدی در طیف وسیعی از کاربردها با فشارهای بالا یا پایین و دبی کم یا زیاد استفاده می شوند. این شیرهای سلونوئیدی، از اصول عملکرد متفاوتی استفاده می کنند که برای کاربرد بهینه هستند. سه مورد از مهمترین آنها در این مقاله توضیح داده شده است:
- عملکرد مستقیم
- عملکرد غیر مستقیم
- عملکرد نیمه مستقیم
عملکردهای مدار شیرهای سلونوئیدی
شیرهای سلونوئیدی برای بستن، باز کردن، دوز کردن، توزیع یا مخلوط کردن جریان گاز یا مایع در یک لوله استفاده می شود. هدف خاص یک شیر سلونوئیدی با عملکرد مدار آن بیان می شود. توضیح کلی شیرهای سلونوئیدی دو طرفه و سه طرفه در زیر آمده است.
شیر سلونوئیدی دو طرفه
شیر سلونوئیدی دو طرفه دارای دو درگاه ورودی و خروجی می باشد. جهت جریان برای اطمینان از عملکرد صحیح، بسیار مهم است، بنابراین معمولاً یک فلش جهت جریان را نشان می دهد. برای باز یا بسته کردن دهانه از شیر دو طرفه استفاده می شود.
شیر سلونوئیدی 3 طرفه
شیر سلونوئیدی 3 طرفهیک شیر سه طرفه 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 کند. یک شیر سه طرفه برای باز کردن، بستن، توزیع یا مخلوط کردن مدیاها استفاده می شود.
انواع شیر سلونوئیدی
شیر سلونوئیدی به طور معمول بسته(NC)
برای یک شیر سلونوئیدی به طور معمول بسته، دریچه در صورت قطع برق بسته می شود و مدیا نمی تواند از طریق آن جریان یابد. هنگامی که جریان به سیم پیچ ارسال می شود، یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که پیستون را به سمت بالا، در جهت غلبه بر نیروی فنر حرکت می دهد. این کار درپوش را کنار می‌برد و روزنه را باز می‌کند و به مدیا اجازه می‌دهد از شیر عبور کند. شکل 5 اصل عملکرد یک شیر برقی معمولی بسته را در حالت های بدون انرژی و دارای برق نشان می دهد.
شیر سلونوئیدی به طور معمول باز(NO)
برای یک شیر برقی به طور معمول باز، دریچه در صورت قطع برق باز است و مدیا می تواند از طریق آن جریان یابد. هنگامی که جریان به سیم پیچ ارسال می شود، یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که پیستون را به سمت پایین می حرکت داده تا بر نیروی فنر غلبه کند. سپس درپوش در دهانه قرار می گیرد و آن را می بندد که از عبور مواد از طریق شیر جلوگیری می کند. شکل 6 اصل عملکرد یک شیر سلونوئیدی معمولا باز را در حالت های بدون انرژی و دارای برق نشان می دهد. یک شیر سلونوئیدی معمولا باز برای کاربردهایی که نیاز به باز بودن شیر برای مدت زمان طولانی دارند، ایده آل است زیرا در این صورت، مصرف انرژی بهینه تر است.
شیر برقی Bi-stable
یک شیر برقی Bi-stable یا چفت شونده را می توان با یک منبع تغذیه لحظه ای سوئیچ کرد. سپس بدون هیچ قدرتی در آن موقعیت باقی خواهد ماند. بنابراین، به طور معمول باز یا بسته نیست زیرا تا زمانی که برقی اعمال شود، در موقعیت فعلی باقی می ماند. آنها این کار را با استفاده از آهنرباهای دائمی به جای فنر انجام می دهند.
اصول عملکردی شیر سلونوئیدی
عملکرد مستقیم
شیرهای سلونوئیدی مستقیم (با عملکرد مستقیم) اصول کار ساده ای دارند که در شکل زیر به همراه اجزای آن مشاهده می شود. برای یک شیر به طور معمول بسته، بدون برق، پیستون (E) دهانه را با درپوش شیر (F) مسدود می کند. یک فنر (D) این بسته شدن را مجبور می کند. هنگامی که برق به سیم پیچ (A) اعمال می شود، میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند، پیستون را به سمت بالا جذب می کند و بر نیروی فنر غلبه می کند. این روزنه را باز می کند و به مواد اجازه می دهد تا از آن عبور کند. یک شیر معمولاً باز دارای اجزای یکسانی است، اما برعکس عمل می کند.
حداکثر فشار کاری و سرعت جریان مستقیماً با قطر روزنه و نیروی مغناطیسی شیر برقی مرتبط است. بنابراین، یک شیر برقی با عمل مستقیم، معمولاً برای دبی‌های نسبتاً کوچک استفاده می‌شود. شیرهای سلونوئیدی مستقیم، نیازی به حداقل فشار کاری یا اختلاف فشار ندارند، بنابراین می توان از 0 بار تا حداکثر فشار مجاز استفاده کرد.
عملکرد غیر مستقیم (سروو یا پایلوت)
شیرهای سلونوئیدی غیرمستقیم (که سروو کار یا پایلوت نیز نامیده می شوند) از اختلاف فشار محیط بر روی درگاه های ورودی و خروجی شیر برای باز و بسته کردن شیر استفاده می کنند. بنابراین، آنها معمولاً به حداقل اختلاف فشار در حدود 0.5 بار نیاز دارند.
درگاه های ورودی و خروجی توسط یک غشای لاستیکی که دیافراگم نیز نامیده می شود از هم جدا می شوند. غشاء دارای یک سوراخ کوچک است تا محیط بتواند از ورودی به محفظه بالایی جریان یابد. برای یک شیر سلونوئیدی غیرمستقیم بسته معمولی، فشار ورودی (بالاتر از غشا) و فنر نگهدارنده بالای غشا، بسته باقی ماندن شیر را تضمین می کند. محفظه بالای غشاء توسط یک کانال کوچک به پورت کم فشار متصل می شود. این اتصال در حالت بسته توسط پیستون و درپوش سوپاپ مسدود می شود. قطر روزنه “پایلوت” بزرگتر از قطر سوراخ در غشا است. هنگامی که برق شیر سلونوئیدی روشن می شود، روزنه پایلوت باز می شود که باعث کاهش فشار بالای غشا می شود. به دلیل اختلاف فشار در هر دو طرف غشا، غشا بلند می شود و مواد می تواند از درگاه ورودی به درگاه خروجی جریان یابد. یک شیر معمولاً باز دارای اجزای یکسانی است، اما برعکس عمل می کند.
محفظه فشار اضافی بالای غشاء مانند یک تقویت کننده عمل می کند، بنابراین یک شیر سلونوئید کوچک همچنان می تواند میزان جریان بالایی را کنترل کند. شیرهای سلونوئید غیر مستقیم فقط برای جریان مواد در یک جهت استفاده می شوند. شیرهای سلونوئیدی غیر مستقیم در کاربردهایی با اختلاف فشار کافی و نرخ جریان بالا استفاده می شوند.
عملکرد نیمه مستقیم
شیرهای سلونوئید نیمه مستقیم، عملکرد شیرهای مستقیم و غیر مستقیم را با هم ترکیب می کنند. این به آنها اجازه می دهد تا از بار صفر کار کنند، اما هنوز هم می توانند سرعت جریان بالا را تحمل کنند. آنها شبیه دریچه های غیرمستقیم هستند و همچنین دارای یک غشای متحرک با دهانه کوچک و محفظه های فشار در دو طرف هستند. تفاوت این است که پیستون سلونوئید مستقیماً به غشا متصل است.
هنگامی که پیستون بالا می رود، مستقیماً غشاء را بلند می کند تا دریچه باز شود. در همان زمان، یک روزنه دوم توسط پیستون باز می شود که قطر کمی بزرگتر از روزنه اول در غشاء دارد. این کار باعث کاهش فشار در محفظه بالای غشا می شود. در نتیجه، غشاء نه تنها توسط پیستون، بلکه با اختلاف فشار نیز بلند می شود.
این ترکیب منجر به دریچه ای می شود که از بار صفر کار می کند و می تواند دبی نسبتاً زیادی را کنترل کند. اغلب، شیرهای نیمه مستقیم دارای سیم پیچ قوی تری نسبت به شیرهای غیر مستقیم هستند. به شیرهای نیمه مستقیم، شیرهای سلونوئید کمک بالابر (assisted-lift solenoid valves) نیز گفته می شود.
ویژگی های شیر سلونوئید
- کاهش توان الکتریکی: یک پالس جریان کوتاه برای باز یا بسته کردن شیر تغذیه می شود و توان الکتریکی به اندازه کافی کاهش می یابد تا آن را در موقعیت خود نگه دارد. این به حفظ انرژی کمک می کند.
- Latching: نسخه Latching یا سیم پیچ پالسی، راه حلی برای کاربردهایی با سوئیچینگ فرکانس پایین ارائه می دهد. دریچه با یک پالس الکتریکی کوتاه برای حرکت پیستون انرژی می گیرد. سپس از یک آهنربای دائمی برای نگه داشتن پیستون در آن موقعیت بدون فنر یا میدان مغناطیسی اضافی استفاده می شود. این باعث کاهش مصرف برق و توسعه گرما در شیر می شود.
- فشار بالا: نسخه های فشار بالا برای فشار مورد نیاز تا 250 بار طراحی شده اند.
- غیرفعال کردن دستی: قابلیت لغو اختیاری به صورت دستی، ایمنی و راحتی بهتری را در هنگام راه اندازی، آزمایش، تعمیر و نگهداری و در صورت قطع برق فراهم می کند. در برخی از نسخه ها، هنگامی که کنترل دستی فعال است، شیر نمی تواند به صورت الکتریکی فعال شود.
- جداسازی مواد: طراحی جداسازی مواد اجازه جداسازی مدیا از قسمت های کاری شیر را می دهد و آن را به یک راه حل خوب برای مواد پرتکاپو یا کمی آلوده تبدیل می کند.
- وکیوم: شیرهایی که به حداقل اختلاف فشار نیاز ندارند برای جاروهای صنعتی با کاربردهای سنگین مناسب هستند. شیرهای سلونوئیدی مستقیم یا نیمه مستقیم برای این کاربردها مناسب هستند. برای الزامات دقیق تر نرخ نشتی، نسخه های خلاء ویژه موجود است.
- زمان پاسخ دهی قابل تنظیم: زمانی که طول می کشد تا شیر باز یا بسته شود، معمولاً با چرخاندن پیچ های روی بدنه شیر قابل تنظیم است.
- بازخورد موقعیت: وضعیت سوئیچینگ یک شیر سلونوئیدی را می توان با یک بازخورد موقعیت الکتریکی یا نوری به عنوان سیگنال باینری یا NAMUR نشان داد. NAMUR یک خروجی سنسور است که وضعیت روشن یا خاموش شیر را نشان می دهد.
- صدای کم: شیرها دارای طراحی خاص برای کاهش نویز در هنگام بسته شدن شیر هستند.
کاربردهای شیر سلونوئید
کاربردهای رایج شیر سلونوئیدی خانگی و صنعتی عبارتند از:
- سیستم های خنک سازی، از شیرهای سلونوئید برای معکوس کردن جریان سردکن استفاده می کنند. این به سرمایش در تابستان و گرمایش در زمستان کمک می کند.
- سیستم های آبیاری از شیرهای سلونوئیدی با کنترل اتوماتیک استفاده می کنند.
- ماشین های ظرفشویی و ماشین لباسشویی از شیر سلونوئیدی برای کنترل جریان آب استفاده می کنند.
- سیستم های تهویه مطبوع از شیرهای سلونوئید برای کنترل فشار هوا استفاده می کنند.
- شیر سلونوئیدی در سیستم های قفل اتوماتیک برای قفل درب استفاده می شود.
- تجهیزات پزشکی و دندانپزشکی از شیر سلونوئیدی برای کنترل جریان، جهت و فشار مایع استفاده می کنند.
- مخازن آب از شیرهای سلونوئیدی برای کنترل ورودی یا خروجی آب استفاده می کنند که اغلب در ترکیب با یک سوئیچ شناور است.
- قابل استفاده در کارواش برای کنترل جریان آب و صابون.
- از تجهیزات نظافت صنعتی
جمع بندی شیر سلونوئیدی
- فقط برای مایعات و گازهای تمیز استفاده می شود.
- شیرهای غیرمستقیم برای عملکرد نیاز به اختلاف فشار دارند.
- برای بستن، باز کردن، دوز کردن، توزیع یا مخلوط کردن واسطه ها با 2 ورودی/خروجی یا بیشتر استفاده می شود.
- عملکرد سریع.
- گزینه هایی برای لغو دستی، ATEX، تایید گاز، جداسازی مدیا و موارد دیگر.
- بسته به نوع، می تواند داغ شود زیرا برای جابجایی و ماندن در آن موقعیت به انرژی نیاز دارد.
- در سیستم های گرمایش، هوای فشرده، وکیوم، آبیاری، کارواش و غیره بسیار رایج است.
سوالات متداول
شیر سلونوئیدی برای چه مواردی استفاده می شود؟
شیر سلونوئیدی برای باز کردن، بستن، مخلوط کردن یا منحرف کردن مواد در یک برنامه کاربردی استفاده می شود. آنها در طیف گسترده ای از کاربردها از ماشین ظرفشویی تا دستگاه های صنعتی استفاده می شوند.
چگونه شیر سلونوئیدی مناسب را انتخاب کنم؟
هنگام انتخاب یک شیر سلونوئیدی ، مهم است که مواد خود را بشناسید. بسته به نیاز مواد و جریان، مواد، اندازه روزنه، دما، فشار، ولتاژ، زمان پاسخ و گواهینامه مورد نیاز برای برنامه خود را انتخاب کنید.
شیر سلونوئیدی چیست؟
شیر سلونوئیدی یک سیم پیچ الکتریکی است که به دور یک ماده فرومغناطیسی (مانند آهن) پیچیده می شود که وقتی جریان از آن عبور می کند مانند آهنربای الکتریکی عمل می کند.
شیر سلونوئیدی چگونه کار می کند؟
هنگامی که جریان الکتریکی از سیم پیچ عبور می کند، یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می شود. این میدان الکترومغناطیسی باعث می شود که پیستون به سمت بالا یا پایین حرکت کند. این مکانیزم توسط شیرهای سلونوئیدی برای باز یا بسته کردن شیر استفاده می شود.
