امروزه از شیر پنوماتیک برقی به منظور کنترل خطوط جریان و مسائل ایمنی استفاده می شود. این شیرها بیشتر در صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. البته استفاده از این شیرها در دیگر صنایع نیز متداول است. زیرا برای قطع و وصل جریان سیال نیازی به کاربر ندارد و می تواند به صورت خودکار انجام شود. اگر با شیرهای پنوماتیک دستی آشنایی داشته باشید می دانید که برای قطع و وصل جریان در آن ها از نیروی بیرونی استفاده می شود. حال در نمونه های برقی از جریان الکتریسیته برای مدیریت جریان سیال و کنترل ورودی و خروجی شیر بهره گرفته می شود. در مقاله شیر برقی پنوماتیک چیست قصد داریم بیشتر دربارۀ این شیر و انواع و طرز کار آن ها صحبت کنیم و با آن ها آشنا شویم.

آشنایی با شیر برقی پنوماتیک

کلمۀ پنوماتیک (pneumatic) خود از یک کلمۀ یونانی گرفته شده است؛ که این کلمه به معنای نفس یا هوا است. در حقیقت پنوماتیک یک فناوری علمی است که در آن از هوای فشرده برای ایجاد نیروی مکانیکی استفاده می شود. از این نیروی مکانیکی ایجاد شده بیشتر در صنایع شیرآلات و کنترل جریان سیال و دیگر دستگاه های ابزار دقیق بهره گرفته می شود.

شیرهای پنوماتیک امروزه بیشتر به صورت شیر پنوماتیک برقی تولید می گردند؛ اما در گذشته این شیرها به صورت دستی کنترل می شد. کنترل شیرهای پنوماتیک دستی به کمک اعمال نیروی بیرونی صورت می گرفت؛ که البته دقت و سرعت عمل لازم را نداشت. امروزه با بهره گیری از جریان الکتریسیته و تکنولوژی آهنرباهای الکتریکی شیرهای پنوماتیک کنترل می شوند. در شیرهای الکتریکی می توان با مدیریت جریان الکتریسیته، میزان فشار وارد بر شیر را تغییر داده، جریان سیال را کنترل کرد. البته برای این منظور بایستی از یک مبدل نیز استفاده کرد.

آشنایی با شیرهای برقی

دربارۀ شیرهای برقی قبلاً به صورت گسترده صحبت کرده ایم. با این حال جهت آشنایی با شیرهای پنوماتیک برقی بهتر است کمی نیز دربارۀ شیرهای برقی توضیح دهیم. در ساختمان داخلی شیر های برقی از یک آهنربای الکتریکی به منظور کنترل جریان سیال استفاده می شود. شیرهای برقی در حالت قطع جریان ممکن است به صورت باز و یا بسته باشند. با برقراری جریان الکتریکی، سلونوئید شیر خاصیت آهن ربایی پیدا کرده، بوبین شیر را به سمت خود می کشد. با تغییر دادن ولتاژ ورودی به سلونئید، می توان میزان باز و بسته بودن بوبین شیر را مدیریت کرد؛ که این امر در نهایت به کم و زیاد شدن شدت جریان سیال در خطوط لوله می شود. مهم ترین مزیت شیرهای الکتریکی قدرت کنترل از راه دور آنهاست. این موضوع سبب شده تا در سیستم های کنترلی و ابزار دقیق از این دست شیرها استفاده شود. شیرهای پنوماتیک برقی نیز با بهره گیری از همین موضوع مورد استفاده قرار می گیرند.

انواع شیر های برقی پنوماتیک

امروزه طراحی شیرهای برقی پنوماتیک با هدف های متفاوت و به شکل های متفاوت انجام می گیرد. بهره گیری از شیرهای برقی پنوماتیک به طراحان این فرصت را می دهد که انواع سیستم های کنترلی الکتریکی را طراحی کرده و مورد استفاده قرار دهند. دامنۀ عملکردی این شیرها معمولاً بین بیست و چهار تا دویست و بیست ولت است. همین عامل سبب شده تا تنوع زیادی در طراحی انواع شیرهای برقی به وجود بیاید. به طوری که امروزه در صنایع مختلفی از صنایع داروسازی و صنایع غذایی گرفته تا صنایع شیمیایی و نفت و گاز از این شیرها به منظور طراحی سیستم های کنترلی استفاده می شود. در ادامه با انواع شیر های برقی پنوماتیکی آشنا خواهیم شد.

الف- شیر برقی پنوماتیک یک سو کننده

شیرهای یک سو کننده زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که بخواهیم جلوی برگشت جریان را در خط لوله بگیریم. برای مثال زمانی که از کمپرسور یا پمپ استفاده می شود، برگشت جریان می تواند فرایند دستگاه را دچار مشکل کند.

ب- شیر برقی پنوماتیک کنترل فشار

یکی از پرکاربردترین استفاده های شیر برقی پنوماتیکی، استفاده از آن ها به منظور کنترل فشار سیال است. طراحی هایی که به منظور کنترل فشار انجام می شود می تواند به شکل های متفاوتی صورت بگیرد. برای مثال می توان از این شیرها با هدف محدود کردن فشار سیال استفاده کرد. این نوع از طراحی جهت افزایش سطح ایمنی سیستم های پنوماتیکی صورت می گیرد و کار آن کنترل فشار مخازن است. این کار معمولاً با کاهش فشار ورودی سیال انجام می شود. همچنین گاهی پس از کمپرسور باد از شیر برقی محدود کنندۀ فشار استفاده می شود.

مورد دوم، شیرهای تنظیم کنندۀ فشار هستند. اگر در سیستم نیاز به تأمین فشار ثابتی داشته باشید، می توانید با بهره گیری از یک شیر برقی پنوماتیک این کار را انجام دهید. این شیرها نوسانات جریان سیال را با توجه به فشار مورد نیاز کنترل کرده و اصطلاحاً فشارسیال را تثبیت می کنند.

استفادۀ دیگری که از شیرهای کنترل فشار می شود، طراحی سیستم های کنترلی است. با قرار دادن یک شیر برقی پنوماتیکی در مدار، زمانی که فشار از رنج تعیین شده پایین تر و یا بالاتر بیاید، اپراتور سیستم با توجه به سیگنال یا صدای آلارم تولیدی شیر متوجه ایجاد اشکال در فرایند شده، مورد پیش آمده را پیگیری می کند.

ج- کنترل جریان سیال

طبیعی است که یکی از کاربردهای شیر برقی پنوماتیکی کنترل جریان سیال باشد. این دست از شیرها روی خطوط لوله نصب شده، به کمک سلونوئید، شیر جریان سیال را کنترل می کنند. اگر شیر در حالت جریان باز ساخته شده باشد، در حالتی که هیچ ولتاژی به سر سلونئید وارد نشود، جریان کامل برقرار است. و با افزایش ولتاژ دو سر سلونئید جریان سیال کمتر می گردد. البته گاهی نیز شیرهای الکتریکی به صورت حالت بسته طراحی می شوند؛ که در این شیرها با افزایش جریان الکتریسیته، میزان جریان سیال نیز افزایش می یابد.

د- قطع و وصل جریان به کمک شیر های پنوماتیک برقی

گاهی نیز از شیرهای پنوماتیک برای قطع و وصل کامل جریان استفاده می شود. قطع و وصل جریان در شیرهای الکتریکی پنوماتیک گاهی با تغییر جهت سیال صورت می گیرد و گاهی با قطع کامل جریان انجام می شود.

نامگذاری شیر های پنوماتیک برقی

انواع شیر های برقی پنوماتیک را با توجه به راه‌ های ورود و خروج موجود روی شیر دسته بندی می کنند. برای مقال وقتی روی شیر نوشته می شود 5/3 (پنج به سه) منظور این است که شیر دارای پنج حالت ورودی و خروجی بوده، که سه حالت کلی را شامل می شود. در حقیقت عددی که در ابتدا ذکر می شود، مشخص کنندۀ تعداد ورودی ها و خروجی های شیر است(شیرها ممکن است چند ورودی و یا خروجی داشته باشند) و عدد دوم، نشان دهندۀ حالت های شیر است.

معمولاً برای شناسایی راحت تر ساختمان داخلی شیر، بر روی شیرهای پنوماتیک برقی دیاگرام حالت های متفاوت شیر در حالت توقف کامل ترسیم می شود.

طبق مثال گفته شده می توان متوجه شد که در نام گذاری شیرهای پنوماتیک برقی به دو مورد اهمیت ویژه ای داده می شود: عامل اول دهانه های شیر است. (مجموع ورودی ها و خروجی ها) و عامل دوم نیز حالت های متفاوتی است که شیر پنوماتیکی می توان بین آن ها سوئیچ کند. مثلاً شیر پنوماتیکی 3/2 شیری است با سه دهانۀ ورود و خروج و دو حالت سوئیچی. همچنین در موقع نام گذاری شیرهای پنوماتیک برقی لازم است حالت سکون یا همان آماده به کار شیر نیز ذکر شود. مثلاً گفته شود شیر پنوماتیکی برقی 3/2 با حالت نرمال بسته. اغلب شیرهای برقی پنوماتیکی در حالت های 3/5 ، 5/2، 4/2 و 2/2 طراحی می شوند.

جمع بندی

امروزه از شیرهای پنوماتیک برقی به منظور طراحی سیستم های کنترلی و ابزار دقیق استفاده می شود. البته شیرهای برقی کاربردهای دیگری نیز همچون قطع و وصل جریان و جلوگیری از برگشت جریان نیز دارند. در شیرهای پنوماتیک برقی از سلونئید شیر و جریان الکتریسیته برای کنترل جریان سیال استفاده می شود. شیرهای پنوماتیکی را می توان به صورت یک جهته و یا چند جهته مورد استفاده قرار داد. نام گذاری این شیرها نیز بر مبنای تعداد ورود و خروج ها و همچنین حالت های سوئیچ انجام می گیرد. به علاوه در روی شیرها حالت آماده به کار آن نیز بایستی ذکر شده باشد. اغلب شیرهای برقی پنوماتیکی به صورت بسته طراحی می شوند.