انواع شیر برقی
نرمالی کلوز
برای یک شیر برقی به طور معمول بسته، دریچه در صورت قطع برق بسته می شود و رسانه نمی تواند از آن عبور کند. هنگامی که جریان به سیم پیچ فرستاده می شود، یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که پیستون را به سمت بالا مجبور می کند و بر نیروی فنر غلبه می کند. این کار مهر و موم را از بین می‌برد و روزنه را باز می‌کند و به رسانه اجازه می‌دهد از شیر عبور کند. شکل 5 اصل عملکرد یک شیر برقی معمولی بسته را در حالت های بدون انرژی و برق نشان می دهد.
شکل 5
نرمالی open
برای یک شیر برقی معمولی باز، دریچه در صورت قطع برق باز است و رسانه می تواند از طریق آن جریان یابد. هنگامی که جریان به سیم پیچ فرستاده می شود، میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که پیستون را به سمت پایین مجبور می کند و بر نیروی فنر غلبه می کند. سپس سیل 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 برقی معمولی باز را در حالت های بدون انرژی و برق نشان می دهد.
شکل 6
یک شیر برقی معمولی باز برای کاربردهایی که نیاز به باز بودن شیر برای مدت زمان طولانی دارند، ایده آل است زیرا در این صورت انرژی کارآمدتر است. شیر برقی دوپایا یا چفت شونده را می توان با 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 در موقعیت فعلی باقی می ماند که هیچ برقی اعمال نمی شود. آن ها این کار را با استفاده از آهنرباهای دائمی به جای فنر انجام می دهند.
عمل مستقیم
شیرهای برقی مستقیم (با عملکرد مستقیم) یک اصل کار ساده دارند که در شکل 7 به همراه اجزای آن مشاهده می شود. برای یک شیر معمولی بسته، بدون برق، پیستون (E) دهانه را با مهر و موم 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، یک 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 رسانه اجازه می دهد تا از آن عبور کند. یک شیر معمولاً باز دارای اجزای یکسانی است، اما برعکس عمل می کند.
شکل 7
حداکثر فشار کاری و سرعت جریان مستقیماً با قطر روزنه و نیروی مغناطیسی شیر برقی مرتبط است. بنابراین، یک شیر برقی عمل مستقیم معمولاً برای دبی‌های نسبتاً کوچک استفاده می‌شود. شیرهای برقی مستقیم نیازی به حداقل فشار کاری یا اختلاف فشار ندارند، بنابراین می توان از 0 بار تا حداکثر فشار مجاز استفاده کرد.
عمل غیر مستقیم
اصل کار شیر برقی غیر مستقیم
شکل 8: اصل کار شیر برقی غیر مستقیم
شیرهای برقی 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. اصل کار یک شیر برقی غیرمستقیم را می توان در شکل 8 مشاهده کرد. 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 برقی غیرمستقیم معمولی بسته، فشار ورودی (بالاتر از غشاء) و فنر نگهدارنده بالای غشاء باعث می شود که شیر بسته بماند. محفظه بالای غشاء توسط یک کانال کوچک به پورت کم فشار متصل می شود.
این اتصال در حالت بسته توسط پیستون و آب بند سوپاپ مسدود می شود. قطر این روزنه "پایلوت" بزرگتر از قطر سوراخ در غشا است. هنگامی که برق شیر برقی است، روزنه خلبان 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 محیط 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 برقی کوچک همچنان می تواند نرخ جریان زیادی را کنترل کند. شیرهای برقی غیر مستقیم فقط برای جریان رسانه در یک جهت استفاده می شوند. شیرهای برقی غیر مستقیم در کاربردهایی با اختلاف فشار کافی و دبی مطلوب بالا استفاده می شوند.
عمل مستقیم 3 طرفه
یک شیر برقی 3 طرفه دارای سه ورودی است، بنابراین بسته به اینکه بخواهید اختلاط (دو ورودی و یک خروجی) یا انحراف (یک ورودی و دو خروجی) را داشته باشید، بر عملکرد تأثیر می گذارد. برخی از شیرها نیز می توانند در هر دو جهت کار کنند که به آن تابع مدار یونیورسال می گویند. با این حال، در هر ایالت فقط دو پورت متصل هستند. شکل 10 نمونه ای از شیر برقی سه طرفه را نشان می دهد.
شکل 10: اصل کار شیر برقی سه طرفه عمل مستقیم
اصل کار شیر برقی 3 طرفه مستقیم
فقط دو پورت در یک زمان متصل هستند. در شکل 10، پیستون دارای یک روزنه در بالا و پایین آن با دو نشیمنگاه سوپاپ است. در هر زمان، یکی باز و دیگری بسته است تا رسانه در جهت جریان مورد نظر هدایت شود. در زیر نمونه هایی از عملکردهای مدار برای یک دریچه معمولی بسته (برعکس برای یک شیر معمولی باز) آورده شده است.
انحراف شیر برقی سه طرفه
شکل 10 دارای یک ورودی (پایین سمت چپ) و دو خروجی (بالا و پایین سمت راست) خواهد بود. هیچ برقی وجود ندارد که پیستون دهانه پایین را مسدود کند، به این معنی که رسانه از ورودی به خروجی بالا می رود. هنگامی که برق اعمال می شود، پیستون مجبور می شود تا خروجی بالایی را ببندد. این رسانه را از ورودی به خروجی پایین سمت راست هدایت می کند.
مخلوط کردن شیر برقی سه طرفه
شکل 10 دارای دو ورودی (بالا و پایین سمت راست) و یک خروجی (پایین سمت چپ) خواهد بود. هیچ برقی وجود ندارد که پیستون دهانه پایین را مسدود کند، به این معنی که رسانه از ورودی بالا به خروجی می رود. هنگامی که برق اعمال می شود، پیستون مجبور می شود تا خروجی بالایی را ببندد. این رسانه را از ورودی سمت راست پایین به خروجی هدایت می کند.
شیر برقی سه طرفه یونیورسال
این شیرها شبیه به شیر برقی سه طرفه منحرف کننده عمل می کنند. با نگاهی به شکل 10، رسانه ها می توانند در هر جهت جریان داشته باشند، اما همچنان در هر زمان معین فقط دو پورت متصل هستند.
تاییدیه شیر برقی
بسته به کاربرد، تأییدیه های خاصی برای شیر ممکن است مورد نیاز باشد. داشتن یک شیر با تاییدیه مشخص تضمین می کند که خواسته های برنامه را برآورده می کند.
تاییدیه های رایج عبارتند از:
- UL/UR : محصولات را با توجه به ایمنی آنها بازرسی و تأیید می کند.
- Drinking water: اطمینان حاصل می کند که برای مصارف آب آشامیدنی مناسب است. برای اطلاعات بیشتر، به صفحه درخواست آب آشامیدنی ما مراجعه کنید یا انتخاب آنلاین شیرهای برقی آب را مشاهده کنید.
تاییدیه های رایج آب آشامیدنی عبارتند از:
- کیوا: تایید آب آشامیدنی برای بازار هلند
- NSF: تأیید آب آشامیدنی برای آمریکای شمالی
- WRAS: مطابق با مقررات تامین آب در انگلستان یا قوانین اسکاتلند برای ایمنی مواد و تست های مکانیکی
- KTW: تاییدیه پلاستیک و مواد غیر فلزی برای استفاده با آب آشامیدنی در آلمان
- ACS (Attestation De Conformite Sanitaire): تاییدیه آب آشامیدنی برای فرانسه
- واترمارک: گواهی برای محصولات لوله کشی و زهکشی برای فروش در استرالیا و نیوزیلند
- FDA: سازمان غذا و داروی ایالات متحده
- نسخه ATEX: گواهینامه ATEX برای محافظت در برابر انفجار ارائه شده است. برای اطلاعات بیشتر، به دستورالعمل های ATEX برای شیرها و اتصالات مراجعه کنید.
- گواهینامه CE: گواهینامه CE به معنای انطباق با الزامات ایمنی، بهداشت و حفاظت از محیط زیست بالا برای همه محصولات در منطقه اقتصادی اروپا است. برای اطلاعات بیشتر، به صفحه گواهینامه CE ما مراجعه کنید.
- نسخه گاز: شیرهای برای کاربردهای گاز دارای تاییدیه DVGW برای استفاده در وسایل گازسوز به عنوان شیر خاموش کننده خودکار هستند. برای اطلاعات بیشتر، به صفحه مقررات تأیید گاز ما مراجعه کنید یا انتخاب آنلاین شیرهای برقی گاز را مشاهده کنید.
- رتبه IP: درجه IP یک شیر، محافظت آن در برابر گرد و غبار و آب را توضیح می دهد. برای اطلاعات بیشتر، به صفحه رتبه بندی IP ما مراجعه کنید.
ویژگی های خاص شیر برقی
- 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 قوی برای فشار مورد نیاز تا 250 بار طراحی شده اند.
- نادیده گرفتن دستی: قابلیت لغو اختیاری 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 قفل است، شیر نمی تواند به صورت الکتریکی فعال شود.
- جداسازی رسانه: طراحی جداسازی رسانه اجازه جداسازی رسانه از قسمت‌های کاری شیر را می‌دهد و آن را به یک راه‌حل خوب برای رسانه‌های تهاجمی یا کمی آلوده تبدیل می‌کند.
- وکیوم: شیرهایی که نیاز به حداقل اختلاف فشار ندارند برای جاروهای خشن مناسب هستند. شیرهای برقی مستقیم یا نیمه مستقیم یونیورسال 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. این ویژگی می تواند به جلوگیری از چکش آب کمک کند.
- بازخورد موقعیت: وضعیت سوئیچینگ یک شیر برقی را می توان با یک بازخورد موقعیت الکتریکی یا نوری به عنوان سیگنال باینری یا NAMUR نشان داد. NAMUR یک خروجی حسگر است که وضعیت روشن یا خاموش شیر را نشان می دهد.
- صدای کم: سوپاپ ها دارای طراحی میرایی برای کاهش نویز در هنگام بسته شدن شیر هستند.
معیارهای انتخاب
قبل از انتخاب شیر برقی، درک کاربرد خود ضروری است. برخی از معیارهای مهم انتخاب به شرح زیر است:
- نوع شیر برقی: تعیین کنید که آیا برنامه شما به شیر برقی دو طرفه یا سه طرفه نیاز دارد.
- مواد محفظه: مواد محفظه شیر را بر اساس خواص شیمیایی و دمای محیط و همچنین محیطی که دریچه در آن قرار دارد تعیین کنید. معمولاً از برنج برای محیط های خنثی استفاده می شود. فولاد ضد زنگ دارای مقاومت شیمیایی، دما و فشار خوبی است. PVC و پلی آمید معمولاً استفاده می شوند زیرا مقرون به صرفه هستند. با این حال، آنها همچنین در برنامه های کاربردی پیشرفته با مواد شیمیایی تهاجمی استفاده می شوند. در نظر داشته باشید که قطعات مکانیکی مانند پیستون فولادی ضد زنگ و فنر با محیط تماس دارند و همچنین باید سازگار باشند. دریچه های جدا شده با محیط مخصوص در جایی که این قطعات توسط یک غشاء از سیال جدا می شوند موجود است. برای اطلاعات بیشتر به انتخاب مواد محفظه مناسب برای شیر برقی خود مراجعه کنید.
- مواد سیل دیافراگم: مواد مهر باید بر اساس خواص شیمیایی و دمای محیط انتخاب شوند. NBR، EPDM، FKM (Viton) و PTFE (تفلون) گزینه های رایج هستند. رجوع کنید ماده آب بند مناسب برای شیر برقی خود را برای مرجع سریع در مورد مقاومت شیمیایی مواد آب بند انتخاب کنید.
- ولتاژ: شیرهای برقی در نسخه های AC و DC موجود هستند که هر کدام مزایا و معایب کوچکی دارند. برای اطلاعات بیشتر به انتخاب سیم پیچ AC یا DC برای شیر برقی مراجعه کنید.
- عملکرد سوپاپ: بسته به دوره زمانی عملیاتی، می توانید یک شیر معمولی باز یا بسته را انتخاب کنید. اکثر شیرهای برقی معمولاً بسته هستند. اگر زمان باز شدن شیر بیشتر از زمان بسته شدن باشد، شیر معمولی باز ترجیح داده می شود و بالعکس. دو پایدار یا قفل نیز یک گزینه است.
- فشار: شیر باید بتواند حداکثر فشار مورد نیاز برای کاربرد شما را تحمل کند. توجه به حداقل فشار نیز به همان اندازه مهم است زیرا اختلاف فشار بالا می تواند باعث از کار افتادن شیر شود.
- نوع عملکرد: تعیین کنید که آیا برنامه شما به شیر برقی مستقیم، غیر مستقیم یا نیمه مستقیم نیاز دارد.
- دما: اطمینان حاصل کنید که مواد شیر می توانند حداقل و حداکثر دمای مورد نیاز برنامه شما را تحمل کنند. در نظر گرفتن دما نیز برای تعیین ظرفیت سوپاپ ضروری است زیرا بر ویسکوزیته و جریان سیال تأثیر می گذارد.
- زمان پاسخگویی: زمان پاسخ یک شیر زمان مورد نیاز برای رفتن شیر از حالت باز به بسته یا بالعکس است. شیرهای برقی کوچک با عملکرد مستقیم بسیار سریعتر از شیرهای نیمه مستقیم یا غیر مستقیم واکنش نشان می دهند.
- تاییدیه ها: اطمینان حاصل کنید که دریچه بسته به کاربرد دارای گواهی مناسب است.
- درجه حفاظت: اطمینان حاصل کنید که شیر دارای درجه IP مناسب برای محافظت در برابر گرد و غبار، مایع، رطوبت و تماس است.