شیر برقی یا سولنوئیدی (Electric Solenoid Valve) یک شیر کنترل کننده برای جریانات سیال الکترومکانیک و از نیروی الکترومکانیک است. در صورتی که با مفهوم الکترومغناطیس آشنا باشید، می دانید که با ساختن یک سیم پیچ و اتصال جریان برق به آن، می توان به یک آهنربای الکتریکی دست یافت. شیرهای برقی از همین قانون ساده فیزیکی ساخته شده اند.
قطعه اصلی شیرهای الکتریکی، سلونوئید یا همان بوبین است که در مرکز شیر تعبیه شده و از داخل آن، سوزنی شیر رد می شود. دور تا دور سلونوئید (بوبین) نیز سیم پیچ شیر قرار دارد. با وصل شدن جریان در سیم پیچ، سلونوئید به عنوان مغزی این آهنربای الکتریکی عمل می کند. به همین علت حرکت به صورت خطی در آمده و سوزنی شیر به حرکت در می آید. مزیت شیرهای برقی نسبت به شیرهای مکانیکی و دستی، قابلیت کنترل آن ها از راه دور می باشد. نکته دیگر، سرعت پاسخ دهی شیرهای الکتریکی نسبت به تغییرات جریان است. با نصب انواع این شیرها می توان کنترل جریان سیال را مدیریت کرد.
شیرهای برقی بدون سلونوئید یا همان بوبین یک شیر معمولی دستی می باشند.
برای آشنایی با انواع شیر به سایت اسپیتی مراجعه فرمایید.
اجزای تشکیل دهنده شیر برقی یا سولنوئیدی
۱. بدنه شیر
۲. ورودی شیر
۳. خروجی شیر
۴. کویل/ سلونوئید
۵. سیم پیچ
۶. سیم سربی
۷. هسته داخل سلونوئید
۸. فنر
۹. سوزن
اجزای تشکیل دهنده سلونوئید
- قاب
- سیم پیچ و سنبه ی فولادی (قاب آن از ورود گرد و خاک و آب به داخل سلونوئید محافظت می کند)
به قسمت هسته داخل سلونوئید یا بوبین، Plunger یا پیستون گفته می شود. پیستون در حالت غیر فعال بودن شیر، در داخل دهانه کوچک شیر قرار گرفته و آن را می بندد. برق عبوری از کویل، داخل بوبین تولید میدان مغناطیسی می کند. در نتیجه میدان مغناطیسی تولید شده مقداری نیرو یا فشار به پیستون اعمال می کند. در این حالت پیستون در جهت مرکز سیم پیچ یا سلونوئید حرکت می کند تا حفره یا دهانه کوچک شیر باز شود. این مراحل قائده اصلی باز و بسته شدن شیرهای سلونوئیدی یا برقی می باشد.
نحوه عملکرد شیر برقی به دو حالت کاملا باز و کاملا بسته می باشد. وضعیت بسته در این شیرها به این صورت است که پیستون به وسیله فنر بر روی دهانه قرار گرفته و مانع عبور سیال می شود. در ضمن به محض اینکه کویل داخل بوبین یا سلونوئید به برق وصل شود، میدان مغناطیسی ایجاد شده در کویل، باعث بالا بردن پیستون توسط فنر شده و مسیر برای جریان سیال باز می شود.
از این نوع شیر برقی در صنایع وابسته به آب مانند کشاورزی، آبیاری قطره ای و آبرسانی به بناها مورد استفاده قرار می گیرد.
انواع مختلف شیر برقی یا سولنوئیدی
شیر برقی جریان مستقیم
در شیر برقی جریان مستقیم، کویل مغناطیسی شیر در جهت مستقیم باز می شود. در این مدل از شیر برقی، باز و بسته شدن شیر توسط برق دار شدن بوبین انجام می شود.
در حالت عادی شیر برقی جریان مستقیم یا باز است یا بسته. در صورت باز بودن بسته می شوند و در صورت بسته بودن باز می شود. شیرهای برقی برای باز و بسته شدن نیاز به مقدار زیادی از نیرو دارند. اما برای باز ماندن نیاز به نیروی زیادی ندارند.
شیر برقی پایلوت یا غیر مستقیم
از این مدل شیر برقی برای مصارف سنگین که شدت جریان سیال زیاد است استفاده می شود. این مدل شیر برقی برای کار کردن از انرژی الکتریکی کمتری بهره می برد. اما برای باز ماندن شیر انرژی بیشتری نیاز می باشد. این مدل شیر از شیر برقی جریان مستقیم، کندتر است.
شیر برقی دو راهه
در این مدل شیر از دو طرف آن برای عبور و یا قطع کردن جریان سیال استفاده می شود. این شیرها می توانند در دو حالت باز و بسته مورد استفاده قرار گیرند.
در صورت باز بودن شیر همیشه به صورت باز خواهد ماند. در صورتی که به شیر یک جریان اضافه شود که باعث بسته شدن آن می شود. استفاده از این شیر بیشتر در حالت بسته رایج است. در حالتی که نیروی الکتریکی به این شیر وارد نشود و آن را باز نکند، همیشه بسته می ماند.
شیر برقی سه راهه
شیر برقی سه راهه سه عدد پورت اتصال دهنده دارد. در تجهیزاتی از این شیر استفاده می شود که جریان برق کامل به صورت متناوب برای عمل کردن شیر مورد نیاز باشد. از این مدل شیر در دستگاه های قهوه ساز و ماشین لباسشویی استفاده می شود.
شیر برقی چهار راهه
در این مدل شیر چهار عدد و یا تعداد بیشتری پورت برای اتصال وجود دارد. از شیر برقی چهار راه به همراه اکچیوتر استفاده می شود. شیرهای برقی چهار راهه در چند حالت نرمال بسته، نرمال باز یا به صورت ترکیبی از دو حالت هستند.
شیر برقی پنوماتیک
شیر برقی ها به دو دسته کلی شیر برقی هیدرولیکی (مخصوص سیالات مایع) و شیر برقی پنوماتیکی دسته بندی می شوند. از شیر برقی پنوماتیک برای کنترل، قطع و وصل فشار و کنترل میزان هوای عبوری در یک سیستم استفاده می شود. در واقع شیر برقی پنوماتیک مختص صنایع و تجهیزاتی است که با حرکت سیال گاز و یا هوا در تماس هستند.
نیرو برای باز و بسته شدن شیر پنوماتیکی از طریق دستی، الکتریکی، پنوماتیکی تامین می شود. شیرهای پنوماتیک الکتریکی در واقع از طریق انرژی الکتریکی ایجاد شده با ولتاژ مختلف در هسته بوبین عمل می کند.
انواع شیر برقی پنوماتیک
- شیر یکسو کننده پنوماتیک
- شیر کنترل کننده فشار
- شیر پنوماتیک کنترل جریان
- شیر پنوماتیک قطع و وصل کننده جریان
شیر برقی کولر گازی
در کولرهای گازی (اسپلیت) برای تغییر حالت سرمایش به گرمایش نیاز به شیر برقی یا شیر سه راهی است. در حالت تغییر از حالت سرمایش به گرمایش، برد به بوبین شیر برقی دستور می دهد تا مسیر رفت و برگشت گاز مبرد کولر را تغییر دهد. بعد از آن کولر سرمایش را قطع می کند و به حالت گرمایش کار می کند.
شیر برقی کنیستر
یکی دیگر از کاربرد های شیر برقی در صنایع خودروسازی است و به کنیستر مشهور است. در باک خودرو مخزنی به نام کنیستر است که دارای کربن فعال است.
کار این مخزن جمع آوری و جذب بخار بنزین است. بعد از جمع آوری بخار بنزین در داخل مخزن کنیستر مجاری لوله شکل داخل مخزن به سمت مانیفولد هوا هدایت می شود تا در احتراق خودرو استفاده شود.
انتقال بخار بنزین به مانیفولد هوا توسط شیر تخلیه برقی کنیستر یا شیر تخلیه بنزین انجام می شود. تمام فعالیت های این شیر توسط ECU کنترل می شود.
شیربرقی نامور
شیر برقی نامور، یکی از تجهیزات جانبی محرک های بادی (پنوماتیک) است که کنترل ورود جریان باد کمپرسور به عملگر پنوماتیکی را انجام می دهد. یک اکچیتور پنوماتیک، انرژی هوای فشرده را به حرکت دورانی و یا خطی تبدیل می کند.
با نصب این اکچویتور بر روی شیر هایی که به حالت دستی کار می کنند و با داشتن منبع تولید هوای فشرده می توان این شیرها را توسط انرژی باد کنترل کرد. در ضمن می توان با تعبیه شیر برقی نامور بر روی اکچویتور بادی (پنوماتیک)، این اکچویتورها و در نهایت شیرها را به صورت برقی کنترل کرد. در صورت داشتن منبع تولید هوای فشرده انتخاب اکچویتورهای پنوماتیک نسبت به اکچویتورهای برقی به دلیل هزینه پایین تر، مقرون به صرفه تر خواهند بود.
شیر برقی تدریجی
یکی از کاربردهای مهم شیر برقی تدریجی در صنایع وابسته به گاز است. این شیر نقش اساسی در بخش ایمنی و کنترل کننده جریان گاز در تجهیزات گازی را دارد. به این صورت که این شیر در حالت عادی بسته است. اما این شیر می تواند جریان اولیه گاز را با سرعت قابل تنظیم، زیاد کند.
وقتی که بوبین شیر برق دار می شود این شیر با جریان اولیه به سرعت باز شده و سپس با قابلیت تنظیم سرعت به تدریج بسته می شود. این شیر می تواند حتی زمانی که برق قطع است شیر را به سرعت ببندد.
انواع کاربرد شیر برقی تدریجی
- مسدود کننده هوا و گاز
- کنترل و تنظیم مشعل اتمسفریک
- کنترل و تنظیم مشعل فن دار
- قابل استفاده در کوره های صنعتی
موارد استفاده از انواع شیر برقی یا سولنوئیدی
در بیشتر تجهیزات کنترلی سیالات بسیار ضروری است که جریان سیال آغاز و یا متوقف شود. در نتیجه از انواع شیر برقی برای این هدف استفاده می شود. بنابراین بیشترین میزان مصرف از شیرهای برقی در چرخه های سیال یعنی مایعات و گازها است. به همین دلیل در این سری زیر مجموعه ها به شیری نیاز است که به آسانی از راه دور و بدون نیاز به تماس دست، جریان سیال را کنترل کرده و شیر را باز و بسته نماید.
از جمله تجهیزات و سیستم هایی که از شیر برقی استفاده می کنند
- سیستم آب رسانی و لوله کشی آب ساختمان
- سیستم تصفیه آب آشامیدنی
- تصفیه آب های فاضلابی
- ماشین آلات و تجهیزات ساختمانی
- سیستم های خنک کننده و روانکاری
- پکیج
- سیستم های تهویه ساختمانی بزرگ
- کنترل کننده های آب و هوا
- سیستم های حفاظتی
- سیستم های اطفاء حریق
- کمپرسورها
- شیر اطمینان و تخلیه
- سیستم سوخت رسانی
- تجهیزات حمل و نقل
- سیستم های کنترل سوخت مشعل گازی موتورخانه
- کروماتوگرافی گاز
- تجهیزات آنالیز خون
مزایای شیر برقی یا سولنوئیدی
- سرعت بالا
- امنیت زیاد
- طول عمر طولانی
- نیروی محدود برای راه اندازی
- نصب و تعویض راحت
- طراحی جمع و جور
البته توجه داشته باشید که شیر برقی این امکان را نیز دارد که در صورت قطعی برق به صورت دستی کنترل شود. لذا هیچگونه محدودیتی در استفاده از این وسیله وجود ندارد. تنها موردی که باید در هنگام انتخاب شیر برقی به آن دقت کرد، نوع سیستم مورد نظر و یافتن شیر برقی مطابق با نیاز آن سیستم است. بنابراین همان طور که انتخاب و نصب این قطعه مهم است، خراب شدن آن نیز می تواند مشکلات بسیاری را برای دستگاه به وجود آورد.
نظرات کاربران