شیر برقی (سلونوئید ولو) solenoid valve

شیر برقی یا سلونوئید ولو یک شیر برای عبور مایعات و هوا هست که باز و بسته شدن آن به وسیله برق صورت می‌گیرد.
می‌توان گفت که عملکرد شیر برقی شبیه به کنتاکتور هست، هر دو این‌ها برای عمل کردن نیاز به برق دارند و با وصل شدن برق به بوبین عمل قطع و وصل صورت می‌گیرد.

سلونوئید ولو یک شیر الکترومکانیکی است که برای قطع و وصل جریان مایعات و گازها در صنایع به کار می‌رود.
سلونوئید ولو انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند.
انرژی مکانیکی برای چرخش، یا باز و بسته کردن شیر به کار می‌رود.
در واقع این شیرها به واسطه جریان برق وارد شده به بوبین آن‌ها، جریان سیال (مایعات و گازها) را قطع و وصل می‌کنند.
در شیرهای دو راهه شیر دو وضعیت قطع یا وصل دارد (شیر یا کاملا باز است یا به طور کامل بسته است).
در شیرهای سه راهه سیال ورودی به یکی از دو مسیر خروجی شیر هدایت می‌شود.

مزیت سلونوئید ولو چیست ؟

سلونوئید ولوها مزایای زیادی دارند، از جمله مزایای این شیر می‌توان موارد زیر را نام برد:

• سرعت بالا
• قابلیت اطمینان بالا
• قطع و وصل سریع
• سرویس دهی طولانی
• طراحی یکپارچه
• جریان برق مصرفی پایین

سلونوئید ولو از دو قسمت اصلی بدنه (ولو یا شیر اصلی) و سلونوئید(بوبین) تشکیل شده است.
بهترین کارایی این شیر در مینیمم و ماکزیمم اختلاف فشار است.
بهترین طراحی دیافراگم برای جریان های بسیار بالا که نسبت به شیرهای با مشخصات و ابعاد مشابه بالاترین کارایی را دارد.
در این میان مدل شیر برقی‌های دیگر سلونوئید ولو سریعترین پاسخ دهی را دارند.
با توجه به گستره وسیعی از انواع اجزاء الکتریکی، می‌توان این شیر را برای رنج گسترده ای از کاربردها به کار برد.

با توجه به امکان کنترل دستی شیر، حتی در صورت قطعی برق نیز می‌توان از این مدل شیر استفاده کرد
. طراحی شیر به صورتی است که به آسانی می‌توان به اجزاء داخلی شیر برای تعمیرات و نگهداری دسترسی داشت.

اجزاء سلونوئید ولو

سلونوئید ولو به طور کلی شامل سیم پیچ، میله آهنی، فنر، شیر کنترلی و کابل کنترلی می‌شود.
شیر از پورت ورودی و خروجی، دیافراگم و فنر دیافراگم تشکیل می‌شود.
در حالتی که شیر فعال است، همواره جریان کمی از سیال از مجرا و شیر کنترلی عبور می‌کند.
در سلونوئید ولو از آب بندی های لاستیکی یا فلزی برای آب بندی قسمت های مختلف استفاده می‌شود.
یک فنر (فنر دیافراگم) نیز برای باز یا بسته نگه داشتن دیافراگم در حالت هایی که شیر غیرفعال است استفاده می‌شود.

انواع شیرهای سلونوئیدی

• شیر برقی هیدرولیکی
• شیر برقی پنیوماتیکی

انواع شیرهای هیدرولیکی و پنوماتیکی

• شیر هیدرولیک کنترلی
•  شیر هیدرولیک توزیع کننده پیلوت دار
• شیر هیدرولیک کنترل فشار
• شیر پنوماتیک متعادل کننده پروپوشنال
• شیر ماژولار پنوماتیک
• شیر پنوماتیک دستی

سلونوئید چیست؟

آن قسمت از شیر برقی که مکانیزم آن باز و بسته کردن شیر هست سلونوئید گفته می‌شود.
سلونوئید از سه قسمت سیم پیج – قاب و سنبه سلونوئید تشکیل شده که قاب ها از لایه‌های ورق فولاد ساخته شده و موقع وصل شدن برق به سیم پیچ، قاب آهنربا می‌شود و باعث جذب سنبه و حرکت آن می‌شود و سنبه سلونوئید قسمت متحرک درونی سلونوئید محسوب می‌شود.

شیر برقی نمونه‌های مختلفی دارد مثل شیر برقی سروو – شیر برقی NC – شیر برقی NO و غیره.
شیرهای برقی به صورت دو راهه، سه راهه، و چهار راهه درست می‌شوند که در سه راهه مثل کنتاکت رله یک ورودی یا مشترک و دو خروجی که یکی در حالت عادی باز و دیگری در حالت عادی بسته است.
و در شیر برقی چهار راهه انگار دو تا شیر برقی به هم وصل شده اند یعنی دو تا ورودی داریم و دو تا خروجی.

یک سری نکات هست که در هنگام انتخاب شیر برقی باید به آن توجه کنیم:

1. ولتاژ ورودی: ولتاژ آن DC یا AC باشد و مقدار ولتاژ آن در چه بازه ای باشد.
2. حداکثر زمان روشن بودن آن
3. اندازه دهانه چه سایزی باشد، تا مطابق با لوله ای که وصل کرده ایم یا قرار است تهیه کنیم باشد.
4. فشار : مقدار فشاری که می تواند تحمل کند که مقدار فشارش بر اساس بار است.
5. ماده ای قابل استفاده در آن : موادی که میخواهیم از آن عبور دهیم مثل مایعات، مایعات قابل انفجار و هوا. 

از شیر برقی معمولا در دستگاه ها استفاده می‌شود که plc آن را کنترل می‌کند اما مثال‌های ساده تری هم هست که بشود از شیر برقی استفاده کرد.
نمونه ساده آن، استفاده از آن برای آبیاری باغ و باغچه هست اگر بخواهیم آن را اتوماتیک آبیاری بکنیم می‌توانیم با استفاده از تایمر و شیر برقی این کار را انجام دهیم.
نمونه دیگر استفاده از شیر برقی برای بشکه هست که می‌توانیم با فلوتر این فرمان را به شیر بدهیم تا هر موقع بشکه یا مخزن پر شد عمل قطع را برایمان انجام دهد.

مدار عملکردی سلنوئید ولو

سلنوئید ولو جهت باز، بسته و کنترل کردن شدت جریان مایع یا گاز عبوری از درون لوله استفاده می‌شود.
نحوه عملکرد این شیرها از طریق مدار آن‌ها کاملا قابل درک است.
یک شیر 2/2، دارای دو دریچه (ورودی و خروجی) و دو وضعیت است.
این شیرها می‌توانند از نوع   Normally open و یا Normally close باشند. در نوع Normally open، هنگامی که جریانی در سیم پیچ ها جاری نمی‌باشد (deenergized state)، ولو باز بوده و سیال می‌تواند از دریچه عبور کند؛ اما در نوع Normally close ، هنگامی که جریانی از سیم پیچ‌ها عبور نمی‌کند، ولو بسته بوده و مانع از عبور سیال از دریچه می‌شود.

یک شیر 2/3 دارای 3 مجرا و 2 موقعیت بوده و می‌­تواند دو مدار را قطع و وصل کند.
در شکل زیر نحوه عملکرد مدار این شیر را مشاهده می‌­کنید.

• پیکان‌­های موجود در شکل­‌ها بیانگر جهت جریان میان مجرا­ها است.

مدار عملکردی سلنوئید ولو

نحوه عملکرد

سلنوئید ولو­ها دارای انواع عملکرد مختلف هستند که عبارتند از:

• عملکرد مستقیم
• عملکرد غیر­مستقیم
• عملکرد نیمه­‌مستقیم

عملکرد مستقیم

این نوع از سلنوئید ولو­ها ساده­‌ترین نحوه عملکرد را دارند.
یک فنر کوچک پیستون را به سمت پایین نگه می‌­دارد تا شیر بسته شود.
پیستون از مواد فرومغناطیسی ساخته می‌­شود.

یک سیم­پیچ الکتریکی در اطراف پیستون قرار می‌­گیرد.
هنگامی که سیم­پیچ با جریان الکتریکی تحریک شود، یک میدان مغناطیسی شکل گرفته که پیستون را به سمت بالا حرکت می‌­دهد که این کار باعث باز شدن دریچه و جاری شدن سیال می‌­شود.

این ولو، یک ولو  Normally Close نامیده می‌­شود.
ولو normally open نیز عملکرد عکس چیزی که بیان شد را دارد؛ به این صورت که هنگامی که سیم­پیچ با جریان الکتریکی تحریک نشده است، دریچه باز است.
با جاری­شدن جریان الکتریکی در سیم­پیچ، پیستون به سمت پایین حرکت کرده و دریچه بسته می­‌شود.

فشار عملکرد و میزان جریان عبوری مستقیما با قطر دریچه و نیروی مغناطیسی سلنوئید ولو متناسب است.
این روش عمکرد برای مقدار جریان‌­های پایین استفاده می‌­شود.
سلنوئید ولو­های با عملکرد مستقیم این توانایی را دارند تا در فشار­های صفر تا ماکزیمم فشار مجاز عمل کنند.
در شکل زیر نحوه عملکرد یک شیر 2/2 با عملکرد مستقیم نمایش داده شده است.

عملکرد مستقیم سلنوئید ولو

عملکرد غیر مستقیم

در سلنوئید ولوهای با عملکرد غیر مستقیم(servo operated یا  pilot operated) از اختلاف فشار سیال بین مجراهای ولو برای باز و بسته شدن استفاده می‌شود.
معمولا این نوع از ولوها نیازمند یک اختلاف فشار حداقلی 0.5 bar هستند.
ورودی و خروجی توسط یک واسط لاستیکی از یکدیگر جدا شده است که دیافراگم نامیده می‌شود.
این واسط لاستیکی دارای یک حفره است که سیال از طریق آن می‌تواند به بخش بالایی جریان پیدا کند.
میزان فشار و همچنین فنری که در بالای دیافراگم قرار دارد، بسته ماندن ولو را تضمین می‌کند.
چمبر بالای دیافراگم از طریق یک مسیر کوچک به مجرای فشار پایین متصل است.

این اتصال در حالت بسته توسط ولو قطع می‌شود.
قطر این حفره پایلوت از قطر حفره دیافراگم بزرگتر است.
هنگامی که سلنوئید تحریک می‌شود، حفره پایلوت باز شده که باعث می‌شود فشار بالای دیافراگم افت کند.
به علت اختلاف فشار دو طرف دیافراگم، دیافراگم بالا رفته و سیال می‌تواند از ورودی به خروجی جریان پیدا کند.
سلنوئید ولوهای غیر مستقیم می‌توانند تنها برای یک جهت جریان استفاده شوند.
این نوع از سلنوئید ولو در کاربردهای با اختلاف فشار کافی و شدت جریان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ برای مثال در سیستم‌های آبیاری و کارواش.

عملکرد غیر مستقیم سلنوئید ولو

عملکرد نیمه مستقیم

سلنوئید ولوهای با عملکرد نیمه مستقیم، مشخصه‌های دو نوع قبلی را با هم دارا است.
این ولوها می‌توانند در فشار صفر کار کرده و در عین حال شدت جریان زیادی را کنترل کنند.
این نوع از ولو از یک نظر تا حدودی مشابه ولو غیرمستقیم بوده و دارای یک دیافراگم و یک حفره کوچک در دو طرف است.
تفاوت آن در این است که پیستون آن مستقیما به دیافراگم متصل است.

هنگامی که پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند، مستقیما دیافراگم را حرکت داده تا ولو را باز کند.
به طور همزمان، حفره دیگری توسط پیستون باز شده که قطر بزرگتری نسبت به حفره اول در دیافراگم دارد.
این باعث افت فشار در چمبر بالای دیافراگم خواهد شد.
در نتیجه دیافراگم نه تنها توسط پیستون، بلکه توسط اختلاف فشار نیز به بالا حرکت خواهد کرد.
این ترکیب باعث می‌شود تا ولو بتواند در فشار صفر کار کند و در عین حال بتواند جریان بالایی را کنترل کند.
اغلب، سلنوئید ولوهای نیمه مستقیم نسبت به غیر مستقیم دارای کویل‌های قوی‌تری هستند.

این نوع از ولوها با نام assisted-lift valve نیز شناخته می‌شوند.

عملکرد نیمه مستقیم سلنوئید ولو