شیر پنوماتیک

شیر پنوماتیک (Pneumatic Valve)، یک تجهیز مکانیکی یا الکترومکانیکی است که برای مدیریت، هدایت و کنترل جریان هوای فشرده در یک مدار طراحی شده است. این تجهیزات به عنوان "مغز" و "سیستم عصبی" یک سیستم پنوماتیک عمل کرده و با باز و بسته کردن یا تنظیم مسیرهای عبور هوا، تعیین می‌کنند که قدرت هوای فشرده، چگونه، چه زمانی و با چه شدتی به عملگرها (مانند جک‌ها و موتورهای بادی) اعمال شود.

بدون شیرهای پنوماتیک، یک سیستم هوای فشرده تنها یک مدار بسته و غیرقابل کنترل است. این شیرها هستند که به ما اجازه می‌دهند تا انرژی نهفته در هوای فشرده را به حرکات دقیق، سریع و کنترل‌شده تبدیل کنیم. درک تفاوت بین انواع اصلی شیرهای پنوماتیک، کلید طراحی یک مدار کارآمد، ایمن و بهینه است.

سه خانواده اصلی شیرهای پنوماتیک

شیرهای پنوماتیک بر اساس وظیفه اصلی که در مدار انجام می‌دهają، به سه خانواده کاملاً متفاوت تقسیم می‌شوند:

۱. شیرهای کنترل جهت (Directional Control Valves)

وظیفه: تعیین مسیر جریان. این شیرها، رایج‌ترین و شناخته‌شده‌ترین نوع شیر پنوماتیک هستند. وظیفه آنها، هدایت جریان هوا به سمت پورت‌های مختلف و در نتیجه، تعیین جهت حرکت یک عملگر است.

• شیر برقی پنوماتیک (Solenoid Valve): رایج‌ترین روش برای تحریک این شیرها، استفاده از بوبین برقی (سلونوئید) است. با اعمال یک سیگنال الکتریکی از طرف PLC، بوبین یک میدان مغناطیسی ایجاد کرده و اسپول داخلی شیر را جابجا می‌کند تا مسیر جریان هوا را تغییر دهد.

• نحوه نام‌گذاری: این شیرها با دو عدد مشخص می‌شوند، مثلاً "شیر 5/2":

  • عدد اول (5): تعداد پورت‌ها یا راه‌های ورودی/خروجی را نشان می‌دهد.

  • عدد دوم (2): تعداد موقعیت‌های یا حالت‌های کاری اسپول را نشان می‌دهد.

• کاربرد اصلی: کنترل حرکت رفت و برگشتی جک‌های پنوماتیک و تعیین جهت چرخش موتورهای بادی.

۲. شیرهای کنترل فشار (Pressure Control Valves)

وظیفه: مدیریت و تنظیم فشار. این شیرها به عنوان "تنظیم‌کننده‌های قدرت" در مدار عمل می‌کنند.

• رگولاتور فشار (Pressure Regulator): مهم‌ترین و رایج‌ترین شیر کنترل فشار. این تجهیز فشار بالای ورودی از کمپرسور را به یک فشار کاری ثابت و قابل تنظیم در خروجی کاهش می‌دهد تا عملگرها همیشه فشار مناسب را دریافت کنند.

• شیر اطمینان (Safety Valve): یک شیر ایمنی که در صورت بالا رفتن ناخواسته فشار از یک حد مشخص، باز شده و هوای اضافی را به اتمسفر تخلیه می‌کند تا از آسیب به تجهیزات جلوگیری کند.

۳. شیرهای کنترل جریان (Flow Control Valves)

وظیفه: کنترل سرعت عملگرها. این شیرها که با نام "فلوکنترل" نیز شناخته می‌شوند، با محدود کردن یا تنظیم میزان هوای عبوری، مستقیماً سرعت حرکت یک جک یا سرعت چرخش یک موتور بادی را کنترل می‌کنند.

• اساس کار: این شیرها با ایجاد یک گلوگاه قابل تنظیم (معمولاً با یک پیچ)، دبی (لیتر بر دقیقه) هوای عبوری را کم یا زیاد می‌کنند.

• فلوکنترل یک‌طرفه (One-Way Flow Control): رایج‌ترین نوع که در یک جهت، جریان را کنترل کرده و در جهت مخالف، به هوا اجازه عبور آزاد می‌دهد. این شیرها معمولاً مستقیماً بر روی پورت‌های جک پنوماتیک نصب می‌شوند تا سرعت رفت یا برگشت آن را به صورت مستقل تنظیم کنند.

روش‌های تحریک شیرهای کنترل جهت

اسپول یک شیر کنترل جهت، می‌تواند با روش‌های مختلفی جابجا شود:

• تحریک الکتریکی (بوبین - Solenoid): رایج‌ترین روش برای اتوماسیون.

• تحریک دستی (اهرم یا شستی - Manual): برای کنترل دستی توسط اپراتور.

• تحریک مکانیکی (غلتک یا پین - Mechanical): با برخورد یک قطعه مکانیکی به شیر، فعال می‌شود (مانند لیمیت سوئیچ مکانیکی).

• تحریک با فشار هوا (پایلوت - Air Pilot): با اعمال یک سیگنال هوای فشرده به شیر، فعال می‌شود.

نمادهای شماتیک: زبان جهانی پنوماتیک

برای طراحی و عیب‌یابی مدارهای پنوماتیک، از یک زبان گرافیکی استاندارد (بر اساس ISO 1219) استفاده می‌شود. هر شیر با یک نماد خاص نمایش داده می‌شود که اطلاعات زیر را در خود دارد:

• مربع‌ها: نشان‌دهنده تعداد موقعیت‌های شیر.

• خطوط و فلش‌ها در داخل مربع‌ها: نشان‌دهنده مسیرهای جریان در هر موقعیت.

• خطوط خارجی: نشان‌دهنده پورت‌ها (که با اعداد یا حروف مشخص می‌شوند).

• نمادهای کناری: نشان‌دهنده روش تحریک شیر (اهرم دستی، فنر، بوبین برقی و...).

جمع‌بندی: اجزای حیاتی برای کنترل حرکت شیرهای پنوماتیک، اجزای فرماندهی یک سیستم هوای فشرده هستند. درک تفاوت بنیادین بین سه وظیفه اصلی کنترل جهت، کنترل فشار و کنترل جریان، اولین و مهم‌ترین قدم در طراحی یک مدار پنوماتیک است که نه تنها سریع، بلکه ایمن، کارآمد و کاملاً کنترل‌شده باشد. هر یک از این شیرها نقشی منحصربه‌فرد و حیاتی در تبدیل قدرت هوای فشرده به یک حرکت مکانیکی مفید و دقیق ایفا می‌کنند.