شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه چیست؟

شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه یکی از ساده ترین و در عین حال ضروری ترین اجزا در سیستم های قدرت سیال است. این نام دقیقاً به شما می گوید که چه کاری انجام می دهد: دارای دو پورت سیال و دو موقعیت کاری مجزا است. آن را به عنوان یک کلید روشن و خاموش پیچیده برای روغن هیدرولیک در نظر بگیرید، شبیه به نحوه کنترل جریان آب در خانه شما توسط شیر آب.

این دو پورت معمولا ورودی و خروجی نامیده می شوند، اگرچه در سیستم های هیدرولیک این اصطلاحات بسته به طراحی مدار شما می توانند انعطاف پذیر باشند. برخلاف شیرهای پیچیده‌تر که دارای پورت‌های جداگانه P (فشار)، T (مخزن)، A و B (کار) هستند، یک شیر دو طرفه بر یک وظیفه اساسی تمرکز می‌کند: اجازه دادن به جریان بین دو نقطه یا مسدود کردن کامل آن.

این شیرها در دو پیکربندی اصلی وجود دارند. یک دریچه معمولی بسته (NC) هنگامی که هیچ نیرو یا نیرویی اعمال نمی شود بسته می ماند و تمام جریان را مسدود می کند. هنگامی که آن را فعال می کنید، دریچه باز می شود و مایع می تواند از آن عبور کند. یک شیر معمولی باز (NO) برعکس عمل می کند، شروع به باز شدن می کند و با فعال شدن بسته می شود. انتخاب بین این دو کاملاً به این بستگی دارد که وقتی سیستم شما قدرت را از دست می دهد چه اتفاقی می افتد. برای کاربردهای حیاتی ایمنی، باید به دقت فکر کنید که آیا می‌خواهید جریان در یک سناریوی از دست دادن توان جریان داشته باشد یا خیر.

زیبایی شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه در سادگی آن نهفته است. این دریچه‌ها تنها با کنترل عملکرد مجوز اولیه یا رد کردن، به بلوک‌های ساختمانی برای منطق هیدرولیکی پیچیده‌تر تبدیل می‌شوند. می توانید چندین شیر دو طرفه را در یک بلوک منیفولد ترکیب کنید تا مدارهای کنترلی پیچیده ای ایجاد کنید و در عین حال آب بندی و قابلیت اطمینان عالی را حفظ کنید.

انواع طراحی هسته: Poppet vs Spool Construction

هنگامی که مهندسان یک شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه را انتخاب می کنند، بزرگترین تصمیم به ساختار داخلی مربوط می شود. دو طرح بر بازار تسلط دارند و هر کدام یک مبادله مهندسی متفاوت بین عملکرد آب بندی و ظرفیت جریان ایجاد می کند.

طراحی دریچه پاپت: حداکثر عملکرد آب بندی

دریچه‌های پاپت از یک عنصر مخروطی یا توپی شکل استفاده می‌کنند که روی یک نشیمنگاه دقیق فشار می‌آورد تا جریان را مسدود کند. هنگامی که نیرو اعمال می شود (توسط فنر یا محرک)، این عنصر از روی صندلی بلند می شود و مایع از آن عبور می کند. تماس فیزیکی بین پاپپت و صندلی چیزی را ایجاد می کند که مهندسان آن را مهر و موم سخت می نامند.

این طراحی کنترل نشتی استثنایی را ارائه می دهد. شیرهای دو طرفه نوع پاپت با کیفیت بالا می توانند نشت داخلی نزدیک به صفر را، اغلب کمتر از 0.7 سی سی در دقیقه (حدود 10 قطره در دقیقه) حتی در فشارهای 350 بار یا 5000 psi به دست آورند. برای کاربردهایی که نیاز دارید بار را برای ساعت ها یا روزها بدون هیچ گونه رانشی نگه دارید، هیچ چیز بهتر از یک دریچه پاپت نیست.

ضربه کوتاه عنصر poppet زمان پاسخگویی سریع را نیز فعال می کند. بسیاری از دریچه های پاپت با عملکرد مستقیم تقریباً در 50 میلی ثانیه سوئیچ می شوند. طراحی ساده با قطعات متحرک کمتر معمولاً به عمر طولانی تر و نیازهای تعمیر و نگهداری کمتر منجر می شود. طرح‌های پاپت ممتاز می‌توانند آب‌بندی دو جهته را فراهم کنند، به این معنی که بدون توجه به اینکه فشار از کدام جهت اعمال می‌شود، جریان را به طور موثر مسدود می‌کنند.

طراحی دریچه قرقره: ظرفیت جریان بالا

دریچه های قرقره رویکرد متفاوتی دارند. یک عنصر استوانه ای (قرقره) در داخل یک محفظه با حفاری دقیق می لغزد. این قرقره دارای برآمدگی هایی به نام زمین و قسمت های فرورفته ای به نام شیار است. همانطور که قرقره حرکت می کند، این ویژگی ها یا پورت ها را مسدود می کنند یا آنها را از طریق گذرگاه های داخلی متصل می کنند.

محدودیت اساسی دریچه های قرقره نشت خلاص است. باید فاصله کمی بین قرقره و سوراخ وجود داشته باشد تا قرقره آزادانه حرکت کند و به ناچار مایع از این شکاف نشت می کند. اما دریچه های قرقره ای از آنچه در آب بندی صرف نظر می کنند، ظرفیت جریان را به دست می آورند.

نوآوری های اخیر به طور چشمگیری قابلیت های جریان دریچه قرقره را بهبود بخشیده است. با طراحی مسیرهای جریان داخلی متعدد در بدنه شیر و شیارهای قرقره، سازندگان راه هایی را برای چند برابر کردن ظرفیت جریان بدون افزایش قطر قرقره یافته اند. برخی از دریچه‌های دو طرفه از نوع قرقره‌ای پیشرفته که با پایلوت کار می‌کنند، اکنون جریانی تا ۱۱۰۰ لیتر در دقیقه را کنترل می‌کنند و در عین حال بدنه سوپاپ را تا حد معقولی فشرده نگه می‌دارند.

این نوآوری ساختاری اهمیت دارد زیرا به طور سنتی، افزایش جریان به معنای بزرگتر کردن قرقره در قطر است. قرقره های بزرگتر به نیروی بیشتری برای حرکت و ماشینکاری پیچیده تر نیاز دارند. رویکرد چند مسیری به شما امکان می دهد از تجهیزات تولید استاندارد استفاده کنید در حالی که به طور چشمگیری جریان نامی را بهبود می بخشد. برای کاربردهایی مانند تخلیه سریع پمپ در سیستم های هیدرولیک پرقدرت، این ظرفیت جریان، شیرهای قرقره را تنها انتخاب عملی می کند.

انتخاب بین طرح های پاپت و قرقره نشان دهنده یک نقطه تصمیم گیری مهندسی کلاسیک است. اگر برنامه شما مستلزم نگهداشتن فشار بالا استاتیکی (مانند بستن هیدرولیک یا جداسازی آکومولاتور) است، مشخصه نشتی صفر دریچه پاپت ضروری است. اما اگر به سوئیچینگ با جریان بالا پویا نیاز دارید (مانند تخلیه سریع پمپ)، ظرفیت جریان یک شیر قرقره به نیاز حیاتی تبدیل می شود.

نحوه عملکرد این شیرها: روش های فعال سازی

یک شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه برای تغییر موقعیت به نیرو نیاز دارد. روشی که برای تولید آن نیرو استفاده می‌کنید به طور قابل توجهی بر سرعت پاسخ، ظرفیت فشار و قابلیت اطمینان شیر تأثیر می‌گذارد. دو رویکرد تحریک الکتریکی بر کاربردهای صنعتی غالب هستند.

شیرهای برقی مستقیم

در طراحی مستقیم، یک سیم پیچ الکترومغناطیسی آرمیچری را می کشد که مستقیماً به عنصر سوپاپ متصل می شود. هنگامی که سیم پیچ را انرژی می دهید، نیروی مغناطیسی فورا پاپت یا قرقره را حرکت می دهد.

مزیت اصلی سرعت است. شیرهای دو طرفه با عملکرد مستقیم معمولاً در حدود 50 میلی ثانیه از لحظه اعمال برق پاسخ می دهند. به همان اندازه مهم، این شیرها برای کار کردن به فشار سیستم وابسته نیستند. آنها در هنگام راه اندازی سیستم یا در شرایط کم فشار به طور قابل اعتماد کار می کنند. برای عملکردهای حیاتی ایمنی مانند مدارهای تخلیه آکومولاتور، شیرهای پاپت با عملکرد مستقیم را می توان به صورت فنری برگرداند، به این معنی که در صورت قطع برق، بدون نیاز به حداقل فشار هیدرولیکی، به طور خودکار به موقعیت ایمن باز می گردند.

پیشرفت های اخیر در فناوری شیر برقی کم توان (LPSV) چشم انداز کارایی را تغییر داده است. شیرهای برقی سنتی ممکن است به طور مداوم 10-20 وات مصرف کنند. طراحی های مدرن LPSV مصرف برق را تا 1.4 وات کاهش داده اند و برخی از واحدهای تخصصی به 0.55 وات می رسند.

این کاهش قدرت چندین مزیت عملی ایجاد می کند. مصرف برق کمتر به معنای تولید گرمای کمتر است که به طور مستقیم عمر کویل را افزایش می دهد و استرس حرارتی روی آب بندی ها و سایر اجزا را کاهش می دهد. در طرح‌های آرمیچر مرطوب (جایی که سیال هیدرولیک هسته شیر برقی را احاطه می‌کند)، گرمای بیش از حد می‌تواند باعث شود که مایعات خاصی مانند مخلوط آب و گلیکول شکسته شوند و رسوبات لاکی روی قطعات متحرک ایجاد کنند. با به حداقل رساندن گرما از منبع، فناوری LPSV به این مکانیسم تخریب طولانی مدت می پردازد.

از منظر سیستم، توان کمتر همچنین به این معنی است که می توانید شیرهای بیشتری را از همان منبع تغذیه و مدار کنترل کار کنید. در محیط های خطرناک مانند کاربردهای نفت و گاز، کاهش مصرف برق خطر منابع اشتعال را کاهش می دهد. بسیاری از دریچه‌های LPSV می‌توانند الزامات ذاتاً ایمن را برآورده کنند و به طور قابل توجهی رتبه‌بندی ایمنی را در اتمسفرهای انفجاری بهبود بخشند.

شیرهای برقی که توسط خلبان کار می کنند

شیرهایی که به صورت پایلوت کار می کنند از یک دریچه کوچک با عملکرد مستقیم برای کنترل فشار سیستم استفاده می کنند که سپس نیروی لازم برای حرکت عنصر اصلی شیر را فراهم می کند. شیر برقی فقط نیاز به جابجایی یک پاپت خلبان کوچک دارد. فشار سیستم که بر روی یک پیستون یا قرقره اعمال می شود، باعث بالا بردن سنگین حرکت عنصر اصلی کنترل جریان می شود.

این رویکرد قابلیت های جریان و فشار بسیار بالاتری را نسبت به طراحی های مستقیم امکان پذیر می کند. دریچه‌های کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه که توسط پایلوت کار می‌کنند می‌توانند جریان‌های نزدیک یا بیش از ۱۰۰۰ لیتر در دقیقه و فشار تا ۵۰۰ بار را تحمل کنند. خود شیر برقی کوچک و کم مصرف باقی می ماند زیرا فقط مرحله آزمایشی را کنترل می کند.

با این حال، عملیات آزمایشی مصالحه های ذاتی ایجاد می کند. زمان پاسخ به طور قابل توجهی افزایش می یابد، معمولا به 100 میلی ثانیه یا بیشتر. شیر برای ایجاد فشار پایلوت و برای حرکت دادن عنصر اصلی بزرگتر به زمان نیاز دارد. پیچیدگی طراحی افزایش می‌یابد زیرا اکنون گذرگاه‌های خلبانی دارید که اغلب با دهانه‌های کوچک برای کنترل فشار هستند. این گذرگاه‌های کوچک باعث می‌شود که شیرهایی که توسط پایلوت کار می‌کنند نسبت به آلودگی سیال حساس‌تر شوند. ذره ای که به طور بی ضرر از یک دریچه با اثر مستقیم عبور می کند، می تواند دهانه خلبان را مسدود کند و از جابجایی شیر اصلی جلوگیری کند.

شیرهایی که به صورت پایلوت کار می کنند نیز برای عملکرد به حداقل فشار سیستم نیاز دارند. اگر فشار به زیر آستانه مورد نیاز برای حرکت قرقره اصلی کاهش یابد، ممکن است شیر ​​به طور کامل یا اصلا جابجا نشود، حتی اگر مرحله آزمایشی به درستی کار کند. این وابستگی آنها را برای برنامه هایی که نیاز به عملیات در حین راه اندازی یا در سناریوهای ایمن خرابی دارند که ممکن است فشار سیستم از بین برود، کمتر مناسب است.

مدیریت پاسخ دینامیک و شوک سیستم

پاسخ سریع سوپاپ در کل مطلوب به نظر می رسد، اما مشکلات خاص خود را ایجاد می کند. هنگامی که یک شیر دو طرفه در 50 میلی ثانیه بسته می شود، ناگهان حرکت سیال متوقف می شود. این تغییر سریع در سرعت جریان باعث ایجاد نوک فشار می شود که گاهی اوقات به آن چکش آب می گویند که می تواند به قطعات آسیب برساند.

در حال حاضر بسیاری از سازندگان مکانیزم های تغییر نرم را برای شیرهای کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه ارائه می دهند. با افزایش زمان جابجایی از 50 میلی ثانیه به محدوده 150 تا 300 میلی ثانیه، این مکانیسم ها گذرای فشار را هموار می کنند. شما مقداری از سرعت پاسخگویی را با ثبات بسیار بهبود یافته سیستم معاوضه می کنید. جابجایی کمی کندتر ممکن است ظرفیت نامی سوپاپ را تا حدی کاهش دهد، اما از بارهای ضربه ای که عمر قطعه را در سایر نقاط سیستم شما کوتاه می کند، جلوگیری می کند.

انتخاب بین طرح‌های مستقیم و طراحی‌های آزمایشی از منطق روشنی پیروی می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به پاسخ سریع، قابلیت اطمینان در شرایط کم فشار یا عملکرد در محیط‌های آلوده دارند، شیرهای عمل مستقیم قابلیت اطمینان بالایی را ارائه می‌دهند. ساخت ساده تر آنها به معنای نقاط شکست بالقوه کمتر است. برای کاربردهای با جریان یا فشار بالا که در آن سیال تمیز و فشار سیستم پایدار دارید، دریچه‌های پایلوت ظرفیت لازم را فراهم می‌کنند. فقط درک کنید که پیچیدگی اضافه نیاز به فیلتراسیون مایعات دقیق تر و روش های عیب یابی پیچیده تری دارد.

مشخصات کلیدی عملکردی که باید بدانید

هنگام انتخاب یک شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه، چندین پارامتر فنی تعیین می کنند که آیا یک شیر در برنامه شما کار می کند یا خیر. درک این مشخصات به شما کمک می کند قابلیت های شیر را با نیازهای سیستم مطابقت دهید.

رتبه بندی فشار

شیرهای دو طرفه درجه صنعتی معمولاً فشار کاری مداوم تا 350 بار (5000 psi) را تحمل می کنند. مدل های با کارایی بالا این را تا 500 بار افزایش می دهند. این درجه بندی فشار برای هر دو پورت اعمال می شود، اگرچه نصب خاص (نحوه جهت گیری شیر نسبت به منابع فشار) بر نیروهای واقعی وارد بر اجزای داخلی تأثیر می گذارد.

برای شیرهای پاپت، فشار در واقع به آب بندی کمک می کند. فشار بیشتر پاپت را محکم‌تر به صندلی خود فشار می‌دهد و نشتی را کاهش می‌دهد. برای دریچه های قرقره، فشار بسیار بالا می تواند نشت خلاص را افزایش دهد، اگرچه طراحی های با کیفیت از طریق ساخت دقیق این اثر را به حداقل می رساند.

محدوده ظرفیت جریان

محدوده جریان برای شیرهای کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه طیف عظیمی را در بر می گیرد. شیرهای کوچک با عملکرد مستقیم ممکن است فقط 1.1 لیتر در دقیقه را برای کاربردهای کنترل دقیق تحمل کنند. واحدهای صنعتی استاندارد معمولاً در محدوده 40-80 لیتر در دقیقه قرار می گیرند. دریچه‌های قرقره‌ای بزرگ که با پایلوت کار می‌کنند، ظرفیت را به 285 لیتر در دقیقه یا بیشتر می‌رسانند، با طرح‌های تخصصی به 1100 لیتر در دقیقه.

ظرفیت جریان مستقیماً با افت فشار ارتباط دارد. با افزایش جریان از طریق یک شیر، مقاومت در برابر آن جریان باعث کاهش فشار می شود. رابطه بین سرعت جریان و افت فشار (مشخصه ΔP-Q) برای عملکرد شیر اساسی است. جریان بیشتر از طریق یک اندازه سوپاپ معین به معنی افت فشار بیشتر است که انرژی را به عنوان گرما هدر می دهد و فشار موجود را برای محرک های شما کاهش می دهد.

مهندسان مسیرهای جریان را برای به حداقل رساندن افت فشار در جریان نامی بهینه می کنند. طرح‌های قرقره چند مسیره که قبلاً ذکر شد، به طور خاص با افزایش سطح جریان موثر بدون بزرگ‌تر کردن بدنه سوپاپ، این موضوع را برطرف می‌کنند. هنگام مقایسه شیرها، همیشه افت فشار را در نرخ جریان مورد انتظار خود بررسی کنید، نه فقط حداکثر جریان نامی.

مشخصات نشتی داخلی

نشت داخلی اندازه گیری می کند که چه مقدار سیال از یک دریچه در زمانی که باید کاملاً بسته شود عبور می کند. برای شیرهای دو طرفه نوع پاپت، سازندگان معمولاً نشتی را از صفر تا 9 قطره در دقیقه در حداکثر فشار نامی مشخص می‌کنند. شیرهای پاپت با کیفیت بالا کمتر از 0.7 سی سی در دقیقه (حدود 10 قطره در دقیقه) در 350 بار به دست می آورند. این نشتی نزدیک به صفر، آنها را برای کاربردهای نگهداری بار ایده آل می کند، جایی که حتی نشتی کوچک به سیلندر هیدرولیک اجازه می دهد در طول زمان جابجا شود.

دریچه های قرقره به دلیل فاصله بین قرقره و سوراخ به طور ذاتی نشتی بیشتری دارند. در حالی که نشتی دقیق به تحمل و فشار تولید بستگی دارد، همیشه بیشتر از طرح‌های پاپت است. برای کاربردهایی که مقداری نشتی قابل قبول است (مانند عملکردهای سوئیچینگ به جای عملکردهای نگهدارنده)، دریچه های قرقره نشتی را با ظرفیت جریان تعویض می کنند.

سازگاری سیالات و مواد مهر و موم

سیال هیدرولیکی که استفاده می کنید انتخاب مواد آب بند را تعیین می کند و مواد آب بند مستقیماً بر طول عمر شیر تأثیر می گذارد. اکثر شیرهای کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه دارای آب بندی استاندارد هستند که برای روغن های هیدرولیک مبتنی بر نفت طراحی شده اند. اینها معمولاً از لاستیک نیتریل (Buna-N) استفاده می کنند که عملکرد خوبی را با روغن های معدنی ارائه می دهد و در محدوده دمایی وسیعی کار می کند.

با این حال، اگر سیستم شما از مخلوط آب-گلیکول، مایعات استر فسفات یا هیدرولیک های زیست تخریب پذیر استفاده می کند، باید مهر و موم های سازگار را مشخص کنید. به عنوان مثال، شیرهایی که برای سیالات استر فسفات طراحی شده اند، از مهر و موم های EPDM (اتیلن پروپیلن دی ان مونومر) استفاده می کنند. نصب یک شیر با مهر و موم EPDM در یک سیستم نفتی-روغنی یا بالعکس، باعث تورم یا خراب شدن آب بندی می شود و منجر به خرابی سریع می شود.

این ناسازگاری مطلق است. استفاده از مواد مهر و موم نادرست نه تنها عمر را کوتاه می کند، بلکه باعث آسیب فوری و دائمی می شود. همیشه قبل از نصب، نوع مایع را بررسی کنید و سازگاری مهر و موم را تأیید کنید.

زمان پاسخ و عمر چرخه

زمان پاسخ اندازه گیری سرعت جابجایی شیر از یک موقعیت به موقعیت دیگر پس از دریافت سیگنال است. دریچه‌های مستقیم عمل معمولاً در 50 میلی‌ثانیه پاسخ می‌دهند، در حالی که طراحی‌های پایلوت 100 تا 150 میلی‌ثانیه یا بیشتر طول می‌کشد. برای برنامه هایی که شامل سوئیچینگ مکرر هستند، پاسخ سریعتر به معنای بهره وری بالاتر است.

عمر چرخه نشان می دهد که یک شیر می تواند چند عملیات کامل را قبل از نیاز به تعمیر و نگهداری یا تعویض انجام دهد. شیرهای دو طرفه با کیفیت بالا می‌توانند میلیون‌ها چرخه را انجام دهند، اما عمر واقعی به شدت به تمیزی سیال، شدت چرخه فشار و اینکه آیا شیر نزدیک به حداکثر درجه‌بندی خود کار می‌کند بستگی دارد.

کاربردهای رایج در سراسر صنایع

شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه تقریباً در هر سیستم هیدرولیکی ظاهر می شود، اما کاربردهای خاص به ویژه قابلیت های آن را به نمایش می گذارد.

ساخت و ساز و تجهیزات سنگین

بیل مکانیکی، لودر و جرثقیل برای کنترل سیلندرها و موتورهای هیدرولیک متعدد به شیرهای دو طرفه متکی هستند. در این ماشین‌ها، شیرها اغلب در مجموعه‌های منیفولد پیچیده ادغام می‌شوند، جایی که فضا و وزن نگرانی‌های حیاتی هستند. این تجهیزات در شرایط سخت با دمای افراطی، ارتعاش و آلودگی احتمالی سیال ناشی از محیط های گرد و غبار کار می کنند.

برای تجهیزات سیار، سازندگان به طور فزاینده ای از شیرهای دو طرفه کارتریجی استفاده می کنند که در منیفولدهای سفارشی نصب شده اند. این رویکرد لوله‌کشی خارجی را حذف می‌کند، نقاط نشتی را کاهش می‌دهد و امکان طراحی ماشین‌های فشرده‌تر را فراهم می‌کند. دریچه ها ممکن است بالابر بوم، شیب سطل یا گسترش تثبیت کننده را با عملکردهای متعددی که توسط یک کنترل کننده الکترونیکی هماهنگ می شوند، کنترل کنند.

تولید صنعتی و اتوماسیون

پرس های هیدرولیک، ماشین های قالب گیری تزریقی و سیستم های مونتاژ خودکار از شیرهای دو طرفه برای کنترل دقیق عملیات پرس، گیره و موقعیت یابی استفاده می کنند. در اینجا، تکرارپذیری و سرعت پاسخ بیشتر اهمیت دارد. دریچه ای که یک دستگاه گیره را کنترل می کند ممکن است صدها بار در روز چرخه بزند و باید نیرو و زمان بندی ثابتی را حفظ کند.

نشت داخلی اندازه گیری می کند که چه مقدار سیال از یک دریچه در زمانی که باید کاملاً بسته شود عبور می کند. برای شیرهای دو طرفه نوع پاپت، سازندگان معمولاً نشتی را از صفر تا 9 قطره در دقیقه در حداکثر فشار نامی مشخص می‌کنند. شیرهای پاپت با کیفیت بالا کمتر از 0.7 سی سی در دقیقه (حدود 10 قطره در دقیقه) در 350 بار به دست می آورند. این نشتی نزدیک به صفر، آنها را برای کاربردهای نگهداری بار ایده آل می کند، جایی که حتی نشتی کوچک به سیلندر هیدرولیک اجازه می دهد در طول زمان جابجا شود.

مدارهای نگهدارنده بار و آکومولاتور

برخی از کاربردها نیاز دارند که یک شیر دو طرفه فشار را برای مدت طولانی بدون هیچ گونه رانش نگه دارد. گیره های هیدرولیک، بالابرهای وسایل نقلیه و بارهای معلق در این دسته قرار می گیرند. در اینجا، حتی نشتی کوچک غیرقابل قبول است زیرا اجازه خزش را در طول زمان می دهد.

شیرهای دو طرفه نوع Poppet بر این کاربردها غالب هستند. نشتی نزدیک به صفر آنها برای ساعت ها یا روزها بدون مصرف برق موقعیت خود را حفظ می کند. بسیاری از طرح ها به طور معمول بسته هستند، بنابراین از دست دادن توان باعث می شود که شیر بسته شود و بار به طور ایمن حفظ شود.

مدارهای آکومولاتور از شیرهای دو طرفه برای شارژ، جداسازی یا تخلیه آکومولاتورها استفاده می کنند. در حین خاموش شدن سیستم، یک شیر دو طرفه می تواند یک باتری شارژ شده را ایزوله کند و انرژی ذخیره شده را برای راه اندازی بعدی حفظ کند. یا سوپاپ می تواند باتری را برای نگهداری ایمن تخلیه کند. توانایی ارائه آب بندی دو طرفه تضمین می کند که باتری جدا از اینکه فشار در سمت باتری یا سمت سیستم بیشتر باشد، ایزوله می ماند.

یکپارچه سازی شیر کارتریج در سیستم های پیچیده

سیستم های هیدرولیک مدرن به طور فزاینده ای از شیرهای دو طرفه کارتریجی استفاده می کنند که مستقیماً به بلوک های منیفولد پیچ ​​می شوند. این رویکرد چندین مزیت را ارائه می دهد. با ادغام چندین شیر در یک منیفولد، شیلنگ ها و اتصالات خارجی را حذف می کنید، مسیرهای نشت احتمالی را کاهش می دهید و نصب را ساده می کنید. طراحی جمع و جور در تجهیزات موبایلی با فضای محدود بهتر جا می گیرد.

دریچه های کارتریج همچنین چیزی را که مهندسان مدارهای پل می نامند را فعال می کنند. با قرار دادن شیرهای دو طرفه جداگانه در هر پورت سیلندر (درگاه A و B)، کنترل مستقلی بر هر مسیر جریان به دست می آورید. این پیکربندی امکان کنترل دقیق جریان کنتور ورودی و خروجی، عملکردهای شناور و حتی کنترل موتور را فراهم می کند، همه اینها با دریچه های دو طرفه اصلی که در الگوهای سوئیچینگ مختلف ترکیب شده اند.

مانع اصلی برای پذیرش گسترده تر شیر کارتریج، هزینه است، به ویژه برای اندازه های کوچک تا متوسط ​​(DN10mm، DN16mm، DN25mm). طرح‌های سنتی کارتریج به ماشینکاری پیچیده صفحه پوشش، از جمله سوراخ‌های اریب متعددی که در زاویه‌ها حفر شده‌اند، نیاز دارند. نوآوری‌های اخیر بر طراحی مجدد این صفحات پوششی با هندسه ساده‌تر و استفاده از مجموعه‌های پلاگین ترکیبی برای حذف بیشتر نیازهای سوراخ‌های اریب تمرکز دارد. این ساده سازی ساختاری هزینه ساخت را کاهش می دهد و دریچه های دو طرفه کارتریجی را با طرح های سنتی روی صفحه در کاربردهای بیشتر قابل رقابت می کند.

دستورالعمل های انتخاب برای برنامه شما

انتخاب شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه مناسب نیاز به تطبیق مشخصات شیر ​​با نیازهای خاص شما دارد. یک رویکرد سیستماتیک هم از تعیین بیش از حد (که باعث هدر رفتن پول می شود) و هم از تعیین کمتر (که باعث شکست می شود) جلوگیری می کند.

با الزامات عملکرد شروع کنید

ابتدا مشخص کنید که شیر باید چه کاری انجام دهد. آیا این یک عملکرد روشن و خاموش ساده است که در آن مقداری نشت قابل قبول است؟ یا نیاز به نگه داشتن بار با رانش صفر دارید؟ آیا شیر باید در میلی ثانیه پاسخ دهد یا نیم ثانیه قابل قبول است؟

برای کاربردهای سوئیچینگ خالص مانند فعال کردن یا دور زدن مدار، طرح‌های پاپت یا اسپول کار می‌کنند. بر اساس ظرفیت جریان و هزینه انتخاب کنید. برای نگه‌داشتن بار، جداسازی آکومولاتور یا هر برنامه‌ای که در آن نشت صفر اهمیت دارد، شیر کنترل جهت هیدرولیک نوع دو طرفه اجباری می‌شود.

محاسبه جریان و فشار مورد نیاز

حداکثر دبی که شیر باید عبور کند و حداکثر فشاری که باید تحمل کند را تعیین کنید. همیشه حاشیه ایمنی را در نظر بگیرید. اگر سیلندر شما در حین کار با حداکثر سرعت به 45 لیتر در دقیقه نیاز دارد، یک سوپاپ با حداقل 60-70 لیتر در دقیقه تعیین کنید تا افت فشار را در نظر بگیرید و از کار مداوم در حداکثر ظرفیت خودداری کنید.

فشار مورد نیاز شامل فشار عملیاتی معمولی و فشار شوک بالقوه است. در تجهیزات متحرک، افزایش فشار ناشی از توقف یا ضربه ناگهانی می تواند تا 50 درصد یا بیشتر از فشار معمولی فراتر رود. دریچه شما باید از این شرایط گذرا بدون آسیب جان سالم به در ببرد.

ارزیابی عوامل محیطی

محیط عملیاتی را در نظر بگیرید. آیا شیر نوسانات گسترده دما را می بیند؟ آیا محیط کثیف است یا تمیز؟ آیا لرزش شدید است؟ آیا دسترسی به شیر برای نگهداری مشکل خواهد بود؟

محیط های خشن به نفع طراحی های ساده تر و قوی تر هستند. شیرهای پاپت با عملکرد مستقیم با حداقل اجزای خارجی و درجه بندی حفاظت از نفوذ خوب (IP) در شرایط گرد و غبار، کثیف یا مرطوب بهتر دوام می آورند. دریچه های پایلوت با خطوط تخلیه خارجی و پورتینگ پیچیده ممکن است آسیب پذیرتر باشند.

تمیزی مایع اختیاری نیست

این نکته شایسته تاکید است: تمیزی سیال بیش از هر عامل منفرد دیگری عمر شیر را تعیین می کند. استاندارد صنعتی ISO 4406 کد تمیزی تعداد ذرات را در محدوده اندازه های مختلف مشخص می کند. اکثر شیرهای دو طرفه با کیفیت به ISO 4406 18/16/13 یا بهتر نیاز دارند.

این بدان معناست که در یک نمونه مایع 100 میلی لیتری، نمی توانید بیش از 1300 تا 2500 ذره بزرگتر از 4 میکرون، 160 تا 320 ذره بزرگتر از 6 میکرون و 20 تا 40 ذره بزرگتر از 14 میکرون داشته باشید. اینها اعداد کوچک به نظر می رسند، اما سیستم های آلوده می توانند تعداد ذرات 10 تا 100 برابر بیشتر داشته باشند.

شیرهای پایلوت به ویژه حساس هستند زیرا سوراخ های کوچک خلبان می توانند با یک ذره مسدود شوند. دریچه های قرقره از سایش سریع رنج می برند زیرا ذرات بین قرقره و سوراخ گیر می کنند و مانند ترکیب سنگ زنی عمل می کنند. اگر ذرات روی سطح نشیمنگاه قرار گیرند، حتی شیرهای پاپت نیز توانایی آب بندی خود را از دست می دهند.

نصب فیلتراسیون کافی و حفظ پاکیزگی سیال فقط توصیه نمی شود، بلکه برای دستیابی به عمر طراحی از هر شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه ضروری است.

فرم یکپارچه سازی و نصب

بین سبک های نصب شده روی صفحه و کارتریج تصمیم بگیرید. سوپاپ‌های روی صفحه به یک صفحه فرعی با الگوهای پورت استاندارد (مانند اندازه‌های NFPA D03، D05، D07) پیچ می‌شوند. آنها جایگزینی و استانداردسازی آسان را در خطوط تجهیزات ارائه می دهند. دریچه‌های کارتریج به بلوک‌های منیفولد پیچ ​​می‌شوند، که یکپارچه‌سازی فشرده‌تر را فراهم می‌کنند اما نیاز به طراحی منیفولد سفارشی دارند.

برای طرح های جدید یا تولید با حجم بالا، یکپارچه سازی کارتریج باعث صرفه جویی در فضا و وزن می شود. برای موقعیت‌های مقاوم‌سازی یا تعمیر و نگهداری، شیرهای صفحه‌ای بدون بلوک‌های منیفولد خاص، سرویس آسان‌تری را ارائه می‌دهند.

نیازهای تشخیصی آینده را در نظر بگیرید

سیستم های مدرن از تشخیص داخلی بهره می برند. برخی از شیرهای دو طرفه شامل سوئیچ‌های موقعیت هستند که زمان تعویض سوپاپ را تأیید می‌کنند. برخی دیگر سنسورهای مجاورت را در خود جای می دهند یا عیب یابی الکترونیکی را در درایور شیر برقی ادغام می کنند. این ویژگی ها در ابتدا هزینه بیشتری دارند، اما زمان عیب یابی را در صورت بروز مشکلات به طور چشمگیری کاهش می دهند.

در تجهیزات بزرگ یا سیستم‌های حیاتی، هزینه یک خاموشی برنامه‌ریزی نشده بسیار بیشتر از قیمت شیرهای دارای قابلیت تشخیص است. امکان بررسی از راه دور موقعیت سوپاپ یا دریافت هشدار اولیه در مورد تخریب سیم پیچ از خرابی های پرهزینه جلوگیری می کند.

بهترین روش های عیب یابی و نگهداری

داده‌های صنعت نشان می‌دهد که بیشتر خرابی‌های گزارش‌شده دریچه‌ها در واقع از مشکلات سیستم ناشی می‌شوند تا نقص قطعات. درک این واقعیت رویکرد تعمیر و نگهداری شما را تغییر می دهد.

با عیب یابی الکتریکی شروع کنید

هنگامی که به نظر می رسد یک شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه دچار مشکل می شود، ابتدا مسائل الکتریکی را بررسی کنید. این ساده به نظر می رسد، اما اکثر مشکلات را سریعتر و ارزان تر از بازرسی مکانیکی حل می کند.

از یک مولتی متر برای بررسی ولتاژ در پایانه های برقی در حین کار مورد نظر استفاده کنید. سیستم های کنترلی می توانند خطاهایی ایجاد کنند که از رسیدن ولتاژ به شیر جلوگیری می کند، حتی اگر همه چیز عادی به نظر برسد. مقاومت سیم پیچ را اندازه بگیرید و آن را با مشخصات سازنده مقایسه کنید. یک سیم پیچ ممکن است باز (مقاومت بی نهایت) یا تا حدی کوتاه (مقاومت کم) شکست بخورد و هر دو شرایط مانع از عملکرد عادی می شوند.

تجهیزات مدرن اغلب شامل سیستم های قفل ایمنی هستند که عملکرد شیر را تحت شرایط خاصی مهار می کنند. یک سوپاپ ممکن است ولتاژ صحیحی داشته باشد اما هنوز کار نمی کند زیرا یک اینترلاک مانع از آن می شود. قبل از فرض خرابی سوپاپ، کدهای خطا یا نشانگرهای خطا را در کنترلر دستگاه بررسی کنید.

بررسی عملکرد هیدرولیک

پس از تایید تامین برق، عملکرد مکانیکی شیر را تست کنید. اگر سوپاپ شما دارای یک بازگردانی دستی است، از آن برای جابجایی مکانیکی شیر هنگام نظارت بر فشار سیستم استفاده کنید. این امر مشکلات تحریک الکتریکی را از مشکلات هیدرولیک جدا می کند.

فشار را در هر دو پورت سوپاپ در شرایط کاری مختلف اندازه گیری کنید. برخی از شیرهای فرسوده فقط در فشار بالا کار می کنند زیرا فاصله داخلی افزایش یافته است. آزمایش در محدوده فشار کامل نشان می دهد که آیا شیر مشخصات را حفظ می کند یا نیاز به تعویض دارد.

وضعیت مایع را بررسی کنید

روغن هیدرولیک تیره، کدر یا شیری رنگ نشان دهنده مشکلات جدی است. روغن تیره نشان دهنده گرم شدن بیش از حد یا اکسیداسیون است. ظاهر شیری به معنای آلودگی آب است. هر یک از این شرایط منجر به فرسودگی شیر تسریع می شود و باید قبل از تعویض هر شیری برطرف شود.

مخزن سیستم و فیلترها را بررسی کنید. اگر فیلترها مسدود شده باشند یا سطح روغن پایین باشد، مشکل ریشه در مدیریت سیال است نه خرابی سوپاپ. بسیاری از راهنماهای عیب یابی توصیه می کنند قبل از هر بازرسی داخلی شیر، وضعیت روغن را بررسی کنید، زیرا مایع آلوده یا فاسد شده باعث ایجاد علائمی می شود که دقیقاً شبیه خرابی دریچه هستند.

بازرسی و نظافت داخلی

تنها پس از رد کردن مشکلات الکتریکی و سیال، باید بازرسی داخلی شیر را در نظر بگیرید. اگر باید یک شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه را جدا کنید، در محیطی تمیز کار کنید و به وضعیت قطعات توجه زیادی داشته باشید.

به دنبال رسوبات لاک روی قرقره یا پاپت باشید. این پوشش‌های قهوه‌ای یا کهربایی ناشی از سیال تخریب‌شده در اثر حرارت هستند و معمولاً در طرح‌های شیر برقی آرمیچر مرطوب که در آن کویل روغن اطراف را گرم می‌کند، رخ می‌دهد. لاک می تواند باعث چسبندگی یا واکنش کند حتی زمانی که هیچ ساییدگی قابل مشاهده نباشد.

مهر و موم ها را از نظر آسیب، تورم یا سخت شدن بررسی کنید. مشکلات آب بندی اغلب نشان دهنده ناسازگاری مایع یا دمای بیش از حد است. معابر و منافذ پیلوت را برای انسداد در شیرهای کنترل کننده بررسی کنید. حتی یک روزنه خلبان تا حدی مسدود شده می تواند از جابجایی مناسب مرحله اصلی جلوگیری کند.

حالت های رایج شکست و علل ریشه ای

آهسته یا بدون تعویض دنده معمولاً به مشکلات الکتریکی، مشکلات مدار پیلوت در شیرهای پایلوت یا تجمع لاک منشا دارد. تعویض سریع بدون برق نشان دهنده نشتی داخلی یا شکستگی فنرها است. نشت خارجی منجر به خرابی آب بندی می شود که معمولاً به دلیل ناسازگاری سیال، آسیب آلودگی یا سایش طبیعی در پایان عمر است.

یک حالت شکست ظریف شامل تخریب حرارتی در طرح های آرمیچر مرطوب است. همانطور که مایع در اثر گرما تجزیه می شود، لاک به تدریج جمع می شود. دریچه به کار خود ادامه می دهد اما به تدریج کندتر پاسخ می دهد. در زمانی که شکست آشکار است، سپرده های قابل توجهی تشکیل شده است. این حالت خرابی یکی از دلایلی است که چرا فناوری شیر برقی کم توان (LPSV) اهمیت زیادی دارد. با کاهش تولید گرما از 10-20 وات به 1-2 وات، طرح های LPSV از چرخه حرارتی که منجر به تشکیل لاک می شود جلوگیری می کند.

استراتژی نگهداری پیشگیرانه

تعمیر و نگهداری موثر به جای اجزای منفرد، بر عوامل سیستم تمرکز دارد. تمیزی مایع را از طریق فیلتراسیون مناسب حفظ کنید. توصیه های استاندارد نیاز به فیلتراسیون تمام جریان در 10 میکرون مطلق یا ریزتر دارند. برای سیستم هایی با شیرهای پایلوت یا سروو، فیلتراسیون 3 میکرونی ممکن است لازم باشد.

این طراحی کنترل نشتی استثنایی را ارائه می دهد. شیرهای دو طرفه نوع پاپت با کیفیت بالا می توانند نشت داخلی نزدیک به صفر را، اغلب کمتر از 0.7 سی سی در دقیقه (حدود 10 قطره در دقیقه) حتی در فشارهای 350 بار یا 5000 psi به دست آورند. برای کاربردهایی که نیاز دارید بار را برای ساعت ها یا روزها بدون هیچ گونه رانشی نگه دارید، هیچ چیز بهتر از یک دریچه پاپت نیست.

نمونه برداری و تجزیه و تحلیل مایعات را برنامه ریزی کنید. آزمایشگاه‌های آنالیز روغن می‌توانند فلزات فرسوده، آلودگی و تخریب سیال را قبل از ایجاد خرابی تشخیص دهند. تجزیه و تحلیل روند در طول زمان مشکلات در حال توسعه را نشان می دهد در حالی که هنوز زمان دارید تا اقدامات اصلاحی انجام دهید.

برای شیرها در کاربردهای حیاتی، قطعات یدکی را حفظ کنید و فواصل تعویض را بر اساس تعداد چرخه یا ساعات کار تعیین کنید. یک شیر دو طرفه در یک برنامه با چرخه بالا ممکن است میلیون ها عملیات در سال را جمع آوری کند. تعویض پیشگیرانه آن در طول تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده از خرابی غیرمنتظره در طول تولید جلوگیری می کند.

ارزش تشخیص یکپارچه

سوئیچ های موقعیت و سنسورهای ادغام شده در شیرهای کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه، عیب یابی را از حدس و گمان به تجزیه و تحلیل مبتنی بر داده تبدیل می کنند. هنگامی که سیستم کنترل بداند که آیا هر شیر طبق دستور تغییر کرده است یا خیر، می‌تواند فوراً عیب‌ها را در اجزای خاص جدا کند.

برخی از درایورهای پیشرفته شیر برقی شامل نظارت فعلی و ویژگی های تشخیصی هستند. آنها خرابی سیم پیچ، اتصال کوتاه یا اتصال مکانیکی را بر اساس الگوی کشش جریان در هنگام فعال کردن شیر تشخیص می دهند. این قابلیت تعمیر و نگهداری پیش‌بینی را امکان‌پذیر می‌سازد، که در آن اجزاء را بر اساس تخریب اندازه‌گیری شده جایگزین می‌کنید نه اینکه منتظر خرابی کامل باشید.

بینش کلیدی برای تعمیر و نگهداری موثر درک این موضوع است که یک شیر کنترل جهت هیدرولیک دو طرفه در یک سیستم عمل می کند. پرداختن فقط به شیر در حالی که کیفیت سیال، تامین برق یا مسائل طراحی سیستم را نادیده می گیرد، منجر به خرابی های مکرر می شود. مطمئن ترین سیستم ها اجزای با کیفیت را با مدیریت منظم سیالات، طراحی مناسب الکتریکی و نظارت فعال ترکیب می کنند. هنگامی که همه این عوامل در یک راستا قرار گیرند، شیرهای دو طرفه مدرن می توانند عمر مفیدی را که بر حسب سال اندازه گیری می شود و تعداد سیکل ها به میلیون ها نفر را به دست آورند.