۱. شیر پروانه‌ای پنوماتیک چیست؟
شیر پروانه‌ای پنوماتیکی، یک شیر ربع گرد است که برای تنظیم یا جداسازی جریان سیال در خط لوله استفاده می‌شود. این شیر از یک دیسک دایره‌ای (که اغلب "دیسک" نامیده می‌شود) تشکیل شده است که بر روی یک ساقه نصب شده است و درون بدنه شیر می‌چرخد. "پنوماتیک" به مکانیسم تحریک اشاره دارد که از هوای فشرده برای به کار انداختن شیر استفاده می‌کند و امکان کنترل از راه دور یا خودکار را فراهم می‌کند.
یک شیر پروانه‌ای پنوماتیکی را می‌توان به دو جزء اصلی تقسیم کرد: محرک پنوماتیکی و شیر پروانه‌ای.
· بدنه شیر پروانه ای: شامل بدنه شیر، دیسک (دیسک)، ساقه و نشیمنگاه است. دیسک با چرخش به دور ساقه، شیر را باز و بسته می کند.
· عملگر پنوماتیکی: از هوای فشرده به عنوان منبع تغذیه استفاده می‌کند و یک پیستون یا پره را برای تولید حرکت خطی یا چرخشی به حرکت در می‌آورد.
اجزای کلیدی
*شیر پروانه‌ای:
- بدنه شیر: محفظه‌ای که دیسک را در خود جای داده و به لوله متصل می‌شود.
- دیسک (disk): یک صفحه صاف یا کمی برجسته که جریان را کنترل می‌کند. وقتی موازی با جهت جریان نگه داشته شود، شیر باز می‌شود؛ وقتی عمود نگه داشته شود، بسته می‌شود.
- ساقه: میله متصل به دیسک که نیروی چرخشی را از محرک منتقل می‌کند.
- آب‌بندی‌ها و نشیمنگاه‌ها: از بسته شدن محکم اطمینان حاصل کنید و از نشتی جلوگیری کنید.
*محرک
- عملگر پنوماتیک: معمولاً از نوع پیستونی یا دیافراگمی است و فشار هوا را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. می‌تواند دو طرفه (فشار هوا برای باز و بسته شدن) یا تک طرفه (هوا برای یک جهت، فنر برای برگشت) باشد.
۲. اصل عملکرد
عملکرد شیر پروانه‌ای پنوماتیک اساساً یک فرآیند زنجیره‌ای از "تحریک هوای فشرده" است.→فعال‌سازی محرک→چرخش دیسک برای کنترل جریان." به عبارت ساده، انرژی پنوماتیک (هوای فشرده) به حرکت مکانیکی چرخشی تبدیل می‌شود تا دیسک را در موقعیت مناسب قرار دهد.
۲.۱ فرآیند فعال‌سازی:
- هوای فشرده از یک منبع خارجی (مانند کمپرسور یا سیستم کنترل) به محرک پنوماتیکی تأمین می‌شود.
- در یک محرک دو طرفه، هوا برای چرخاندن ساقه سوپاپ در جهت عقربه‌های ساعت (یعنی برای باز کردن سوپاپ) وارد یک دریچه می‌شود و برای چرخاندن آن در خلاف جهت عقربه‌های ساعت وارد دریچه دیگر می‌شود. این امر باعث ایجاد حرکت خطی در پیستون یا دیافراگم می‌شود که توسط مکانیزم چرخ دنده و پینیون یا اسکاچ-یوغ به چرخش ۹۰ درجه تبدیل می‌شود.
- در یک عملگر تک اثره، فشار هوا، پیستون را به سمت فنر هل می‌دهد تا شیر باز شود و آزاد شدن هوا به فنر اجازه می‌دهد تا به طور خودکار آن را ببندد (طراحی ایمن در برابر خرابی).
۲.۲ عملکرد شیر:
- همزمان با چرخش ساقه شیر توسط عملگر، دیسک درون بدنه شیر می‌چرخد.
- حالت باز: دیسک موازی با جهت جریان است، مقاومت را به حداقل می‌رساند و اجازه می‌دهد جریان کامل از طریق خط لوله عبور کند. - حالت بسته: دیسک 90 درجه می‌چرخد، عمود بر جریان، مسیر عبور را مسدود می‌کند و در برابر نشیمنگاه آب‌بندی می‌شود.
- موقعیت میانی می‌تواند جریان را مهار کند، اگرچه شیرهای پروانه‌ای به دلیل ویژگی‌های جریان غیرخطی خود، برای سرویس قطع و وصل مناسب‌تر از تنظیم دقیق هستند.
۲.۳ کنترل و بازخورد:
- محرک معمولاً برای کنترل دقیق از طریق سیگنال‌های الکتریکی با یک شیر برقی یا پوزیشنر جفت می‌شود.
- یک حسگر می‌تواند بازخورد موقعیت شیر را برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد در سیستم‌های خودکار ارائه دهد.
۳. تک اثره و دو اثره
۳.۱ عملگر دوکاره (بدون فنر برگشتی)
این عملگر دارای دو محفظه پیستونی روبروی هم است. هوای فشرده توسط یک شیر برقی کنترل می‌شود و به طور متناوب بین محفظه‌های «باز» و «بسته» تغییر می‌کند:
وقتی هوای فشرده وارد محفظه «دهانه» می‌شود، پیستون را هل می‌دهد و باعث می‌شود ساقه شیر در جهت عقربه‌های ساعت (یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت، بسته به طراحی) بچرخد، که به نوبه خود دیسک را می‌چرخاند تا خط لوله باز شود.
وقتی هوای فشرده وارد محفظه «بسته شدن» می‌شود، پیستون را در جهت مخالف هل می‌دهد و باعث می‌شود ساقه شیر، دیسک را در خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخاند و خط لوله را ببندد. ویژگی‌ها: وقتی هوای فشرده از دست می‌رود، دیسک در موقعیت فعلی خود باقی می‌ماند («ایمن در برابر خرابی»).
۳.۲ عملگر تک اثره (با فنر برگشتی)
این محرک فقط یک محفظه ورودی هوا دارد و در طرف دیگر آن یک فنر برگشتی قرار دارد:
وقتی هوا جریان دارد: هوای فشرده وارد محفظه ورودی می‌شود و با غلبه بر نیروی فنر، پیستون را به حرکت در می‌آورد و باعث می‌شود دیسک به حالت "باز" یا "بسته" بچرخد.
وقتی هوا از دست می‌رود: نیروی فنر آزاد می‌شود و پیستون را به عقب می‌راند و باعث می‌شود دیسک به «وضعیت ایمنی» از پیش تعیین‌شده (معمولاً «بسته»، اما می‌تواند طوری طراحی شود که «باز» نیز باشد) بازگردد.
ویژگی‌ها: دارای عملکرد «ایمن در برابر خرابی» است و برای استفاده در کاربردهایی که نیاز به اقدامات ایمنی دارند، مانند مواردی که شامل مواد قابل اشتعال، مواد منفجره و سمی هستند، مناسب است.
۴. مزایا
شیرهای پروانه‌ای پنوماتیک برای عملکرد سریع مناسب هستند و معمولاً فقط به یک چهارم چرخش نیاز دارند، که آنها را برای صنایعی مانند تصفیه آب، تهویه مطبوع و فرآوری شیمیایی مناسب می‌کند.
- زمان پاسخ سریع به دلیل تحریک پنوماتیکی.
- هزینه پایین و نگهداری ساده در مقایسه با جایگزین‌های برقی یا هیدرولیکی.
- طراحی جمع و جور و سبک.