شیر کنترل دبی هیدرولیک (وُلومی)

در سیستم ‌های هیدرولیک کنترل جریان، سیال تحت پمپاژ اهمیت بالایی دارد. تمام ماهیت اجرایی و عملکرد زمان ‌بندی ‌شده سیستم ‌های هیدرولیکی در مدیریت درست جریان سیال است. برای این منظور از انواع شیر کنترل دبی هیدرولیک استفاده می ‌شود. انواع شیر کنترل دبی هیدرولیک مدل ‌های ولومی از نمونه ‌های پرکاربرد هستند که قابلیت تنظیم دبی در سطوح گسترده و کاملاً دقیق را دارند.

شیر کنترل جریان هیدرولیک از تیپ مدل ‌های ولوم دار یک مدل بین راهی است که درست در میانه خطوط انتقال سیالات نصب می ‌شود و با محدود کردن مسیر جریان عبور سیال مقدار دبی سیال پس‌ از خود را در محدوده‌ ای تنظیم ‌شده، ثابت نگه می دارد.

به ‌این ‌ترتیب با استفاده از شیر کنترل دبی فلکه ای می ‌توانیم جریان عملکردی زمان ‌بندی شده و کاملاً مدیریت ‌شده را در سیستم داشته ‌باشیم. حالا شرایط برای تنظیم انواع عملیات ‌های فنی توسط بازوهای مکانیکی فراهم است.

شیر کنترل دبی هیدرولیک از مدل های ولومی در دو تیپ یک ‌طرفه و دو طرفه از مدل ‌های سوپاپ دار و یا بدون سوپاپ عرضه می ‌شوند. این شیرها در سایزهای استاندارد 1/4، 3/8، 1/2، 3/4، 1 و 1/4 1 اینچی هستند. عملاً محصولات از برندهای مطرح رکستور چین، ترک هیدرولیک و همچنین مدل شیر کنترل دبی ولومی های ایتالیایی به ‌طور گسترده در سطح بازار داخلی حضور دارند. همگی این محصولات از برندهای چین و ترک و ایتالیایی کیفیت ساخت مناسب برای حضوری مؤثر در انبوه سیستم ‌های اتوماسیون هیدرولیک را دارند.

دقت در عملکرد از ویژگی‌ های برجسته برای طراحی سیستم‌ های اتوماسیون هیدرولیک است. بازوهای مکانیکی زمانی می ‌توانند عملکردی دقیق داشته باشند که در کنار هم با یک شرایط دقیق حرکت کنند. تنظیم سرعت یک اصل بنیادین در پیاده ‌سازی چنین سیستم ‌هایی است. تنها راه تنظیم سرعت برای ایجاد حرکت زمان ‌بندی شده در مسیر رفت و یا برگشت جک‌ های هیدرولیکی، ایجاد کنترل دقیق در دبی سیال روغن هیدرولیک پمپاژ شده ‌است. برای رسیدن به یک جریان دبی دقیق باید از انواع شیر کنترل دبی هیدرولیک مانند مدل ‌های فلکه ای و یا ولومی استفاده کنیم.

شیر کنترل دبی هیدرولیک را با نام ‌های متداول دیگری مانند شیر کنترل جریان، شیر کنترل دبی، فلو کنترل و یا فلو کنترل بین راهی می‌ شناسند. همگی این عبارت‌ ها به یک تیپ از تجهیزات ساده اما کلیدی در اتوماسیون هیدرولیک اشاره دارند. این قطعه فقط با قابلیت تنظیم مقدار دبی سیال در سیستم ‌های سنگین هیدرولیکی طراحی ‌شده است. حضور انواع شیر کنترل دبی هیدرولیک از الزامات طراحی سیستم ‌های مکانیکی است. لکن مدل شیر کنترل جریان ولومی از تیپ مدل ‌های پرکاربرد است. قابلیت نصب ساده و قدرت مانور بالا در تنظیم مقدار دبی و همچنین عملکرد مناسب و دقیق از جمله نکات و ویژگی‌ های محبوب در طراحی انواع شیر کنترل دبی فلکه ای می ‌باشد.

قاعده طراحی شیر کنترل دبی هیدرولیک از نوع ولومی

شیر کنترل دبی هیدرولیک از نوع ولومی یک قطعه ساده با قابلیت کنترل دبی سیالات است. این شیر با روش ایجاد حالتی گلویی شکل، سطح مسیر عبور سیال را کم و یا زیاد می ‌کند. هر اندازه سطح مقطع تعریف ‌شده در فضای داخلی شیر کنترل دبی ولومی کوچکتر شود، مقدار دبی عبور داده ‌شده محدودتر است. در نتیجه با افزایش مقدار فشار سیال مواجه هستیم.

شیر کنترل دبی هیدرولیک از نوع ولومی در تیپ مدل‌ های بین راهی است. این شیر ساده در امتداد لوله ‌های انتقال سیال هیدرولیک نصب می ‌شود. هر جا که نیاز به مدیریت دبی سیال عبوری باشد، می ‌توان یکی از این شیرها را نصب نمود. این شیرها دارای یک اسپول متحرک از نوع گلویی هستند. اسپول تعریف ‌شده در فضای داخل شیر کنترل جریان هیدرولیک بین راهی قادر است تا مقدار سطح عبور سیال را به شکل یکنواخت کم و یا زیاد کند. در بازترین حالت، سطح مقطع عبور سیال با سطح مقطع کل شیر کنترل فلکه ای برابر است. بنابراین کل ظرفیت شیر محدود به قطر دهانه ورودی و خروجی آن است. شیر کنترل دبی هیدرولیک با مدل ‌های ولومی در دو تیپ طراحی ‌شده است.

1. شیر کنترل دبی فلکه ای دو طرفه مدل های بدون سوپاپ
2. شیر کنترل دبی فلکه ای یک طرفه از مدل های سوپاپ دار

شیر کنترل دبی هیدرولیک دو طرفه قابلیت عبور سیال در هر دو سمت خود را دارد. به هر ترتیبی آنها را در میانه لوله ‌های انتقال سیالات نصب کنید، می ‌توانند مقدار سیال را با شرایط تنظیم ‌شده از داخل خود عبور دهند. این مدل ‌های دو طرفه که فاقد سوپاپ هستند، در سیستم ‌های عادی نصب می ‌شوند.

اما گونه ‌های دوم که شیر کنترل دبی هیدرولیک های یک طرفه در مدل های سوپاپ دار هستند، فقط می‌ توانند جریان سیال را از یک طرف عبور بدهند. در صورت جابجایی مسیر ورود و خروج شیر کنترل، هیچ سیالی از آن خارج نخواهد شد. این مدل شیر کنترل دبی هیدرولیک ها دارای یک عدد سوپاپ برای انسداد مسیر در جهت عکس هستند. وقتی شیر کنترل دبی فلکه ای را به شکل عکس می ‌بندید، سوپاپ نصب‌ شده در داخل شیر، تحت فشار خود سیال عمل کرده و مسیر عبور جریان سیال را مسدود می‌ کند. این مدل شیرها مناسب نصب شدن در سیستم ‌های حساس هستند و مانع از بازگشت سیال می‌ شوند. در صورت نصب درست، شرایط کنترل زمان ‌بندی شده به وسیله شیر کنترل دبی ولومی های یک طرفه بهتر و دقیق ‌تر می ‌باشد. زیرا وقتی از این مدل ‌ها استفاده می ‌کنید، احتمال بازگشت سیال وجود ندارد. لذا عملکرد سیستم دقیق‌ تر است.

مشخصات فنی انواع شیر کنترل دبی هیدرولیک ولوم دار

شیر کنترل دبی هیدرولیک ولوم دار در سایزهای استاندارد  1/4، 3/8، 1/2، 3/4، 1 و 1/4 1 اینچی توسط برندهای رکستور چینی، ترک هیدرولیک و محصولات مطرح ایتالیایی در سطح بازار داخلی حضور دارند. این شیرها با تعریف یکولوم، قابلیت تنظیم مقدار دبی در عبور سیال تحت فشار سیستم هیدرولیک را دارند. مقدار دبی عبور داده ‌شده بستگی به مقدار سطح مقطع شیر کنترل دبی فلکه ای دارد.

• شیر کنترل دبی هیدرولیک در سایز 1/4 که کوچکترین مدل طراحی‌ شده است، می ‌تواند حداکثر مقدار ۱۵ لیتر سیال را در هر دقیقه عبور دهد.
• شیر کنترل دبی هیدرولیک در سایز  3/8 از مدل‌های میانی در طراحی سیستم‌های هیدرولیک می‌تواند حداکثر ۳۰ لیتر سیال را در هر دقیقه عبور دهد.
• شیر کنترل دبی هیدرولیک در سایز 3/8 که یک مدل پرکاربرد در طراحی سیستم ‌های متداول است، می‌ تواند حداکثر ۵۰ لیتر سیال را در هر دقیقه عبور دهد.
• شیر کنترل دبی هیدرولیک در سایز 3/4 که بزرگترین سایز استاندارد تعریف ‌شده است، با قابلیت حداکثر ۸۰ لیتر عبور سیال در هر دقیقه طراحی ‌شده است.

مقدار دبی عبوری فلو کنترل بین راهی ولوم دار بستگی به مقدار سطح مقطع ورودی و خروجی آن دارد. در بازترین حالت هر فلو کنترل بین راهی تبدیل به یک لوله کاملاً باز و بدون مقاومت می‌ شود. در این حالت حداکثر دبی با توجه به سطح مقطع شیر محاسبه خواهد شد.

کاربرد شیر کنترل دبی هیدرولیک ولومی در سیستم های اتوماسیون صنعتی

از شیر کنترل دبی هیدرولیک در حالت کلی برای کاهش نرخ دبی عبوری سیال در سیستم ‌های هیدرولیکی استفاده می ‌شود. اصولاً هر سیستم هیدرولیکی دارای یک موتور پمپ مشترک است که حجم سیال را تحت فشار بالا برای توزیع شدن در کل سیستم آماده می ‌کند. قاعدتاً کارکرد موتور پمپ با تولید حداکثر مقدار دبی سیال همراه است. اما نمی ‌توانیم این حداکثر دبی سیال را در هر بخش سیستم برای هر جک هیدرولیکی استفاده کنیم.

قاعده کار کردن جک‌ های هیدرولیکی در ورود پرفشار سیالات روغن است. اما در طراحی سیستم ‌های مکانیکی، هر جک هیدرولیکی باید در الگوی حرکتی منظم باشد. حرکت زمان‌ بندی ‌شده و در عین ‌حال هماهنگ جک ‌های متعدد سیستم با یکدیگر از اهمیت بالایی برخوردار هستند. قاعدتاً موتور پمپ سیستم هیچ بازخوردی از شرایط کنترل سیستم ندارد. بلکه باید با استفاده از شیر کنترل دبی هیدرولیک مانند نمونه ‌های ولوم دار جریان عبور سیالات در بخش‌ های مختلف سیستم را تنظیم کنیم. به ‌این ‌ترتیب عمده وظایف و کارکردهای فلو کنترل بین راهی ولوم دار به‌ قرار زیر هستند.

1-  از شیر کنترل دبی هیدرولیک برای تنظیم مقدار دبی سیال از یک بخش تا بخش دیگر از سیستم هیدرولیک استفاده می‌ شود. وقتی ساختار سیستم‌ های هیدرولیکی خیلی بزرگ باشند، باید آنها را در بخش ‌های مختلف کنار هم قرار دهیم و برای هر بخش یک حجم سیال تحت فشار تعریف نماییم. اگر مدیریت جاری شدن سیال در داخل سیستم ‌های بزرگ هیدرولیکی پیش‌ بینی ‌نشده باشد، سیستم در یک فضای آشفته کار می ‌کند. قاعدتاً نمی ‌توانیم با مدیریت دبی در بخش ‌های مختلف سیستم هیدرولیکی انتظار عملکرد دقیق تمامی بخش ‌ها را داشته ‌باشیم. اما با نصب درست شیر کنترل دبی هیدرولیک در بخش ‌های واسط از سیستم قادر به مدیریت حجم سیال پمپاژ شده و جابجایی همگن و یکنواخت هستیم.

2-  برای کنترل سرعت در حرکت سیلندرها و هیدرو موتورها می‌ توانیم از انواع شیر کنترل دبی هیدرولیک استفاده کنیم. سیلندرها و هیدرو موتورها تجهیزات تعریف ‌شده در انتهای سیکل کاری سیستم ‌های هیدرولیکی هستند. این تجهیزات با جاری شدن سیال تحت فشار کار می ‌کنند. قاعدتاً هر چه مقدار دبی سیال بیشتر باشد، عملکرد خطی سیلندرها و حرکت دورانی هیدرو موتورها بیشتر است. اما در طراحی سیستم نیاز به تعریف سرعت تنظیم‌ شده داریم. حتی گاهی سرعت حرکت رفت با حرکت برگشت یک جک هیدرولیک متفاوت است. در این حالت باید از شیر کنترل دبی هیدرولیک استفاده کنیم. این شیرها با نصب شدن در مسیر تغذیه و یا تخلیه انواع سیلندر و هیدرو موتور، سرعت کارکرد آنها را تنظیم می‌ کنند.

3-  برای توزیع یکنواخت سیال در میان بخش‌ های مختلف سیستم می ‌توانیم از شیر کنترل دبی هیدرولیک استفاده کنیم. در صورت نبود این شیرها، سیال وارد سیلندرهای ابتدای سیستم می ‌شود. در حالیکه سیال برای سیلندرهای انتهای کورس کاری سیستم وجود ندارد. اما با مدیریت سیال در توزیع یکنواخت میان سیلندرها، می ‌توانیم عملکرد مؤثر سیستم را کامل کنیم.

الگوی فنی در کارکرد شیر کنترل دبی هیدرولیک ولوم دار

الگوی فنی تعریف‌ شده در طراحی انواع شیر کنترل دبی فلکه ای متفاوت است. برخی از این شیرها وابسته به سطح فشار سیال هستند و در برخی دیگر مقدار سرعت عبور سیال نقش بازی می‌ کند. به ‌طور کلی با توجه به قاعده طراحی سیستم‌ های هیدرولیکی انواع شیر کنترل دبی ولومی در الگوهای زیر طراحی می ‌شوند.

•  شیر کنترل دبی ولومی هایی که وابسته به فشار سیال کار می ‌کنند. در طراحی این‌ گونه فلو کنترل بین راهی ها مقدار ثابت فشار سیال اهمیت بالایی دارد. در صورت تغییرات فشار سیال، مقدار دبی عبوری از شیر تغییر می ‌کند. در واقع این نوع از فلو کنترل بین راهی برای تغییرات در دبی طراحی شده ‌اند و قاعدتاً بخشی از مقدار دبی را عبور می ‌دهند. این ‌گونه شیرهای کنترل دبی هیچ بازخوردی از مقدار سرعت سیال عبوری ندارند.

•   شیر کنترل دبی هیدرولیک هایی که با هدف تنظیم سرعت یکنواخت در سیستم طراحی شده ‌اند. اگر از شیر کنترل دبی هیدرولیک های ساده استفاده کنید، تغییر سطح ویسکوزیته سیال باعث تغییر سرعت در خروجی شیر خواهد شد. قاعدتاً این یک شرایط پایدار نیست. اما مدل ‌های پایدار به ‌سرعت عبور سیال، فارغ از مقدار ویسکوزیته سیال روغن هستند. این شیرها همیشه طبق الگوی تنظیم ‌شده، سیال را با سرعتی برابر عبور می‌ دهند.

•  گونه دیگری از شیر کنترل دبی هیدرولیک ولومی وجود دارد که وابسته به مقدار ویسکوزیته روغن کار می ‌کند. در تعریف این مدل ‌ها خارج از قاعده فشار سیال هستیم. بلکه دبی عبوری با مقدار ویسکوزیته سیال تنظیم‌ شده است.

• برخی مدل ‌ها نیز مستقل از تغییرات فشار و تغییرات ویسکوزیته روغن هستند. این مدل ‌ها تحت شرایط متغیر، مقدار عبور سیال در اندازه ‌ای تعریف‌ شده را عبور می‌ دهند.

شیر کنترل دبی هیدرولیک ولومی های طراحی ‌شده از برندهای رکستور چینی و یا ترک هیدرولیک از تیپ مدل ‌های حساس به فشار سیال هستند. در این مدل ‌ها تغییرات فشار سیال باعث جابجایی دبی عبوری تنظیم ‌شده از شیر می‌ شود.

جمع بندی در استفاده از شیر کنترل دبی هیدرولیک ولومی

هر شیر کنترل دبی هیدرولیک ولومی یک مقاومت متغیر هیدرولیکی است و به مانند هر تعریف از مقاومت‌ ها در مقابل عبور سیال به شکل یک مانع ظاهر می ‌شود. نرخ جریان عبوری از داخل فلو کنترل بین راهی بستگی به ظرفیت شیر، مقدار تنظیم سطح دریچه عبور سیال و همچنین اختلاف فشار دو طرف آن دارد.

اگر چه شیر کنترل دبی هیدرولیک در مقابل عبور جریان مقاومت می‌ کند؛ اما اصل مقاومت در تعریف اختلاف فشار دو سمت شیر می‌ باشد. طبیعتاً هر چه میزان اختلاف فشار در دو سمت شیر بیشتر باشد، مقدار مقاومت در عبور سیال نیز کمتر است.

انتخاب درست شیر کنترل دبی هیدرولیک ولومی یکی از چالش ‌های جدی در طراحی سیستم ‌های هیدرولیکی می ‌باشد. سیستم ‌های هیدرولیکی زمانی در عملکردی مطلوب هستند که مقدار دبی جریان یافته در بخش‌ های گوناگون، مقداری تنظیم ‌شده باشد. تنظیم درست مقدار جریان عبور سیال بستگی به تعریف درست شیر کنترل دبی هیدرولیک دارد.

برای انتخاب شیر کنترل دبی هیدرولیک ولومی باید معیارهای متعدد مانند ظرفیت عبور سیال، نوع سیال، سطح ویسکوزیته، اختلاف فشار در دو سمت شیر، سطح مقطع شیر و... را در نظر داشته باشید. طبیعتاً بعد از بررسی همگی این ویژگی ‌ها است که می ‌توانید یک شیر کنترل دبی هیدرولیک ولومی با ظرفیت و قابلیت ‌های مناسب تهیه نمایید.