شیر برقی و نحوه عملکرد آن:

یکی از قطعاتی که امروزه بطور گسترده در بخش صنایع، بخصوص در صنعت تبرید و تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می‌گیرد، شیر برقی یا سلونوئید ولو (valve solenoid) می‌باشد. طیف گسترده ای از شیرهای برقی برای سیالاتی مانند آب، هوا، نفت، گاز، روغن و … در صنایع کاربرد دارند که از آنها برای قطع و وصل عبور سیال از راه دور و کنترل جریان مورد استفاده قرار می گیرند. در ادامه به توضیح شیر برقی و نحوه عملکرد آن ها پرداخته می شود. نصب شیر برقی را می توانید در اینفوگراف محل نصب شیر برقی مشاهده نمایید.

شیر برقی یا سلونوئید ولو چیست؟

شیر برقی یا سلونوئید ولو، یک شیر کنترل کننده الکترومکانیکی می‌باشد. این شیر شامل یک کویل الکتریکی به همراه هسته فرومغناطیس (پیستون) است که در داخل آن با قابلیت جابجایی قرار دارد. شیر برقی در حالت عدم تحریک مغناطیسی (rest position)، این پیستون یک روزنه کوچک را می بندد. وقتی جریان الکتریکی از طریق سیم پیچ باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی می شود؛ این میدان مغناطیسی نیرویی به سمت بالا روی پیستون وارد کرده و باعث باز شدن روزنه یا در اصل همان شیربرقی می شود.

بطور کلی می توان گفت، شیر برقی یا سلونوئید ولو سیم پیچی است که در اطراف یک هسته آهنی پیچیده شده است. زمانی که جریان الکتریسیته از کویل عبور می کند میدان مغناطیسی به وجود آمده و باعث حرکت هسته آهنی می شود. نیروی مغناطیسی باعث حرکت خطی هسته شده و بنابراین شیر برقی انرژی الکتریکال را به حرکت خطی تبدیل می کند. بدین طریق مسیر جریان باز و بسته می شود. این شیر برقی ها با توجه به طریقه عملکرد با فرمان از راه دور کنترل می شوند.

شیر برقی های مورد استفاده در سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک را میتوان با فرستادن فرمان الکتریکی باز و بسته نمود و میزان این تغییر از صفر تا صد درصد متغیر می باشد.

در شیر های برقی دو راهی شیر بسته کامل و یا باز کامل می باشد و سیال در قسمت خروجی قطع و یا وصل می شود. در صورتیکه در شیر های سه راهی سیال ورودی به یکی از دو مسیر خروجی هدایت می گردد.

مزایای شیر برقی یا سلونوئید ولو

 این شیرها سازگار با مبردهای حاوی فلورین (HCFC و HFC) می باشند.

• قطع و وصل سریع با قابلیت اطمینان بالا
• طراحی یکپارچه و زمان سرویس دهی طولانی
• جریان برق مصرفی کم

اجزاء شیر برقی یا سلونوئید ولو

یک شیر برقی یا سلونوئید ولو (solenoid valve) از دو قسمت اصلی بدنه یا شیر (ولو) اصلی و کویل (بوبین) تشکیل شده است. قسمت کویل عبارتند از:

1. سیم پیچ: سیم پیچی مسی که لایه های سیمهای آن با کاغذ چرب و عایق از هم جدا می شوند و کل سیم پیچ با لاک محافظ که در برابر رطوبت، سیالات، روغن ها یا محلول ها پوشیده می شوند.

2. قاب: قاب اطراف سیم پیچ از لایه های ورق فولاد ساخته  شده است. هنگام وصل جریان برق به سیم پیچ قاب آهنربا می شود و موجب جذب سنبه و حرکت آن می گردد.

3. سنبه: جزء متحرک درونی شیربرقی بوده که از لایه های فولاد ساخته شده است و هیچ حرکتی نسبت به هم ندارند.

قسمت های بدنه یا شیر اصلی عبارتند از:

1. ورودی و خروجی سیال
2. قطعه مسدود کننده جریان و دیافراگم
3. فنر

در شکل زیر اجزاء شیر برقی یا سلونوئید ولو (valve solenoid) نمایش داده شده است.

1. بدنه
2. ورودی سیال
3. خروجی سیال
4. سیم پیچ
5. قاب سیم پیچ
6. اتصال سیم ها
7. میله فلزی (پیستون)
8. فنر
9. دریچه خروجی

نحوه عملکرد شیر برقی یا سلونوئید ولو

شیر برقی ها دارای انواع عملکردها می باشند:

• شیر برقی با عملکرد مستقیم
• شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم
• شیر برقی با عملکرد نیمه مستقیم

شیر برقی با عملکرد مستقیم

ساده ترین نحوه عملکرد در شیر برقی ها، شیر برقی با عملکرد مستقیم می باشد. در این نوع عملکرد یک فنر کوچک پیستون را به سمت پایین نگه میدارد تا شیر بسته شود. در اطراف پیستون یک سیم پیچ الکتریکی قرار می گیرد. زمانی که سیم پیچ با جریان الکتریکی تحریک شود، یک میدان مغناطیسی در اطراف پیستون شکل گرفته و آن را به سمت بالا حرکت می دهد که این کار باعث باز شدن دریچه و جاری شدن سیال می شود. به این نوع از شیر برقی، سلونوئید ولو Normally Close گفته می شود.

در شیر برقی normally open، این شیر برقی به سیال اجازه عبور سیال را در زمان قطع عبور جریان را می دهد. و وقتی که جریان الکتریسیته وصل شود مسیر جریان شیر برقی بسته می شود. فشار عملکرد و میزان جریان عبوری مستقیما با قطر دریچه و نیروی مغناطیسی سلونوئید ولو در ارتباط است.

شیر برقی یا سلونوئید ولو های با عملکرد مستقیم این توانایی را دارند تا در فشارهای صفر تا ماکزیمم، فشار مجاز عمل کنند.

در شکل زیر نحوه عملکرد یک شیر برقی با عملکرد مستقیم نمایش داده شده است.

شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم

در شیر برقی یا سلونوئید ولو های با عملکرد غیر مستقیم (servo operated) یا (pilot operated) از اختلاف فشار سیال در دیافراگم حتی زمانی که جریان قطع است می توانند باز یا بسته باشد. به طور معمول این شیرها نیازمند یک اختلاف فشار حداقلی نیم بار (bar) می‌باشند. ورودی و خروجی این شیرها توسط یک رینگ لاستیکی از یکدیگر جدا شده است که دیافراگم نامیده می‌شود. که سیال از میان این واشر لاستیکی به بخش بالایی جریان پیدا کند. میزان فشار و همچنین فنری که در بالای دیافراگم قرار دارد، بسته ماندن شیر برقی را تضمین می‌کند. در این حالت دیافراگم به پیستون متصل نیست و زبان ساده از فشار خط ورودی برای بسته نگه داشتن شیر استفاده میکند و در عمل با انرژی کمتر حجم بیشتر از جریان سیال را از خود عبود میدهد.

شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم می‌توانند تنها برای یک جهت جریان استفاده شوند. این نوع از سلونوئید ولو ها در کاربردهای با اختلاف فشار کافی و شدت جریان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شیر برقی با عملکرد نیمه مستقیم

در این مدل حالتی بین عملکرد مستقیم و عملکرد غیر مستقیم می باشد. این شیرهای برقی می‌توانند در فشار صفر کار کرده و در عین حال شدت جریان زیادی را کنترل کنند. این نوع از ولوها با نام assisted-lift valve نیز شناخته می‌شوند.

در این نوع مدل تا حدودی مشابه شیرهای برقی با عملکرد غیرمستقیم بوده با این تفاوت که دیافراگم به پیستون متصل است و زمانی که بوبین تحریک می شود در فشار کم دیافراگم به صورت مستقیم از قسمت مربوطه جدا می شود و در فشارهای بالاتر دیافراگم به کمک فشار درونی شیر جابجا می شود. در نتیجه دیافراگم نه تنها توسط پیستون، بلکه توسط اختلاف فشار نیز به بالا حرکت خواهد کرد.

این ترکیب باعث می‌شود تا شیر برقی بتواند در فشار صفر کار کند و در عین حال بتواند جریان بالایی را کنترل کند.

اغلب، شیر برقی های با عملکرد نیمه مستقیم نسبت به غیر مستقیم دارای کویل‌های قوی‌تری می‌باشند.

کاربردهای شیر برقی یا سلونوئید ولو:

از کاربردهای مشترک شیر برقی در مصارف خانگی و صنعتی می توان موارد زیر را نام برد:

• سیستم های برودتی از شیرهای برقی برای برگشت جریان مبرد استفاده می کنند. این امر به خنک سازی در تابستان و گرم شدن در زمستان کمک می کند.
• سیستم های آبیاری از شیرهای برقی با کنترل اتوماتیک استفاده می کنند.
• ماشین های ظرفشویی و لباسشویی از شیرهای برقی برای کنترل جریان آب استفاده می کنند.
• سیستم های تهویه مطبوع از شیرهای برقی برای کنترل فشار هوا استفاده می کنند.
• از شیر برقی در سیستم های قفل اتوماتیک درب استفاده می شود.
• تجهیزات پزشکی و دندانپزشکی از شیر برقی برای کنترل جریان، جهت و فشار مایع استفاده می کنند.
• مخازن آب از شیرهای برقی برای کنترل ورود یا خروج آب استفاده می کنند، که اغلب در ترکیب با کلید شناور است.
• در کارواش های شستشوی ماشین برای کنترل جریان آب و شوینده ها
• و در نهایت در تجهیزات نظافت صنعتی