بوبین شیر برقی یا سلونوئید قسمت الکتریکی شیر برقی است که در ادامه به بررسی آن می پردازیم.

بوبین یا کویل یک نوع آهنربای الکترومغناطیسی می باشد. بوبین تشکیل شده است از یک هسته فلزی مرکزی و سیم پیچ هایی حول آن. از بوبین ها در صنعت استفاده های مختلفی می شود که مهم ترین آن در شیر های برقی است و در واقع بوبین شیر برقی همانند سایر بوبین ها، یک آهنربای الکترومغناطیسی می باشد.

توی این آموزش توضیح میدم که بوبین شیر برقی چه وظیفه ای داره و اینکه چطور می تونیم به این بوبین یک تایمر اضافه کنیم.

همان طور که در ابتدای مقاله گفتیم، بوبین شیر برقی یا سلونوئید کویل ( Solenoid Coil ) بخش الکتریکی شیر برقی است که وظیفه قطع و وصل جریان سیال را بر عهده دارد. در صورتی که بوبین شیر برقی سوخته یا خراب شده باشد نیازی به تعویض کل شیر برقی نیست و با تعویض بوبین مشکل رفع خواهد شد. طرز کار بوبین شیر برقی به این صورت است که زمانی که جریان الکتریسیته به بوبین شیر برقی وصل می شود، سیم پیچ این قطعه به یک آهنربا تبدیل شده و هسته مرکزی آن به سمت بالا کشیده می شود، که این عمل بسته به نوع شیر برقی می تواند باعث قطع و یا وصل شدن جریان سیال شود. به عبارت دیگر کاربرد بوبین شیر برقی یا وظیفه‌ ای که بوبین ها در شیرهای برقی دارند، تبدیل انرژی الکتریکی به نیروی مکانیکی است.

اجزای تشکیل دهنده بوبین شیر برقی عبارتند از:

• بدنه
• سیم پیچ
• سمبه
• فنر

در این بخش به بررسی ساختمان و اجزای سازنده بوبین ها و توضح وظایف هر جز می پردازیم.

بدنه بوبین با توجه به اهمیت حفاظت آن در برابر آب و گرد غبار و همچنین داشتن وظیفه جذب سمبه از جنس فولاد ساخته می شود. به منظور کاهش تلفات مغناطیسی این قسمت از روی هم قرار گرفتن ورقه های فولادی ساخته می شود. وقتی که جریان الکتریسیته در سیم پیچ وارد می شود، بدنه دارای خاصیت مغناطیسی شده و سبب جذب شدن سمبه و جا به جایی آن در شیر برقی می شود.

سیم پیچ ها وظیفه ایجاد میدان الکترومغناطیسی را دارند و هرچه تعداد دور سیم پیچ ها بیشتر باشد قدرت و توان شیر برقی افزایش پیدا می کند چرا که در این حالت میدان مغناطیسی قوی تر می شود. معمولا در این قسمت از سیم های مسی استفاده می شود.

سمبه یا پیستون بوبین وظیفۀ قطع و وصل جریان سیال را در شیر بر عهده دارد. اگر شیر برقی در حالت عادی بسته ( Normal Closed ) باشد، هنگامی که جریان برق به دو سر سیم وارد نمی شود و سمبه در جایگاه خود قرار گرفته و از عبور جریان سیال جلوگیری می کند اما در صورتی که جریان الکتریکی به سیم چین وارد شود، بدنه به آهنربای الکترومغناطیسی تبدیل شده و سبب کشیده شدن سمبه به سمت خود می شود و وابسته به میزان جریان الکتریکی ورودی، سمبه به همان میزان به بوبین نزدیک خواهد شد.

جهت بازگرداندن سمبه در جای خود هنگام قطع جریان برق، از یک فنر استفاده می شود. معمولا فنر در پشت سمبه قرار می گیرد و هنگامی که بوبین از حالت مغناطیسی خود خارج می شود، سمبه را به جایگاه اصلی خود برمی گرداند.

بوبین های شیر های برقی به دو صورت ارائه می شوند. یکی در بسته شیرهای برقی با بوبین سرهم و دیگری بوبین به صورت جدا.

منظور از شیرهای برقی بوبین سرهم شیرهایی هستند که بوبین آنها بر بروی شیر طراحی شده و به صورت سرهم است. در شرایطی که بوبین به شکل سرهم قرار گرفته باشد، هنگامی که بوبین دچار مشکل شود امکان تعویض وجود دارد ولی ناگزیر به باز کردن شیر به طور کامل می شویم.

قرار گرفتن بوبین در خارج از ساختمان شیرهای برقی امروزه متداول تر است. به صورت معمول شیر و بوبین به شکل مجزا ساخته شده و سپس بر روی هم نصب می شوند. مزیتی که این نوع از طراحی بوبین ها در مقایسه با بوبین های سرهم دارد این است که در صورت بروز خرابی در نحوه عملکرد و طرز کار آنها دیگر نیاز به باز نمودن کل شیر برقی نیست و می توان به راحتی بوبین را تعویض نمود.

شیربرقی‌ های نوع پایلوت ( Servo or Pilot Operated ) یا با عملکرد غیر مستقیم ( Indirect Acting ) دسته ای دیگر از سلونوئید ولو‌ها هستند. این دسته از شیرها از دیفرانسیل ( اختلاف ) فشار بر روی پورت‌های ورودی و خروجی شیر برای باز و بسته شدن آن استفاده می‌کند. لذا آن‌ها برای کارکردن معمولا به حداقل فشار دیفرانسیلی حدودا 0.5 بار احتیاج دارند.

پورت‌های ورودی و خروجی توسط یک غشای لاستیکی که به آن دیافراگم نیز گفته می‌شود از هم جدا می‌شوند. دیافراگم دارای یک سوراخ کوچک است تا سیال بتواند به قسمت فوقانی جریان یابد.

در شکل زیر اساس عملکرد شیر غیر مستقیم را می‌توانید ببینید.

برای یک شیر برقی نرمال بسته پایلوت، فشار سیالی که بالای دیافراگم است باعث بسته شدن شیر می‌شود. محفظه فوقانی دیافراگم توسط یک کانال کوچک به پورت خروجی که دارای فشار کمتری دارد، متصل است. این کانال وقتی ولو در حالت بسته است توسط پیستون شیر برقی مسدود می‌باشد. قطر این کانال از سوراخ دیافراگم بزرگتر است. وقتی میدان الکتریکی ایجاد می‌شود و پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند، جریان در کانال به وجود می‌آید و باعث کاهش فشار بالای غشا می‌شود. به دلیل اختلاف فشار در دو طرف غشا، غشا به سمت بالا می‌رود و سیال از پورت ورودی به خروجی جریان می‌باید. شیر نرمال باز نیز همین اجزا را دارد ولی عملکردی بلعکس دارد.

در سلنوئید ولوهای با عملکرد غیر مستقیم(servo operated) یا ( pilot operated) از اختلاف فشار سیال بین مجراهای ولو برای باز و بسته شدن استفاده می‌شود.

معمولا این نوع از شیر برقی یا ولوها نیازمند یک اختلاف فشار حداقلی 0.5 bar می‌باشند. ورودی و خروجی توسط یک واسط لاستیکی از یکدیگر جدا شده است که دیافراگم نامیده می‌شود.

این واسط لاستیکی دارای یک حفره می‌باشد که سیال از طریق آن می‌تواند به بخش بالایی جریان پیدا کند. میزان فشار و همچنین فنری که در بالای دیافراگم قرار دارد، بسته ماندن ولو را تضمین می‌کند.

چمبر بالای دیافراگم از طریق یک مسیر کوچک به مجرای فشار پایین متصل می‌باشد، این اتصال در حالت بسته توسط ولو قطع می‌شود.

قطر این حفره پایلوت از قطر حفره دیافراگم بزرگتر است، هنگامی که سلنوئید تحریک می‌شود، حفره پایلوت باز شده که باعث می‌شود فشار بالای دیافراگم افت کند.

به علت اختلاف فشار دو طرف دیافراگم، دیافراگم بالا رفته و سیال می‌تواند از ورودی به خروجی جریان پیدا کند. سلنوئید ولوهای غیر مستقیم می‌توانند تنها برای یک جهت جریان استفاده شوند.

این نوع از سلنوئید ولو در کاربردهای با اختلاف فشار کافی و شدت جریان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ برای مثال در سیستم‌های آبیاری و کارواش.

اگرچه شیرهای پایلوت برای کارکرد به انرژی الکتریکی کمتری نیاز دارند، اما معمولا برای اینکه در حالت باز بمانند نیاز به حفظ انرژی کامل دارند و عملکرد آن‌ها با سرعت کمتری نسبت به شیرهای برقی دایرکت اکت انجام می‌شود. شیرهای دایرکت اکت فقط هنگام باز کردن شیر به انرژی الکتریکی کامل نیاز دارند چراکه حتی در صورت کار با توان الکتریکی کم هم می‌توانند موقعیت باز خود را نگه دارند.

• شیر برقی فستو ( Festo )

فستو یک شرکت آلمانی است که در حوزه اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق به خصوص تجهیزات پنوماتیکی فعالیت می کند. این شرکت از سال ۱۹۲۵ تولید تجهیزات صنعتی را آغاز کرده است.

• شیر برقی بورکرت ( Burkert )

بورکرت یک شرکت آلمانی است که در حوزه صنعت اتوماسیون و ابزار دقیق فعالیت می کند و انواع سیستم های اندازه گیری و کنترل گاز و مایعات را مثل شیر های برقی تولید می کند.

• شیر برقی پارکر ( Parker Hannifin )

پارکر یک شرکت آمریکایی می باشد که محصولات متنوعی را در زمینه اهی سیستم های متحرک و دینامیک و کنترل آن ها تولید می کند که در بازار های اتوماسیون صنعتی و هوافضا کاربرد فراوان دارند.

• شیر برقی اسکو ( ASCO )

شرکت اسکو یکی از شرکت های زیر مجموعه کمپانی بزرگ امرسان ( EMERSON ) که در حوزه های مختلفی از جمله اتوماسیون و تجهیزات پزشکی فعالیت می کند. از جمله محصولات این شرکت آمریکایی شیر های برقی ای است که تولید می کند.

• شیر برقی کلود (KLOD)

یک شرکت چینی با قدمت ۲۰ ساله است که به تولید انواع شیر های پنوماتیک و شیر های برقی می پردازد. این شرکت همچنین پوزیشنر ها و واحد های مراقبت پنوماتیک را نیز تولید می کند.

جهت اطلاع از سایر انواع شیر برقی به لینک زیر مراجعه نمایید: