شیرهای تعادلی هیدرولیک یا Hydraulic Counterbalance Valves

شیرهای تعادلی هیدرولیک یا Hydraulic Counterbalance Valves را میتوان با وزنه تعادلی آسانسور مقایسه کرد. بدون یک وزنه تعادلی، بار بسیار زیادی در هنگام حرکت و توقف آسانسور، به الکتروموتور وارد خواهد شد و ضمنا کنترل حرکت آسانسور نیز بسیار سخت خواهد بود.
اما با اضافه شدن وزنه تعادل، نیروهای لازم جهت بالا و پایین آوردن آسانسور به شدت کاهش یافته و کنترل حرکت آن بسیار آسان‌تر خواهد شد.
شیرهای تعادلی هیدرولیک یا Hydraulic Counterbalance Valves در سیستمهای هیدرولیک، کاربردی مشابه وزنه تعادلی در آسانسور را دارند. در بسیاری موارد، طراحان برای کنترل حرکت یک جک (برای پایین آوردن بار) از شیرهای یکطرفه پایلوت‌دار استفاده می‌کنند. این روش برای کنترل حرکت جابجایی جک‌هایی با طول کورس و نیروی وزن کم، موثر است. اما چنانچه وزن بار خارجی اعمالی به شفت جک و یا طول کورس جک زیاد باشد، استفاده از شیرهای یکطرفه پایلوت‌دار توصیه نمی‌شود. زیرا جک حرکت آرام و یکنواختی نداشته و به صورت پله‌ای رو به پایین حرکت خواهد کرد.

استفاده از شیر یکطرفه پایلوت دار برای کنترل حرکت جک (پایین آوردن بار)

 

شفت جک، قبل از اینکه محفظه پشت پیستون توسط روغن پر شود، تحت نیروی وزن بار خارجی، به بیرون کشیده می‌شود. افت فشار بوجود آمده در مسیر ورودی روغن به پشت جک، باعث خواهد شد که سیگنال پایلوت شیر یکطرفه، حذف شود. با حذف این سیگنال، فنر و جریان خروجی جک، باعث بسته شدن شیر یکطرفه پایلوت‌دار شده و جک به صورت ناگهانی متوقف می‌شود. با توقف حرکت جک، و ادامه ورود سیال به محفظه پشت جک، مجدد فشار در خط ورودی به جک افزایش یافته و باعث باز شدن مجدد شیر یکطرفه پایلوت‌دار شده و جک مجدد شروع به حرکت خواهد کرد. این سیکل توقف و استارت، مجدد تکرار خواهد شد.

 

بسته شدن شیر یکطرفه پایلوت دار و توقف ناگهانی جک

 

در بسیاری از موارد و به منظور کاهش فشار سیال ورودی به شیر یکطرفه پایلوت‌دار از سوی خروجی جک، طراحان از یک عدد شیر کنترل دبی استفاده کرده و آن را بعد از خروجی جک و قبل از شیر یکطرفه پایلوت‌دار قرار می‌دهند.
با این تمهید فشار سیال ورودی به شیر یکطرفه کاهش می‌یابد اما سرعت حرکت رو به پایین جک نیز همواره کم خواهد بود.

 

استفاده از شیر شیر کنترل دبی، به منظور کاهش فشار ورودی به شیر یکطرفه پایلوت دار

روش موثر‌تر و ایمن‌تر برای کنترل حرکت رو به پایین جک، استفاده از شیرهای تعادلی است. شیرهای تعادلی با عناوینی نظیر شیرهای کنترل حرکت (Motion Control Valve) و شیرهای روی مرکز (Over-Center Valve) نیز شناخته می‌شوند. در مدار شکل زیر، از یک عدد شیر تعادلی در خروجی جک، برای کنترل حرکت جک استفاده شده است. این شیر تنها زمانی اجازه عبور جریان را می‌دهد که فشار در دو سمت پیستون جک برابر باشد. در این نوع شیر، یک عدد فنر، بار مقاومتی را در مقابل عبور جریان بوجود می‌آورد.

 

استفاده از شیرهای تعادلی هیدرولیک یا Hydraulic Counterbalance Valve به منظور کنترل حرکت جک در هنگام پایین آوردن بار

 

 

در شیرهای تعادلی که دارای خط پایلوت خارجی هستند، دو خط سیگنال فشار وجود دارد. اولین خط سیگنال، سیگنال فشار بالا بوده که باعث نگه داشتن بار عمودی می‌شود و تنها زمانی اجازه عبور جریان را خواهد داد که فشار سیگنال، از ماکزیمم فشار قابل تحمل المانها و اتصالات بیشتر شود.

این خط سیگنال از ورودی شیر تعادلی (پورت خروجی جک) تغذیه می‌گردد. در شکل زیر این خط سیگنال با رنگ قرمز مشخص شده است.

خط سیگنال فشار بالا شیر تعادلی

 

دومین خط سیگنال، سیگنال فشار پایین است که از سمت جریان ورودی به جک تغذیه می‌گردد. با افزایش فشار در ورودی جک، این خط سیگنال فعال شده و با غلبه بر نیروی فنر، باعث باز شدن شیر تعادلی می‌شود.

در شکل زیر این پورت سیگنال نمایش داده شده است.

خط سیگنال فشار پایین شیر تعادلی

 

نماد شماتیک شیرهای تعادلی در شکل زیر نمایش داده شده است. با کمی دقت مشخص می‌شود که نماد این شیر، بدون در نظر گرفتن پورت سیگنال شماره 3 که سیگنال (پورت سیگنال فشار پایین)، بسیار شبیه نماد شیرهای فشارشکن است. در این شیر نیز اسپول در حالت نرمال، بسته است که میتواند از حرکت رو به پایین بار جلوگیری کند.

 

نماد شماتیک شیرهای تعادلی

 

با افزایش فشار در خط فوقانی (پورت ورودی جک)، خط سیگنال شماره 3 نیز تحریک شده و باعث میشود اسپول داخل شیر بر نیروی فنر غلبه کرده و به حالت نیمه باز (فشار شکست) درآید.

در این حالت جریان سیال میتواند از پورت شماره 1 وارد شیر تعادلی شده و از پورت شماره 2 از آن خارج شود. لازم به ذکر است که حتی در این حالت، جریان سیال با مقاومت فنر روبرو بوده و تحت تاثیر نیروی فنر از شیر تعادلی عبور می‌کند.

شکل زیر لحظه فعال شدن شیر تعادلی را نمایش می‌دهد.

 

فعال شدن شیر تعادلی از طریق خط سیگنال شماره 3

 

 

شیرهای تعادلی که عموما بر روی روغن خروجی از عملگرها، تاثیر می‌گذارند، بر روی فشاری بیش از 30 درصد فشار استاتیک سنگین‌ترین بار معمولی تنظیم می‌شوند.

این مطلب باعث می‌شود که شیر تعادلی در حالت بسته قرار گرفته و بار را در موقعیت خود کنترل نماید. حال چنانچه به دلیل افزایش دمای روغن و یا به علت شوک ناگهانی، فشار افزایش یابد، ممکن است که شیر تعادلی برای کسری از ثانیه عمل کرده و مجدد به حالت بسته درآید.
شاید متوجه شده باشید که برخی از شیرهای کنترل فشار نظیر شیرهای تعادلی، شیرهای توالی و شیرهای ترمزی، بیشتر از ایفای نقش در زمینه کنترل فشار، در نقش شیرهای کنترل حرکت و کنترل مسیر عمل میکنند.

فشار عملکردی بسیاری از شیرهای تعادلی با چرخاندن پیچ تنظیم در سمت عقربه‌های ساعت، کاهش می‌یابد. حال چنانچه بار سنگینی به صورت معلق باشد و اپراتور به صورت ناخواسته فشار عملکردی شیر تعادل را کم کند، موجب سقوط بار خواهد شد. به همین منظور، و قبل از تنظیم شیرهای تعادلی، باید از قرار گرفتن بار بر روی سطح زمین و ایمن بودن آن اطمینان حاصل نمود.
بهترین راه تنظیم شیرهای تعادلی استفاده از تجهیزات کارگاهی و تنظیم آن در محل کارگاه است.

شیرهای تعادلی به دلیل داشتن سطوح هم مرکز لغزنده با لقی بسیار پایین نسبت به هم، نسبت به ذرات آلاینده بسیار آسیب‌پذیر هستند.
در صورت وجود ذرات آلاینده، فشار سیگنال پایلوت خارجی قادر به باز کردن شیر نبوده و شیر تنها زمانی که فشار پایلوت داخلی به حد تنظیم شده برسد، باز خواهد شد که در این حالت شیر تعادلی دقیقا مثل یک فشارشکن عمل خواهد کرد و به همین دلیل حرکت عملگر دیگر نرم و آرام نخواهد بود. علاوه بر آن تلفات حرارتی افزایش یافته و صدای نویز شیر تعادلی نیز به شدت افزایش خواهد یافت.

 

فیلم آموزشی نحوه عملکرد شیرهای تعادلی از اینجا قابل مشاهده و دانلود می‌باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *