صمام ملف
صمام ملف solenoid valve هو صمام يعمل كهروميكانيكياً.
يختلف صمام ملف لولبي في خصائص التيار الكهربائي الذي يستخدمونه، وقوة المجال المغناطيسي الذي يولده، والآلية التي يستخدمها لتنظيم السوائل، ونوع وخصائص السائل الذي يتحكمون فيه. تتراوح آلية صمام ملف لولبي من الحركة الخطية، ومشغلات النوع الشفطي، إلى مشغلات القضيب المحوري ومشغلات الروكر. يمكن أن يستخدم الصمام تصميماً ذو منفذين لتنظيم التدفق أو استخدام تصميم ذو ثلاثة أو أكثر من المنافذ لتبديل التدفقات بين المنافذ. يمكن وضع عدد من صمامات ملف معاً على نفس المجمع.
صمام ملف لولبي هو أكثر عناصر التحكم استخداماً في تقنية السوائل أو الموائع. مهامها هي إغلاق وتحرير وتدوير وتوزيع أو خلط السوائل. توجد في العديد من المجالات التطبيقية. يوفر صمام ملف نظام ما تبديلاً سريعاً وآمناً وموثوقية عالية وعمر خدمة طويل وتوافق جيد للمواد المستخدمة مع وسط السائل، واستهلاك طاقة تحكم منخفض وتصميم مدمج.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
التشغيل
هناك العديد من الاختلافات في تصميم صمام ملف في نظام ما. يمكن أن تحتوي الصمامات العادية على العديد من المنافذ ومسارات السوائل. على سبيل المثال، يحتوي صمام ملف ثنائي الاتجاه على منفذين؛ إذا كان الصمام مفتوحاً، يتم ربط المنفذين ويمكن للسائل أن يتدفق بين المنافذ؛ إذا كان الصمام مغلقاً، فسيتم عزل المنافذ. إذا كان الصمام مفتوحاً عندما لا يتم تشغيل صمام ملف النظام، يُطلق على الصمام مفتوحاً بشكل طبيعي (N.O.). بالمثل، إذا كان صمام ملف النظام مغلقاً عندما لا يتم تشغيل الصمام، يُطلق على الصمام مغلقاً بشكل طبيعي (N.C.).[1]هناك أيضاً تصميمات ثلاثية المنافذ وتصميمات أكثر تعقيداً.[2] يحتوي صمام ملف ثلاثي المنافذ على ثلاثة منافذ؛ يربط منفذاً واحداً بأحد المنفذين الآخرين (عادة منفذ تزويد ومنفذ تهوية).
يختلف صمام ملف نظام ما أيضاً في كيفية عمله. يمكن لصمام ملف صغير أن يولد قوة محدودة. العلاقة التقريبية بين قوة صمام ملف المطلوبة Fs وضغط السائل P ومساحة الفتحة A لصمام ملف ذو التشغيل المباشر هي:[3]
حيث d هو قطر الفتحة. يمكن أن تكون قوة الملف النموذجية 15 N (3.4 lbf). يمكن أن يكون التطبيق عبارة عن غاز ذو ضغط منخفض (مثل 10 psi (69 kPa)) مع قطر فتحة صغير (مثل 3⁄8 in (9.5 mm)) لمساحة فتحة تبلغ 0.11 in2 (7.1×10−5 m2)) وقوة تقريبية تبلغ 1.1 lbf (4.9 N)).
إذا كانت القوة المطلوبة منخفضة بما فيه الكفاية، يكون بإمكان الملف تشغيل الصمام الرئيسي مباشرة. وتسمى هذه ببساطة بصمامات الملف ذات التشغيل المباشر. عند تزويد التيار الكهربائي، يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، مما يؤدي إلى حركة جسم ميكانيكي لإما عرقلة تدفق السائل (إذا كانت حالتها الطبيعية مفتوحة) أو السماح بتدفق السائل (إذا كانت حالتها الطبيعية مغلقة). وعادةً ما يتم استخدام زنبرك لإعادة الصمام إلى وضعه الأصلي بمجرد إيقاف التيار الكهربائي. تعتبر صمامات العمل المباشر مفيدة بسبب بساطتها، على الرغم من أنها تتطلب كمية كبيرة من الطاقة مقارنة بأنواع أخرى من صمامات الملف.[4]
إذا كانت ضغوط السوائل عالية وقطر الفتحة كبير، فقد لا يولد الملف قوة كافية بمفرده لتشغيل الصمام. لحل هذه المشكلة، يمكن استخدام تصميم صمام ملف المشغل الموجه (Pilot-Operated).[1] يستخدم هذا التصميم السائل المضغوط نفسه لتطبيق القوى اللازمة لتشغيل الصمام، مع الملف كـ "موجه" يوجه السائل (انظر القسم الفرعي أدناه). يتم استخدام هذه الصمامات في غسالات الأطباق وأنظمة الري وتطبيقات أخرى تتطلب ضغوطاً عالية و/أو حجوماً كبيرة. يتمتع صمام ملف المشغل بواسطة التوجيه باستهلاك أقل للطاقة مقارنة بالصمامات ذات التشغيل المباشر، على الرغم من أنه لن يعمل بدون ضغط سائل كافٍ وقد يكون أكثر عرضة للانسداد إذا كان السائل يحتوي على شوائب صلبة.[4]
يعمل صمام ملف نظام ما ذو التشغيل المباشر عادة في نطاق زمني يتراوح بين 5 إلى 10 ميلي ثانية. بينما تكون صمامات التشغيل الموجهة أبطأ قليلاً؛ حيث تتراوح القيم النموذجية للزمن من 15 إلى 150 ميلي ثانية تبعاً لحجمها.[2]
تختلف استهلاك الطاقة ومتطلبات التزويد بالطاقة للملف حسب التطبيق، ويتم تحديدها بشكل أساسي بواسطة ضغط السائل وقطر الفتحة. على سبيل المثال، صمام رشاش شائع بقطر 3⁄4 بوصة وضغط 150 رطل لكل بوصة مربعة، والذي يستخدم في أنظمة المنازل بجهد تيار متردد 24 فولت (50-60 هرتز)، يحتاج إلى تيار تشغيل قصير المدى يبلغ 7.2 فولت أمبير، ومتطلبات قوة الاحتجاز تبلغ 4.6 فولت أمبير.[5] بالمقارنة، صمام صناعي بقطر 1⁄2 بوصة وضغط 10,000 رطل لكل بوصة مربعة، والمستخدم في أنظمة الجهد المتردد 12، 24، أو 120 فولت في تطبيقات السوائل عالية الضغط والتبريد، يحتاج إلى تيار تشغيل قصير المدى يبلغ 300 فولت أمبير ومتطلبات قوة الاحتجاز تبلغ 22 فولت أمبير.[6] لا يتم ذكر أدنى ضغط مطلوب لبقاء الصمام مغلقاً في حالة عدم توصيل التيار الكهربائي لكلا الصمام.
التشغيل الموجه
بينما هناك عدة تصاميم مختلفة، يوجد هنا تفصيل مفصل لصمام الملف الذي يعمل بالتوجيه. قد يستخدم هذا النوع من الصمامات مواد مانعة للتسرب معدنية أو مطاطية، وقد يكون لديها واجهات كهربائية تسمح بالتحكم السهل.
يوضح الرسم البياني الموجود على اليمين تصميم صمام أساسي يسيطر على تدفق الماء في هذا المثال. يُظهر الجزء العلوي من الصمام الصمام في حالة الإغلاق. يدخل تدفق الماء بضغط عالٍ من الجهة A. الجزء B هو غشاء مرن، وفوقه يوجد عنصر مطاطي يضغط عليه لأسفل. يحتوي الغشاء على ثقب صغير في وسطه يسمح بتدفق كمية صغيرة جداً من الماء. يملأ هذا الماء تجويف C بحيث يكون الضغط تقريباً متساوياً على كلا جانبي الغشاء. ومع ذلك، يعمل الماء ذو الضغط في تجويف C عبر مساحة أكبر بكثير من الماء في مدخل A. من المعادلة ، فإن القوة الناتجة عن تجويف C تدفع الغشاء باتجاه الأسفل بشكل أكبر من القوة الناتجة عن المدخل A تدفعه باتجاه الأعلى، وبالتالي يظل الغشاء مغلقاً.
يظل الغشاء B مغلقاً طالما بقي ممر التصريف الصغير D مسدوداً بواسطة دبوس، والذي يتحكم فيه الملف E. في صمام مغلق بشكل طبيعي، إذا تم توصيل تيار كهربائي بالملف، فإنه سيعلو الدبوس بواسطة القوة المغناطيسية، ويتدفق الماء في تجويف C من خلال ممر D بسرعة أكبر من استطاعة الثقب الموجود في الحجاب لإعادة ملئه. نقص الماء في تجويف C يعني انخفاض الضغط على ذلك الجانب من الغشاء، وبالتالي ينخفض القوة بنسبة متناسبة أيضاً. مع انخفاض قوة التأثير الناتجة عن تجويف C إلى أقل من قوة المدخل A الناتجة، يتم دفع الغشاء للأعلى، مما يفتح الصمام. يتدفق الماء الآن بحرية من A إلى F. عند تعطيل الملف وإغلاق الممر D، يتجمع الماء مرة أخرى في تجويف C، مما يؤدي إلى إغلاق الغشاء بمجرد أن تصبح القوة الناجمة عن الضغط النازل كافية بما يكفي.
هذه العملية هي العكس في حالة صمام ذو تشغيل موجه مفتوح بشكل طبيعي. في هذه الحالة، يتم الاحتفاظ بالدبوس بشكل طبيعي في وضع مفتوح بواسطة الينابيع، ويكون الممر D مفتوحاً، ولا يمكن لتجويف C أن يمتلئ بما فيه الكفاية، مما يؤدي إلى فتح الغشاء B والسماح بتدفق غير معوق. عند توصيل تيار كهربائي بالملف، يدفع الدبوس إلى وضع مغلق، مما يحجب الممر D ويسمح للماء بالتجمع في تجويف C، وفي النهاية يتم إغلاق الغشاء B.
بهذه الطريقة، يمكن تصور صمام ملف النظام ذو التشغيل الموجه على أنه صمامان يعملان معاً: صمام ملف عامل مباشر يعمل كـ "الدماغ" لتوجيه "العضلة" لصمام رئيسي أكثر قوة يتم تشغيله بشكل هوائي أو هيدروليكي. ولهذا السبب، لن يعمل صمام التشغيل الموجه بدون فرق ضغط كافٍ بين المدخل والمخرج، حيث يجب أن تكون "العضلة" قوية بما يكفي للدفع باتجاه الغشاء وفتحه. إذا ارتفع الضغط عند المخرج فوق الضغط في المدخل، فإن الصمام سيفتح بغض النظر عن حالة الملف والصمام الموجه.
المكونات
تتنوع تصاميم صمام ملف نظام ما بشكل كبير وتواجه تحديات عديدة.
المكونات الشائعة لصمام الملف:[7][8][9][10]
- تجميع فرعي للملف
- مشبك التثبيت (المعروف أيضاً بمشبك الملف)
- الملف اللولبي (مع مسار عودة مغناطيسي)
- الأنبوب الأساسي (المعروف أيضاً بأنبوب الذراع، أنبوب الكباس، أنبوب صمام ملف، الغلاف، مجموعة التوجيه)
- المقبس المتحرك (المعروف أيضاً باسم النواة الثابتة)
- ملف التظليل (ويعرف أيضاً باسم حلقة التظليل)
- الزنبرك الأساسي (ويعرف أيضاً باسم الربيع المعكوس)
- القلب (الملقب المقبس، المحرك)
- ختم أنبوب النواة والغطاء
- الغطاء (ويعرف أيضاً باسم الغلاف)
- الغطاء - الغشاء - ختم المجموعة
- زنبرك التعليق
- الحلقة الداعمة
- الغشاء
- فتحة التهوية
- قرص
- هيكل الصمام
- المركز
النواة أو الكباس هو المكون المغناطيسي الذي يتحرك عند تشغيل الملف. النواة محورية مع الملف. حركة النواة ستؤدي إلى إنشاء أو كسر الأختام التي تتحكم في حركة السائل. عند عدم تشغيل الملف، سيحتفظ الزنبرك بالنواة في وضعها الطبيعي.
القابس محوري أيضاً.
يحتوي الأنبوب الأساسي على النواة وتوجه حركته. كما أنه يحتفظ بالمقبس الثابت وقد يكون مانعاً لتسرب السائل. لتحسين حركة النواة، يجب أن يكون أنبوب النواة غير مغناطيسي. إذا كان أنبوب النواة مغناطيسياً، فإنه سيوفر مساراً بديلاً لخطوط القوة المغناطيسية. [11]في بعض التصاميم، يكون الأنبوب الأساسي عبارة عن غلاف معدني مغلق يتم إنتاجه بواسطة السحب العميق. تسهل مثل هذه التصميمات مشكلات الختم لأن السائل لا يمكنه الهروب من الغلاف، ولكنها أيضاً تزيد من مقاومة المسار المغناطيسي لأن المسار المغناطيسي يجب أن يعبر سمك أنبوب النواة مرتين: مرة قرب المقبس الثابت ومرة قرب النواة. في بعض التصاميم الأخرى، يكون أنبوب النواة غير مغلق وإنما ينزلق فوق طرف المقبس الثابت. للحفاظ على المقبس الثابت، قد يتم ثني الأنبوب حول المقبس. سيمنع ختم حلقة O بين الأنبوب والمقبس السائل من التسرب.
يتكون صمام ملف نظام ما من عدة لفات من سلك النحاس التي تحيط بأنبوب النواة وتحفز حركة النواة. غالباً ما يتم تغليف الملف بالإيبوكسي. يحتوي الملف أيضاً على إطار من الحديد يوفر مقاومة منخفضة لمسار المجال المغناطيسي.
المواد
يجب أن يكون هيكل الصمام متوافقاً مع السائل؛ حيث يتم استخدام مواد شائعة مثل النحاس والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والبلاستيك.[12]
يجب أن تكون الأختام متوافقة مع السائل.
لتبسيط مشكلات الختم، يتم تعريض المقبس الثابت والنواة والزنبرك وحلقة التظليل وغيرها من المكونات للتفاعل مع السائل، وبالتالي يجب أن تكون متوافقة أيضاً. تواجه هذه المتطلبات بعض المشاكل الخاصة. يجب أن يكون الأنبوب الأساسي غير مغناطيسي لنقل مجال الملف إلى المقبس الثابت والنواة. تحتاج المقبس الثابت والنواة إلى مادة تتمتع بخواص مغناطيسية جيدة مثل الحديد، ولكن الحديد عرضة للتآكل. يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لأنه يأتي بأنواع مغناطيسية وغير مغناطيسية.[13]والفولاذ المقاوم للصدأ 305 للأنبوب الأساسي، والفولاذ المقاوم للصدأ 302 للزنبرك، والفولاذ المقاوم للصدأ 430 F (وهو فولاذ مغناطيسي مقاوم[14]) للصدأ) للنواة والمقبس الثابت.[1]
الأنواع
من الممكن وجود العديد من الاختلافات على الصمام الأساسي ذو الاتجاه الواحد والملف الواحد المذكور أعلاه:
- صمام ملف واحد أو اثنين;
- مشغَّلة بتيار مستمر أو تيار متناوب;
- عدد مختلف من الطرق والمواضع;
الاستخدامات الشائعة
يُستخدم صمام ملف لنظام ما في أنظمة قدرة السوائل الهوائية والهيدروليكية، للتحكم في الأسطوانات، ومحركات القدرة السائلة، أو صمامات الصناعة الكبيرة. يُستخدم أيضاً صمام ملف في أنظمة ري الحدائق بوجود تحكم آلي. يستخدم غسالات الملابس وغسالات الأطباق المنزلية صمام ملف للتحكم في دخول الماء إلى الجهاز. كما أنه يُستخدم غالباً في مشغلات مسدس كرات الطلاء لتحفيز صمام المطرقة CO2. يشار عادةً إلى صمام ملف لولبي ببساطة باسم "ملفات لولبية".
يُستخدم صمام ملف في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية، بما في ذلك التحكم التشغيلي العام، ومحاضر التعديل والاختبار، وحلقات التحكم في مصانع النماذج التجريبية، وأنظمة التحكم في العمليات، وتطبيقات مختلفة لشركات تصنيع المعدات الأصلية.[15]
التاريخ والتطور التجاري
في عام 1910، أصبحت شركة ASCO Numatics أول شركة تطوير وتصنيع صمام ملف.[16][17]
انظر أيضاً
المراجع
- ^ أ ب ت "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 29 October 2013. Retrieved 18 February 2013.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link) - ^ أ ب "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 25 February 2015. Retrieved 25 February 2013.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link) - ^ "The relation ignores the dynamic head" (PDF). Asconumatics.eu. p. V030-1. Retrieved 17 July 2018.
- ^ أ ب "Direct Acting vs. Pilot Operated Solenoid Valve | ATO.com". ato.com. Retrieved 2021-07-13.
- ^ "Orbit 3/4 150 PSI Sprinkler" (PDF). homedepot. Home Depot. Retrieved 9 December 2015.
- ^ "Omega High Pressure Solenoid Valve SVH-111/SVH-112 Series" (PDF). omega. Omega. Retrieved 9 December 2015.
- ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 17 July 2018. Retrieved 17 February 2013.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link) - ^ "Microelettrovalvole – Asco Numatics Sirai". Sirai.com. Retrieved 17 July 2018.
- ^ "Elettrovalvole a separazione totale (DRY) – Asco Numatics Sirai". Sirai.com. Retrieved 17 July 2018.
- ^ "M&M International Solenoid Valves – MGA Controls". Archived from the original on 18 October 2012. Retrieved 24 February 2013.
- ^ Skinner Valve 1997, p. 128, stating "The tube is made of non-magnetic material to make certain that the flux is directed through the plunger rather than around it."
- ^ Skinner Valve (1997), Two-Way, Three-Way and Four-Way Solenoid Valves, Parker Hannifin, Catalog CFL00897, http://www.surmaq.com/html/cata/parker/contr/skinner.pdf[dead link], p. 128
- ^ "States, "Internal parts in contact with fluids are of non-magnetic 300 and magnetic 400 series stainless steel."" (PDF). Controlandpower.com. p. 450f. Retrieved 17 July 2018.
- ^ "Crucible Steel 430F Stainless Steel". Matweb.com. Retrieved 17 July 2018.
- ^ "General Purpose Solenoid Valves – Valcor Engineering". Valcor.com. Retrieved 17 July 2018.
- ^ Trauthwein, Greg (February 2006). "Propelling W&O Supply to New Heights". Maritime Reporter.
- ^ "A History of ASCO". Valveproducts.net. Archived from the original on 2023-04-09. Retrieved 2013-06-11.
{{cite news}}:|archive-date=/|archive-url=timestamp mismatch; 2019-06-25 suggested (help)