شیر کنترل فشار چیست؟

شیر کنترل فشار وسیله ای در سیستم هیدرولیک می باشد که فشار سیستم تحت تأثیر آن قرار گرفته و توسط آن می توان فشار سیستم را تعیین، محدود و یا کاهش داد، این نوع شیرها سیستم را در برابر تغییرات ناگهانی فشار حفاظت می کند.

تغییرات ناخواسته فشار ممکن است در اثر کاهش میزان دبی یا افزایش ناخواسته آن به خاطر باز و بسته شدن شیر ها به وجود آید. شیرهای فشار شکن، کاهنده فشار، توالی (سکوئنس)، تخلیه فشار، ترمزی و خنثی کننده، فشار تدریجی و ثابت را در سیستم های هیدرولیکی کنترل می کند.

تغییرات ناگهانی می تواند افزایش آنی در فشار را تا 4 برابر فشار طبیعی در سیستم ایجاد نموده و به همین دلیل است که کاربرد وسائل کنترل فشار همچون شیر کنترل فشار در هر مدار هیدرولیکی ضروری می باشد. از قطعات هیدرولیکی نظیر جاذب های ارتعاشی برای یکنواخت کردن فشار و یا خفه کردن شوک های حاصل در سیستم های هیدرولیکی استفاده می شود.

نحوه عملکرد شیر کنترل فشار

نحوه عملکرد یک شیر کنترل فشار یا رلیف ولو از نوع عملکرد مستقیم به گونه ای است که در حالت عادی نیروی خطی فنر، پاپت را به نشیمنگاه متصل می کند و در طرفی دیگر نیروی سیال به پاپت اعمال می شود. با افزایش فشار سیال تا حدی که بر نیروی فنر غلبه می کند، پاپت از جای خود حرکت کرده و فنر را جمع می کند. با این عمل مسیر پمپ به مخزن باز شده و سیال به مخزن تخلیه می شود.

در شیر کنترل فشار تحریک مستقیم به علت خطی بودن نیروی فنر، باز شدن مسیر سیال به مخزن آنی نبوده و به صورت تدریجی می باشد. به همین علت در این نوع شیرها منطقه ای با نام Pressure Override به وجود می آید. نمودار بالا این منطقه را نشان می دهدکه همانطور که مشخص است منطقه ای بین شروع اعمال فشار و فشار شکست فنر می باشد. به همین علت در جایی که ما می خواهیم کنترل فشار به صورت آنی و لحظه ای باشد استفاده از شیر کنترل فشار تحریک مستقیم مناسب نمی باشد.

تقسیم بندی شیر کنترل فشار به چه صورت است؟

شیر کنترل فشار را بر اساس نوع کاربرد به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند، شیر کنترل فشار در انواع مختلف دارای کاربردهای فراوانی بوده اما از لحاظ طراحی داخلی انواع این شیرهای شباهت بسیار زیادی نسبت به یکدیگر دارند.

شیر محدود کننده فشار (شیر اطمینان فشار)

متداول ترین نوع شیرهای کنترل فشار که کاربرد زیادی دارند، شیرهای محدود کننده فشار است. این شیرها در حالت عادی بسته بوده و وظیفه آنها محدود کردن فشار در سیستم های هیدرولیکی می باشد. این کار از طریق برگشت و تخلیه جریان روغن به مخزن انجام می دهد. این شیرها دارای یک دهانه که به مسیر خروجی پمپ است و یک دهانه تخلیه که به مخزن وصل است می باشند.

شیر کاهنده فشار (ردیوسینگ)

شیر کاهنده فشار جهت محدود کردن و کاهش فشار در یک یا دو قسمت از مدار هیدرولیکی استفاده می شوند. کاهش فشار منجر به کاهش نیروی تولید شده می شود. این نوع شیر تنها شیر کنترل فشاری است که در حالت عادی باز است. شیر کاهنده فشار، فشار را از دهانه خروجی خود حس کرده و فرمان می گیرد و تمایل به بسته شدن دارد تا هنگامی که فشار خروجی آن به به مقدار تنظیم شده شیر برسد.

هنگامی که فشار در خروجی نسبت به فشار تنظیمی شیر کم تر باشد، جریان به طور آزادانه از مجرای ورود به مجرای خروجی جریان خواهد یافت. یک مسیر کنار گذر در دهانه خروجی وجود دارد که فشار خروجی را برخلاف نیروی فنر به انتهای قرقره انتقال می دهد. هنگامی که فشار خروجی به مقدار فشار فنر قرار گرفته در پشت فنر زیادتر شود، قرقره به سمت راست حرکت کرده و قسمتی از مجرای خروجی را مسدود می کند و سبب کاهش جریان عبوری جهت ثابت نگه داشتن فشار خروجی می شود.

شیر بی بارکننده (آنلودینگ)

شیرهای تابع فشار از شیرهای کنترل فشار در حالت عادی بسته می باشد. هنگامی که فشار در یک قسمت از مدار هیدرولیک از فشار تنظیم شده شیر بیشتر شود، سوپاپ تخلیه فشار باز شده و جریان به طور مستقیم به مخزن تخلیه می شود.

از کاربرد شیر تخلیه فشار در یک سیستم با جریان کم و زیاد می باشد.مطابق با شکل زیر این سیستم شامل دو پمپ است که یک پمپ با جریان زیاد و یک پمپ دیگر با جریان کم می باشد. سیستم نشان داده شده در شکل زیر برای فراهم کردن برگشت سریع هنگام عملکرد سیلندر طراحی شده است. در این سیستم به محض تماس بار جریان های ارسالی از هر دو پمپ به سمت سیلندر ارسال می شود.

در این لحظه فشار در سیستم افزایش می یابد که موجب باز شدن شیر تخلیه فشار می شود. در نتیجه، جریان ارسالی از پمپ با جریان زیاد در فشار پایین به طور مستقیم به مخزن بر می گردد. پمپ با جریان کم در فشارهای بالا مورد نیاز مدار، برای انجام کار سیلندر به ارسال جریان ادامه می دهد. برای برگشت سریع و ناگهانی جک مورد نیاز از هر دو پمپ تامین می شود. شیر فشارشکن برقی بلوکی هم جزء شیرهای بی بارکننده می باشد.

شیر ترتیبی (سکوئنس)

شیر ترتیبی در حالت عادی به صورت شیر کنترل فشار بسته می باشد.در سیستم های هیدرولیکی از این شیرها برای تامین حرکت ترتیبی عملگرهابر پایه فشار استفاده می شود.به عنوان مثال اگر بخواهیم قطعه ای را ابتدا کلمپ کنیم و بعد سوراخ کنیم از مداری مطابق شکل زیر استفاده می کنیم. جهت باز شدن سیلندر کلمپ قبل از سیلندر دریل نیاز است از یک شیر ترتیبی قبل از سیلندر دریل استفاده شود. شیر ترتیبی باعث می شود تا زمانی که فشار در سیلندر کلمپ به مقدار تنظیم شده بر روی شیر ترتیبی نرسد، سیلندر دریل باز نشود.

شیر خنثی کننده وزن (کانتر بالانس)

شیر های خنثی کننده وزن معمولاً به عنوان شیرهای کنترل فشار در حالت عادی بسته می باشند که برای جلوگیری از حرکت ناخواسته یک بار ناشی از نیروی وزن مثل جک ها به کار می روند.نحوه کار شیر کانتر بالانس به این ترتیب می باشد که یک دهانه شیر به دهانه سیلندر در قسمت پشت سیلندر و دهانه دیگر آن به شیر کنترل جهت وصل می شود. نحوه عملکرد این شیر به صورت جریان سیال ارسالی از پمپ از طریق شیر کنترل جهت به قسمت بالای سیلندر هدایت می شود و پیستون به سمت پایین رانده می شود. در نتیجه فشار در دهانه اول افزایش می یابد و اسپول بلند می شود.

بدین ترتیب مسیری برای عبور جریان از طریق دهانه دوم باز شده و از طریق شیر کنترل جهت به مخزن تخلیه می شود. هنگام بالا رفتن سیلندر شیر یک طرفه کننده که به صورت موازی با شیر کانتربالانس قرار گرفته است سبب می شود حرکت سیلندر به طرف بالا به صورت عادی انجام شود و امکان بسته شدن سیلندر را فراهم می کند.

شیر ترمزی

شیرهای ترمز معمولاً از نوع شیر کنترل فشار بسته می باشند که به منظور کنترل حرکت هیدروموتورها در سیستم های هیدرولیکی کاربرد دارند. شیرهای ترمز موتوری معمولاً به صورت دستی و کنترل پیلوتی به صورت همزمان تحریک می شوند. نحوه عملکرد این شیرها به این صورت می باشد، شیر ترمز از طریق مسیر پیلوت به وسیله فشار سیستم باز نگه داشته می شود. بنابراین فشار برگشتی وارد بر موتور که ممکن است مقاومت در طرف دیگر هیدروموتور و بار وارد بر آن را بالا ببرد، حذف شود.

در واقع شیرهای ترمز، فشار ورودی و خروجی هیدروموتور را شناسایی می کند و در صورتی که فشار در خروجی کم تر از فشار در ورودی باشد به سیال خروجی اجازه می دهدتقریباً بدون محدودیت از هیدروموتورها خارج شود که در این حالت عملکرد هیدروموتور طبیعی بوده، اما هنگامی که فشار در مسیر خروجی بیشتر از از مسیر ورودی باشد سوپاپ ترمز، مسیر را کمی می بندد تا فشار در این مسیر افزایش یابد و حرکت هیدروموتور تحت کنترل باشد.