شیر سیگنالی پنوماتیک (فرمان بادی)

آنطور که در صنعت ایران رایج است منظور از شیر سیگنالی همان «شیر فرمان بادی» است، در واقع سیگنال در اینجا به جای برق (در شیر برقی) و دست(در شیر دستی) همان هوای فشرده است. در دانشکده‌های مهندسی مکانیک کشور معمولا به این شیر، «شیر ِتحریک° پنوماتیکی» می‌گویند.

البته یک نکته در جایگاه استفاده هست که ممکن است با توجه به آن بتوان شیر سیگنالی را از شیر فرمان بادی متمایز کرد. در واقع شیر فرمان بادی یا Air-piloted valve شیر اصلی‌ است که با «سیگنالِ» هوای فشرده عمل می‌کند. (ورودی «پایلوت» آن پنوماتیکی است). اما «شیر سیگنالی پنوماتیک» به هر شیری گفته شود که سیگنال پنوماتیکی را قطع‌وصل می‌کند؛ مثلا برای پایلوت دادن به همان شیر فرمان بادی.

برای مطالعه در مورد انواع شیرهای پنوماتیک، ساختار داخلی و کاربرد آنها می‌توانید صفحه شیر پنوماتیک دامون را ببینید.

شیر سیگنالی پنوماتیک (فرمان بادی) چیست؟

شیر سیگنال پنوماتیک یا Pneumatic pilot valve یک عنصر فرمان‌دهنده در تجهیزات پنوماتیک محسوب می‌شود که وظیفه دریافت فشار هوا و تبدیل آن به سیگنال کنترلی را بر عهده دارد. برخلاف شیرهای ساده که تنها مسیر عبور هوا را باز یا بسته می‌کنند، این شیرها به عنوان واسطه‌ای عمل کرده و با دریافت یک سیگنال ورودی پنوماتیکی، فرمان فعال‌سازی را به سایر اجزای سیستم ارسال می‌کنند.

ساختار کاری این شیرها بر پایه اصول مکانیک سیالات استوار است. زمانی که فشار هوای ورودی به حد آستانه مشخصی می‌رسد، عملگر داخلی شیر که می‌تواند به شکل دیافراگم، پیستون یا اسپول طراحی شده باشد، به حرکت درمی‌آید. این حرکت موجب تغییر وضعیت مسیرهای داخلی شیر شده و در نتیجه، جریان هوای فشرده به سمت خروجی‌های مورد نظر هدایت می‌شود. چنین سازوکاری امکان ایجاد سیستم‌های کنترل کاملاً پنوماتیکی را فراهم می‌کند که در محیط‌های خطرناک یا محیط‌هایی که استفاده از برق با محدودیت مواجه است، بسیار حیاتی است.

برندهای مختلفی از جمله فستو، SMC، پارکر و نورگرن، طیف گسترده‌ای از شیرهای سیگنالی پنوماتیک را با مشخصات فنی متنوع عرضه می‌کنند. این تنوع شامل محدوده‌های فشار کاری مختلف، اندازه‌های متفاوت پورت‌ها، و مواد ساخت ویژه برای کاربردهای خاص می‌شود.

تفاوت شیر سیگنالی پنوماتیک با شیر برقی پنوماتیک

هر دو نوع شیر، عملکرد مشابهی در کنترل جریان هوای فشرده دارند، اما تفاوت اصلی آن‌ها در نوع سیگنال ورودی و مکانیزم فرمان‌دهی است. شیرهای سیگنال پنوماتیک از هوای فشرده به عنوان محرک اصلی برای تغییر وضعیت استفاده می‌کنند، در حالی که شیرهای برقی پنوماتیک به سیگنال الکتریکی نیاز دارند تا سولنوئید داخلی آن‌ها فعال شود.

این تفاوت در عمل، مزایا و معایب خاص خود را به همراه دارد. شیرهای سیگنالی پنوماتیک در محیط‌های با خطر انفجار، مناطق مرطوب یا آلوده و فضاهایی که دسترسی به برق پایدار وجود ندارد، گزینه‌ای ایده‌آل هستند. همچنین این شیرها به دلیل نداشتن قطعات الکتریکی، نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند و در برابر نویز الکترومغناطیسی مصون هستند. از سوی دیگر، شیرهای برقی پنوماتیک قابلیت کنترل از راه دور، یکپارچگی با سیستم‌های PLC و اتوماسیون پیشرفته و پاسخ‌دهی سریع‌تر را دارند.

انتخاب بین این دو نوع شیر، مستقیماً به شرایط پروژه، نوع صنعت، الزامات ایمنی و میزان پیچیدگی سیستم کنترلی بستگی دارد. برای مثال، در صنایع نفت و گاز که احتمال حضور گازهای قابل اشتعال وجود دارد، شیرهای سیگنال پنوماتیک به دلیل ماهیت ذاتی ایمن‌تر خود ترجیح داده می‌شوند. در مقابل، در خطوط تولید خودکار که نیاز به هماهنگی دقیق با سیستم‌های دیجیتال است، شیرهای برقی پنوماتیک کارایی بهتری دارند.

اجزای شیر سیگنال پنوماتیک

بدنه شیر که معمولاً از آلومینیوم آنودایز شده، برنج، یا فولاد ضدزنگ ساخته می‌شود، اسکلت اصلی سیستم را تشکیل داده و مسیرهای داخلی عبور هوا را در خود جای می‌دهد.

عملگر داخلی که قلب تپنده شیر محسوب می‌شود، می‌تواند به سه شکل اصلی طراحی شود:

• پیستون برای کاربردهای فشار بالا و پاسخ سریع
• دیافراگم برای کنترل دقیق‌تر و محیط‌های حساس به آلودگی
• اسپول برای شیرهای چند مسیره با حجم جریان بالا

این عملگرها تحت تأثیر فشار ورودی حرکت کرده و موقعیت المان‌های داخلی مانند دیسک یا بال را تغییر می‌دهند تا مسیر جریان هوا کنترل شود.

سیل‌ها و واشرها که معمولاً از موادی همچون NBR، FKM، EPDM یا PTFE ساخته می‌شوند، نقش مهمی در جلوگیری از نشتی و حفظ فشار سیستم دارند و باید با توجه به نوع سیال و دمای کاری انتخاب شوند.

پورت‌های ورودی و خروجی با استانداردهای مشخصی مانند ISO 15407-1 طراحی شده و امکان اتصال استاندارد به سایر تجهیزات را فراهم می‌کنند.

فنرهای بازگشت نیز وظیفه دارند که شیر را پس از قطع سیگنال ورودی به وضعیت اولیه برگردانند، مگر در برخی شیرها که بدون فنر طراحی شده و در آخرین وضعیت خود باقی می‌مانند.

طرز کار شیر سیگنال پنوماتیک

مکانیزم عملکرد شیر سیگنالی پنوماتیک بر پایه یک چرخه کاملاً مکانیکی و قابل پیش‌بینی ایجاد شده که بدون نیاز به منبع انرژی خارجی، تنها با استفاده از هوای فشرده، کنترل دقیق جریان را محقق می‌سازد. فرآیند با ورود سیگنال پنوماتیکی آغاز می‌شود، که این سیگنال معمولاً یک فشار هوای کنترل شده در محدوده 1 تا 10 بار است. این فشار از طریق یک خط پایلوت به چمبر کنترلی شیر وارد شده و بر سطح عملگر اعمال می‌شود.

هنگامی که فشار ورودی به حد آستانه طراحی شده می‌رسد، نیرویی بر عملگر وارد می‌شود که از نیروی فنر بازگشت بیشتر است. در این لحظه، عملگر شروع به حرکت می‌کند و این حرکت می‌تواند خطی مانند پیستون، یا انعطاف‌پذیر مانند دیافراگم باشد. حرکت عملگر به طور مستقیم با محور مرکزی شیر که حامل المان‌های مسدودکننده است، ارتباط دارد و باعث تغییر موقعیت این المان‌ها می‌شود. با تغییر موقعیت، مسیرهای داخلی شیر که قبلاً مسدود بودند باز شده و برعکس، مسیرهای باز بسته می‌شوند.

تنظیم موقعیت شیر به این معناست که اندازه دهانه عبور جریان تغییر می‌کند و این تغییر مستقیماً بر دبی و فشار خروجی تأثیر می‌گذارد. در شیرهای دو وضعیته، این حرکت به صورت کامل است؛ یعنی شیر یا کاملاً باز یا کاملاً بسته می‌شود. اما در شیرهای سه وضعیته، یک حالت میانی نیز وجود دارد که در آن تمام پورت‌ها بسته یا برخی از آن‌ها در وضعیت تخلیه قرار می‌گیرند.

زمانی که سیگنال ورودی قطع می‌شود، فنر بازگشت یا فشار هوای طرف دیگر عملگر، شیر را به وضعیت اولیه برمی‌گرداند. این چرخه با سرعت بالا و دقت قابل تکرار صورت می‌گیرد، به طوری که شیرهای استاندارد در 30-50 میلی‌ثانیه و برخی مدل‌های پیشرفته در کمتر از 5 میلی‌ثانیه قادر به پاسخ‌دهی هستند.

انواع شیر سیگنال پنوماتیک

تنوع شیرهای سیگنال پنوماتیک را بر اساس دو معیار اصلی دسته‌بندی می‌کنیم: تعداد پورت‌ها و وضعیت‌های شیر و همچنین نوع عملکرد کنترلی که شیر انجام می‌دهد.

انواع شیر سیگنالی پنوماتیک بر اساس تعداد پورت و وضعیت

نامگذاری استاندارد شیرهای پنوماتیکی بر پایه سیستم دو عددی است که عدد اول نشان‌دهنده تعداد پورت‌ها و عدد دوم بیانگر تعداد وضعیت‌های کاری شیر است. شیر 2/2 ساده‌ترین مدل محسوب می‌شود که دارای دو پورت و دو وضعیت است؛ یک پورت برای ورودی هوا و یک پورت برای خروجی. این شیرها معمولاً در کاربردهای باز-بسته ساده مانند کنترل ورود هوا به یک سیلندر سینگل اکت استفاده می‌شوند و می‌توانند در حالت معمولاً بسته یا معمولاً باز طراحی شوند.

شیر 3/2 که سه پورت و دو وضعیت دارد، کاربرد گسترده‌تری نسبت به نوع قبلی دارد. سه پورت شامل ورودی فشار، خروجی به سمت عملگر و پورت تخلیه است. این ساختار به شیر اجازه می‌دهد که علاوه بر کنترل ورود هوا، هوای داخل سیلندر را نیز تخلیه کند، که برای سیلندرهای سینگل اکت ضروری است. در وضعیت اول، هوا از پورت ورودی به خروجی متصل می‌شود و در وضعیت دوم، خروجی به پورت تخلیه وصل شده و هوای داخل سیلندر آزاد می‌گردد.

شیرهای 5/2 که پنج پورت و دو وضعیت دارند، برای کنترل سیلندرهای دبل اکت طراحی شده‌اند و پرکاربردترین مدل محسوب می‌شوند. پنج پورت شامل یک ورودی فشار، دو خروجی به دو طرف سیلندر و دو پورت تخلیه است. در یک وضعیت، فشار به یک طرف سیلندر وارد شده و طرف دیگر تخلیه می‌شود و در وضعیت بعدی این مسیرها معکوس می‌گردند.

شیرهای 5/3 نسخه پیشرفته‌تری هستند که علاوه بر دو وضعیت کاری، یک وضعیت میانی نیز دارند. این وضعیت میانی می‌تواند به سه شکل طراحی شود: همه پورت‌ها بسته که موقعیت سیلندر را حفظ می‌کند، همه پورت‌ها تخلیه که فشار هر دو طرف سیلندر را آزاد می‌کند، یا فشار به هر دو طرف که باعث قفل شدن سیلندر می‌شود.

انواع شیر سیگنالی پنوماتیک بر اساس نوع عملکرد

از منظر عملکرد، شیرهای پنوماتیکی را می‌توان به چهار دسته اصلی تقسیم کرد:

• شیرهای کنترل جهت که همان شیرهای گفته شده در بخش قبل هستند، وظیفه هدایت جریان هوا به مسیرهای مختلف را دارند و اساس کنترل حرکت در سیستم‌های پنوماتیکی محسوب می‌شوند
• شیرهای کنترل جریان نقش تنظیم سرعت عملگرها را بر عهده دارند، معمولاً از طریق ایجاد محدودیت قابل تنظیم در مسیر هوا. این شیرها اغلب به همراه یک چک ولو طراحی می‌شوند تا جریان را فقط در یک جهت محدود کنند
• شیرهای کنترل فشار که شامل رگولاتورها و شیرهای محدودکننده فشار هستند، وظیفه حفظ یا کاهش فشار سیستم را دارند تا از آسیب به تجهیزات حساس جلوگیری کنند. این شیرها معمولاً در ابتدای خطوط فرعی نصب می‌شوند و فشار را در محدوده مجاز نگه می‌دارند
• شیرهای ایمنی نیز در شرایط اضطراری یا هنگام افزایش بیش از حد فشار، سیستم را تخلیه کرده یا قطع می‌کنند و از بروز حوادث جلوگیری می‌نمایند

کاربردهای شیر سیگنال پنوماتیک

• صنعت خودروسازی: این شیرها در خطوط مونتاژ برای کنترل ربات‌های پنوماتیکی، سیستم‌های جابجایی قطعات، و ابزارهای پرسی استفاده می‌شوند. دقت و سرعت بالای این شیرها امکان تولید با کیفیت یکنواخت و کاهش زمان چرخه تولید را فراهم می‌کند
• خطوط بسته‌بندی و صنایع غذایی: شیرهای سیگنالی پنوماتیک نقش حیاتی در کنترل سیستم‌های پر کردن، درب‌بندی، برچسب‌زنی و جعبه‌گذاری دارند. این صنایع به دلیل نیاز به رعایت استانداردهای بهداشتی سخت‌گیرانه، از شیرهایی با بدنه استیل ضدزنگ و سیل‌های مقاوم در برابر مواد شیمیایی شوینده استفاده می‌کنند. همچنین ماهیت بدون روغن این شیرها، آن‌ها را برای محیط‌هایی که تماس مستقیم با مواد غذایی وجود دارد، گزینه‌ای ایده‌آل می‌سازد.
• صنایع دارویی و آزمایشگاهی: این صنایع به محیط‌های تمیز و عاری از آلودگی نیاز دارند و از شیرهای سیگنال پنوماتیک در سیستم‌های دوزینگ دقیق، کنترل فشار اتاق‌های تمیز، و تجهیزات پرکن استریل بهره می‌برند.
• سیستم‌های رباتیک صنعتی: این شیرها برای کنترل گریپرها، بازوهای چرخشی، و مکانیزم‌های بالابر به کار می‌روند و سرعت واکنش بالای آن‌ها، دقت حرکات ربات را تضمین می‌کند
• صنایع نفت و گاز: از شیرهای سیگنال پنوماتیک در سیستم‌های کنترل شیرهای اصلی، ایستگاه‌های پمپاژ و تجهیزات حفاری استفاده می‌کنند.

بهترین برندهای شیر سیگنال پنوماتیک

برند فستو (Festo) آلمان با بیش از 98 سال سابقه و دارا بودن گواهینامه‌های ISO 9001 و ISO 14001، یکی از پیشروان صنعت اتوماسیون پنوماتیک است که محصولاتش به دلیل دقت ساخت و طول عمر بالا شناخته می‌شوند.

SMC ژاپن با تسهیلات تولیدی در 30 کشور و مراکز تحقیقاتی گسترده، طیف جامعی از شیرهای پنوماتیک با قیمت‌های رقابتی ارائه می‌دهد.

Parker Hannifin آمریکا که از سال 1917 فعالیت دارد، در زمینه تکنولوژی‌های حرکت و کنترل پیشرو بوده و محصولاتش در صنایع هوافضا و دفاعی نیز کاربرد دارند.

Bürkert آلمان متخصص در سیستم‌های کنترل مایعات و گازها است و شیرهایش برای کاربردهای حساس مانند صنایع دارویی و آزمایشگاهی طراحی شده‌اند.

Emerson ASCO با بیش از 50,000 نوع شیر مهندسی شده یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان محصولات شیر پنوماتیک محسوب می‌شود.

IMI Norgren انگلستان نیز با ارائه یکی از گسترده‌ترین رنج محصولات و MTBF بالای 800 سال، در این صنعت شناخته شده است.

برای انتخاب بهترین برند متناسب با بودجه، شرایط کاری و الزامات فنی پروژه شما، کارشناسان دامون آماده ارائه مشاوره تخصصی و لیست قیمت هستند.

قیمت شیر سیگنال پنوماتیک

• جنس بدنه و اجزای داخلی شیر: اولین عامل تعیین‌کننده قیمت است. شیرهای با بدنه آلومینیوم معمولاً اقتصادی‌ترند، در حالی که شیرهای استیل ضدزنگ که برای محیط‌های خورنده یا صنایع غذایی و دارویی مورد نیاز هستند، قیمت بالاتری دارند.
• برند و کشور سازنده: محصولات برندهای اروپایی مانند Festo و Bürkert معمولاً گران‌تر از برندهای آسیایی یا محصولات چینی هستند، اما در مقابل دوام بیشتر و خدمات پس از فروش بهتری ارائه می‌دهند.
• پیچیدگی شیر: تعداد پورت‌ها، وضعیت‌ها و ویژگی‌های اضافی مانند تنظیم دستی، نشانگرهای وضعیت، یا قابلیت نصب بر روی منیفولد است، قیمت نهایی را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
• محدوده فشار کاری: شیرهای طراحی شده برای فشارهای بالاتر از 10 بار به دلیل نیاز به مواد مقاوم‌تر و دقت ساخت بیشتر، قیمت بالاتری دارند.
• گواهینامه‌های بین‌المللی: استانداردهایی مثل ATEX برای محیط‌های انفجاری، FDA برای صنایع غذایی، یا CE برای استانداردهای اروپایی نیز هزینه محصول را افزایش می‌دهند.

برای دریافت قیمت دقیق و به‌روز شیرهای سیگنال پنوماتیک می‌توانید با کارشناسان دامون تماس گرفته و کاتالوگ محصولات را دریافت کنید.

نکات مهم در خرید شیر سیگنال پنوماتیکی

• تعیین فشار کاری سیستم: باید حداقل و حداکثر فشار هوای موجود در سیستم را بدانید و شیری انتخاب کنید که محدوده فشار آن با این مقادیر سازگار باشد. انتخاب اشتباه فشار می‌تواند منجر به عملکرد نادرست، نشتی، یا حتی آسیب به شیر شود.
• تعداد پورت و وضعیت: برای سیلندرهای سینگل اکت، شیر 3/2 کافی است اما برای سیلندرهای دبل اکت حتماً به شیر 5/2 نیاز دارید. اگر نیاز به حالت توقف و حفظ موقعیت دارید، شیر 5/3 را در نظر بگیرید.
• محیط کاری: در محیط‌های مرطوب، گرد و غبار، یا خورنده، باید از شیرهای با درجه حفاظت IP بالاتر و مواد مقاوم استفاده کنید.
• اندازه اتصالات و نوع آن‌ها: این مورد باید با لوله‌کشی موجود سازگار باشد، چه رزوه‌ای مانند G یا NPT، چه اتصالات سریع یا فشاری. سرعت پاسخ‌دهی شیر برای برخی کاربردها حیاتی است؛ اگر در سیستمی با چرخه سریع کار می‌کنید، به زمان سوئیچینگ شیر دقت کنید.

برای انتخاب صحیح شیر و اطمینان از سازگاری کامل با سیستم خود، تیم مهندسی دامون با بررسی مشخصات فنی پروژه شما، بهترین گزینه را پیشنهاد می‌دهد.

نصب شیر سیگنال پنوماتیک

قبل از نصب، حتماً خطوط پنوماتیک را از براده فلزی، گرد و غبار و رطوبت پاک کنید، زیرا آلودگی‌ها می‌توانند به سیل‌ها و اسپول‌های داخلی آسیب برسانند. نصب فیلتر رگولاتور در ابتدای خط، ضروری است تا هوای تمیز و با فشار تنظیم شده به شیر برسد.

هنگام اتصال، به جهت جریان هوا که معمولاً با فلش روی بدنه شیر مشخص شده، توجه کنید و از سفت کردن بیش از حد اتصالات که می‌تواند به رزوه‌ها آسیب بزند، خودداری کنید. پس از نصب، حتماً تست نشتی انجام دهید و عملکرد شیر را در تمام وضعیت‌ها بررسی کنید. بازرسی دوره‌ای مثل بررسی نشتی، تمیز کردن فیلترها و در صورت لزوم تعویض سیل‌های فرسوده را هم در نظر داشته باشید.

خرید شیر سیگنالی پنوماتیک از دامون

دامون به عنوان یکی از تامین‌کنندگان معتبر تجهیزات صنعتی در ایران، طیف کاملی از شیرهای سیگنال پنوماتیک برندهای معتبر جهانی را ارائه می‌دهد. تیم مشاوره تخصصی ما با بررسی دقیق شرایط کاری، محیط نصب و بودجه شما، بهترین گزینه را پیشنهاد می‌کند.

قیمت‌های رقابتی و تضمین اصالت کالا  از جمله مزایای خرید از دامون است. برای دریافت مشاوره رایگان، مقایسه قیمت یا درخواست پیش‌فاکتور، با شماره 02191005782 تماس بگیرید.

همچنین برای مشاهده سایر محصولات می‌توانید صفحه پنوماتیک دامون را ببینید.