تيتان أوتوميشن - الشركة الرائدة في تصنيع الأسطوانات الهوائية & المورد المتخصص في أسطوانات الهواء الهوائية لتلبية احتياجات الأتمتة الصناعية.
صمامات الملف اللولبي الهوائية: الدليل الشامل لأنواعها ومكوناتها وكيفية عملها؟
بفضل آلية التحكم الإلكترونية الحديثة، يعمل صمام الملف اللولبي الهوائي في غضون 5 إلى 20 مللي ثانية أسرع من رمشة عين الإنسان، التي تستغرق من 100 إلى 400 مللي ثانية. هذا يعني أن الصمام يعمل 20 مرة بينما يرمش الإنسان مرة واحدة فقط. تُمكّن هذه السرعة الفائقة الآلات من إخراج الحلوى غير المنتظمة أو المعيبة من نظام التغذية باستخدام الهواء. وتتميز هذه العمليات السريعة بموثوقية عالية. يمكن لصمام الملف اللولبي الهوائي أن يعمل من 20 إلى 50 مليون دورة (فتح وإغلاق كامل للصمام)، بينما قد تصل بعض الطرازات المتطورة إلى 200 مليون دورة.
يستخدم هذا المقال منهجًا شاملاً لمساعدة قرائنا على فهم صمامات الملف اللولبي الهوائية فهمًا كاملاً. سنتناول آلية عملها، وأنواعها، وأجزائها، وتطبيقاتها، وأهميتها في مجال الأتمتة، ومعايير اختيارها عند شرائها.
1. ما هي صمامات الملف اللولبي الهوائية؟
تُمثل هذه الصمامات مزيجًا من الهندسة الكهربائية والميكانيكية. تعمل هذه الصمامات عبر إشارات كهربائية تُرسلها وحدة تحكم، مما يُحفز استجابة ميكانيكية تسمح بمرور الهواء أو تمنعه. بعبارة أخرى، تُشكل هذه الصمامات حلقة الوصل بين وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) والحركة الهوائية الفيزيائية. وباستخدام إشارة كهربائية منخفضة، تستطيع هذه الأجهزة التحكم في الحركات الميكانيكية عالية الضغط.
2. كيف تعمل صمامات الملف اللولبي الهوائية؟
آليات التشغيل
تتمثل الوظيفة الأساسية لصمام الملف اللولبي الهوائي في تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة مغناطيسية، والتي بدورها تُنتج طاقة ميكانيكية. يعمل الصمام بجهد 24 فولت تيار مستمر، وهو الجهد القياسي للاستخدام الصناعي. يمر التيار عبر ملف سلك نحاسي، مُحدثًا مجالًا مغناطيسيًا يتركز داخل القلب الحديدي للصمام. يتصل المكبس أو الجزء الدوار بالقلب الحديدي، فيبدأ بالحركة. تؤدي حركة هذا الجزء إلى فتح أو إغلاق الفتحة الصغيرة أو المنزلقات لتوصيل منافذ مختلفة، وذلك حسب التصميم. ينتج عن ذلك تزويد أسطوانة أو مخرج هواء بالهواء.
ببساطة، التسلسل هو:
تنشيط الملف ← المجال المغناطيسي ← الإزاحة الداخلية ← تدفق الهواء
أساليب المكافحة
توجد طرق تحكم متعددة لصمامات الملف اللولبي الهوائية. فيما يلي قائمة بها مرتبة حسب استخداماتها الشائعة:
التحكم عن بعد / PLC: إنها التقنية الأكثر شيوعًا التي تستخدم وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة لتشغيل صمام الملف اللولبي.
التحكم النسبي: تسمح هذه الطريقة للصمام اللولبي بالحفاظ على وضعية محددة باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM). وهذا يعني أن الصمام اللولبي الهوائي يمكنه الحفاظ على وضعية بنسبة 20%، 30%، ... 100% حسب الحاجة.
المراقبة الذكية: في الثورة الصناعية الرابعة، تقوم هذه الصمامات بالإبلاغ عن أوقات الدورة وأوقات الاستجابة إلى جهاز كمبيوتر تحكم مركزي للصيانة التنبؤية.
التحكم اليدوي: يتم تركيب أزرار أو زنادات صغيرة على الصمام للتشغيل اليدوي.
القوة الكهرومغناطيسية ومتغيراتها
يمكن حساب القوة اللازمة لتحريك المكبس باستخدام صيغة بسيطة:
F=B²*A/2*uo
B = كثافة التدفق، والتي تعتمد على عدد الملفات والتيار.
أ = مساحة المقطع العرضي للمكبس
µo = النفاذية تعني أن المادة المغناطيسية الحديدية ذات الجودة العالية تنتج قوة أكبر.
التصميم والوظائف الملفوفة
البكرة هي المكون الرئيسي الذي يحدد اتجاه حركة الهواء بين منافذ صمام الملف اللولبي الهوائي. في صمامات التوهج العالي، تكون البكرة عبارة عن قضيب أسطواني ذي أجزاء بارزة وأخاديد. يدخل الهواء إلى جسم الملف اللولبي ويدفع البكرة من كلا الجانبين، مما يضمن عدم اضطرار البكرة لمقاومة ضغط الهواء.
عندما يتطابق الأخدود مع المنفذ، يسمح بمرور الهواء. في المقابل، يمنع الجزء المرتفع تدفق الهواء. تخيل البكرة كمجموعة من الأثقال التي نستخدمها في صالة الألعاب الرياضية موضوعة في خط مستقيم.
آلية فصل الطاقة وإعادتها
تُعد استجابة صمام الملف اللولبي الهوائي للتنشيط بنفس أهمية عملية التنشيط نفسها. يتحرك جزء البكرة إلى الموضع المطلوب وفقًا للتصميم. فيما يلي ثلاث آليات شائعة الاستخدام في صمام الملف اللولبي:
أحادي الاستقرار: يقوم نابض ميكانيكي بدفع النابض إلى وضعه الأصلي. عادةً، تكون حالة الأمان وفقًا لمتطلبات العملية.
صمامات ثنائية الاستقرار: تبقى هذه الصمامات في وضعها حتى عند انقطاع التيار الكهربائي. وهي تتكون من ملفين.
بمساعدة الطيار: في هذه الصمامات، يدفع ضغط النظام البكرة إلى وضعها المحايد.
3. أنواع صمامات الملف اللولبي الهوائية
صمامات الملف اللولبي ثلاثية الاتجاه ونصف الاتجاه
تحتوي هذه الصمامات اللولبية على ثلاثة منافذ: مدخل، ومخرج، وعادم. كما يوجد وضعان يمكن أن يتوقف فيهما البكرة. تُستخدم هذه الصمامات بشكل أساسي مع الأسطوانات أحادية الفعل المزودة بنوابض لوضع محايد، أو تعمل كمفاتيح هوائية. يوجد ثلاثة أنواع من صمامات 3/2:
الوضع المغلق عادةً: في حالة عدم وجود طاقة (DE)، تتوقف البكرة عن تدفق الهواء.
الوضع الطبيعي المفتوح: في حالة DE، تسمح البكرة بتدفق الهواء.
عالمي: يمكن أن يعمل كـ NC أو NO حسب اختيار المستخدم.
صمامات الملف اللولبي 4/2
صمام الملف اللولبي الهوائي ثنائي الاتجاه (4/2) مزود بأربعة منافذ: مدخل، ومخرجان، ومخرج عادم مشترك. كما أنه يحتوي على وضعين. في هذه الحالة، يستقبل أحد المنافذ الهواء بينما يقوم المنفذ الآخر بتفريغه، مما يسمح بحركة المكبس.
ملاحظة: لا يمكنك التحكم في كمية الهواء الخارج لوجود منفذ مشترك. وهذا يعني أن الأسطوانة المرتبطة ستتحرك في كلا الاتجاهين بنفس السرعة.
صمامات الملف اللولبي 5/2
يُعدّ صمام 5/2 المعيار الذهبي للتطبيقات الصناعية الحديثة، وهو مثالي للأسطوانات ثنائية الفعل. يحتوي على خمسة منافذ: منفذان للإخراج، ومنفذ واحد للدخول، ومنفذان للعادم. يتوفر هذا الصمام بميزات مختلفة.
أحادي الاستقرار
ثنائي الاستقرار
التحكم المستقل في السرعة
صمامات الملف اللولبي 5/3 الاتجاه
تحتوي هذه الصمامات على نفس منافذ صمام الملف اللولبي 5/2، ولكن مع وضعية مركزية إضافية. تبقى في الوضعية المركزية عندما لا يكون أي من الملفين اللولبيين مُفعّلاً.
مركز مغلق: يمنع دخول الهواء تماماً.
مركز العادم: يقوم بتفريغ العادم من كلا الجانبين لتحريك الصمام يدويًا أو في حالات الطوارئ.
مركز الضغط: يتم تزويد كلا الجانبين بالهواء. يتميز الجانب المغلق من الأسطوانة بمساحة سطح أكبر، بينما يتميز جانب القضيب بمساحة سطح أصغر يشغلها القضيب نفسه. وهذا يعني أن الأسطوانة ستتحرك باتجاه الجانب المغلق.
| أنواع الصمامات | الموانئ | الوظائف | أفضل استخدام لـ |
| ثلاثة اتجاهات ونصف | 3 | 2 | أسطوانات أحادية الفعل، أجهزة توجيه الهواء، صمامات التفريغ |
| 5/2-Way | 5 | 2 | أسطوانات مزدوجة الفعل (حركة قياسية) |
| 5/3-Way | 5 | 3 | تحديد الوضعية في منتصف الشوط، والتثبيت الآمن |
4. ما هي أجزاء صمام الملف اللولبي الهوائي؟
الأجزاء الثابتة
الهيكل: يُصنع هذا الجزء باستخدام الألومنيوم المؤكسد أو النحاس الأصفر أو الفولاذ المقاوم للصدأ. ويتكون من فتحات تسمح بتدفق الهواء المباشر.
الأنبوب المركزي: أنبوب غير مغناطيسي يغطي المكبس ويعمل كوعاء ضغط. يحافظ على الضغط بالداخل مع السماح للمجال الكهرومغناطيسي بالمرور.
القلب الثابت: يُعرف أيضًا باسم Plugnut، وهو عبارة عن قطعة مغناطيسية حديدية ثابتة في الجزء العلوي من أنبوب القلب.
تحريك الأجزاء الداخلية
القلب: هو المكون الرئيسي الذي تدعم حركته أجزاء أخرى من صمام الملف اللولبي. وهو عبارة عن قضيب مغناطيسي يتحرك لأعلى ولأسفل. غالبًا ما تتميز المكابس عالية الجودة بحلقات تظليل لمنع طنين التيار المتردد، وأسطح مصقولة بدقة لتقليل الاحتكاك.
الزنبرك الأساسي: يعيد المكبس إلى وضع الأمان في حالة الفشل.
الجذع: وصلة ميكانيكية بين المكبس والبكرة.
البكرة أو القرص: في صمام البكرة، يكون هذا قضيبًا طويلًا مزودًا بحواف وأخاديد. أما في صمام القرص، فهو قرص يضغط على مقعد. غالبًا ما تُغطى أطراف هذه الصمامات بمادة NBR أو FKM أو PTFE لضمان إحكام الإغلاق التام.
المكونات الكهربائية
الملف: آلاف من الملفات النحاسية الملفوفة والمغلفة بالإيبوكسي للحماية من الرطوبة والاهتزاز.
غطاء معياري: يسمح بتبديل ملف 24 فولت تيار مستمر إلى ملف 110 فولت تيار مستمر دون تفكيك المنافذ.
5. ما هي الصناعات التي تُستخدم فيها صمامات الملف اللولبي الهوائية؟
التصنيع والخدمات اللوجستية
الروبوتات: عمليات الالتقاط والوضع عالية السرعة والتجميع الآلي.
السيور الناقلة: تشغيل سريع لبوابات الفرز ومحولات المواد.
التخزين: وحدات صمامات معيارية لفرز الطرود بسرعة عالية وقابلة للتوسع.
النقل والفضاء
السيارات: التحكم في فرامل الهواء، ونظام التعليق، ومشابك اللحام في خط التجميع.
صناعة الطيران والفضاء: صمامات خفيفة الوزن لمعدات الهبوط وأسطح التحكم في الطيران.
مقاومة الاهتزاز: تصميمات متخصصة لبيئات المركبات ذات الإجهاد العالي.
العمليات والطاقة
النفط والغاز: تشغيل صمامات خطوط الأنابيب عن بعد باستخدام الملفات اللولبية المقاومة للانفجار.
المواد الكيميائية/الصيدلانية: تنظيم دقيق للغاز في المفاعلات باستخدام أجسام مقاومة للتآكل.
نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء: التحكم الآلي في المخمدات وتقسيم المناطق لتحسين كفاءة الطاقة في المباني.
الصحة والنظافة
المجال الطبي: توصيل الأكسجين بدقة في أجهزة التنفس الصناعي ومعدات التشخيص.
الأغذية والمشروبات: التعبئة والتغليف عبر صمامات متوافقة مع معايير إدارة الغذاء والدواء الأمريكية وقابلة للغسل.
التحكم في التلوث: تصميمات تشغيل نظيفة لبيئات المعالجة المعقمة.
6. لماذا نختار صمامات الملف اللولبي الهوائية للأنظمة الآلية؟
أداء عالي السرعة: القوة الكهرومغناطيسية الإجمالية المتولدة من الملف قوية، والأجزاء الداخلية ذات قصور ذاتي منخفض مما يسمح بأوقات استجابة منخفضة للغاية تتراوح من 5 إلى 10 مللي ثانية.
الكفاءة التشغيلية: تتطلب صمامات الملف اللولبي الهوائية الحد الأدنى من الطاقة لتشغيلها. علاوة على ذلك، تستخدم النماذج التي تعمل بنظام التحكم الهوائي الهواء المضغوط بكفاءة عالية، مما يقلل من استهلاك الطاقة الكهربائية.
الموثوقية والسلامة: تتميز هذه الصمامات بأداء يصل إلى 100 مليون دورة، وذلك بفضل احتوائها على عدد قليل من الأجزاء المتحركة. وتضمن الأنواع أحادية الاستقرار السلامة من خلال العودة إلى حالة آمنة عند فصل التيار الكهربائي.
التكامل السلس: يتيح الجهد المنخفض التحكم من خلال وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة أو المرحلات، مما يضمن إمكانية التشغيل في البيئات الخطرة والتي يصعب الوصول إليها.
الذكاء الذكي: يتيح تكامل الثورة الصناعية الرابعة للصمامات إمكانية الإبلاغ عن التشخيصات في الوقت الفعلي.
7. ما هي العوامل التي يجب مراعاتها عند تقييم صمامات الملف اللولبي الهوائية؟
الخطوة 1: نطاق الضغط
قم بمطابقة متطلبات الضغط الدنيا والقصوى للنظام. تحقق مما إذا كان فرق الضغط مطلوبًا.
الخطوة الثانية: سعة التدفق
حجم مناسب لسرعة المحرك دون حدوث اختناق أو إهدار للطاقة.
الخطوة 3: المواد
اختر الهيكل والأختام بناءً على جودة الهواء ودرجة الحرارة.
الخطوة الرابعة: المواصفات الكهربائية
قم بمطابقة الجهد الكهربائي وأعط الأولوية للملفات ذات القدرة الكهربائية المنخفضة للحد من الحرارة.
الخطوة 5: سرعة الدورة
تأكد من أوقات الاستجابة التي تبلغ أجزاء من الثانية وعمر الدورة الكامل للمهام عالية الاستخدام.
الخطوة 6: أسلوب التركيب
اختر التركيب المضمن، أو متعدد المنافذ، أو تركيب NAMUR المباشر.
الخطوة 7: البيئة
تحقق من تصنيفات IP وNEMA مع شهادات ATEX للمناطق الخطرة.
الخطوة الثامنة: الامتثال
ابحث عن ملصقات خاصة بالصناعة مثل CE أو UL أو FDA.
الخطوة التاسعة: الكفاءة
اختر ميزات توفير الطاقة مثل إيقاف تشغيل المناطق أو الملفات القابلة للقفل.
8. الأسئلة الشائعة
س1: ما الفرق بين صمامات الملف اللولبي الهوائية ذات التشغيل المباشر والصمامات التي تعمل بواسطة نظام تجريبي؟
تستخدم صمامات الملف اللولبي الهوائية ذات التشغيل المباشر القوة الكهرومغناطيسية لتحريك البكرة، مما يجعلها مناسبة للتدفقات المنخفضة. أما في حالة التدفقات الكبيرة، فيُستخدم نظام رافعة يعمل بالتحكم التجريبي لضمان كفاءة أعلى وتشغيل أكثر سلاسة.
س2: ما هي الصيانة المطلوبة لصمامات الملف اللولبي الهوائية؟
تُعدّ الأختام أكثر الأجزاء عرضةً للتلف، لذا فهي تحتاج إلى فحص دوري إلى جانب الملفات. كما يُعدّ التنظيف المنتظم للمنافذ واختبار زمن الاستجابة أمراً بالغ الأهمية لضمان سلامة الجهاز. ويمكن لجدول الصيانة الوقائية أن يضمن الصيانة السليمة.
س3: هل صمامات الملف اللولبي الهوائية مناسبة للتحكم النسبي؟
في حالة التطبيقات التي تتطلب تغييرًا في معدل التدفق، فإن دمج وحدات التحكم PWM هو الحل الأمثل.
تيتان أوتوميشن - مورد محترف للأسطوانات الهوائية، ومنظم فلتر الهواء، وصمام الملف اللولبي، والتجهيزات الهوائية & الشركة المصنعة في الصين
QUICK LINKS
CONTACT US
0086-136 1656 9784
0086 136 1656 9784
0086 136 1656 9784
0086-574-8721 1981
0086-574-8702 2814
www.titan- automation.com
jet@titan-automation.com
رقم 188 ، طريق نانشان نورث ، مدينة نينغبو ، مقاطعة تشجيانغ ، الصين.
نحن واثقون من القول إن خدمة التخصيص الخاصة بنا رائعة.