شیر برقی
بررسی تخصصی و راهنمای انتخاب انواع شیر برقی رکسروت
در دنیای هیدرولیک صنعتی، بسیاری از مهندسین و تامینکنندگان به محض شنیدن نام “شیر برقی”، تصویر سری 4WE6 بوش رکسروت در ذهنشان نقش میبندد. اما به عنوان مدیر فنی، باید صریح بگویم: استفاده از یک شیر اسپولی (Spool) معمولی برای تمام کاربردها، یک خطای مهندسی فاحش است.
پورتفولیوی محصولات رکسروت (Bosch Rexroth Product Portfolio) برای هر چالش هیدرولیک، پاسخی منحصربهفرد دارد. هنر مهندسی در این است که بدانید چه زمانی به “نرمی حرکت” نیاز دارید و چه زمانی به “ایستایی مطلق”.
برای درک عمیق این موضوع، ما شیرهای کنترل جهت را به دو دسته کلان مهندسی تقسیم میکنیم:
-
شیرهای اسپولی یا لغزنده (Spool Valves): سلاطین تغییر جهت نرم و عمومی (سری WE).
-
شیرهای پاپت، سیت یا نشستنی (Seat/Poppet Valves): تضمینکنندگان آببندی کامل و ایمنی (سری SED/SEW).
در این مقاله مرجع، ما نه تنها مدلها را معرفی میکنیم، بلکه منطق مهندسی پشت هر طراحی را تشریح خواهیم کرد تا شما دقیقا بدانید چرا برای قفل کردن جک در زیر بار، سری WE انتخاب اشتباهی است.
۲. بررسی دقیق سریها: کالبدشکافی کاتالوگ رکسروت
الف) سری 4WE: استاندارد جهانی شیرهای اسپولی (Sliding Spool)
سری 4WE شناختهشدهترین محصول رکسروت و پرکاربردترین شیر در جهان است. مکانیزم عمل بر اساس حرکت خطی یک “اسپول” (Spool) استوانهای درون بدنهای با شیارهای دقیق است.
مدلهای شاخص:
-
4WE6: سایز ۶ (1/4 اینچ)، دبی تا ۸۰ لیتر بر دقیقه.
-
4WE10: سایز ۱۰ (3/8 اینچ)، دبی تا ۱۲۰ لیتر بر دقیقه.
ویژگیهای فنی و مهندسی:
-
سوئیچینگ نرم (Soft Switching): به دلیل طراحی لندهای اسپول، شوک هیدرولیک کمتری ایجاد میکنند.
-
تنوع فرمان بینظیر: انواع فرمانهای وسط باز (H)، وسط بسته (E)، و شناور (J, G) در این سری قابل اجراست.
-
فشار کاری: تحمل فشار تا ۳۵۰ بار (در سریهای High-Pressure جدیدتر).
نکته حیاتی مهندسی (The Engineering Reality):
بزرگترین سوءتفاهم در بازار ایران این است که از شیر 4WE انتظار آببندی کامل دارند. باید بدانید که شیرهای اسپولی ذاتاً دارای “نشتی داخلی” (Internal Leakage) هستند. به دلیل نیاز به حرکت اسپول درون بدنه، یک لقی میکرونی (Clearance) وجود دارد که باعث میشود در فشارهای بالا، مقدار کمی روغن از پورت فشار به تانک فرار کند.
نتیجه: اگر جک شما باید ساعتها زیر بار بماند، سری 4WE باعث “خالی کردن” جک خواهد شد.
ب) سری M-SED: شاهکار مهندسی بدون نشتی (Poppet Valves)
وقتی صحبت از ایمنی، کلمپینگ (Clamping) و نگه داشتن بار در ارتفاع است، سری M-SED وارد میدان میشود. اینجا دیگر خبری از اسپول لغزنده نیست؛ ما با مکانیزم “نشستنی” سر و کار داریم.
مدلهای شاخص:
-
M-SED 6: سایز ۶، عملگر مستقیم.
-
M-SED 10: سایز ۱۰ برای دبیهای بالاتر.
ویژگی حیاتی (USP): نشتی صفر (Leak-Free Closure)
در این شیرها، یک مخروط (Cone) یا ساچمه (Ball) با نیروی فنر و فشار سیال، محکم روی یک نشیمنگاه (Seat) فشرده میشود. این یعنی آببندی فلز روی فلز. هرچه فشار سیستم بالاتر رود، مخروط محکمتر به سیت میچسبد و نشتی مطلقا صفر میشود.
کاربردهای تخصصی:
-
مدارهای ایمنی: جایی که پایین آمدن ناخواسته جک خطر جانی دارد.
-
سیستمهای کلمپینگ: ماشینابزارهایی که قطعه باید ساعتها تحت فشار ثابت بدون افت فشار باقی بماند.
-
فشار کاری بالا: سریهای M-SED توانایی تحمل فشارهای بسیار بالا (اغلب تا ۵۰۰ بار و در مدلهای خاص تا ۶۳۰ بار) را دارند که فراتر از توان بسیاری از شیرهای اسپولی معمولی است.
ج) سری M-SEW: قدرت پاپت در ابعاد کامپکت
سری M-SEW پاسخ رکسروت به نیازهایی است که همزمان به “نشتی صفر” و “ابعاد فشرده” نیاز دارند.
-
تفاوت با SED: طراحی بدنه و بوبین در سری SEW به گونهای بهینه شده که فضای کمتری اشغال کند و برای نصبهای متراکم (Manifold Mounting) ایدهآل باشد.
-
عملکرد: مانند SED از نوع پاپت است، اما معمولاً برای سیکلهای کاری بالا و سریع طراحی شده است. استفاده از اورینگهای پلی اورتان خاص در برخی مدلها عمر آن را در برابر ضربات مداوم افزایش میدهد.
د) سری WEH: غولهای الکتروهیدرولیک (Pilot Operated)
وقتی دبی سیستم از ۱۰۰ یا ۱۵۰ لیتر فراتر میرود (سایزهای ۱۶، ۲۲، ۲۵ و ۳۲)، بوبین برقی به تنهایی زورِ جابجایی اسپول اصلی را ندارد. در اینجا رکسروت از سری WEH استفاده میکند.
-
مکانیزم: این شیرها در واقع دو طبقه هستند. شیر طبقه بالا (Pilot) معمولاً یک 4WE6 کوچک است که با فرمان برقی، روغن را هدایت میکند تا اسپولِ شیر بزرگ پایین (Main Stage) را جابجا کند.
-
کاربرد: پرسهای سنگین، صنایع فولاد و سیستمهای دبی بالا.
۳. جدول مقایسه حیاتی: Spool در برابر Poppet
به عنوان یک مهندس طراح، این جدول باید مرجع تصمیمگیری شما باشد. تفاوت بین یک سیستم کارآمد و یک سیستم معیوب در درک این جدول است:
| پارامتر مهندسی | شیر اسپولی (سری 4WE) | شیر پاپت/نشستنی (سری M-SED/SEW) |
| میزان نشتی (Leakage) | دارای نشتی داخلی مجاز (چند قطره در دقیقه) | نشتی صفر (Zero Leakage) |
| مکانیزم آببندی | لقی میکرونی (Clearance Sealing) | تماس فلز به فلز (Cone on Seat) |
| تحمل آلودگی روغن | حساس (خطر گیر کردن اسپول) | مقاومتر (ذرات ریز معمولاً رد میشوند) |
| افت فشار (Pressure Drop) | متوسط | بسیار کم (مسیر جریان بازتر است) |
| فرمانهای وسط | تنوع بالا (باز، بسته، شناور و…) | محدود (معمولاً نرمالی باز یا بسته) |
| قابلیت اطمینان تحت فشار | خطر قفل هیدرولیکی در فشارهای بسیار بالا | افزایش آببندی با افزایش فشار |
| قیمت | اقتصادی و به صرفه | گرانتر (تکنولوژی ساخت بالاتر) |
۴. استانداردهای بوبین و سوکت: تضمین تداوم کارکرد
در محصولات اورجینال رکسروت، بوبینها (Coils) قلب تپندهی شیر هستند.
-
طراحی Wet-Pin: آرماتور (هسته متحرک) درون روغن غوطهور است. این ویژگی باعث دفع حرارت بهتر، کاهش اصطکاک و ضربهگیری میشود.
-
تعویض آسان: شما میتوانید بوبین را بدون باز کردن شیر و بدون تخلیه روغن هیدرولیک تعویض کنید.
-
استاندارد حفاظتی: بوبینهای استاندارد با سوکت صحیح دارای IP65 هستند (مقاوم در برابر گرد و غبار و پاشش آب).
-
AC vs DC: بوبینهای DC (جریان مستقیم) سوئیچینگ نرمتری دارند و امکان سوختن آنها در صورت گیر کردن اسپول کمتر است. بوبینهای AC سرعت پاسخدهی بالاتری دارند اما در صورت نقص مکانیکی سریعتر داغ میکنند.
۵. راهنمای خرید: کدام سری برای شما مناسب است؟
بر اساس سناریوهای واقعی در صنعت، پیشنهاد مهندسی ما به شرح زیر است:
سناریو ۱: “جک هیدرولیک من بعد از خاموش کردن دستگاه، آرام پایین میآید.”
-
تشخیص: شما از شیر اسپولی استفاده کردهاید و نشتی داخلی باعث افت جک میشود.
-
راهکار رکسروت: فوراً شیر را با سری M-SED 6 (اگر سایز ۶ است) تعویض کنید یا از یک شیر “قفلکن” (Check Valve) در زیر شیر 4WE استفاده کنید. اما راهکار حرفهای، استفاده از شیر پاپت است.
سناریو ۲: “نیاز به حرکت نرم، مداوم و تغییر جهتهای پیدرپی دارم.”
-
راهکار رکسروت: سری 4WE6 یا 4WE10 (بسته به دبی). این شیرها برای میلیونها سیکل کاری طراحی شدهاند و ضربه کمتری به سیستم میزنند.
سناریو ۳: “فشار کاری سیستم من ۶۰۰ بار است.”
-
راهکار رکسروت: شیرهای معمولی تا ۳۱۵ یا ۳۵۰ بار کار میکنند. برای فشارهای فوقسنگین حتماً کاتالوگ سری M-SED نسخه فشار بالا (High Pressure) را بررسی کنید.
سناریو ۴: “سیستم دبی بالایی دارد و شوک هیدرولیک زیادی ایجاد میکند.”
-
راهکار رکسروت: استفاده از شیرهای WEH (پیلوتدار) با قابلیت تنظیم زمان تعویض اسپول (Switching Time Adjustment) که شوک کلهقوچی را حذف میکند.
۶. تضمین اصالت و هشدار نهایی
به عنوان مدیر فنی، باید هشداری جدی بدهم: شیر پاپت (Seat Valve) تقلبی، خطرناکترین قطعه در هیدرولیک است.
تکنولوژی ساخت “سیت و بال” (Seat & Ball) یا مخروطی که با دقت میکرونی روی نشیمنگاه بنشیند، بسیار پیچیده است. در نمونههای تقلبی (Fake)، این تطابق وجود ندارد. نتیجه؟ شما هزینه بالای شیر پاپت را میپردازید اما همچنان نشتی دارید!
در شیرهای SED اورجینال رکسروت، صدای “چفت شدن” یا نشستن سوپاپ، صدایی متمایز است و تستهای نشتی با گاز نیتروژن انجام میشود.
اگر به دنبال دقت، دوام و عملکرد مهندسی هستید، انتخاب بین WE و SED یک انتخاب سلیقهای نیست؛ یک ضرورت محاسباتی است. برای مشاورهی دقیقتر در خصوص انتخاب پارت نامبر (Part Number) صحیح، تیم فنی ما آماده بررسی مدار هیدرولیک شماست.