1. ما هو صمام الفراشة الهوائي؟
A صمام الفراشة الهوائيصمام ربع دورة يُستخدم لتنظيم أو عزل تدفق السوائل في الأنابيب. يتكون من قرص دائري (يُسمى غالبًا "قرصًا") مثبت على ساق، يدور داخل جسم الصمام. يشير مصطلح "هوائي" إلى آلية التشغيل، التي تستخدم الهواء المضغوط لتشغيل الصمام، مما يتيح التحكم عن بُعد أو التحكم الآلي.
يمكن تقسيم صمام الفراشة الهوائي إلى مكونين رئيسيين: المشغل الهوائي وصمام الفراشة.
• جسم صمام الفراشة: يتكون من جسم الصمام، والقرص، والساق، والمقعد. يدور القرص حول الساق لفتح الصمام وإغلاقه.
· المشغل الهوائي: يستخدم الهواء المضغوط كمصدر للطاقة، ويحرك مكبسًا أو ريشة لإنتاج حركة خطية أو دورانية.
المكونات الرئيسية
*صمام الفراشة:
- جسم الصمام: الغلاف الذي يحتوي على القرص ويتصل بالأنبوب.
- القرص (disc): صفيحة مسطحة أو مرتفعة قليلاً تتحكم في التدفق. عند إمساكه موازياً لاتجاه التدفق، يفتح الصمام؛ وعند إمساكه عمودياً، يغلق.
- الجذع: القضيب المتصل بالقرص الذي ينقل قوة الدوران من المشغل.
- الأختام والمقاعد: تأكد من إحكام الإغلاق ومنع التسرب.
*المشغل
- المشغل الهوائي: عادةً ما يكون من نوع المكبس أو الغشاء، وهو يحول ضغط الهواء إلى حركة ميكانيكية. يمكن أن يكون مزدوج الفعل (ضغط الهواء للفتح والإغلاق) أو أحادي الفعل (الهواء في اتجاه واحد، والنابض للعودة).
2. مبدأ التشغيل
إن تشغيل صمام الفراشة الهوائي هو في الأساس عملية متسلسلة من "تشغيل الهواء المضغوط".→تشغيل المشغل→"تدور القرص للتحكم في التدفق." ببساطة، يتم تحويل الطاقة الهوائية (الهواء المضغوط) إلى حركة ميكانيكية دورانية لوضع القرص في مكانه.
2.1. عملية التشغيل:
- يتم تزويد المشغل الهوائي بالهواء المضغوط من مصدر خارجي (مثل الضاغط أو نظام التحكم).
في المشغل ثنائي الفعل، يدخل الهواء من منفذ واحد لتدوير ساق الصمام باتجاه عقارب الساعة (أي لفتح الصمام)، ويدخل من المنفذ الآخر لتدويره عكس اتجاه عقارب الساعة. ينتج عن ذلك حركة خطية في المكبس أو الغشاء، والتي تُحوّل إلى دوران بزاوية 90 درجة بواسطة آلية الترس والجريدة المسننة أو آلية سكوتش يوك.
- في المشغل أحادي الفعل، يدفع ضغط الهواء المكبس ضد الزنبرك لفتح الصمام، ويسمح تحرير الهواء للزنبرك بإغلاقه تلقائيًا (تصميم آمن ضد الأعطال).
2.2. تشغيل الصمام:
- عندما يقوم المشغل بتدوير ساق الصمام، يدور القرص داخل جسم الصمام.
- الوضع المفتوح: يكون القرص موازياً لاتجاه التدفق، مما يقلل المقاومة ويسمح بالتدفق الكامل عبر الأنبوب. - الوضع المغلق: يدور القرص 90 درجة، عمودياً على اتجاه التدفق، فيسد الممر ويحكم إغلاقه على المقعد.
- يمكن للوضع المتوسط أن يتحكم في التدفق، على الرغم من أن صمامات الفراشة أكثر ملاءمة للخدمة التشغيلية من التنظيم الدقيق نظرًا لخصائص التدفق غير الخطية الخاصة بها.
2.3. التحكم والتغذية الراجعة:
- عادةً ما يتم إقران المشغل بصمام لولبي أو جهاز تحديد المواقع للتحكم الدقيق عبر الإشارات الكهربائية.
- قد يوفر المستشعر معلومات عن موضع الصمام لضمان التشغيل الموثوق في الأنظمة الآلية.
3. أحادي المفعول وثنائي المفعول
3.1 مشغل مزدوج الفعل (بدون عودة زنبركية)
يحتوي المشغل على حجرتين مكبسيتين متقابلتين. يتم التحكم في الهواء المضغوط بواسطة صمام لولبي، بالتناوب بين حجرتي "الفتح" و"الإغلاق":
عندما يدخل الهواء المضغوط إلى حجرة "الفتح"، فإنه يدفع المكبس، مما يتسبب في دوران ساق الصمام في اتجاه عقارب الساعة (أو عكس اتجاه عقارب الساعة، حسب التصميم)، والذي بدوره يدور القرص لفتح خط الأنابيب.
عند دخول الهواء المضغوط إلى حجرة الإغلاق، يدفع المكبس في الاتجاه المعاكس، مما يؤدي إلى دوران ساق الصمام عكس اتجاه عقارب الساعة، وبالتالي إغلاق خط الأنابيب. الميزات: عند انقطاع الهواء المضغوط، يبقى القرص في موضعه الحالي (نظام أمان).
3.2 مشغل أحادي الفعل (مع عودة زنبركية)
يحتوي المشغل على حجرة واحدة فقط لدخول الهواء، مع زنبرك إرجاع على الجانب الآخر:
عندما يتدفق الهواء: يدخل الهواء المضغوط إلى حجرة المدخل، ويتغلب على قوة الزنبرك لدفع المكبس، مما يتسبب في دوران القرص إلى وضع "الفتح" أو "الإغلاق"؛
عند فقدان الهواء: يتم تحرير قوة الزنبرك، مما يدفع المكبس للخلف، مما يتسبب في عودة القرص إلى "وضع الأمان" المحدد مسبقًا (عادة ما يكون "مغلقًا"، ولكن يمكن أيضًا تصميمه ليكون "مفتوحًا").
الميزات: يحتوي على وظيفة "أمان ضد الأعطال" وهو مناسب للاستخدام في التطبيقات التي تتطلب تدابير السلامة، مثل تلك التي تنطوي على مواد قابلة للاشتعال ومتفجرة وسامة.
4. المزايا
صمامات الفراشة الهوائيةوهي مناسبة للتشغيل السريع، حيث تتطلب عادةً ربع دورة فقط، مما يجعلها مناسبة لصناعات مثل معالجة المياه، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والمعالجة الكيميائية.
- سرعة استجابة عالية بفضل التشغيل الهوائي.
- انخفاض التكلفة وسهولة الصيانة مقارنة بالبدائل الكهربائية أو الهيدروليكية.
- تصميم صغير الحجم وخفيف الوزن.
