صمامات التحكم في التدفق

تستخدم للتحكم في معدل تدفق الزيت في النظام الهيدروليكي، وبالتالي التحكم في سرعة حركة المشغل(الاسطوانة الهيدروليكية او الموتور الهيدروليكي).

• 1.شرح عمل صمام التحكم في التدفق

يعمل الصمام علي تقليل مساحة المقطع التى يمر من خلالها الزيت فيؤدى ذلك إلي زيادة المقاومة التى يقابلها الزيت أثناء مروره داخل الصمام فيحدث زيادة في ضغط الزيت عند المدخل للصمام، مع زيادة الضغط يفتح صمام الأمان (pressure relief valve) في الدائرة جزئياً، فيدفق جزء من الزيت الخارج من المضخة إلي الخزان عبر صمام الأمان، والجزء المتبقي من الزيت الخارج من المضخة يتدفق إلي المشغل، أي أن معدل تدفق الزيت الواصل عند المشغل يساوى معدل تدفق الزيت الخارج من المضخة مطروح منه معدل تدفق الزيت الراجع للخزان عبر pressure relief valve، فبالتالي تم تقليل معدل التدفق الزيت الواصل إلي المشغل ونتيجة لذلك تم تقليل سرعة حركة المشغل. 

في  الدائرة الهيدروليكية الظاهرة  في شكل١، تم استخدام مضخة ثابتة الإزاحة الحجمية فكان معدل تدفق الزيت الخارج من المضخة ثابت علي قيمة تساوى (١٠ GPM) ،وتم استخدام صممام تحكم في التدفق مفتوح بنسبة ٨٪،  ويظهر في الدائرة أنه تم خروج جزء من الزيت بمعدل تدفق يساوى (٨٫٥٢ GPM) إلي الخزان عبر relief valve، ودخل الزيت إلي الأسطوانة بمعدل تدفق يساوى (١٫٨٥GPM)، أي أنه تم التحكم في معدل تدفق الزيت الواصل للاسطوانة وبالتالي تم التحكم في سرعة حركة المكبس.

• 2.تصنيف صمامات التحكم في التدفق.

يتم تصنيف الصمامات بأكثر من طريقة.

• 2.1.حسب طريقة التحكم في التدفق.

يمكن استخدام طريقتين للتحكم في التدفق، أما بالتحكم في التدفق الداخل للمشغل أو التحكم في التدفق الخارج من المشغل 

• 1.التحكم في التدفق الداخل للمشغل meter- in flow control

في هذه الطريقة للتحكم فإنه يتم تركيب صمام التحكم في التدفق في خط الزيت الداخل إلي المشغل، بحيث يتم تنظيم تدفق الزيت الداخل إلي المشغل، كما في شكل ٢. 

• 2.صمام التحكم في التدفق الخارج للمشغل meter- out flow control

في هذه الطريقة للتحكم فإنه يتم تركيب صمام التحكم في التدفق في خط الزيت الخارج من المشغل، بحيث يتم تنظيم تدفق الزيت الخارج إلي المشغل، كما في شكل ٣. 

2.2حسب مساحة الخنق.

1.صمامات بمساحة خنق ثابتة fixed restrictors

في هذا الصمام لا يتم التحكم في مساحة الخنق، أي انها تكون ذات قيمة ثابتة، كما في شكل ٢

في هذا الصمام يمكن التحكم في مساحة الخنق، فبالتالي يتغير الضغط عند الدخول للصمام، فيتغير معدل تدفق الزيت الي الخزان عبر relief valve، فيتغير معدل تدفق الزيت الواصل إلي المشغل.

• في شكل ٥، نلاحظ أنه مع تقليل مساحة الخنق عن القيمة التى كانت عليها في الحالة الأولى حدثت زيادة في قراءة عداد الضغط P1 الموجود قبل صمام الخنق عن القيمة التى كان عليها في الحالة الأولى، حدثت هذه الزيادة في الضغط بسبب أن المقاومة التى تعرض لها الزيت أثناء مرورة عبر الصمام زادت عن القيمة التى كانت عليها في الحالة الأولي، وأدى زيادة الضغط إلي زيادة فتح pressure relief valve ، فزاد معدل تدفق الزيت الراجع إلي الخزان عبر relief valve، فأرتفع مؤشر مقياس معدل التدفق F1 الموجود بعد relief valve، وبالتبعية انخفض مؤشر مقياس معدل التدفق F2 الموجود بعد الموتور الهيدروليكى ،وذلك لأن المضخة ثابتة الإزاحة الحجمية، فقل معدل تدفق الزيت الواصل للموتور عن القيمة التى كان عليها في الحالة الأولي وبالتالي قلت سرعة دوران الموتور الهيدروليكى من ٣٨٥ إلي ٢٠٤ لفة في الدقيقة. 
• نلاحظ أن قراءة عداد الضغط P2 الموجود قبل الموتور الهيدروليكى تظل ثابتة علي القيمة التى كانت عليها قبل تقليل مساحة الخنق، وذلك لأنه مع تقليل مساحة الخنق زاد فرق الضغط علي صمام الخنق ، حيث انه يوجد علاقة عكسية بين مساحة الخنق وفرق الضغط علي الصمام، ومع تقليل مساحة الخنق زاد ايضا ضغط الزيت قبل صمام الخنق، فبالتالى يظل ضغط الزيت بعد صمام الخنق ثابت علي قيمته التى كان عليها قبل تقليل مساحة الخنق.
• مع غلق فتحة الصمام بالكامل، فإن الزيت يتوجه كله من المضخة إلي الخزان عبر صمام الأمان، وبذلك لا يصل زيت إلي الموتور الهيدروليكى فلا يدور.

أنواع صمامات الخنق المتغيرة  Variable restrictors

1. Needle valve 

يستخدم هذا الصمام للتحكم في تدفق السائل خلال المواسير ذات الأقطار الصغيرة، توجد إبرة تتحرك حركة رأسية داخل جسم الصمام  لأعلي فتزيد مساحة فتحة الصمام فيزيد معدل التدفق أو لأسفل فتقل مساحة الفتحة فيقل معدل التدفق، تتحرك الأبرة بواسطة stem وهو مسمار يتم تدويره يدوياً بواسطة hand wheel أو كهربياً بواسطة موتور كهربي فيتحرك لأعلي أو لأسفل حسب إتجاه الدوران.

Globe Valve or Plug Valve 2

Butterfly Valve 3

يتميز الصمام برخص ثمنه وتوافره في اى حجم، يتكون الصمام من قرص قابل للدوران داخل الماسورة يتم تصنيعه من الصلب او البلاستيك، يتم تدوير القرص يدوياً بواسطة زراع كما في (شكل٨) او كهربياً بواسطة موتور كهربي، تحدد زاوية تدوير القرص مساحة الخنق، عندما يكون مستوى القرص موازى لاتجاه التدفق يكون التدفق في أقصى قيمة له، وعندما يكون مستوى القرص عمودى علي إتجاه التدفق يكون التدفق بصفر. 

Ball Valve.4.

تستخدم الصمامات الكروية علي نطاق واسع في الصناعات نظراً لتعدد استخداماتها، وتحملها للضغوط العالية والتى تصل لألف بار، وأيضا لتحملها لدرجات الحرارة العالية التى تصل ل ٢٥٠ درجة مئوية. في هذا الصمام يتم تدوير الكرة داخل مقعد ،والكرة عبارة عن كرة عائمة بها ممر يمر السائل من خلاله، يتم تشغيل الصمام الكروى يدوياً بواسطة ذراع الذي ينقل حركته إلي الكرة عبر stem، فعند تدوير الذراع تدور الstem وتدور الكرة ويمر السائل عبر الكرة المثقوبة، إذا كان الممر داخل الكرة علي خط واحد مع الممر الرئيسي لجسم الصمام فإن السائل لا يقابل ممانعة أثناء مرورة خلال الصمام فيمر بأقصى معدل للتدفق خلال الصمام، وإذا كان الممر داخل الكرة علي غير خط واحد مع الممر الرئيسي لجسم الصمام ، فإنه السائل يقابل ممانعة أثناء مروره خلال الصمام فيقل معدل التدفق.

Pressure Compensated Valve .3.

يستخدم الصمام في الحفاظ علي ثبات معدل التدفق مع تغيير الحمل. ويفعل ذلك عن طريق تغيير المقاومة التى يقابلها السائل اثناء مرورة خلال الصمام

يتكون الصمام من صمامين خنق كما بالشكل ١١. حيث يتم خنق التدفق اولا من خلال spool فيتكون فرق ضغط بين ضغط الزيت الخارج من المضخة والضغط بعد spool، ثم يتم خنق التدفق ثانياً بواسطة throttle valve، فيتكون فرق ضغط بين الضغط قبل الthrottle valve والضغط بعده والذي يساوى قيمة الضغط اللازم لتحريك المشغل ضد قوة الحمل المؤثرة عليه.

مع زيادة الحمل علي المشغل يزيد ضغط الزيت عنده، بينما يظل ضغط الزيت الخارج من المضخة ثابتاً ، فيقل فرق الضغط بين ضغط المضخة وضغط المشغل. مع زيادة ضغط الزيت عند المشغل تزيد قوة ضغط الزيت المؤثرة علي مساحة الspool المتصلة بالspring فتزيد مجموع القوى المؤثرة علي الspool في اتجاه اليسار عن قوة ضغط الزيت الموجود يسار spool المؤثر علي مساحة الspool بقوة عمودية عليها في إتجاه اليمين، فيحدث إزاحة للspool جهة اليسار فتزيد فتحة دخول الزيت للpressure compensator فتقل الممانعة التى يواجهها الزيت أثناء تدفقة خلال الصمام، وحيث أن معدل تدفق الزيت خلال الصمام يساوى ناتج قسمة فرق الضغط علي الصمام علي الممانعة التى يقابلها الزيت أثناء تدفقه خلال الصمام، فمع زيادة الحمل حدث نقصان في فرق الضغط بين الضغط عند المضخة والضغط عند المشغل ولكن حدث معه نقصان في المقاومة او الممانعة التى قابلها الزيت أثناء تدفقة خلال الصمام، فأحتفظ الزيت بمعدل تدفق ثابت خلال الصمام.

مع نقصان الحمل علي المشغل يقل ضغط الزيت عنده، بينما يظل ضغط الزيت الخارج من المضخة ثابتاً ، فيزيد فرق الضغط بين ضغط المضخة وضغط المشغل. مع نقصان ضغط الزيت عند المشغل تقل قوة ضغط الزيت المؤثرة علي مساحة الspool المتصلة بالspring فتقل مجموع القوى المؤثرة علي الspool في اتجاه اليسار عن قوة ضغط الزيت الموجود يسار spool المؤثر علي مساحة الspool بقوة عمودية عليها في إتجاه اليمين، فيحدث إزاحة للspool جهة اليمين فتقل فتحة دخول الزيت للpressure compensator فتزيد المقاومة التى يواجهها الزيت أثناء تدفقة خلال الصمام، وحيث أن معدل تدفق الزيت خلال الصمام يساوى ناتج قسمة فرق الضغط علي الصمام علي الممانعة التى يقابلها الزيت أثناء تدفقه خلال الصمام، فمع نقصان الحمل حدث زيادة في فرق الضغط بين الضغط عند المضخة والضغط عند المشغل ولكن حدث معه زيادة في المقاومة او الممانعة التى قابلها الزيت أثناء تدفقة خلال الصمام، فأحتفظ الزيت بمعدل تدفق ثابت خلال الصمام.