【سؤال يومي】 سؤال وإجابة للمعالجة المتقدمة 20161108: اشرح بإيجاز مبدأ عمل صمام تخفيض الضغط.

يعمل صمام تخفيض الضغط عن طريق استخدام مكونات حساسة مثل الغشاء والزنبرك والمكبس لتغيير المسافة بين شفرة الصمام وقاعدته، وبذلك يتم تخفيض الضغط الوارد إلى الضغط المطلوب عند المخرج. كما يعتمد الصمام على طاقة المادة نفسها للحفاظ تلقائيًا على ثبات الضغط عند المخرج.

لا أعرف إذا كنت تقصد صمام التخفيض من النوع الذي يعمل بالقوة الذاتية، أم من النوع الذي يتم فيه تعديل الضغط

صمام تخفيض الضغط هو مكون ضروري لصمامات التحكم الهوائية، ووظيفته الأساسية هي تخفيض ضغط المصدر الهوائي وتثبيته عند قيمة معينة، حتى يتمكن صمام التحكم من الحصول على ضغط هوائي مستقر لاستخدامه في عملية التحكم. يمكن تصنيفها حسب الشكل الهيكلي إلى نوع الغشاء، ونوع الغشاء المزود بزنبرك، ونوع المكبس، ونوع الرافعة، ونوع الأنبوب المموج ； وفقًا لعدد مقاعد الصمام، يمكن تصنيفه إلى نوع ذو مقعد واحد ونوع ذو مقعدين ； يمكن تقسيمها حسب موقع الصمام إلى نوع ذو تأثير مباشر ونوع ذو تأثير عكسي.

صمام تخفيض الضغط هو صمام يعمل عن طريق التحكم في درجة فتح العناصر المستخدمة في فتح وإغلاق الصمام، من أجل تنظيم معدل تدفق المادة، وبالتالي خفض ضغطها. كما يتم التحكم في درجة فتح هذه العناصر بواسطة الضغط الناتج خلف الصمام، بحيث يظل الضغط خلف الصمام ضمن نطاق معين. بالإضافة إلى ذلك، يتم رش الماء المبرد داخل الصمام أو خلفه لخفض درجة حرارة المادة. يُطلق على هذا النوع من الصمامات اسم صمام تخفيض الضغط والحرارة. يتم تضمين خيارات الاختيار الأوتوماتيكية لصمامات تخفيض الضغط من كواي يو. ميزة هذا الصمام تكمن في قدرته على الحفاظ على قيم الضغط ودرجة الحرارة عند المخرج ضمن نطاق معين، رغم التغيرات المستمرة في ضغط المدخل.

يعمل صمام تخفيض الضغط عن طريق استخدام مكونات حساسة مثل الغشاء والزنبرك والمكبس لتغيير المسافة بين شفرة الصمام وقاعدته، وبذلك يتم تخفيض الضغط الوارد إلى الضغط المطلوب عند المخرج. كما يعتمد الصمام على طاقة المادة نفسها للحفاظ تلقائيًا على ثبات الضغط عند المخرج.

من خلال تعديل درجة فتح العنصر المستخدم للإغلاق داخل الصمام، يتم تغيير مساحة التحكم في التدفق، مما يؤدي إلى تغيير سرعة التدفق وبالتالي حدوث فقدان في الطاقة الحركية.

يتم تعديل طاقة الحركة للغاز عن طريق تغيير مساحة التحكم في التدفق، بما في ذلك الأنواع المباشرة والمزودة بنظام توجيه

مخطط توضيحي لآلية عمل صمام تخفيض الضغط كما هو موضح في الشكل: عندما يتغير الضغط P1، فإن مخرج صمام تخفيض الضغط يُظهر قيمة P2 ± ΔP2. ويتم نقل هذه القيمة عبر أنابيب الخروج إلى الصمام التحكمي، مما يؤدي إلى أن يكون الضغط Pt = Pk ± ΔP2 ； وبالتالي، يحدث تغيير في قيمة L، مما يؤدي إلى تغيير في قيمة ±△P e. وعبر أنابيب الضغط، يحدث تغيير مماثل في قيمة P k. وبذلك، يصل كل من P t وP k إلى توازن جديد، ويتغير أيضًا مساحة المرور للتيار في الصمام الرئيسي. وبالتالي، يتغير قيمة P1، بينما يظل تدفق السائل عبر H ثابتًا. P 2 هو دائمًا قيمة الجهد المنخفض المحددة في الأصل. عندما يتغير معدل التدفق، فإن مبدأ التنظيم الذاتي لصمام تخفيض الضغط يكون كما ذُكر أعلاه. 　١. صمام التوازن الهوائي من نوع QPF-F50، والمعروف أيضًا باسم صمام تخفيض الضغط الرئيسي، يُستخدم في الدوائر الهوائية لتنظيم قيمة ضغط الهواء المضغوط، بحيث تظل القيمة المحددة ثابتة تقريبًا. 　　2. هذا الصمام هو صمام مركب لتنظيم الضغط والتخلص من الفائض. عندما يكون الضغط عند المخرج أقل من الضغط المحدد، فإنه يعمل كصمام تنظيم الضغط لرفع الضغط إلى القيمة المحددة. عندما يكون ضغط المخرج أعلى من الضغط المحدد، فإنه يعمل كصمام تفريغ، مما يؤدي إلى خفض ضغط المخرج إلى الضغط المحدد. وبذلك يتم ضمان بقاء ضغط الخروج مستقرًا دائمًا عند الضغط المحدد المطلوب. 　　٣. نظرًا لأن هذا الصمام يتمتع في نفس الوقت بخصائص صمام تنظيم الضغط وصمام التخلص من الضغط الزائد، فإنه يمكنه أن يحل محل كل منهما في نفس الوقت. وهذا يجعل النظام أبسط وأكثر كفاءة من استخدام صمام تنظيم الضغط وصمام التخلص من الضغط الزائد بشكل منفصل في نظام الغاز. كما يُزيل أيضًا الفرق في الضغط المحدد بين صمام التنظيم وصمام التخليص، مما يضمن تنظيم ضغط الهواء في النظام بدقة أكبر وإبقائه ثابتًا عند القيمة المحددة المطلوبة. 　　٤. يُعد هذا الصمام من نوع الصمامات المركبة التي تتحكم في الضغط وتوفر تغذية راجعة للضغط، وهو مُستخدم في معدات تصنيع المعادن. في حالة عدم وجود إشارة تحكم، يظل الصمام في حالة مغلقة دائمًا. عندما يدخل الهواء المضغوط من مسار الهواء الرئيسي إلى الحجرة B، يبدأ هذا الصمام في العمل. يتم التحكم في مستوى الضغط الخارجي من خلال ضغط الهواء الذي يدخل إلى فتحة الهواء التوجيهية CP، ويتم تحديد الضغط الخارجي عن طريق تعديل هذا الضغط. يدخل الهواء المضغوط من فتحة CP إلى تجويف التحكم B، مما يدفع المكبس مع صمامه إلى الأعلى على طول المحور، وذلك للتغلب على قوة الزنبرك رقم 7، مما يؤدي إلى ضغطه. عندما يتلامس فتحة الصمام الزائد في جزء الصمام رقم 6 (أي السطح العلوي) مع السطح السفلي لغطاء الصمام رقم 3، يتم قطع مسار التدفق الخارج. يستمر المكبس في الصعود، مما يدفع جزء الصمام لأعلى على طول المحور، وهو ما يؤدي إلى ضغط الزنبرك الموجود على غطاء الصمام. وبذلك يفتح فتحة تنظيم الضغط، ويتصل الحيز الخاص بالإدخال بالحيز الخاص بالإخراج. يدخل الهواء المضغوط من الحيز الخاص بالإدخال عبر فتحة تنظيم الضغط إلى الحيز الخاص بالإخراج، ثم يخرج عبر فتحة OUT. يدخل الهواء المضغوط من تجويف الإخراج عبر مسارين هوائيين موجودين على جسم الصمام إلى التجويفين A وC. ضغط الغاز داخل الثلاثة تجاويف متساوٍ. 　　5. عندما يكون الضغط الخارجي أقل من القيمة المحددة، يكون القوة على الجانب السفلي من المكبس أكبر من القوة على الجانب العلوي، مما يؤدي إلى تحرك المكبس لأعلى، وبالتالي دفع غطاء الصمام رقم 3 للأعلى، مما يزيد من فتحة الصمام المستخدم في تنظيم الضغط. ونتيجة لذلك، يزداد تدفق الهواء المضغوط الذي يدخل إلى الحجرة الخارجية، وبالتالي يرتفع الضغط في تلك الحجرة. عندما يصل ضغط تجويف الإخراج إلى القيمة المحددة، يصبح القوة المؤثرة على كلا جانبي المكبس متوازنة، فيتوقف المكبس عن الارتفاع، ويظل فتحة صمام التنظيم كما هي. يظل ضغط وتدفق الهواء المضغوط الصادر من مخرج الإخراج ثابتًا. 　　6. عندما يكون الضغط الخارجي أعلى من الضغط المحدد، فإن القوة المؤثرة على الجانب العلوي من المكبس تكون أكبر من القوة المؤثرة على الجانب السفلي، مما يؤدي إلى انخفاض غطاء الصمام والمكبس معًا نحو الأسفل، وبالتالي يقل انفتاح فتحة صمام التنظيم، ويقل تدفق الغاز الذي يدخل إلى الحجرة الخارجية، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الغاز في تلك الحجرة. إذا ظل الضغط في تجويف الإخراج أعلى من القيمة المحددة، فإن المكبس سيستمر في الانخفاض نحو جهة صانع جهاز الفصل المغناطيسي، حتى يتم إغلاق فتحة صمام التحكم في الضغط بالكامل. في هذه الحالة، لم يعد قوة الزنبرك رقم 1 الموجود على غطاء الصمام تؤثر على المكبس من خلال جزء الصمام نفسه، بل أصبحت تضغط على الوسادة المطاطية الموجودة في قاع غطاء الصمام بشكل قوي على فتحة صمام التنظيم، مما يؤدي إلى إغلاق المسار بين الحجرة الداخلية والحجرة الخارجية. في هذه الحالة، إذا كان الضغط الناتج مساويًا لقيمة الضغط المحددة، فإن المكبس يتوقف عن الحركة. في هذه الحالة، يكون الضغط المحدد هو ضغط المخرج عندما يتم إغلاق فتحة صمام التنظيم وفتحة صمام التصريف في نفس الوقت، أي عندما يكون الصمام في حالة توازن ساكن. 　　7. إذا ظل الضغط الخارجي أعلى من قيمة الضغط المحددة، يستمر المكبس في الانخفاض، وبالتالي ينفصل سطح الجزء العلوي لصمام التصريف عن السطح السفلي لغطاء الصمام رقم 3، مما يؤدي إلى اتصال تجويف الإخراج بتجويف التصريف، ويتم طرد الغاز الموجود في تجويف الإخراج عبر فتحة صمام التصريف عبر مخرج EX. مع انخفاض الضغط داخل تجويف الإخراج، ينخفض الضغط أيضًا داخل التجويف C. ويكون الضغط على الجانب السفلي من المكبس أعلى من الضغط على الجانب العلوي، مما يجعل المكبس B يتحرك لأعلى مع جزء الصمام على طول المحور، وبالتالي يقل تدريجيًا فتحة صمام التصريف. عندما يصل الضغط الخارجي إلى القيمة المحددة، يتم الضغط التام بين فتحة صمام التصريف والسطح السفلي لغطاء الصمام، مما يؤدي إلى إغلاق المسار بين تجويف الإخراج وتجويف التصريف، وبالتالي يتوقف التصريف. في هذه الحالة، يتم إغلاق فتحة صمام التدفق الزائد وفتحة صمام تنظيم الضغط في نفس الوقت، مما يجعل الصمام في حالة توازن ساكن حيث لا يحدث تدفق للغاز. نظرًا لأن الضغط الهوائي على الجانبين العلوي والسفلي لغطاء الصمام يكون في حالة توازن متبادل، فإن أي تغيرات في ضغط مدخل الهواء (IN) لا تؤثر على توازن الضغط داخل الصمام. وبالتالي، يمكن الحفاظ على استقرار ضغط المخرج عند القيمة المطلوبة، مما يضمن للصمام خصائص ضغط ممتازة

صمام يقوم بتعديل الضغط الوارد لخفضه إلى ضغط خرج مطلوب، ويعتمد على طاقة المادة نفسها للحفاظ تلقائيًا على استقرار ضغط الخرج.