วาล์วนิวเมติกส์ 3/2 ทาง ทำงานอย่างไร

ฟังก์ชันวงจรของวาล์วลม 3 ทาง

วาล์วที่มีสองสถานะการทำงานคือเปิดและปิด ในสถานะเปิด, อากาศจะไหลผ่านจากพอร์ตทางเข้า (P, 1) ไปยังพอร์ตทางออก (A, 2) และเมื่อวาล์วปิด, อากาศจะถูกนำไปยังพอร์ตไอเสีย (R, 3) วาล์วที่ไม่ได้รับการกระตุ้นจะอยู่ในสถานะปิดตามปกติ (NC) และสถานะที่ตรงกันข้ามคือเปิดตามปกติ (NO)

วาล์วทั่วไปมีความเสถียรในแบบโมโนสเตเบิลและจะกลับไปยังตำแหน่งเริ่มต้นเมื่อไม่มีการกระตุ้น ซึ่งเกิดจากกลไกของสปริง ในทางตรงกันข้าม, วาล์ว 3/2 ทางแบบไบ-สเตเบิลจะรักษาตำแหน่งของมันไว้แม้ว่าจะไม่มีพลังงาน และจำเป็นต้องมีการกระทำแยกต่างหากเพื่อเปลี่ยนสถานะของวาล์ว ดังนั้น ไม่สามารถกำหนดวาล์วให้เป็นปิดตามปกติหรือเปิดตามปกติได้ โซลินอยด์วาล์วนิวเมติกแบบไบ-สเตเบิลมักจะมีขดลวดสำหรับแต่ละตำแหน่งและทำงานด้วยการส่งพัลส์ไฟฟ้า ฟังก์ชั่นหลักของวาล์ว 3/2 ทาง ได้แก่:

• 3/2-way mono-stable NC
• 3/2-way mono-stable NO
• 3/2-way bi-stable

ฟังก์ชันของวงจรสามารถแสดงผ่านสัญลักษณ์ของวาล์วได้ โดยสัญลักษณ์ของวาล์วโซลินอยด์ที่ทำงานแบบทางอ้อมจะถูกนำมาใช้เพื่อแสดงฟังก์ชันที่กล่าวถึง อ่านบทความเพิ่มเติมเกี่ยวกับ สัญลักษณ์ของโซลินอยด์วาล์ว 

นอกจากนี้ วาล์วยังสามารถทำงานได้ทั้งแบบโดยตรงและแบบทางอ้อม สำหรับการทำงานแบบทางอ้อม วาล์วจะใช้แรงดันจากขาเข้าเพื่อช่วยในการสลับสถานะของวาล์ว

การออกแบบ

วาล์ว 3/2 ทางมีหลายรูปแบบให้เลือก โดยกลไกการปิดผนึกสามารถเป็นป๊อปเปตหรือสปูล ชิ้นส่วนหลักของวาล์วประกอบด้วยตัวเรือน, ซีล, ก้านสูบ (หรือแกนม้วน), และแอคชูเอเตอร์

วาล์วที่ทำงานโดยตรงจะมีก้านสูบหรือแกนม้วนที่เคลื่อนไหวโดยแอคชูเอเตอร์โดยตรง และมีแอคชูเอเตอร์หลายประเภทที่สามารถใช้งานได้

• Solenoid (coil)
• Push button
• Lever
• Foot pedal, etc.

วาล์วสามารถเปิดหรือปิดได้โดยการเลื่อนแกนม้วนหรือก้านสูบ โดยทั่วไปวาล์วโมโนเสถียรจะกลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้นด้วยแรงสปริง ในกรณีที่วาล์วทำงานแบบอ้อม โซลินอยด์จะไม่กระตุ้นโดยตรง แต่วาล์วจะใช้แรงดันของระบบในการเคลื่อนย้ายแกนม้วน การทำงานนี้ต้องการวาล์วนำร่องเพิ่มเติม ซึ่งเป็นวาล์ว 3/2 ทางขนาดเล็กที่ทำงานโดยตรง วาล์วนำร่องจะส่งอากาศอัดไปยังกระบอกสูบอากาศขนาดเล็กภายในวาล์ว อากาศอัดนี้จะดันลูกสูบและกระตุ้นโซลินอยด์เพื่อเปลี่ยนตำแหน่งของวาล์ว ด้วยวิธีนี้ โซลินอยด์ขนาดเล็กสามารถใช้ในการเปลี่ยนตำแหน่งวาล์วได้ วาล์วโมโนเสถียรมีขดลวดเดียว ในขณะที่วาล์วสองเสถียรมีสองขดลวด ด้วยตัวเรือน NAMUR วาล์วสามารถยึดติดกับแอคทูเอเตอร์ได้โดยตรงตามมาตรฐาน NAMUR ท่อร่วมสามารถใช้เพื่อประหยัดพื้นที่และจัดกลุ่มวาล์วได้ ไม่เพียงแต่สามารถสร้างวาล์ว 3/2 ทางหลายตัวในท่อร่วมเดียว แต่ยังสามารถผสมวาล์วได้ โดยสามารถติดตั้ง วาล์ว 5/2 ทาง ถัดจากวาล์ว 3/2 ทางได้ ชุดค่าผสมที่เป็นไปได้ขึ้นอยู่กับประเภทและการออกแบบของท่อร่วม

การพิจารณาสภาพแวดล้อมสำหรับระบบนิวเมติกเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง หากมีสารที่ก้าวร้าวอยู่ในสภาพแวดล้อม วาล์วและซีลต่างๆ จะต้องสามารถทนทานต่อการกัดกร่อนได้ สำหรับพื้นที่ที่เป็นห้องปลอดเชื้อ สามารถใช้วาล์วที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม ATEX และวาล์วพิเศษสำหรับอุตสาหกรรมอาหาร

วาล์ว 5/2 ทางสามารถทำหน้าที่เหมือนวาล์ว 3/2 ทางได้ โดยใช้เพียงหนึ่งทางเข้าและพอร์ตทางออกที่ตรงกัน การใช้วาล์ว 2/2 ทางสองตัวจะช่วยให้สามารถจำลองฟังก์ชันของวาล์ว 3/2 ทางได้

การใช้งานทั่วไป

วาล์ว 3/2 ทางมีความเหมาะสมสำหรับการใช้งานหลากหลาย: การควบคุมแอคชูเอเตอร์นิวเมติก, การเป่าลม, การปล่อยแรงดัน, และการใช้งานในระบบสุญญากาศ

การใช้งานกระบอกสูบเดี่ยวคือการประยุกต์ใช้ วาล์วนิวเมติกส์ 3/2 ทาง อย่างแพร่หลาย กระบอกสูบแบบเดี่ยวนี้มีพอร์ตนิวเมติกเพียงหนึ่งพอร์ตสำหรับการเติมและระบายอากาศในห้อง มันเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวโดยการเติมอากาศเข้าห้องและกลับสู่ตำแหน่งเดิมด้วยแรงสปริง วาล์ว 3/2 ทางทำหน้าที่เติมหรือระบายอากาศจากห้องออกสู่ชั้นบรรยากาศ รูปแบบวงจรนิวเมติกพื้นฐานสำหรับกระบอกสูบเดี่ยวสามารถดูได้จากภาพที่แสดงด้านล่าง

กระบอกสูบแบบดับเบิ้ลแอคติ้งประกอบด้วยห้องอากาศสองห้อง การเคลื่อนที่ของกระบอกสูบเกิดจากการเติมอากาศเข้าห้องหนึ่งพร้อมกับการระบายอากาศออกจากอีกห้องหนึ่ง โดยทั่วไปจะใช้วาล์ว 5/2 ทางในการควบคุมกระบอกสูบนี้ อย่างไรก็ตาม การใช้วาล์ว 3/2 ทางสองตัวที่เชื่อมต่อกับแต่ละพอร์ตของกระบอกสูบก็เป็นไปได้ วาล์วหนึ่งจะขับเคลื่อนก้านลูกสูบไปยังตำแหน่งขยาย และอีกตัวหนึ่งจะขับกลับไปยังตำแหน่งเริ่มต้น ข้อดีของวงจรนี้คือสามารถใช้แรงดันที่แตกต่างกันได้สองระดับโดยไม่ต้องมีตัวควบคุมแรงดันระหว่างวาล์วกับกระบอกสูบ และยังสามารถระบายอากาศพร้อมกันได้ ซึ่งทำให้ก้านลูกสูบเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยวาล์ว 5/2 ทาง

วาล์ว 3/2 ทางเป็นอุปกรณ์ที่เหมาะสำหรับการเป่าลม, การปล่อยแรงดัน, และการใช้งานสูญญากาศ โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้วาล์วนำร่องภายนอกหรือวาล์วที่สั่งงานโดยตรง เพราะไม่จำเป็นต้องมีความแตกต่างของแรงดันขั้นต่ำ สำหรับวงจรด้านล่างที่ใช้ในการเป่าลม, การปล่อยแรงดัน, และวาล์วสูญญากาศ ปั๊มสูญญากาศจะเชื่อมต่อกับพอร์ต P (1), ความดันบรรยากาศจะเชื่อมต่อกับพอร์ต R (3) และเมื่อพอร์ต A (2) เชื่อมต่อกับพอร์ต R (3), เครื่องดูดฝุ่นจะทำงาน แผ่นสูญญากาศจะเริ่มหยิบวัตถุขึ้นเมื่อปั๊มสูญญากาศถูกเปิดที่พอร์ต P (1) นั่นเอง