فیوزهای هیدرولیک شباهت زیادی به فیوزهای الکتریکی دارند؛ همانگونه که فیوز الکتریکی در مدارهای برقی یا الکترونیکی در هنگام افزایش بار (over load) یا افزایش دما (over heating) سبب قطع مدار شده و از آسیب های جدی به تجهیزات جلوگیری می کند، فیوز هیدرولیکی نیز جهت ایمنی تجهیزات و عناصر مدار هیدرولیک بکار میرود. بطور مثال اگر نشت روغن (شکستگی لوله یا پارگی شیلنگ) در مدار بوجود آید فیوز هیدرولیک متوجه شده و مسیر روغن را می بندد تا از به هدر رفتن روغن جلوگیری شود. به همین جهت در بین متخصصین فنی به اسم قطع کن شیلنگ شناخته می شود …
از فیوزهای هیدولیکی در بخش های مختلف سیستم هیدرولیک هواپیماها به دلیل نیاز به ایمنی بیشتر و حفظ کارکرد سیستم در صورت بروز هر گونه اشکال در سیستم و جلوگیری از گسترش آتش سوزی همواره استفاده می شود. فیوزهای هیدروولیک در بخش زیر از یک هواپیما/هوانورد به کار می رود:
Brake systems
High-lift systems
Noise landing gear up and down lines
تعریف فیوز هیدرولیکی
“فیوز هیدرولیک قطعه ایست در مدار هیدرولیک که وظیفه افزایش ایمنی اتوماتیک را بعهده دارد تا از اتلاف مواد و نیروی هیدرولیک جلوگیری کند”.
فیوز هیدرولیکی حفاظت سرعت
فیوز هیدرولیک حفاظت سرعت در واقع یک شیر مسدود کننده است که در حالت نرمال باز بوده و در اثر تغییرات ناگهانی جریان روغن، به یک باره مسیر را می بندد. این فیوز دارای یک اوریفیس (تنگنا) است که میزان عبور جریان روغن را حس میکند و دارای یک فنر رها کننده است که اگر تغییر فشار معینی که تنظیم شده است بوجود آید (مثلا psi 50) فنر رها شده و مسیر روغن بسته می شود. مقدار فشار لازم برای بسته شدن مسیر و قطع جریان روغن، توسط طراح مدار تعیین میگردد.
این فیوزهای هیدرولیک را بعد از فعال شدن آن ها بدلیل اشکال در سیستم و بعد از رفع عیب می توان بطور اتوماتیک مجددا فعال یا به عبارتی ریست (Reset) کرد.
فیوزهای هیدرولیک را می شود به گونه ای طراحی و نصب کرد که بدون توقف زیاد سیستم، فیوز را ریست کرد. در طراحی فیوزهای هیدرولیک بخصوص برای سیستم هایی که بارهای سنگین و در ارتفاع زیاد کار می کنند ضریب شتاب ثقل g را هم در نظر می گیرند تا فیوز بتواند در کسری از ثانیه عمل کند.
ساختمان داخلی و نحوه عملکرد فیوزهای هیدرولیک کنترل دبی
ساختمان داخلی این نوع فیوز شامل یک محفظه، پورت ورودی و خروجی، اسلیو که در مرکز قرار دارد و به محفظه شیر متصل و ثابت است و پیستون داخلی که با یک فنر به اسلیو متصل است می باشد. در حالت عادی(عبور دبی نرمال) پیستون به مقداری به سمت دهانه خروجی حرکت کرده و در محلی بین دهانه ورودی و خروجی شیر به تعادل نیرویی رسیده و ساکن می ماند. محل این تعادل بستگی به میزان دبی عبوری از شیر دارد و هر چه میزان دبی عبوری بیشتر باشد محل پیستون به دهانه خروجی نزدیک تر خواهد بود. در حالت عبور دبی عادی، سیال از فضای بین اسلیو و محفظه شیر گذشته و از دهانه خروجی خارج می شود. در صورت آزاد شدن دهانه خروجی(احتمالا پارگی در شیلنگ های متصل به خروجی شیر) و عبور ناگهانی و زیاد دبی از فیوز، پیستون به سمت دهانه خروجی حرکت کرده و در نشیمنگاه طراحی شده می نشیند و مسیر عبور جریان را همچون یک شیر یک طرفه قطع می کند. قطع جریان تا زمان افزایش فشار نسبی دهانه خروجی شیر ادامه خواهد داشت. لذا این فیوز از انواع خود ریست شونده محسوب می گردد. با تنظیم فاصله ی اسلیو تا دهانه خروجی(به کمک یک پیچ تنظیم) می توان میزان تنظیم دبی مجاز فیوز را تعیین کرد.
فیوز مقدار روغن
نوعی از فیوزهای هیدرولیک دارای 2 اوریفیس می باشند و چنانچه میزان حجم روغن عبوری از مقدار تعیین شده (معمولا نیم گالن) بیشتر شود این فیوز عمل می کند.
ساختمان داخلی و نحوه عملکرد فیوزهای هیدرولیک کنترل حجم روغن
دبی با کمترین مقاومتی در مسیرش از اریفیس بزرگ B عبور می کند. در ضمن عبور این دبی، مقداری سیال نیز از اریفیس A وارد محفظه می شود و با پر شدن آن، پاپت شیر به سمت نشمنگاه حرکت کرده و با نشستن بر آن جریان سیال را قطع می کند. تنظیمات فیوز برای عبور حجم مشخصی از روغن، به نسبت سطح اریفیس های شیر بستگی دارد. به طور مثال اگر حجم محفظه شیر 1 سانتی متر مکعب و نسبت سطح اریفیس های A و B ، 1 به 100 باشد، فیوز اجازه ی عبور 100 سانتی متر مکعب روغن را خواهد داد و پس از آن مسیر را قطع می کند. البته باید توجه داشت شکل بالا طرح ساده و شماتیکی از فیوز کنترل حجم است و ساختار واقعی آن پیچیده تر است.
فیوز فشار هیدرولیک
این فیوز زمانی که فشار کم است (بار سبک) مدار را باز نگه می دارد و چنانچه افزایش ناگهانی فشار بوجود آید مسیر را می بندد.
تعریف دیگری از فیوز هیدرولیک در برخی از مراجع به صورت زیر بیان شده است:
فیوز هیدرولیک یک المان هیدرولیکی دارای یک دیسک فلزی نازک است که در فشار مشخص (فشاری بالاتر از فشار تنظیم شیر اطمینان) دیسک آن پاره شده و سیال را به مخزن هدایت می کند.
این المان به جهت ایمنی بیشتر مدار در صورت عمل نکردن شیر اطمینان مدار استفاده می شود. برای استفاده مجدد می بایست دیسک جدیدی را جایگزین کرد.
از این فیوزها همراه با پمپ های مجهز به سیستم جبران کننده فشار متداولا استفاده می شود.
دو نمونه فیوز هیدرولیکی با کنترل الکترونیکی؛ این فیوزها با کمک اندازه گیری فشار یا دبی توسط سنسورهای دیجیتال، طبق یک الگوی برنامه ریزی شده در کنترلر، عمل معادل فیوز سرعت یا فیوز حجم یا فیوز فشار را با قابلیت و انعطاف بیشتر انجام می دهند.
فیوز هیدرولیکی با کنترل الکترونیکی
دبی با کمترین مقاومتی در مسیرش از اریفیس بزرگ B عبور می کند. در ضمن عبور این دبی، مقداری سیال نیز از اریفیس A وارد محفظه می شود و با پر شدن آن، پاپت شیر به سمت نشمنگاه حرکت کرده و با نشستن بر آن جریان سیال را قطع می کند. تنظیمات فیوز برای عبور حجم مشخصی از روغن، به نسبت سطح اریفیس های شیر بستگی دارد. به طور مثال اگر حجم محفظه شیر 1 سانتی متر مکعب و نسبت سطح اریفیس های A و B ، 1 به 100 باشد، فیوز اجازه ی عبور 100 سانتی متر مکعب روغن را خواهد داد و پس از آن مسیر را قطع می کند. البته باید توجه داشت شکل بالا طرح ساده و شماتیکی از فیوز کنترل حجم است و ساختار واقعی آن پیچیده تر است.
منابع و مراجع:
1- فیوزهای هیدرولیکی، ترجمه مهندس منصور ابوالقاسمی
2- کتاب هیدرولیک و پنوماتیک، مهدی فرزام
3- کاتالوگ شرکت پارکر
4- سایت www.hydraulicspneumatics.com
5- ویکی پدیا: https://en.wikipedia.org/wiki/Fuse_(hydraulic)
6- Transport Airplane Hydraulic Fuse Functional Reliability Study [pdf] از Federal Aviation Administration
7- سایت navyaviation.tpub.com
8- ویدئو www.youtube.com
9- aviationmiscmanuals.tpub.com
