فصل ۹: شیرهای کنترل جریان

سوراخ

سوراخ، بازشویی نسبتاً کوچک در مسیر جریان سیال است. جریان عبوری از سوراخ تحت تأثیر چندین عامل قرار می‌گیرد که سه عامل اصلی آن عبارتند از:

1. اندازه دهانه
2. تفاوت فشار دو سر سوراخ
3. دمای سیال

تأثیر اندازه سوراخ بر جریان

اندازه سوراخ، جریان عبوری از آن را کنترل می‌کند. نمونه‌ای روزمره و شناخته‌شده از این پدیده، نازل شلنگ آب باغ است؛ اگر بازشوی نازل کوچک باشد، آب به‌صورت ابری یا پاشش ظریف خارج می‌شود. اما اگر بازشو بزرگ‌تر باشد، جریان به‌صورت یک پرتو قوی خارج می‌گردد. در هر دو حالت، نازل شلنگ (سوراخ) جهت جریان آب را محدود می‌کند — و جریان عبوری از سوراخ توسط اندازه بازشو تعیین می‌شود.

شکل ۹-۱: شیر کنترل جریان در یک مدار. این شیر جریان را به سیلندر محدود می‌کند. جریان اضافی پمپ از روی شیر اطمینان عبور می‌کند. جریان محدودشده در نقطه سوراخ به انرژی پتانسیل (سرعت) تبدیل می‌شود.

دیافراگم ثابت

یک دریچه ثابت دارای اندازه بازشویی است که قابل تنظیم نیست. رایج‌ترین نمونه‌های آن در فناوری هیدرولیک، سوراخ حفرشده در پلاگ لوله یا شیر چک و یا شیر کنترل جریان تنظیم‌شده از سوی کارخانه است.

دریچه متغیر

در بیشتر موارد به جای دریچه ثابت، از دریچه متغیر استفاده می‌شود، زیرا انعطاف‌پذیری بیشتری دارد. شیر دروازه‌ای، شیر کروی و شیر سوزنی همگی نمونه‌هایی از دریچه‌های متغیر هستند.

شیر دروازه

مسیر جریان شیر دروازه‌ای از نوع عبور مستقیم است. اندازه دریچه با چرخاندن دسته برای باز یا بستن دروازه در مسیر جریان تغییر می‌کند. هرچند شیرهای دروازه‌ای برای کنترل جریان طراحی نشده‌اند، اما در برخی سیستم‌های سنجش تقریبی جریان می‌توان از آنها به‌عنوان ابزارهای محدودکننده جریان استفاده کرد.

شیر توپ

مسیر جریان شیر کروی مستقیم نیست و یک پیچ ۹۰ درجه‌ای ایجاد می‌کند. دریچه شامل سرج و پلاگ مخروطی یا پلاگ کروی در مسیر چرخشی است. اندازه بازشوی دریچه با تغییر موقعیت پلاگ کروی تنظیم می‌شود.

شیر سوزنی

جریان از طریق شیرهای سوزنی نیز ۹۰ درجه چرخیده، سپس از یک سوراخ عبور می‌کند. این سوراخ از فاصله‌ای بین میلهٔ شیر با انتهای مخروطی و صندلی شیر تشکیل شده است. اندازهٔ این سوراخ با تنظیم موقعیت سطح مخروطی نسبت به صندلی شیر تغییر می‌کند. از آنجا که رزوه‌های تنظیم روی میلهٔ شیر از نوع رزوه‌های ظریف و نوک آن مخروطی است، تغییر اندازهٔ این سوراخ به‌صورت تدریجی انجام می‌شود. در سیستم‌های هیدرولیکی، شیر سوزنی متداول‌ترین نوع شیر با سوراخ متغیر است.

شکل ۹-۲ انواع سوراخ متغیر. شیر سوزنی (در پایین) رایج‌ترین نوع در سیستم‌های هیدرولیکی است — نوک مخروطی و رزوه‌های ظریف آن امکان تنظیم بسیار دقیق و تدریجی جریان را فراهم می‌کنند.

کاربرد شیر سوزنی در یک مدار

مدار نمونه از یک پمپ جابه‌جایی مثبت با دبی ۵ گالن در دقیقه (۱۸٫۹۵ لیتر در دقیقه)، یک شیر اطمینان، یک شیر جهت‌دهنده، یک سوراخ متغیر (شیر سوزنی) و یک سیلندر هیدرولیکی با سطح مقطع پیستون ۳ اینچ مربع (۱۹٫۳۵ سانتی‌متر مربع) تشکیل شده است. اگر فشار تنظیم‌شدهٔ شیر اطمینان ۵۰۰ psi (۳۴٫۴۸ بار) باشد و پمپ دبی ۵ گالن در دقیقه را تأمین کند:

با محدود کردن جریان توسط شیر سوزنی به تنها ۲ گالن در دقیقه (۷٫۵۸ لیتر در دقیقه)، سرعت میله برابر است با ۲ × ۱۹٫۲۵ ÷ ۳ = ۱۳ فوت بر دقیقه (۳٫۹۶ متر بر دقیقه). شیر اطمینان فشار سیستم را تا ۵۰۰ psi (۳۴٫۴۸ بار) محدود می‌کند و جریان باقی‌ماندهٔ ۳ گالن در دقیقه (۱۱٫۳۷ لیتر در دقیقه) را به مخزن هدایت می‌کند.

باز کردن دهانهٔ شیر سوزنی

چرخاندن شیر سوزنی به سمت بیرون، دهانه را افزایش می‌دهد — جریان بیشتری از طریق آن وارد سیلندر می‌شود تا زمانی که فشار سیستم به حد مجاز تعیین‌شده توسط شیر اطمینان برسد. در نتیجه سرعت میله افزایش می‌یابد.

بستن دهانهٔ شیر سوزنی

چرخاندن شیر سوزنی به سمت داخل، دهانه را کاهش می‌دهد. در نتیجه جریان ورودی به سیلندر کمتر می‌شود و سرعت میله کاهش می‌یابد.

تأثیر اختلاف فشار بر جریان

جریان عبوری از یک دهانه تحت تأثیر اختلاف فشار قرار دارد. ازآنجاکه فشار در یک سیستم هیدرولیکی معادل انرژی پتانسیل است، هرچه اختلاف فشار بین دو سر دهانه بیشتر باشد، جریان عبوری از آن نیز بیشتر خواهد بود.

مثال روزمره — تشک هوایی

پس از یک روز در ساحل یا اردوگاه، شما پلاگین را از ماتریس هوایی بادشده خارج می‌کنید و اجازه می‌دهید هوا به‌صورت آزاد تخلیه شود. ازآنجاکه اختلاف فشار داخلی/خارجی کوچک است، ماتریس به‌آهستگی منقبض می‌شود. ماتریس را محکم فشار دهید — فشار داخلی نسبت به فشار جو افزایش می‌یابد، اختلاف فشار بیشتر می‌شود و هوا سریع‌تر خارج می‌گردد.

لولهٔ خمیردندان را به‌آرامی فشار دهید — مقدار کمی از خمیر خارج می‌شود. آن را محکم فشار دهید — مقدار بیشتری خمیر با فشار خارج می‌شود و ممکن است روی کف بیفتد. اگر لولهٔ خمیردندان را با پا فشار دهید، اختلاف فشار از داخل لوله نسبت به فشار جو بیشتر از زمانی است که با دست فشار داده می‌شود؛ بنابراین مقدار بیشتری خمیر و با سرعت بیشتری خارج می‌شود.

تأثیر اختلاف فشار بر جریان شیر سوزنی در یک مدار

در مدار نشان‌داده‌شده، شیر سوزنی جریان پمپ را از ۵ گالن در دقیقه (۱۸٫۹۵ لیتر در دقیقه) به ۳ گالن در دقیقه (۱۱٫۳۷ لیتر در دقیقه) محدود می‌کند. تنظیم فشار شیر اطمینان برابر با ۵۰۰ psi (۳۴٫۴۸ بار) است. مقاومت بار برابر با ۲۰۰ psi (۱۴ بار) است. فشار ورودی شیر سوزنی برابر با تنظیم فشار شیر اطمینان است: ۵۰۰ psi (۳۴٫۴۸ بار). از این ۵۰۰ psi (۳۴٫۴۸ بار)، ۲۰۰ psi (۱۴ بار) برای غلبه بر مقاومت بار صرف می‌شود؛ و اختلاف فشار باقی‌ماندهٔ ۳۰۰ psi (۲۱ بار) جریان ۳ گالن در دقیقه (۱۱٫۳ لیتر در دقیقه) را از طریق شیر سوزنی هدایت می‌کند و سرعت میله را به ۱۹٫۲۵ فوت بر دقیقه (۵٫۸۷ متر بر دقیقه) می‌رساند. جریان باقی‌ماندهٔ ۲ گالن در دقیقه (۷٫۵۸ لیتر در دقیقه) از طریق شیر اطمینان به مخزن هدایت می‌شود.

افزایش تنظیم فشار شیر اطمینان

با حفظ ثابت بودن فشار بار و تنظیم شیر سوزنی، افزایش تنظیم فشار شیر اطمینان به ۶۰۰ psi (۴۱٫۳۸ بار): فشار ورودی شیر سوزنی به ۶۰۰ psi (۴۱٫۳۸ بار) تبدیل می‌شود. از این مقدار، ۲۰۰ psi (۱۴ بار) برای غلبه بر بار صرف می‌شود؛ و اختلاف فشار ۴۰۰ psi (۲۸ بار) اکنون جریان ۴ گالن در دقیقه (۱۵ لیتر در دقیقه) را از طریق شیر سوزنی هدایت می‌کند. سرعت میله به ۲۶ فوت بر دقیقه (۷٫۹۲ متر بر دقیقه) افزایش می‌یابد.

فشار بار افزایش می‌یابد

شیر اطمینان را با حفظ تنظیم نیdle valve (شیر سوزنی) به مقدار ۵۰۰ psi (۳۴٫۴۸ بار) بازنشانی کنید. با افزایش بار: فشار بار به ۴۰۰ psi (۲۸ بار) افزایش می‌یابد. فشار ورودی شیر سوزنی همچنان ۵۰۰ psi (۳۴٫۴۸ بار) است، اما اختلاف فشار اکنون تنها ۱۰۰ psi (۶٫۹ بار) است که جریان را از طریق شیر سوزنی هدایت می‌کند — فقط ۱ gpm (۳٫۷۹ لیتر در دقیقه). سرعت میله به ۶ فوت بر دقیقه (۳۰ میلی‌متر بر ثانیه) کاهش می‌یابد. جریان باقی‌ماندهٔ ۴ gpm (۱۵ لیتر در دقیقه) از روی شیر اطمینان تخلیه می‌شود.

این نشان می‌دهد که جریان عبوری از یک شیر سوزنی با هر تغییر فشاری در هر یک از دو طرف اوریفیس تغییر می‌کند. برای اندازه‌گیری دقیق جریان عبوری از یک شیر سوزنی، این تغییرات فشار باید خنثی یا جبران شوند.

شیر کنترل سرعت (شیر کنترل جریان با جبران فشار)

از مثال‌های فوق، هر تغییر فشار در هر یک از دو طرف دیافراگم، بر جریان شیر سوزنی تأثیر گذاشته و سرعت عملگر را تغییر می‌دهد. برای اندازه‌گیری دقیق جریان از طریق دیافراگم صرف‌نظر از تغییرات فشار، این تغییرات فشار باید جبران شوند. شیر سوزنی نوعی شیر کنترل جریان غیرجبران‌شده است — این شیر به‌عنوان یک دستگاه مناسب برای اندازه‌گیری جریان عمل می‌کند، به‌شرط آنکه اختلاف فشار ثابت باقی بماند و سوزن به‌درستی در مرکز قرار گرفته باشد. برای کنترل دقیق‌تر جریان، باید از شیر کنترل جریان با جبران فشار (شیر کنترل سرعت) استفاده کرد. این شیر کنترل‌کننده‌ای است که تغییرات فشار در بالادست و پایین‌دست دیافراگم را جبران می‌کند.

شیرهای کنترل سرعت (شیرهای کنترل جریان با جبران فشار) را می‌توان به دو نوع «ورودی» و «پیچ‌خورده» (بای‌پس) تقسیم کرد.

ساختار شیر کنترل سرعت نوع ورودی

شیر کنترل جریان با جبران فشار نوع ورودی شامل بدنه‌ای از شیر با دریچه‌های ورودی و خروجی، یک شیر سوزنی، یک سوپاپ جبران‌کننده و یک فنر تنظیم‌کننده است.

نحوه عملکرد نوع ورودی

برای درک نحوه عملکرد نوع ورودی (Meter-in)، عملکرد آن را مرحله‌به‌مرحله تحلیل می‌کنیم. وقتی شیر جبران‌کننده کاملاً به سمت طرف A جابه‌جا می‌شود، تمام روغن فشاردار ورودی به دهانه شیر سوزنی می‌رسد. تا زمانی که شیر جبران‌کننده حتی به‌اندازه کمی به سمت طرف B حرکت کند، روغن فشاردار ورودی محدود می‌شود. برای نگه‌داشتن مسیر جریان باز، شیر جبران‌کننده توسط فنر به سمت طرف A فشرده می‌شود. فشار ورودی شیر سوزنی از طریق یک مسیر کنترل داخلی به انتهای A شیر جبران‌کننده منتقل می‌شود؛ هنگامی که این فشار از نیروی فنری که به شیر وارد می‌شود بیشتر شود، شیر به سمت طرف B جابه‌جا می‌شود.

اگر دهانه‌ی شیر سوزنی به گونه‌ای تنظیم شود که دبی کامل پمپ از آن عبور نکند، فشار ورودی شیر سوزنی افزایش یافته و به مقدار تنظیم‌شده‌ی شیر اطمینان می‌رسد. هنگامی که فشار ورودی شیر سوزنی از نیروی فنر سوپاپ جبران‌کننده فراتر رود، سوپاپ جبران‌کننده به سمت B جابه‌جا شده و جریان ورودی را محدود می‌کند. زمانی که دبی عبوری از دهانه‌ی سوپاپ جبران‌کننده برابر با دبی خروجی پمپ شود، فشار ورودی شیر سوزنی در مقدار فشار فنر تثبیت می‌شود. به عنوان مثال، با مقدار فنر ۱۰۰ psi (۶٫۸۹ بار) و تنظیم شیر اطمینان روی ۵۰۰ psi (۳۴٫۴۸ بار): فشار ورودی برابر با ۵۰۰ psi (۳۴٫۴۸ بار) است؛ و هنگامی که روغن از دهانه‌ی سوپاپ جبران‌کننده عبور می‌کند، ۴۰۰ psi (۲۸ بار) به گرما تبدیل شده و فشار ورودی شیر سوزنی را به ۱۰۰ psi (۶٫۸۹ بار) کاهش می‌دهد. این بدان معناست که صرف‌نظر از فشار ورودی شیر کنترل جریان، به دلیل عملکرد سوپاپ جبران‌کننده، فشار ورودی شیر سوزنی در مقدار ۱۰۰ psi (۶٫۸۹ بار) حفظ می‌شود.

شکل ۹-۵: شیر کنترل سرعت ورودی (فشار-جبران‌شده). سوپاپ جبران‌کننده فشار افت فشار را در طول شیر سوزنی ثابت نگه می‌دارد، صرف‌نظر از تغییرات فشار ورودی یا خروجی — و جریان دقیق و ثابتی را تأمین می‌کند.

در مدار شیر سوزنی قبلی، اختلاف فشار در دو سر سوراخ شیر سوزنی تنها نیمی از ماجرا است — فشار پایین‌دست شیر سوزنی نیز باید جبران شود. به عبارت دیگر، باید اختلاف فشار ثابتی حفظ گردد. برای دستیابی به این هدف، فشار پایین‌دست شیر سوزنی نیز از طریق یک مسیر کنترلی به حفره فنر اعمال‌کننده سوپاپ جبران‌کننده هدایت می‌شود. اکنون دو نیرو بر سوپاپ جبران‌کننده در سمت A آن اثر می‌گذارند: نیروی فنر و فشار روغن پایین‌دست.

اگر نیروی فنر برابر با ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع (۶٫۸۹ بار) باشد، اختلاف فشار شیر سوزنی محدود به مقداری بیشتر از فشار جریان خروجی به میزان ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع (۶٫۸۹ بار) خواهد بود. تا زمانی که فشار تنظیم‌شدهٔ شیر اطمینان به‌اندازهٔ کافی بالا باشد، اختلاف فشار در دریچهٔ سوزنی همواره برابر با مقدار فشار فنر است. با این روش، اختلاف فشار وادارندهٔ جریان از طریق شیر سوزنی ثابت می‌ماند و تحت تأثیر نوسانات فشار جریان ورودی یا جریان خروجی قرار نمی‌گیرد.

شیر کنترل سرعت با ورودی اندازه‌گیری‌شده در یک مدار

در مدار، شیر کنترل سرعت ورودی (meter-in) در دبی ۳ گالن در دقیقه (۱۱٫۳۷ لیتر در دقیقه) تنظیم شده است. فشار شیر اطمینان ۵۰۰ پوند بر اینچ مربع (۳۴٫۴۸ بار) و فشار بار ۲۰۰ پوند بر اینچ مربع (۱۳٫۷۹ بار) است. فنر شیر جبران‌کننده (compensating spool) معادل ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع (۶٫۸۹ بار) است. پمپ تلاش می‌کند کل دبی ۵ گالن در دقیقه (۱۸٫۹۵ لیتر در دقیقه) را از طریق شیر سوزنی عبور دهد که باعث افزایش فشار ورودی شیر سوزنی می‌شود. در فشار ۳۰۰ پوند بر اینچ مربع (۲۱ بار)، شیر جبران‌کننده جابجا شده و جریان را محدود می‌کند؛ در نتیجه فشار ورودی کنترل جریان افزایش یافته و به مقدار تنظیم‌شدهٔ شیر اطمینان یعنی ۵۰۰ پوند بر اینچ مربع (۳۴٫۴۸ بار) می‌رسد. از این ۵۰۰ پوند بر اینچ مربع (۳۴٫۴۸ بار)، ۲۰۰ پوند بر اینچ مربع (۱۳٫۷۹ بار) برای غلبه بر بار صرف می‌شود؛ ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع (۶٫۸۹ بار) جریان را از طریق شیر سوزنی هدایت می‌کند؛ و ۲۰۰ پوند بر اینچ مربع (۱۳٫۷۹ بار) باقی‌مانده از ۵۰۰ پوند بر اینچ مربع به صورت گرما تبدیل می‌شود زیرا جریان از طریق سوراخ شیر جبران‌کننده عبور می‌کند. دبی در اینجا ۳ گالن در دقیقه (۱۱٫۳۷ لیتر در دقیقه) و سرعت میلهٔ سیلندر ۱۹ فوت بر دقیقه (۹۷٫۸۳ میلی‌متر بر ثانیه) است.

افزایش فشار بار و تنظیم فشار شیر اطمینان

اگر فشار بار به ۴۰۰ پوند بر اینچ مربع (۲۷٫۵۸ بار) افزایش یابد یا فشار شیر اطمینان به ۶۰۰ پوند بر اینچ مربع (۴۱٫۳۸ بار) تنظیم شود، همچنان جریانی با فشار ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع (۶٫۸۹ بار) از طریق شیر سوزنی عبور می‌کند. تا زمانی که فشار شیر اطمینان به اندازه‌ای بالا باشد که بتواند سوپاپ جبران‌کننده را جابه‌جا کند، دبی خروجی به سیلندر ثابت و برابر با ۳ گالن در دقیقه (۱۱٫۳۷ لیتر در دقیقه) خواهد بود.

ساختار شیر کنترل سرعت نوع دورزدنی

شیر کنترل سرعت نوع دورزدنی از یک بدنه شیر با دریچه‌های ورودی، خروجی و بازگشت، یک شیر سوزنی، یک سوپاپ جبران‌کننده و یک فنر اعمال‌کننده نیرو تشکیل شده است.

نحوه عملکرد نوع دورزدنی

سوپاپ جبران‌کننده در این شیر، مسیر دورزدنی به خط بازگشت به مخزن را باز و بسته می‌کند. این سوپاپ توسط یک فنر به وضعیت بسته (موقعیت پایین‌تر) تمایل دارد. اگر نیروی فنر برابر با ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع (۶٫۸۹ بار) باشد، فشار ورودی شیر سوزنی حداکثر به ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع (۶٫۸۹ بار) محدود می‌شود. در حالت اولیه، کل جریان عبوری از شیر به مخزن روغن هدایت می‌شود. در شرایط عملکرد عادی، سوپاپ جبران‌کننده توسط فنر در وضعیت بسته نگه داشته می‌شود.

فشار ورودی شیر سوزنی از طریق یک مسیر کنترل داخلی به بالای شیر جبران‌کننده (اسپول جبران‌کننده) منتقل می‌شود. هنگامی که فشار از نیروی فنری تعیین‌کنندهٔ نقطهٔ تنظیم بیشتر شود، اسپول جبران‌کننده مانند یک شیر اطمینان عمل می‌کند — یعنی مسیر دور زدن را باز می‌کند و فشار ورودی شیر سوزنی را در ۱۰۰ psi (۶٫۸۹ بار) محدود می‌سازد. فشار ثابت ورودی شیر سوزنی تضمین‌کنندهٔ دبی ثابت نیست؛ زیرا در صورت تغییر فشار خروجی، اختلاف فشار در دریچهٔ سوزنی تغییر کرده و دبی نیز تغییر می‌کند.

برای جبران این پدیده، فشار خروجی شیر سوزنی از طریق یک مسیر کنترل به حفرهٔ فنر جبران‌کنندهٔ اسپول هدایت می‌شود. اکنون سطح A اسپول جبران‌کننده دو نیروی مقاومتی دارد: نیروی فنر و فشار روغن خروجی. اگر نیروی فنر معادل ۱۰۰ psi (۶٫۸۹ بار) باشد، فشار ورودی شیر سوزنی حداکثر ۱۰۰ psi (۶٫۸۹ بار) بیشتر از فشار خروجی خواهد بود. به‌شرط آنکه شیر اطمینان به‌اندازهٔ کافی بالاتر تنظیم شده باشد، اختلاف فشار در دریچهٔ سوزنی دقیقاً برابر با ۱۰۰ psi (۶٫۸۹ بار) خواهد بود — یعنی ثابت است.

شیر کنترل سرعت از نوع دور زدن در یک مدار

شیر کنترل سرعت از نوع بایپس تنظیم‌شده در دبیت ۳ گالن در دقیقه (۱۱٫۳۷ لیتر در دقیقه). فشار شکست: ۵۰۰ پوند بر اینچ مربع (۳۴٫۴۸ بار)، فشار بار: ۲۰۰ پوند بر اینچ مربع (۱۳٫۷۹ بار)، فشار فنر: ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع (۶٫۸۹ بار). پمپ تلاش می‌کند تا تمام دبیت ۵ گالن در دقیقه (۱۸٫۹۵ لیتر در دقیقه) را از طریق شیر سوزنی عبور دهد. شیر جبران‌کننده مسیر بایپس را باز می‌کند و فشار ورودی به شیر سوزنی را در ۳۰۰ پوند بر اینچ مربع (۲۰٫۶۸ بار) محدود می‌سازد. از این فشار ۳۰۰ پوند بر اینچ مربع: ۲۰۰ پوند بر اینچ مربع (۱۳٫۷۹ بار) برای غلبه بر بار صرف می‌شود و ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع (۶٫۸۹ بار) باعث عبور دبیت ۳ گالن در دقیقه (۱۱٫۳۷ لیتر در دقیقه) از طریق شیر سوزنی می‌شود. دبیت باقی‌ماندهٔ ۲ گالن در دقیقه (۷٫۵۸ لیتر در دقیقه) از طریق بازشدگی شیر جبران‌کننده به مخزن بازگردانده می‌شود.

شکل ۹-۸: مدار کنترل سرعت از نوع بایپس. شیر جبران‌کننده دبی اضافی پمپ را مستقیماً به مخزن بایپس می‌کند، نه اینکه آن را از طریق شیر شکست هدایت کند. این روش از نظر انرژی‌کارآمدتر از نوع «متر-این» (کنترل سرعت با قرار دادن شیر در مسیر ورودی) است، زیرا دبی اضافی از فشار کامل سیستم عبور نمی‌کند.

افزایش فشار بار و تنظیم فشار شیر اطمینان

اگر فشار بار به ۴۰۰ پوند بر اینچ مربع (۲۷٫۵۸ بار) افزایش یابد یا فشار شیر اطمینان به ۶۰۰ پوند بر اینچ مربع (۴۱٫۳۸ بار) بازتنظیم شود، همچنان فشار ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع (۶٫۸۹ بار) جریان را از طریق شیر سوزنی هدایت می‌کند. تا زمانی که فشار شیر اطمینان به اندازه‌ای بالا تنظیم شده باشد که سوپاپ جبران‌کننده را باز کند، دبی خروجی به سیلندر ثابت و برابر با ۳ گالن در دقیقه (۱۱٫۳۷ لیتر در دقیقه) باقی می‌ماند.

تأثیر دما بر جریان از طریق اورفیس

همان‌طور که در ابتدای این فصل اشاره شد، سه عامل اصلی مؤثر بر جریان از سوراخ عبوری، اندازه سوراخ، اختلاف فشار و دمای روغن هستند. با تغییر دمای روغن، ویسکوزیته آن نیز تغییر می‌کند؛ و با تغییر ویسکوزیته روغن، جریان از سوراخ عبوری نیز تغییر می‌کند. در مورد سوراخ‌های ثابت یا شیرهای سوزنی، تغییرات جریان ناشی از دما معمولاً قابل توجه نیستند، زیرا اندازه سوراخ و اختلاف فشار عموماً نسبت به اثرات ویسکوزیته بزرگ‌تر هستند. با این حال، در کاربردهایی که کنترل بسیار دقیق جریان مورد نیاز است، اثرات دما باید در نظر گرفته شوند. شیرهای کنترل سرعت نوع ورودی (Meter-in) و نوع دور زدن (Bypass) به‌طور کلی برای کاربردهای هیدرولیک صنعتی معمولی مناسب هستند.

برای کاربردهایی که کنترل بسیار دقیق جریان را — صرف‌نظر از تغییرات دما — مدنظر دارند، می‌توان از شیر کنترل جریان با جبران‌کننده دما استفاده کرد. این نوع شیر نیز اثرات دما را جبران می‌کند.

فرمول‌های کلیدی — فصل ۹