کمپرسور
کمپرسور یکی از دستگاه های مکانیکی می باشد که در حال حاضر در صنعت های کوچک و بزرگ بسیار کارایی خواهد داشت. و یکی از دستگاه های بسیار ویژه جهت کم کردن حجم و فشرده نمودن هوا بوده است.
به این دستگاه متراکم کننده یا فشرده کننده هوا هم گفته خواهد شد. در حقیقت کمپرسور با صرف نمودن انرژی اولیه که از نوع مکانیکی می باشد. قادر است هوا را که ترکیبی از گازها بوده است با حجم اولیه بسیار به سرعت و با قدرت مکش زیاد به داخل خود خواهد کشاند و با سیستم های قرار داده شده و با برنامه طراحی شده درون آن طی که فرایند با کم کردن حجم هوا آن را فشرده و متراکم نماید در این موقع دمای گاز هم سریعا بالا خواهد رفت .
در نهایت گاز اولیه به گاز پرفشاری تبدیل خواهد شد که جهت صنایع گوناگون کاربردهای بسیاری خواهد داشت.
البته جهت استفاده از این گاز پرفشار که دمای بالایی داشته است اول لازم است دما را در حدی که قابل استفاده خواهد بود پایین آورد به این جهت در دستگاه های کمپرسور لوله های خنک کننده در راه خروجی گاز قرار گرفته است.
گاز خروجی انرژی مورد نیاز جهت صنایع گوناگون را در اختیار خواهد گذاشت. کمپرسورها انواع گوناگونی داشته اند که از لحاظ ظرفیت و قدرت با هم فرق خواهند داشت و نیز جنبه های فرق آنها در انواع کمپرسورها شامل ابعاد دستگاه و اجزای داخلی مانند تعداد سیلندر استفاده شده ، چگونگی انتقال دادن انرژی و امکان استفاده کوتاه یا طولانی از آنها ، روغنی یا بدون روغن بودن و … مصرف انرژی این دستگاه خیلی زیاد خواهد بود به صورتی که پس از پمپ ها بالاترین مصرف کننده انرژی در صنایع می باشند.
کمپرسور ها فقط یک مدل نمی باشند این دستگاه انواع گوناگونی داشته اند که هر کدام از آنها کاربرد خاصی خواهند داشت .
اجزای کمپرسورها
این دستگاه اجزا و لوازم یدکی زیادی خواهد داشت که هر کدام نقش به خصوصی را در تمام فرایند متراکم سازی گاز انجام می دهند.
برای نمونه سیلندر یا هواساز که اصلی ترین عضو این مجموعه می باشد و در حقیقت وظیفه آن کار مهم فشرده سازی خواهد بود.
بیان کردیم که در انواع گوناگون کمپرسور تعداد سیلندرها متفاوت خواهد بود وجود هر نوع صدا و لرزش در کار این دستگاه به سیلندر آن ربط خواهد داشت و جهت رفع این مشکلات لازم است سیلندر را ترمیم یا تعویض نمود .
از دیگر اجزای این دستگاه دینام یا الکتروموتور می باشد در حقیقت وظیفه اصلی دینام تامین کردن انرژی اولیه لازم جهت کار دستگاه خواهد بود که همان گونه که بیان شد این انرژی از نوع حرکتی یا مکانیکی بوده است.
مرغوبیت و کیفیت دینام هم بر کار این دستگاه بسیار تاثیر خواهد گذاشت. همچنین در بعضی از کمپرسورها از انواع توربین جهت تامین نمودن نیروی اولیه استفاده می کنند به کار بردن از الکتروموتور یا توربین به توان این دستگاه بستگی خواهد داشت .
قسمت دیگری که در این دستگاه ها قابل مشاهده میباشد مخزن هوای فشرده آن خواهد بود. که فرق آن در کمپرسورهای گوناگون در حجم آن می باشد.
از اجزای دیگر بسیار مهم این دستگاه فیلتر آن خواهد بود که وظیفه آن مثل همیشه جدا نمودن ذره های معلق و ناخالص بودن روغن و جدا نمودن روغن و هوا می باشد.
روشن است که خوب و بد بودن کیفیت فیلتر هم بر عملکرد کمپرسور تاثیرگذار خواهد بود .
دیگر اجزای این دستگاه ها هم شامل پیستون ، یاتاقان ، تابلو برق ، تسمه ، چرخ ، شاتون و … خواهد بود .
کاربرد کلی کمپرسور
در حالت کلی کمپرسور کاربرد صنعتی و غیرصنعتی خواهد داشت
از مصرف های خانگی این دستگاه می توان موارد زیر را نام برد :
- باد کردن توپ
- تنظیم نمودن باد تایرها
- باد کردن تشک بادی و …
در صنعت هم کاربرد این دستگاه خیلی زیاد می باشد به دلیل اینکه هوا یک منبع انرژی بوده است. این دستگاه هم از تجهیزات پنوماتیکی به حساب می آید .
این ابزار هوای مورد نیاز را جهت صنایع گوناگون فراهم می نماید در صنایعی نظیر معدن ، خودرو ، صنایع چوب و مبلمان ، پزشکی و … این دستگاه ها بسیار کارایی خواهند داشت
بعضی از کاربردهای این ابزار موارد زیر می باشد :
- خنک نمودن اجزا و قطعه ها در مدت زمان تولید آنها مثل خنک نمودن لوله های انتقال دهنده مواد غذایی و یا مواد دارویی در کارخانجات .
- به وجود آوردن هوای فشرده با فشار زیاد جهت پر نمودن سیلندر گاز
- تهیه نمودن هوای لازم جهت غواصی
- انتقال دادن قطعه ها و سیالات مثل رنگ پاش
- به کار بردن از این دستگاه در پزشکی ، انواع دریل های جراحی و یا دستگاه های برش پزشکی .
- به کار بردن از این دستگاه در صنایع هواپیمایی جهت تغذیه هوای فشرده موتور توربین
-
انواع کمپرسورها
کمپرسورها انواع گوناگونی دارند دسته بندی مختلف ، این دستگاه ها بر حسب خصوصیات مختلف آن تقسیم بندی خواهند شد.
در یکی از معمول ترین این دسته بندی ها کمپرسورها را بر حسب ویژگی های مختلف آن تقسیم بندی خواهند کرد
- کمپرسورهای دینامیکی
- کمپرسورهای جابجایی مثبت
- کمپرسورهای روتاری پره ای
- کمپرسور های اسکرال
- تشدید کننده های فشار
- کمپرسورهای کمکی
-
کمپرسورهای دینامیکی :
در این گونه از کمپرسورها منتقل کردن انرژی به سیال به طور دائمی انجام می شود از این کمپرسورها در فشار پایین و دبی های بالاتر استفاده خواهد شد این دستگاه ها در دو طرح محوری و شعاعی موجود هستند.
طرح های شعاعی معمولا کمپرسورهای توربینی یا کمپرسورهای توربینی شعاعی گفته خواهد شد. و طرح های شعاعی اغلب کمپرسورهای گریز از مرکز گفته می شوند.
برعکس کمپرسورهای جابجایی که با جریان ثابت کار خواهند کرد. کمپرسورهای دینامیکی با فشار ثابت کار خواهند کرد.
کارکرد کمپرسور دینامیکی بر اساس شرایط خارجی انجام می شود مانند به وجود آوردن یک تغییر جزیی در فشار وارد شده موجب تغییر زیادی در ظرفیت خواهد شد .
انواع کمپرسورهای دینامیکی
کمپرسور جریان شعاعی : از خصوصیات کمپرسورهای گریز از مرکز ، جریان شعاعی آن می باشد هوا از طریق پره های شعاعی وارد مرکز پروانه دیواری خواهد شد و به وسیله نیروهای گریز از مرکز به سمت فضای پروانه دوار به خارج پرتاب می گردد. پیش از اینکه هوا به مرکز پروانه دوار بعدی منتقل شود از یک پخش کننده و یک محفظه حلزونی عبور خواهد کرد که در این محفظه انرژی جنبشی به فشار استاتیک تبدیل خواهد شد .
اندازه فشار کلی کمپرسور را معین خواهد کرد. و نیز پس از هر پروانه دوار سرعت هوا به شکل چشمگیری افزایش خواهد یافت. دمای هوا در بخش ورودی هر کدام از مراحل نقش مهمی در خواسته های توان این دستگاه خواهد داشت و به همین علت می باشد که خنک کاری میان مرحله ها احتیاج خواهد شد.
آب بند های گوناگونی در این کمپرسورها استفاده می گردد. مدرن ترین آنها در کمپرسورهای با سرعت بالا که تامین کننده فشارهای بالا خواهند بود به کار برده میشوند.
معمول ترین انواع آب بندهای چهارگانه عبارتند از :
آب بندهای لابیرنتی ، آببندهای حلقوی ، آببندهای مکانیکی و آب بندهای هیدرواستاتیکی بوده است .
کمپرسورهای سانتریفیوژ:
در موتورهای درون سوز در نقش سوپر شارژ و توربو شارژ به کار برده می شوند این کمپرسورها در موتورهای توربین گاز کوچک و یا جهت مرحله پایانی تراکم توربین های گاز متوسط استفاده خواهد شد .
کمپرسور جریان محوری :
یک کمپرسور محوری دارای جریان محوری می باشد هوا یا گاز از بین ردیف هایی از پره های ثابت و متحرک در طول محور گردان دستگاه عبور می نمایند به این صورت سرعت هوا کم کم هم زمان با اینکه پره های ثابت انرژی جنبشی را به فشار تبدیل می نمایند افزایش خواهد یافت کمترین میزان حجمی در این کمپرسورها تقریبا S/15 می باشد اغلب یک استوانه متعادل کننده در این دستگاه قرار داده می شود تا نیروی فشار مرکزی متعادل کند.
کمپرسورهای گریز از مرکز:
کمپرسورهای گریز از مرکز کوچکتر می باشند و معمولا سرعت آنها 25% بیشتر خواهد بود و این نوع از دستگاه ها جهت میزان حجمی بالا در فشار تقریبا متوسط به کار برده می شوند .
کمپرسورهای جابجایی مثبت
در این کمپرسور منتقل شدن انرژی به سیال به شکل متناوب و یا دوره ای انجام می شود. قدرت تراکم این کمپرسورها در مقابل نوع دینامیک آن بیشتر خواهد بود. و نیز دبی این دستگاه ها خیلی کمتر از نوع دینامیک آن بوده است.
همچنین نیروی محرکه این دستگاه ها با توجه به توان آنها الکتروموتور یا دیزلی خواهد بود.
ویژگی این مدل از کمپرسورها به این شکل می باشد که حجم مشخصی از گاز یا هوا را محصور نموده و بعد با کم نمودن منطقه حجم محصور شده فشار آن افزایش خواهد یافت .
انواع کمپرسور جابجایی مثبت
کمپرسور رفت و برگشتی :
کمپرسورهای سیلندر پیستونی یکی از قدیمی ترین و رایج ترین نوع کمپرسورها خواهد بود که این دستگاه در انواع دو طرفه و یک طرفه هستند. که اجزای آنها روغن کاری شونده و یا روغن کاری نشونده بوده اند. و در شکل های گوناگونی دارای تنوع تعداد سیلندر می باشند. و در شکل بندی V , L موجود هستند .
این کمپرسور رفت و برگشتی این امکان را دارند ثابت یا قابل حمل و نقل و تک مرحله ای و یا چند مرحله ای باشند. و به وسیله موتور الکتریکی یا موتور احتراق درونی رانده خواهند شد. این مدل از کمپرسورهای کوچک از 5 تا 30 اسب بخار به طور معمول به شکل متناوب کار خواهند کرد و نوع بزرگتر اینها با بیشتر از 1000 اسب بخار معمولا در کارایی های بزرگ صنعتی و نفتی استفاده خواهد شد. و همچنین فشار تخلیه هم از فشار پایین تا فشار خیلی بالا می تواند باشد .
کمپرسورهای خانگی و تجاری به طور معمول از نوع رفت و برگشتی با 1/5 اسب بخار یا کمتر به یک مخزن گیرنده هم متصل خواهند بود .
کمپرسور دوار :
کمپرسورهای روتاری اسکرو از دو مارپیچ دوار جابه جایی مثبت درگیر درهم استفاده خواهند کرد که گاز را به فشار به یک محیط کوچک خواهند فرستاد. این دستگاه ها به طور معمول جهت کارکرد مداوم در کاربردهای تجاری و صنعتی به کار برده می شوند و می توانند ثابت یا قابل حمل بوده باشند.
کاربرد این نوع از کمپرسورها از 3 تا بیشتر از 1200 اسب بخار و از فشار پایین تا فشار متوسط رو به زیاد را شامل خواهد شد.
کمپرسورهای دوار تجاری به شکل مغروق در روغن ، مغروق در آب و نوع خشک هستند.
کمپرسور دیافراگمی :
این مدل دیافراگمی یا ممبرانی از انواع دیگر کمپرسورهای رفت و برگشتی معمولی می باشد. دیافراگم به شکل مکانیکی یا هیدرولیکی به کار انداخته می شود. این مدل با جریان کم و فشار پایین یا به عنوان پمپ های خلاء به کار برده می شوند. و برای فشار بالا هم استفاده خواهند شد کمپرسورهای دیافراگمی جهت هیدروژن و CNG و بعضی از کاربردهای دیگر استفاده خواهند شد .
کمپرسور روتاری پره ای
این مدل از تعدادی پره که در سوراخ های شعاعی روتور تعبیه شده اند تشکیل خواهند شد روتور با یک فاصله در محفظه بزرگ تر دایره ای یا به صورت پیچیده تر نصب خواهد شد.
موقعی که روتور می چرخد پره ها به درون و بیرون شکاف حرکت می نمایند و تماس خود را با دیواره محفظه حفظ خواهند کرد لذا گروهی از حجم های رو به کم شدن توسط پره های دوار به وجود می آید.
کمپرسور روتاری پره ای در کنار کمپرسورهای پیستونی یکی از قدیمی ترین فناوری های کمپرسور را شامل می شوند .
کمپرسور اسکرال
یکی از این نوع دستگاه ها به عنوان پمپ اسکرال و پمپ خلاء شناخته خواهد شد که از دو پره مارپیچی لایه ای جهت پمپ نمودن یا تراکم سیالاتی مثل مایعات و گازها استفاده می نماید.
هندسه پر به شکل اینولت ، مارپیچ ارشمیدس و یا منحنی ترکیبی بوده باشد و از سایر کمپرسورها بسیار نرم تر ، بی صدا تر و مطمئن تر کار خواهند کرد و اندازه کمتری خواهند داشت .
تشدید کننده های فشار
این نوع فشار سیال را در سیال افزایش خواهند داد. و تنها جهت جریان های خیلی پایین هستند موقعی که محفظه پرفشار از هوا پر می گردد پیستون کم فشار بالا برده خواهد شد. و موقعی که سیال مولد فشار درون محفظه می شود پیستون به سمت پایین رانده خواهد شد و تحت فشار بسیار زیادی سیال را به خارج می راند .
