کمپرسورهای جابجایی مثبت برای کاربردهای مختلف صنعتی و مسکونی استفاده می شوند. این کمپرسورها انواع مختلفی دارند که کمپرسور اسکرول یکی از آنهاست. کمپرسور اسکرول به عنوان پمپ اسکرول، پمپ خلاء اسکرول یا کمپرسور مارپیچ نیز شناخته می شود. مفهوم کمپرسور اسکرول برای مدت طولانی مورد استفاده قرار گرفته است، اما پیشرفت‌های اخیر در فناوری ساخت، دوام آن را افزایش داده است. این مقاله به طور عمده کار، انواع و کاربردهای کمپرسور اسکرول را توضیح می دهد.
کمپرسور اسکرول چیست؟
کمپرسور اسکرول کمپرسوری است که از دو یا چند اسکرول یا مارپیچ برای فشرده سازی سیال عامل استفاده می کند. این اسکرول ها به جای حرکت به سمت بالا و پایین مانند حرکت پیستون در یک کمپرسور رفت و برگشتی، حرکت دایره ای دارند.
از بین دو مارپیچ، یک اسکرول چرخشی است که با استفاده از یک لینک ارتعاشی می‌چرخد در حالی که اسکرول دیگر ثابت است و ثابت می ماند. هنگامی که سیال وارد کمپرسور می شود بین مارپیچ ها محبوس می شود و فرآیند فشرده سازی زمانی اتفاق می افتد که اسکرول چرخشی شروع به چرخش می کند.
نحوه کار و طراحی این کمپرسورها شباهت زیادی به کمپرسورهای اسکرو (یا پیچی) دارد. کمپرسور اسکرو به روشی مشابه کمپرسور اسکرول کار می کند و دارای عملکردی بی صدا و روان است.
این نوع کمپرسورها نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی راندمان و قابلیت اطمینان بیشتری دارند. بنابراین کمپرسورهای اسکرول بیشتر در سیستم های HVAC استفاده می شوند.
یکی از مزایای اصلی کمپرسورهای اسکرول کوپلند این است که گشتاور کمتر و قطعات چرخشی کمتری نسبت به کمپرسورهای پیستونی دارد.
این کمپرسورها ممکن است به روش های مختلفی برای برآوردن نیازهای صاحبان خانه به صرفه جویی، راحتی و بازدهی مورد استفاده قرار گیرند.
کمپرسور اسکرول کوپلند چیست؟
کمپرسور اسکرول کوپلند شامل یک مارپیچ یا اسکرول است که در مسیری که توسط اسکرول ثابت هدایت می شود می چرخد. این اسکرول ثابت به محفظه کمپرسور متصل می شود. اسکرول متحرک به جای چرخش، به میل لنگ در مدار متصل می شود.
ساختار ساده این کمپرسورها عملکرد روان و بی صدا آنها را تضمین می کند. برای فشرده سازی موثر به شیر مکش نیاز ندارند بنابراین عملکردی بی صدا و روان دارند.
طرز کار کمپرسور اسکرول
کمپرسور اسکرول بر اساس اصل جابجایی مثبت کار می کند. دارای دو اسکرول (یعنی اسکرول ثابت و اسکرول متحرک) است. در یک ساختار معمولی، اسکرول متحرک 180 درجه نسبت به اسکرول ثابت می چرخد، به این ترتیب این اسکرول ها در هم قفل می شوند.
اسکرول متحرک به میل لنگ متصل می شود، در حالی که اسکرول ثابت به بدنه کمپرسور متصل می شود. یک ژنراتور یا موتور الکتریکی برای به حرکت درآوردن میل لنگ استفاده می شود.
با تامین نیرو توسط موتور، میل لنگ شروع به چرخش می کند. هنگامی که میل لنگ می چرخد، حرکت خود را به یک اسکرول متحرک منتقل می کند و آن را می چرخاند. به دلیل حرکت اسکرول متحرک، اختلاف فشار بین فشار داخلی و فشار خارجی کمپرسور ایجاد می شود.
به دلیل اختلاف فشار، نیروی مکش ایجاد می شود که هوا را از مخزن ذخیره هوای خارجی به کمپرسور وارد می کند. هوای مکیده شده بین اسکرول متحرک و اسکرول ثابت محبوس می شود. این هوای محبوس نمی تواند مستقیماً از سمت مکش به سمت تخلیه حرکت کند. فقط با حرکت اسکرول می تواند حرکت کند.
هنگامی که اسکرول متحرک حرکت می کند، به تدریج هوای محبوس شده را به سمت مرکز کمپرسور حرکت می دهد، حجم هوا را کاهش می دهد و آن را فشرده می کند.
در نهایت، هوای فشرده به مرکز مجموعه می رسد و از آنجا هوای فشرده از طریق یک خروجی تخلیه می شود.
طراحی کمپرسور اسکرول
کمپرسور اسکرول دارای دو مارپیچ در هم برای تحت فشار قرار دادن، متراکم کردن یا پمپاژ سیال (مانند مایع یا گاز) است. طراحی اسکرول می تواند یک منحنی ترکیبی، یک مارپیچ ارشمیدسی یا یک منحنی تو در تو باشد.
به طور معمول، یک اسکرول ثابت است در حالی که اسکرول دیگر به طور غیرعادی بدون فشرده‌کردن، پمپاژ، به دام انداختن یا چرخش حفره سیال بین اسکرول ها حرکت می‌کند.
اسکرول متحرک به میل لنگ و اسکرول ثابت به محفظه کمپرسور متصل می شوند. اسکرول ثابت مسیر حرکت اسکرول متحرک را هدایت می کند.
با استفاده از مهر و موم نوک مارپیچ می توانید از نشت محوری جلوگیری کنید. این مهر و موم را در شیار هر دو نوک اسکرول نصب کنید. این مهر و موم ها اصطکاک را نیز کاهش می دهند و می توانید به راحتی در هنگام فرسودگی آنها را تعویض کنید.
برخی از انواع کمپرسورهای اسکرول از گاز خروجی تحت فشار برای به هم رساندن دو اسکرول استفاده می کنند. این روش نیاز به مهر و موم نوک را از بین می برد و در صورت وجود آن را بهبود می بخشد.
لوله انعطاف پذیر (مسطح) کمپرسور همچنین لرزش شدیدی را ایجاد می کند که در آن پیچ ارشمیدسی به عنوان یک پمپ پریستالتیک که عملکردی مانند تیوب خمیر دندان دارد عمل می کند. چنین کمپرسوری دارای محفظه ای پر از روان کننده است که از سایش قسمت بیرونی لوله کمپرسور جلوگیری می کند و با استفاده از یک لوله تقویت شده که معمولا با عنوان “شلنگ” شناخته می شود به زدایش گرما کمک می کند. به این نوع پمپ، پمپ شیلنگی نیز گفته می شود.
پمپ پریستالتیک هزینه ساخت پایینی دارد زیرا قطعات متحرک این پمپ با سیال تماس پیدا نمی کند. آنها هزینه نگه داری پایینی دارند زیرا اتصالات و شیر ندارند.
انواع کمپرسورهای اسکرول
انواع اصلی کمپرسور اسکرول به صورت زیر است:
- کمپرسور تک مرحله ای
- کمپرسور دو مرحله ای
- کمپرسور با ظرفیت متغیر
1) کمپرسور تک مرحله ای
کمپرسورهای اسکرول تک مرحله ای بیشتر در کاربردهای گرمایش و سرمایش خانگی استفاده می شوند. این نوع کمپرسورهای اسکرول ساختار ساده ای دارند. هزینه های کمی دارند. با این حال، شما می توانید آن ها را تنها با یک سرعت خاص به کار بگیرید. این نوع کمپرسورها این قابلیت را دارند که ساختمان شما را به طور بهینه گرم یا خنک کنند.
2) کمپرسور دو مرحله ای
کمپرسور دو مرحله ای با دو سرعت متفاوت کار می کند. این کمپرسورها این قابلیت را دارند که ظرفیت گرمایش یا سرمایش خود را به نیازهای خانه نزدیکتر کنند.
کمپرسور دو مرحله ای این قابلیت را دارد که با سرعت کمتر و کارآمدتری کار کند که این به حذف رطوبت اضافی هوا و در عین حال صرفه جویی در انرژی کمک می کند.
همچنین اگر می‌خواهید دما را تثبیت کنید، می‌توانید کمپرسور را روی توان کامل قرار دهید. این کمپرسورها نسبت به کمپرسورهای تک مرحله ای بازدهی بیشتری دارند.
3) کمپرسور با ظرفیت متغیر
به جای کار در یک یا دو مرحله، کمپرسورهای ظرفیت متغیر به شما این امکان را می‌دهند که ظرفیت را با افزایش‌های جزئی در یک محدوده عملیاتی گسترده تنظیم کنید و کنترل عالی روی سطح رطوبت و دما در خانه‌تان به شما می‌دهد. به این ترتیب می توانید گرمایش و سرمایش را بسیار دقیق تنظیم کنید. کل خانه را می توان در دمای مناسب نگه داشت و همزمان در انرژی نیز صرفه جویی کرد.
اما کمپرسورهای با ظرفیت متغیر نسبت به کمپرسورهای تک مرحله ای یا دو مرحله ای هزینه بالایی دارند. مزیت اصلی این کمپرسورها مصرف کم انرژی، کاهش قبض انرژی ماهانه و بازدهی تقریبا دو برابر بیشتر از کمپرسورهای تک مرحله ای است.
مزایای کمپرسور اسکرول
1. کمپرسور اسکرول از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار است زیرا دارای اجزای چرخان کمتری نسبت به کمپرسور رفت و برگشتی است.
2. این کمپرسورها طراحی فشرده ای دارند.
3. عملکرد روانی دارند و نیازی به فنر تعلیق ندارند.
4. کوچکتر از کمپرسور اسکرو (پیچی) هستند.
5. این کمپرسور نسبت به کمپرسور رفت و برگشتی نویز و لرزش کمی ایجاد می کند.
6. ازآن جایی که کمپرسور انتخاب می کند تا در ظرفیت انتخاب شده کار کند، راندمان ایزنتروپیک کمپرسورهای اسکرول بیشتر از راندمان ایزنتروپیک کمپرسورهای رفت و برگشتی است. در این مورد، کمپرسور اسکرول کارآمدتر است زیرا دارای یک شیر تخلیه دینامیکی که باعث تلفات شتاب می شود نیست.
7. بسته به ماهیت کاربرد، کمپرسورهای اسکرول نیازی به دریچه مکش ندارند، اما ممکن است دارای شیر تخلیه باشند یا نباشند.
معایب کمپرسور اسکرول
1. این کمپرسورها تعمیر و نگهداری آسانی ندارند.
2. آنها نمی توانند در هر دو جهت بچرخند، در حالی که کمپرسورهای رفت و برگشتی می توانند در هر دو جهت بچرخند.
3. کمپرسورهای اسکرول هزینه بالایی دارند.
کاربردهای کمپرسور اسکرول
1. کمپرسورهای اسکرول بیشتر در سیستم های HVAC استفاده می شوند.
2. آنها همچنین در پمپ های خلاء استفاده می شوند.
3. این نوع کمپرسورها بر روی کانتینرهای دریایی، صنعتی و مسکونی استفاده می شوند.
4. این کمپرسور به عنوان سوپرشارژر در خودرو استفاده می شود.
5. برای مواد غذایی و سردخانه مواد غذایی استفاده می شوند.
