کمپرسورها در سرتاسر دنیا برای مقاصد مختلف بسیار کاربرد دارند. کمپرسورها انواع مختلفی دارند که کمپرسور تک مرحله ای یکی از آنهاست. با توجه به تعداد سیلندرها، کمپرسور رفت و برگشتی به دو نوع اصلی تقسیم می شود:
کمپرسور رفت و برگشتی تک مرحله ای
کمپرسور رفت و برگشتی دو مرحله ای
در این مقاله به بررسی جنبه های مختلف کمپرسورهای هوای تک مرحله ای می پردازیم.
کمپرسور تک مرحله ای چیست؟
کمپرسور رفت و برگشتی تک مرحله ای نوعی کمپرسور است که در آن گاز یا هوا در یک مرحله فشرده می شود. این کمپرسور از یک سیلندر و یک پیستون برای فشرده سازی هوا استفاده می کند. و همچنین هوا فقط یک بار فشرده می شود. بدنه این کمپرسور با توجه به چیدمان پیستون و سیلندر تنظیم می شود.
کمپرسور پیستونی تک مرحله ای توسط یک شیر اندازه گیری فشار و یک پیستون کار می کند. فرآیند فشرده سازی از طریق پیستون انجام می شود. این پیستون در داخل سیلندر فشرده سازی حرکت رفت و برگشتی دارد. یک شاتون و یک میل لنگ حرکت پیستون را کنترل می کنند. مناسب ترین فلایویل برای کنترل گشتاور تولید شده در اثر حرکت میل لنگ نصب می شود. در این کمپرسورها، میل لنگ از طریق شفت خروجی موتور یا موتور الکتریکی حرکت می کند.
این کمپرسور فقط یک سیلندر دارد که از یک حرکت پیستون برای فشرده سازی هوا استفاده می کند. سیلندر به منبع تغذیه ای متصل می شود که نیروی مورد نیاز برای فرآیند فشرده سازی را تامین می کند.
تفاوت عمده بین کمپرسور تک مرحله ای و کمپرسور چند مرحله ای این است که کمپرسور چند مرحله ای فرآیند فشرده سازی را در بیش از یک مرحله انجام می دهد در حالی که کمپرسور تک مرحله ای فرآیند فشرده سازی را تنها در یک مرحله انجام می دهد. اما این کمپرسور نسبت به کمپرسور چند مرحله ای بهره وری کمتری دارد.
کمپرسورهای هوای دو مرحله ای آیرودینامیک فوق العاده ای ایجاد می کنند و برای صنایع بزرگ و کاردکرد مداوم مناسب هستند. به دلیل قیمت بالای کمپرسورهای دو مرحله ای، برای کاربردهای فشار کم مناسب نیستند. این کمپرسورها برای کارگاه ها و کارخانه ها مناسب تر از مصارف خانگی هستند. در مقابل، یک کمپرسور هوای تک مرحله ای، نیروی ابزارهای مختلف پنوماتیک را با فشار تا 100psi تامین می کند. این کمپرسور یک انتخاب مناسب برای پمپ بنزین ها و کارخانه های تولیدی مختلف است. این نوع کمپرسور رفت و برگشتی بیشتر در مکانیکی ها استفاده می شود.
اصل کار کمپرسور تک مرحله ای
در یک کمپرسور رفت و برگشتی تک مرحله ای، تمام فرآیند فشرده سازی تنها در یک سیلندر انجام می شود. دو شیر به سیلندر متصل می شوند، یکی شیر ورودی یا مکش و دیگری شیر خروجی یا تحویل. باز و بسته شدن یک فنر یا شیر صفحه ای بر اساس اختلاف فشار متغیر است. هنگامی که شیرهای مکانیکی برای مکش و تخلیه استفاده می شوند، عملکرد آنها از طریق بادامک ها کنترل می شود.
در حین کار کمپرسور تک مرحله ای، با رسیدن پیستون به نقطه مرگ (TDC)، حجم هوای سیلندر به صفر می رسد. در این وضعیت، کمترین حجم سیلندر هنگامیکه پیستون درنقطه مرگ بالا قرار دارد را نادیده بگیرید. با حرکت پیستون به سمت پایین، فشار داخلی سیلندر کمتر از فشار اتمسفر می شود. به دلیل این اختلاف فشار، شیر مکش باز می شود و مرحله مکش شروع می شود. در این مرحله کمپرسور هوای داخل سیلندر را از طریق شیر مکش می مکد.
هنگامی که پیستون به نقطه مرگ پایین (BDC) می رسد، حرکت میل لنگ به پیستون کمک می کند تا به سمت بالا حرکت کند و هوا را فشرده می کند. در طی این فرآیند تراکم، نقطه ای وجود دارد که فشار داخلی سیلندر از فشار هوای خارجی بیشتر می شود و در این مرحله، شیر ورودی بسته می شود.
یک خروجی به یک مخزن ذخیره متصل می شود. هنگامی که فشار هوای فشرده از فشار مخزن ذخیره بیشتر می شود، دریچه خروجی باز می شود و هوای فشرده آزاد می شود. بنابراین، این مرحله پیستون به عنوان “مرحله تحویل” شناخته می شود. این یک مرحله فشرده سازی کمپرسور هوای تک مرحله ای است. در پایان این مرحله، دریچه خروجی باز می شود و هوای فشرده به گیرنده منتقل می شود.
پیستون با سرعت بسیار بالایی در داخل سیلندر حرکت می کند و به طور مداوم به سیلندر نیرو وارد می کند. به همین دلیل عمر کمپرسور کاهش می یابد. برای جلوگیری از این امر، انحنای جزئی در بالای سیلندر ایجاد می شود.
اجزای کمپرسور تک مرحله ای
1) شیر ورودی و شیر تخلیه:
شیر ورودی شیر مکش نیز نامیده می شود. برای مکش هوا به داخل محفظه تراکم استفاده می شود. هنگامی که پیستون به سمت پایین حرکت می کند، دریچه مکش باز می شود زیرا فشار داخلی سیلندر از فشار خارجی کمتر می شود.
دریچه تخلیه برای تخلیه هوای فشرده به گیرنده یا مخزن ذخیره استفاده می شود. این دریچه زمانی باز می شود که فشار داخلی سیلندر از فشار خارجی بیشتر شود. شیر تخلیه با عنوان شیر خروجی یا تحویل نیز شناخته می شود.
این اجزا مستقیما به سیلندر متصل می شوند. عملکرد دریچه های ورودی و خروجی از طریق بادامک ها کنترل می شود.
2) پیستون:
این قسمت از کمپرسور برای فشرده سازی هوا استفاده می شود. در سیلندر به جلو و عقب حرکت می کند. وقتی به سمت عقب حرکت می کند هوا را می مکد و وقتی به جلو حرکت می کند هوا را فشرده می کند.
3) شاتون:
این قطعه کمپرسور برای کنترل حرکت پیستون استفاده می شود. شاتون، پیستون و میل لنگ را به هم وصل می کند.
4) میل لنگ:
از آن برای چرخاندن پیستون برای فشرده سازی هوا استفاده می شود. میل لنگ مستقیما به موتور الکتریکی متصل می شود.
مزایا و معایب کمپرسور پیستونی تک مرحله ای
کمپرسور تک مرحله ای دارای مزایا و معایب زیر است:
مزایای کمپرسورهای تک مرحله ای
1. در این کمپرسور رفت و برگشتی، فشرده سازی هوا در یک مرحله انجام می شود.
2. فقط از یک سیلندر برای فشرده سازی استفاده می کند.
3. نگه داری از آن آسان است.
4. پیستون ها ابعاد فیزیکی یکسانی دارند.
5. این کمپرسور در مقایسه با کمپرسور دو مرحله ای به انرژی کمتری برای کارکردن نیاز دارد.
6. هزینه کمتری دارد.
7. فقط از یک پیستون برای پمپاژ هوا استفاده می کند.
8. این کمپرسورها نیروی ابزارهای پنوماتیکی مانند منگنه کوب بادی، آچارهای جغجغه ای و تفنگ های اسپری را تامین می کنند.
9. با استفاده از هوای بیشتر گرمای کمتری تولید می کند.
معایب کمپرسورهای رفت و برگشتی تک مرحله ای
1. در مقایسه با کمپرسور دو مرحله ای انرژی کمتری تولید می کند.
2. بازده کمتری دارد.
3. این کمپرسورها در صنایع بزرگ قابل استفاده نیستند.
4. قدرت محدودی دارد (15 کیلووات).
کاربردهای کمپرسور هوای تک مرحله ای
1. در کارگاه ها استفاده می شود
2. از کمپرسور هوای تک مرحله ای در مکانیکی خودرو استفاده می شود
3. می توانند در پمپ بنزین ها و کارخانه های تولیدی مورد استفاده قرار گیرند
4. مورد استفاده در صنایع شیمیایی
5. برای دبی کم و مکان های پر فشار استفاده می شود.
6. این کمپرسورها برای انتقال مایع نیز کاربرد دارند
7. در ابزارهای پنوماتیک
8. در رنگ آمیزی با پیستوله
