از کمپرسور برای انتقال گاز یا هوا از یک ناحیه به ناحیه دیگر استفاده می شود. انواع مختلفی از کمپرسورهای هوا در سرتاسر دنیا برای مقاصد مختلف استفاده می شود. کمپرسور جابجایی مثبت رایج ترین نوع کمپرسور است. از یک جز رفت و برگشتی برای فشرده سازی سیال عامل استفاده می کند. هدف اصلی این مقاله توضیح جنبه های مختلف کمپرسور هوای جابجایی مثبت است.
کمپرسور جابجایی مثبت چیست؟
کمپرسور جابجایی مثبت نوعی کمپرسور است که از یک جز رفت و برگشتی (مانند پلانجر، پیستون، دیافراگم یا پره ها) برای فشرده سازی هوا یا گاز استفاده می کند.
یک کمپرسور با جابجایی مثبت بدون توجه به فشار خروجی با دبی ثابت کار می کند. کمپرسور جابجایی مثبت با این عنوان شناخته می شود، زیرا با جابجایی حجم سیلندر کمپرسور، محیط کار را فشرده می کند.
امروزه این نوع کمپرسور هوا بسیار رایج است. این نوع کمپرسورها در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند. بنابراین مزایای بسیاری مانند کیفیت و تنوع عملکرد، قابلیت اطمینان و تنوع بالا در قیمت دارند.
کمپرسورهای جابجایی مثبت راندمان پایینی نسبت به کمپرسورهای گریز از مرکز دارند.
نحوه کار کمپرسور جابجایی مثبت
کمپرسور جابجایی مثبت بر اساس اصل جابجایی کار می کند که بسیار ساده است.
در این کمپرسور هوا از ورودی به داخل محفظه تراکم کشیده می شود. کمپرسور از یک قطعه متحرک مانند پیستون، پلانجر یا دیافراگم برای فشرده سازی هوا استفاده می کند. این قطعه دارای حرکت رفت و برگشتی در داخل محفظه کمپرسور است.
جز رفت و برگشتی حجم محفظه تراکم را کاهش می دهد و هوا را فشرده می کند. وقتی فشار هوا یا گاز به مقدار مورد نیاز ما رسید، طریق شیر تخلیه آن را تخلیه می کنیم. پس از این، هوا یا گاز فشرده در مخزن ذخیره می شود یا به ناحیه مورد نظر می رسد.
این کمپرسورها دارای یک یا چند محفظه فشرده سازی و چندین مجرای ورودی هستند. کمپرسور جابجایی مثبت انواع مختلفی دارد اما اصل کار این کمپرسورها یکسان است. ساده ترین مثال کمپرسور هوا با جابجایی مثبت تلمبه دوچرخه است که در آن هوا وارد سیلندر شده و توسط پیستون متحرک فشرده می شود. پس از آن به لاستیک دوچرخه منتقل می شود.
انواع کمپرسور با جابجایی مثبت
انواع کمپرسورهای هوا با جابجایی مثبت به صورت زیر است:
1. کمپرسور رفت و برگشتی
2. کمپرسور روتاری توربینی
3. کمپرسور اسکرول
4. کمپرسور اسکرو (پیچی)
1) کمپرسور روتاری اسکرو
کمپرسور روتاری اسکرو یک نوع کمپرسور جابجایی مثبت بسیار معروف و رایج است که برای فشرده سازی هوا از پیچ های دوار استفاده می کند.
با شروع چرخش پیچ های کمپرسور، خلائی در داخل محفظه کمپرسور ایجاد می شود. با توجه به آن، کمپرسور هوا را به داخل سیلندر می مکد. پس از فرآیند مکش، دریچه ورودی بسته می شود و فرآیند فشرده سازی شروع می شود.
دو پیچ چرخان هوا را که به طور منظم می چرخد و از داخل محفظه عبور می کند فشرده می کند. با هر بار چرخش، فشار هوا به تدریج افزایش می یابد تا به فشار مورد نظر برسد.
این نوع کمپرسور جابجایی مثبت آلاینده ها را از هوا جمع آوری کرده و قطعات کمپرسور را روغن کاری می کند.
این کمپرسورها را با مخلوطی از روغن و هوا روغن کاری می کنند که دمای قطعات کار را کاهش می دهد. روغن موجود در هوا قبل از مصرف باید فیلتر شود. با این حال، وجود روغن راندمان عملیاتی تجهیزات را بهبود می بخشد.
حداکثر توان یک کمپرسور دوار غالبا 600 اسب بخار است. حذف روغن از هوا قبل از خروج از کمپرسور پیچ دوار الزامی است.
این کمپرسور به یک فیلتر کاهشی ترکیبی بزرگ نیاز دارد که معمولا به عنوان فیلتر جداکننده روغن شناخته می شود. این قطعه باید به طور مرتب تعویض شود. اگر این کار را انجام ندهید، جریان بیش از حد روغن یا افت فشار بالا ایجاد می شود.
کمپرسورهای اسکرو اولیه در مقایسه با کمپرسورهای رفت و برگشتی دوطرفه ناکارآمد بودند. اما کمپرسورهای اسکرو جدید در بار ماکسیمم بازده فوق العاده ای دارند.
یک کمپرسور اسکرو معمولی دارای کنترل موتور، روغن و خنک کننده هوا است. همچنین دارای وسایل ایمنی است که از قبل نصب شده اند. اکثر کمپرسورهای جدیدتر دارای یک کنترلر ریزپردازنده هستند.
2) کمپرسور روتاری توربینی
این کمپرسور بر اساس همان اصل کار می کند که کمپرسور اسکرو دوار کار می کند. اما تفاوت در این است که این کمپرسورها از پره ها به عنوان جایگزینی برای تیغه های مارپیچ برای فشرده سازی هوای داخل محفظه استفاده می کنند.
مانند انژکتور روغن، کمپرسور پره ای نیز به همان اجزا برای قطعات جداکننده و سیستم روغن نیاز دارد. به طور کلی، اندازه های کوچک سپراتور باعث می شود که روغن بیشتری در کمپرسور پره ای نسبت به کمپرسور پیستونی رفت و برگشتی مشابه باقی بماند.
بازده بار کامل این نوع کمپرسور معمولا متوسط است و عملکرد بار جزئی به شدت تحت تأثیر روش کنترل است. با حذف تغییر مکان، روش کنترل کمپرسور پره ای مشابه کمپرسور اسکرو است.
3) کمپرسور رفت و برگشتی
یک کمپرسور رفت و برگشتی از پیستونی استفاده می کند که با سرعت ثابتی حرکت می کند تا هوای داخل محفظه را بکشد و آن را فشرده کند. به طور معمول، یک حرکت پیستون هوای محفظه را می مکد و حرکت دیگر آن را فشرده می کند.
این نوع کمپرسورهای جابجایی مثبت برای محفظه های دوتایی یا تکی طراحی می شوند. یعنی هوا فقط در یک یا هر دو طرف پیستون فشرده می شود. توان کمپرسور رفت و برگشتی می تواند تا 1000 اسب بخار باشد. نگهداری و خرید این ماشین ها معمولا ارزان است.
با این حال، عملکرد کمپرسور رفت و برگشتی به تدریج در طول زمان کاهش می یابد. همچنین این کمپرسورها نسبت به کمپرسورهای سانتریفیوژ دارای سر و صدای زیاد و عملکرد پایین هستند.
اگر مقدار روغن زیاد باشد (حدود ppm50) و دمای خروجی نیز بالا باشد، این کمپرسورها می توانند باعث شوند سیال به پایین جریان یابد. با توجه به هزینه بالای ساخت، زیرساخت ویژه برای مقابله با ارتعاشات، و نیاز به تعمیر و نگهداری مکرر، تنها تعداد کمی از تولید کنندگان کمپرسورهای رفت و برگشتی دو طرفه تولید می کنند.
4) کمپرسور اسکرول
کمپرسور اسکرول دارای یک جفت تیغه مارپیچ است که یکی ثابت و دیگری متحرک است. این فرآیند گاز را به داخل مکیده و آن را فشرده می کند.
این نوع کمپرسور یکی از بی صداترین انواع کمپرسورهای جابجایی مثبت است.
5) کمپرسور دیافراگمی
کمپرسور دیافراگمی معروف ترین نوع کمپرسور جابجایی مثبت است. این کمپرسور از یک دیافراگم برای انتقال و فشرده سازی سیال داخل محفظه تراکم استفاده می کند. این دیافراگم دارای حرکت چرخشی است که به همین دلیل سیال را فشرده می کند. این کمپرسور بیشتر برای انتقال گازهای سمی استفاده می شود.
مزایای کمپرسور جابجایی مثبت
- این نوع کمپرسور هزینه تولید پایینی دارد.
- ساخت قطعات آن آسان است.
- تنوع قیمت زیادی دارند.
- راندمان بالایی دارد.
- این نوع کمپرسور دارای نسبت فشار بالایی است.
معایب کمپرسور جابجایی مثبت
- نیاز به نگهداری زیادی دارد.
- در مقایسه با کمپرسورهای دینامیکی سر و صدای زیادی دارد.
- برای دبی بالا مناسب نیست.
- گران است
- کمپرسور جابجایی مثبت ظرفیت محدودی دارد.
- موتور رفت و برگشتی به دلیل نابالانسی باقیمانده، خرابی قطعات بیشتری دارد.
- قابل اعتماد نیست.
کاربردهای کمپرسور جابجایی مثبت
- این نوع کمپرسور در یخچال استفاده می شود.
- در کارخانه های شیمیایی استفاده می شود.
- در سیلندرهای هیدرولیک استفاده می شود.
- در سیلندرهای تعمیرگاه های خودرو استفاده می شود.
