کمپرسور چیست؟تاریخچه،اجزا و انواع

کمپرسور

کمپرسور چیست؟ 

کمپرسور به عنوان دستگاه های مخصوص کاهش حجم هوا است. به کمپرسور، متراکم کننده یا فشرده کننده ی هوا نیز گفته می شود.

در واقع کمپرسور با صرف انرژی اولیه ای که از نوع انرژی مکانیکی است، می تواند هوا را که ترکیبی از گازهاست، با حجم اولیه ی زیاد به سرعت و با قدرت مکش بالا به درون خود بکشد و با سیستم های تعبیه شده و برنامه ی طراحی شده ی داخل آن، طی یک فرایند با کاهش حجم هوا، آن را فشرده و متراکم کند،در این حین دمای گاز نیز بشدت بالا می رود. در نتیجه گاز اولیه تبدیل به گاز پر فشاری می شود که برای صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد. البته برای بهره برداری از این گاز پر فشار که دمای بالایی دارد باید ابتدا دما را در حدی که قابل استفاده باشد پایین آورد؛ به این منظور در دستگاه های کمپرسور لوله های خنک کننده در مسیر خروجی گاز تعبیه شده است.

گاز خروجی انرژی لازم برای صنایع مختلف را در اختیار می گذارد. انواع مختلفی دارند که از نظر ظرفیت و قدرت با هم تفاوت دارند، همچنین سایر جنبه های تفاوت در انواع آن ها عبارتند از ابعاد دستگاه و اجزای درونی مثل تعداد سیلندر بکار رفته، نحوه ی انتقال انرژی و امکان استفاده کوتاه یا طولانی از آنها و  … .

مصرف انرژی کمپرسورها بسیار بالاست بطوری که بعد از پمپ ها بیشترین مصرف کننده ی انرژی در صنایع هستند.

تاریخچه کمپرسور

انقلاب صنعتی شروع تغییرات بسیاری بود، نگاه جدید به ابزارهای دمنده و کاربردهای آن ها نیز از جمله این موارد است.

سال ها پس از شروع انقلاب صنعتی، ماشین دمنده هیدرولیکی جان ویکلسون نقش مهمی در تغییر شرایط صنایع مختلفی مثل آهنگری، معادن فلزی، کارگاه های تولیدی و … ایفا کرد و الهام بخش کمپرسورهای مدرن شد.

در سال ۱۸۵۷، یک سیستم ریلی بین ایتالیا و فرانسه طراحی شد که یک تونل هشت مایلی در مسیر آن بود.تونل توسط تعداد زیادی از کارگران حفر می شد، پس برای اکسیژن رسانی و تهویه هوا از کمپرسورهای هوا به منظور انتقال هوای تازه به داخل تونل استفاده شد.

همچنین از کمپرسور برای راه اندازی ابزارهای پنوماتیکی مثل دریل و مته برای حفر و کندن سنگ ها استفاده شد.

استفاده از کمپرسور به این شکل برای اولین بار رخ داد و این مسئله منجر به کوتاه شدن زمان لازم برای حفر تونل شد.

در سال ۱۸۸۸، ویکتور پاپ اولین کارخانه را با استفاده از کمپرسورها راه اندازی کرد.در این زمان کاربردهای وسیع هوای فشرده و کمپرسورها راهی جدید در حیطه صنایع مختلف آغاز کرد.

در قرن بیستم، کمپرسورهای هوا به شکل ها و با کاربردهای متنوع توسعه یافت و در نهایت به شکل دستگاه های پرکاربرد و جذاب امروزی در آمد.

اجزای کمپرسورها

کمپرسورها اجزا و لوازم یدکی متعددی دارند که هر یک وظیفه ای را در کل فرایند متراکم سازی گاز بر عهده دارند. مثلا سیلندر یا هواساز؛ که مهمترین عضو این مجموعه است و در واقع مسئول عمل اصلی فشرده سازی است. گفتیم که در انواع مختلف کمپرسور، تعداد سیلندرها متفاوت است. وجود هر گونه صدا و  لرزش در کار دستگاه کمپرسور به سیلندر آن مربوط می شود و برای رفع این عیوب باید سیلندر را ترمیم یا تعویض کرد.

یکی دیگر از اجزای آن دینام یا الکتروموتور است. در واقع کار دینام تامین انرژی اولیه ی لازم برای کار دستگاه کمپرسور می باشد که همانطور که گفته شد این انرژی از نوع حرکتی یا مکانیکی است. کیفیت دینام هم بر کار دستگاه تاثیر زیادی دارد. البته در برخی کمپرسورها از انواع توربین برای تامین نیروی اولیه استفاده می شود؛ استفاده از الکتروموتور یا توربین بستگی به قدرت کمپرسور دارد.

خش دیگری که در دستگاه های کمپرسور دیده می شود مخزن هوای فشرده است که تفاوت آن در کمپرسورهای مختلف در حجم آن است.

از دیگر اجزای موثر کمپرسور، فیلتر است که کار آن مثل همیشه جدا کردن ذرات معلق و ناخالصی روغن و جدا کردن روغن و هوا است. بدیهی است که خوب و بد بودن کیفیت فیلتر هم بر کارکرد کمپرسور تاثیر خواهد گذاشت.

سایر اجزای آن نیز عبارتند از پیستون، یاتاقان، تابلو برق، تسمه، چرخ، شاتون و … .

انواع کمپرسور بر اساس عملکرد

در جدول زیر، انواع کمپرسورها بر اساس عملکرد را مشاهده می کنید.

همانطور که می بینید کمپرسورها به دو دسته اصلی دینامیکی و جابه جایی مثبت تقسیم بندی می شوند.

دینامیکی

در کمپرسورهای دینامیکی، از پره هایی بر روی محور کمپرسور برای کمپرس کردن هوا استفاده می شود.

از خواص و ویژگی های کمپرسورهای دینامیکی نسبت به کمپرسورهای جابه جایی مثبت، می توان به موارد زیر اشاره کرد.

۱- بازدهی و راندمان بالایی دارند.

۲- توانایی بالایی در انتقال حجم و دبی زیاد دارند.

۳- توانایی پایینی در ایجاد فشارهای بالا دارند.

همانطور که اشاره شد، این کمپرسورها به دو دسته کلی محوری و سانتریفیوژ تقسیم بندی می شوند.

ابتدا کمپرسور محوری و سپس کمپرسور سانتریفیوژ را بررسی می کنیم.

۱-محوری

در شکل زیر، یک مدل کمپرسور محوری را مشاهده می کنید.

بدنه کمپرسور با رنگ آبی کم رنگ مشخص شده و ثابت می باشد.

کمپرسور محوری 1

پره های صورتی رنگ با شماره ۳ مشخص شده و به بدنه متصل شده اند.

محور کمپرسور که با شماره ۱ نشان داده شده با چرخش خود، پره های روتور (که با رنگ قهوه ای و شماره ۲ مشخص شده اند) را به حرکت در می آورند.

با گردش روتور شماره ۱، هوا از محدوده A مکش شده و به سمت ناحیه  B هدایت شده و کمپرس می شود.

کمپرسور محوری معمولا در موتورهای جت (که در هواپیماها استفاده می شود) به کار می رود.

در شکل زیر، قسمت جلوی یک موتور هواپیما نشان داده شده.

کمپرسور محوری، در جلوی موتور قرار گرفته است.

کمپرسور-هواپیما

در این شکل (شکل بالا) پره هایی را مشاهده می کنید که با گردش محور موتور، هوا را به سمت داخل موتور مکش می کنند.

این پروسه در شکل زیر نشان داده شده.

شفت شماره ۱، محور مشترک توربین و کمپرسور می باشد.

توربین-هواپیما

با گردش محور، پره های کمپرسور (با شماره ۲ نشان داده شده اند) هوا را به داخل توربین مکش می کنند.

هوا فشرده شده در ناحیه شماره ۳ با سوخت ترکیب می شود.

با احتراق مخلوط سوخت و هوا، انرژی رانشی بسیار زیادی تولید می شود.

مقداری از این انرژی برای چرخش پره های توربین (که با شماره ۴ مشخص شده) مصرف می شود.

توربین باید بچرخد تا کمپرسور را به حرکت در آورد (محور توربین و کمپرسور یکی می باشد)

مابقی این انرژی با خروج از نازل شماره ۵، باعث رانش کل مجموعه و در نتیجه رانش هواپیما به سمت جلو می شود.

۲-سانتریفیوژ یا گریز از مرکز

این کمپرسور، عملکردی مشابه کمپرسور محوری دارد.

کمپرسور محوری، هوا را در جهت محور شفت کمپرسور فشرده می کند.

ولی کمپرسور سانتریفیوژ، هوا را در جهت شعاع شفت کمپرسور فشرده می کند.

جابه جایی مثبت

کمپرسورهای جابه جایی مثبت، با جابه جایی هوا از یک ناحیه پرحجم به یک ناحیه کم حجم، باعث مکش هوا و کمپرس کردن آن می شود.

این کمپرسورها به دو نوع کلی روتاری و رفت و برگشتی دسته بندی می شوند.

ثبت نام در سناماین

۱-انواع کمپرسور روتاری

انواع کمپرسور روتاری به ۵ نوع کلی دسته بندی می شوند.

۱- لوب (LOBE COMPRESSOR)

۲- اسکرو (SCREW COMPRESSOR)

۳- وان (VANE COMPRESSOR)

۴- رینگ مایع (LIQUID RING COMPRESSOR)

۵- اسکرول (SCROLL COMPRESSOR)

در تمامی کمپرسورهای نام برده شده، عضوهای چرخشی با چرخش خود، هوا را مکش و فشرده می کنند.

این عضوهای چرخشی می توانند پروانه های چند پره، شفت هایی با شکل و فرم خاص و یا مارپیچ هایی روی بدنه باشند.

۲-انواع کمپرسور رفت و برگشتی

در کمپرسور رفت و برگشتی، یک عضو، یک مکانیزم یا یک قطعه، با حرکت در جهت محور طولی باعث مکش و کمپرس گاز می شود.

معمولا این عضو، با حرکت به سمت عقب، ایجاد خلا می کند (یعنی مکش هوا ایجاد می کند) و
با حرکت به سمت جلو، همان هوای مکش شده را کمپرس می کند و به سمت خروجی هدایت می کند.

مکانیزم یاد شده را در سیلندر و پیستون ها و کمپرس های دیافراگمی مشاهده می کنید.

به طور کلی کمپرسورهای رفت و برگشتی به سه دسته کلی زیر تقسیم می شوند.

۱- رفت و برگشتی تک اثره

۲- رفت و برکشتی دو اثره

۳-رفت و برگشتی دیفراگمی

کمپرسور دیافراگمی
  • دیافراگمی

کمپرسور دیافراگمی از یک غشای انعطاف پذیر برای مکش هوا استفاده می کند.

شکل زیر، نمایی شماتیک از کمپرسور دیافراگمی را نشان می دهد.

این کمپرسور از دو عضو ثابت سیلندر (شماره ۱) و کلاهک سیلندر (شماره ۲) تشکیل شده.

معرفی-اجزای-کمپرسور-دیافراگمی

یک غشای انعطاف پذیر (شماره ۳) در فضای بین کلاهک و سیلندر قرار گرفته و محیط (حجم یا فضای) شماره ۵ و ۴ را از یکدیگر جدا می کند.

در شکل بالا، پیستون شماره ۷ داخل سیلندر حرکت می کند و
دو سوپاپ یک طرفه که با شماره ۶ مشخص شده اند بر روی کلاهک قرار گرفته اند.

مکانیزم لنگی که با خط سبز مشخص شده وظیفه ایجاد حرکت رفت و برگشت برای پیستون شماره ۷ را بر عهده دارد.

در حجم شماره ۵، روغن مخصوص کمپرسور قرار می گیرد.

روش عملکرد دیافراگمی

به شکل زیر نگاه کنید.

هنگامی که پیستون شماره ۱ عقب می رود، روغن موجود در فضای شماره ۲ ، ساکشن (مکش) می شود.

غشای شماره ۳ ، همزمان با پیستون و روغن، به سمت عقب مکش می شود.

در اثر این مکش، حجم محفظه شماره ۴ افزایش پیدا می کند و هوا از سوپاپ ورودی شماره ۵ مکش شده و وارد فضای شماره ۴ می شود.

در این حالت، سوپاپ خروجی شماره ۶ بسته می ماند.

مرحله بعد در شکل زیر نشان داده شده.

با حرکت پیستون (شماره ۱) به سمت جلو، روغن محفظه شماره ۲ و غشای شماره ۳ به سمت جلو حرکت می کنند.

در اثر این حرکت، حجم فضای شماره ۴ کاهش می یابد و باعث خروج هوا از سوپاپ خروجی شماره ۶ می شود.

در این مرحله (مرحله کمپرس) سوپاپ ورودی (شماره ۵) بسته می ماند.

نحوه-عملکرد-کمپرسور-دیافراگمی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

error: Content is protected !!