دستگاه کمپرسور باد چگونه کار می کند ؟

از نيمه دوم قرن نوزدهم که رشد صنعت شتاب گرفت، ورود ابزارهای مختلف نیز ضرورت پیدا می‎کرد که یکی از آن‌ها دستگاه کمپرسور و انواع آن بود. این ابزار در زمینه‎ها‎ی مختلف از قبیل پزشکی، لوازم خانگی و ... مورد استفاده قرار گرفت. کمپرسور به دستگاهی گفته می‎شود که به منظور افزايش فشار سيالات تراكم پذير (گازها و بخارات) مورد استفاده قرار می‎گیرد. بدلیل استفاده‎ها‎ی متعددی که از كمپرسور می‎شود نام اسب بارکش صنایع را به خود اختصاص داده است.

عمده‌ترین موارد کاربرد کمپرسورها در وسایل خانگی از جمله يخچال، فريزر، كولر گازي، جارو برقي؛ تجهيزات پزشكي که دريل‎هاي دندان‌پزشكي، هواي مورد استفاده در بيمارستان‌ها؛ صنايع هواپيمائي به منظور تأمين هواي فشرده براي موتور توربين؛ صنايع جهت تامين هواي فشرده براي سيستم‎ها‎ي پنوماتيكي، ميعان گازها، ذخيره سازي گاز و ... می‎باشد. در حال حاضر دستگاه کمپرسور و انواع آن در ظرفيت‎ها‎ي مختلف و از فشار مكش بسياركم تا فشار دهش بسيار بالا در بازار موجود عرضه می‎شود.

کاربردهای کمپرسور

دستگاه کمپرسور و انواع آن به منظور ایجاد نیروی مکش لازم جهت مکیدن گاز مبرّد از اواپراتور، متراکم کردن گاز و بعد ارسال آن به کندانسور کاربرد دارد. یکی از نکات مورد توجه در کمپرسور، تبدیل گاز به مایع می‎باشد. به این صورت که مکندگی کمپرسور، گاز را از سمت راست فشار ضعیف به سمت فشار قوی انتقال می‎دهد و سپس حجم گازی که باید متراکم گردد با توجه به میزان جابه جایی پیستون کمپرسور صورت می‎گیرد.

کمپرسور‎ها‎ مطابق با نیاز در سایزهای متنوعی ساخته و عرضه می‎شود و نحوه عملکرد هر یک نیز متفاوت می‎باشد. از این رو به سه نوع پیستونی، دوار و گریز از مرکز دسته‌بندی می‎شوند. کاربرد اصلی کمپرسور‎ها‎، ایجاد نیروی مکش لازم برای مکیدن گاز مبرّد از اواپراتور، متراکم کردن گاز و سپس فرستادن آن به کندانسور می‎باشد.

نحوه عملکرد کمپرسور

کمپرسور در سیستم تبرید تراکمی ایجاد اختلاف فشار لازم را بر عهده دارد که از این طریق جریان مبرّد را از یک بخش سیستم به قسمت دیگر وارد می‎نماید. در نتیجه وجود اختلاف فشار بین سمت فشار قوی و ضعیف، مایع مبرّد از میان شیر انبساط به اواپراتور عبور می‎نماید. بخار کم فشار می‎تواند از اواپراتور خارج و راهی واحد تقطیر شود اما لازمه این کار، داشتن فشاری بیشتر از فشار موجود در قسمت مکش واحد تقطیر می‎باشد. کمپرسور‎ها‎یی که در تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می‎گیرند، مطابق با ساختمان و نحوه کار، به دو دسته تک سیلندر و چند سیلندر تقسیم می‎شود.  کمپرسور‎ها‎یی که در تهویه مطبوع کاربر دارند براساس روش تراکمبه به سه نوع پیستونی، دوار و گریز از مرکز تقسیم می‎شوند. در زیر به شرح هر یک می‎پردازیم:

1.  کمپرسورهای دوار

امروزه کمپرسورهای دوّار را در ظرفیت‌های کمتر از یک تُن، به تعداد زیاد تولید می‎کنند زیرا به دلیل یک جا بودن موتور و کمپرسور کیفیت گرداندن کمپرسور بیشتر است. کمپرسوری است که در آن موتور و کمپرسور هر دو درون یک محفظه ‌تحت فشار جا گرفته است و محور موتور و میل لنگ کمپرسور یک پارچه می‎باشد، کمپرسور بسته نام دارد که در آن موتور بطور دائم با مبرّد تماس برقرار می‎کند.

کمپرسور دوّار از نظر عملکرد با کمپرسور پیستونی تشابه زیادی دارد به این معنا که با متراکم ساختن گاز مبرّد، اختلاف فشار لازم برای به حرکت درآوردن مبرّد در سیستم را تامین می‎کند. نحوه تراکم گاز در کمپرسور دوّار، متفاوت می‎باشد که در اثر حرکت دورانی روتور نسبت به اتاقک تراکم یا سیلندر صورت می‎گیرد. کمپرسور‎ها‎ی دوّار از نظر ساختار و شکل ظاهری به دو نوع تیغه ثابت و تیغه گردان تقسیم می‎شوند. کمپرسور دوّار تیغه ثابت دارای قطعات متحرکی می‎باشد که عبارت اند از؛ رینگ، بادامک و تیغه کشویی.

 2. کمپرسورهای پیستونی

کمپرسورهای پیستونی یکی دیگر از دستگاه کمپرسور و انواع آن که طراحی سیلندر از نظر نحوه آرایش سیلندرها، تعداد آن‌ها و همچنین دو طرفه یا یک طرفه بودن آن‌ها که به صورت پیستون دو سره یا یک سره، متفاوت می‎باشد. کمپرسورهای پیستونی با یک سیلندر تا ۱۶ سیلندر ساخته می‎شود که در آن نحوه آرایش سیلندر، مطابق با نیاز بشکل جناغی، جفت جناغی و شعاعی یا ستاره‌ای طراحی می‎گردد.

3.  کمپرسورهای گریز از مرکز

کمپرسورهای گریز از مرکز نوعی ماشین پُر دور به شمار می‎روند که بهترین گرداننده‌ آن‌ها توربین بخار می‎باشد و از آن جا که آن‌ها برای دورهای هم سنگ دور بالای توربین طراحی می‎شوند، می‎توان آن‌ها را بطور مستقیم کوپله نمود. جایی که بخار پُرفشار باشد، توبین همانند شیرفشار شکن عمل می‎نماید. بخار کم فشاری که از توربین خارج می‎شود می‎تواند برای گرمایش یا مقاصد دیگر مورد استفاده قرار بگیرد اما در بسیاری از موارد و بویژه در ظرفیت‎ها‎ی پایین، موتورهای برقی کمپرسور‎ها‎ را به چرخش در می‎آورند که خود به جعبه دنده‎ها‎ی افزاینده مجهز می‎باشند. کمپرسورهای گریز از مرکز از مبرّدهای کم فشار استفاده کرده و عموما اواپراتور و کندانسور آن‌ها، هر دو با فشار کمتر از جوّ عمل می‎نمایند.

عمل تراکم گاز در کمپرسور گریز از مرکز بواسطه نیروی گریز از مرکز انجام می‎شود به همین دلیل برای تراکم مقادیر زیاد گاز مبرّد و اختلاف فشارهای کم، به عنوان یک وسیله ایده‌آل به شمار می‎رود. علاوه بر این، سیستم‎ها‎ی تبرید کم دما و بویژه آن‌هایی که از هیدروکربن‎ها‎ی نفتی یا‎ها‎لوژنه به عنوان مبرّد استفاده می‎کنند، با این کمپرسورها انطباق بیشتری دارند.

در صورتی که در تأسیسات کمپرسور گریز از مرکز، توربین بخار در دسترس باشد، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است چرا که نیروی کار و تجهیزات لازم جهت چنین تأسیساتی در مقایسه با آن چه برای کمپرسور گردنده با توربین گازی مشابه لازم است، نسبتاً کوچک‌تر و کم‌تر می‎باشد. دلیل این امر، وزن و حجم کم دستگاه‎ها‎ نسبت به قدرت مصرفی آن‌ها می‎باشد. همچنین کمپرسور گریز از مرکز تنها قسمت کوچکی از فضای لازم برای تجهیزات تبرید را اشغال می‎نماید. واحدهای تبرید نوع گریز از مرکز در ظرفیت‌های ۱۰۰ تا ۲۵۰۰ تُن ساخته می‎شوند که جهت کار موتور برقی، توربین بخار و یا موتور درونسوز کاربرد دارند.

4.  کمپرسور محوری

کمپرسورهای محوری می‎توانند هوا را از میان پره‎ها‎ی خود عبور داده و به سمت عقب برانند. این نوع کمپرسور یک یا دو و یا چند طبقه پره دارند که زاویه‎ها‎ی پره‎ها‎ در طبقه اول زیاد  بوده و بتدریج هر قدر که به سمت محفظه احتراق پیش می‎رویم، از میزان زاویه پره‎ها‎ کم می‎شود. همچنین میزان سرعت سیال نیز کاهش پیدا می‎کند. اما فشار و دمای آن  بیشتر می‎شود. در جداره کمپرسورهای محوری پره‎ها‎ی ثابتی تعبیه شده که می‎توانند هوای ورودی را از هر طبقه به طبقه بعدی تنظیم نمایند.

در این کمپرسورها احتمال خطر توقف ناگهانی کمپرسور کاهش یافته است و ردیف‎ها‎ی ثابت کمپرسور انرژی جنبشی را که توسط پره‎ها‎ی متحرک به سیال عامل داده می‎شود، به ازدیاد فشار تبدیل می‎نماید. علاوه بر این، کمپرسور محوری برای ورود به ردیف بعدی پره‎ها‎ی متحرک، جهت سیال را در زاویه‎ای مناسب تغییر می‎دهد. هر طبقه کمپرسور شامل یک ردیف پره چرخنده و به دنبال آن یک ردیف پره ثابت است اما قبل از ورود سیال به طبقه اول کمپرسور یک ردیف پره ثابت به نام پره راهنمای ورودی قرار گرفته که جهت سیال را برای ورود به طبقه اول کمپرسور تعیین می‎کند.

 5. کمپرسور شعاعی گریز از مرکز

کمپرسورهای شعاعی در زیر مجموعه کمپرسورهای گریز از مرکز قرار می‎گیرند و بیشتر در موتورهای قدیمی کاربرد دارند. در حال حاضر استفاده از این نوع کمپرسورها کمتر شده است. این نوع از کمپرسور شامل دو نوع یک طرفه و دو طرفه است و دارای پره‎ها‎ی بسته بوده و هوا را از میان پره‎ها‎ی خود عبور نمی دهد بلکه هوا را در جهت شعاع خود به سمت بیرون هدایت می‎نماید که پس از برخورد به پخش کننده (دیفیوژر)، از میزان سرعت هوا کاسته می‎شود و در مقابل دما و فشار آن افزایش پیدا می‎نماید.

نکاتی برای خرید دستگاه کمپرسور و انواع آن

1. منبع تغذیه: دستگاه کمپرسور و انواع آن از طریق دیزلی و الکتریکی انرژی خود را تامین می‎کنند. کمپرسورهای الکتریکی در ولتاژ استاندارد خانگی یعنی ما بین ۱۱۰-۱۲۰ ولت کار می‎نمایند. کمپرسورهایی که با بیش از دو موتور کار می‎کنند به ۲۲۰-۲۴۰ ولت انرژی نیاز دارند. یکی از نکات مهم در کمپرسورهای الکتریکی، دود نکردن در حین کار می‎باشد. برای کارهای کوچک، کمپرسورهای برقی بهتر از نوع دیزلی عمل می‎کنند.

2. حجم مخزن:  به هر میزان که اندازه مخزن بزرگ‌تر باشد، میزان باد تولید شده نیز بیشتر خواهد شد و در نتیجه و کارکرد مجدد دستگاه کاهش می‎یابد.  کمپرسورهایی که برای مدت زمان طولانی، به فشار بالایی از هوا نیاز دارند،  باید حجم تانکر بالایی داشته باشند. در صورتی که بصورت متناوب از دستگاه کمپرسور استفاده می‎کنید، بهتر است از کمپرسورهایی در حجم کوچک استفاده نمایید. اگر حجم تانکر یک کمپرسور از نظر SCFM ابزار پانوماتیک بیشتر باشد، در حین کار دستگاه فرصت بیشتری برای خنک کردن موتور دارد که موجب طول عمر آن می‎شود.

3. شاخص عملکرد: کمپرسور میزان هوای تولید شده با واحد متر مکعب در دقیقه را اندازه گیری می‎کند که بشکل SCFM ذکر می‎شود.  ابزارهای جانبی متصل به کمپرسور شاخص عملکرد SCFM  دارند از این رو جهت عملکرد بهتر به ابزارهای مناسب نیاز دارد. اگر از چندین نوع ابزار پنوماتیک استفاده می‎کنید، برای کمپرسور، به فشاری بالای ۱۰SCFM  نیاز دارید. برای تشخیص SCFM مناسب باید ابتدا مشخص کنید چند ابزار پنوماتیک به کمپرسور متصل است و سپس SCFM این ابزارها را با یکدیگر جمع نموده و عدد حاصل را در عدد ۱٫۵ ضرب کنید. عدد بدست آمده بیان‌گر SCFM مناسب برای دستگاه کمپرسور می‎باشد.

4. قابلیت حمل: دستگاه کمپرسور و انواع آن باید قابل حمل باشد. کمپرسورها از نظر جثه به دو نوع کوچک و بزرگ تقسیم می‎شوند. کمپرسورهای کوچک در مواردی از قبیل باد کردن لاستیک‎ها‎ی اتومبیل، تأمین انرژی مورد نیاز برای ضربه زدن به میخ، رنگ کردن، استفاده در انواع مختلف ماشین آلات سنگین و ... مورد استفاده قرار می‎گیرند. کمپرسورهای بزرگ بصورت ثابت می‎باشند که به یک منطقه خاص بسته شده و به طور مستقیم به مدار سیم‌کشی ساختمان متصل می‎شوند. در صورتی که به منظور کارهای سبک قصد خرید کمپرسور دارید، بهتر است نوع کوچ و قابل حمل آن را خریداری نمایید.