انواع کمپرسورها در صنعت
کمپرسورها،
فشار هوا یا هر مادهی گازی شکل دیگر را در طول یک یا چند مرحله افزایش
داده و انرژی را به گاز یا هوا منتقل می‌کنند. در نتیجه کاهش حجم گاز
فشرده شده، دما و چگالی آن افزایش مییابد.
کمپرسورها به دو دسته کلی
کمپرسورهای جابجایی و کمپرسورهای دینامیکی تقسیم می‌شوند. در کمپرسورهای
جابجایی، گاز به داخل محفظه کشیده شده و پس از تراکم به بوسیله ی یک پیستون
رفت و برگشتی، از محفظه خارج می‌شود. کمپرسورهای دینامیکی نیز بر این اساس
کار می‌کنند که پره‌های توربین ابتدا به گاز سرعت داده و سپس به طور
ناگهانی سرعت آن را کاهش داده و به فشار تبدیل می‌کنند.
کمپرسورهای
دورانی معمولاً برای تراکم هوا در فشارهای پایین و حجم زیاد کاربرد دارند،
در حالی که کمپرسورهای رفت و برگشتی بیشتر به منظور تراکم گاز در فشارهای
بالا و حجمهای کم استفاده می‌شود. در مقایسه با کمپرسورهای پیستونی، در
کمپرسورهای دورانی و مارپیچی، روغن علاوه بر روانکاری، وظیفه آببندی و
انتقال گرما را نیز به عهده دارد.
- کمپرسورهای جابجایی
1-1- کمپرسورهای رفت و برگشتی پیستونی
انواع
مختلفی از این نوع کمپرسورها در طول سالیان گذشته ساخته شده است. در
تمامی این کمپرسورها، با حرکت یک یا چند پیستون درون یک یا چند سیلندر، هوا
متراکم می‌شود. پیستون توسط یک میله (شاتون) به میل لنگ متصل شده است.
میللنگ معمولاً با استفاده از یک موتور الکتریکی یا یک موتور احتراق داخلی
چرخانده می‌شود. هنگامی که پیستون بالا میرود. هوای درون محفظه‌ی سیلندر
متراکم شده و از دریچهی خروجی از سیلندر خارج شده و به داخل سیستم حرکت
میکند، به هنگام پایین آمدن پیستون نیز، دریچه ورود هوا باز شده و هوا به
داخل محفظه کشیده می‌شود.
شباهت بسیاری میان کمپرسورهای رفت و برگشتی و
موتورهای احتراق داخلی وجود دارد. هم کمپرسورهای رفت و برگشتی و هم
موتورهای احتراق داخلی دارای سیلندر، پیستون و میله‌های اتصال میباشند.
اما کمپرسورهای رفت و برگشتی دارای دو تفاوت مهم با موتورهای احتراق داخلی
هستند. اول اینکه سوپاپ های کمپرسور به صورت خود عملگر بوده در حالی‌که
سوپاپ‌های موتورهای احتراق داخلی با استفاده از نیروی منتقل شده از طرف
موتور عمل می‌کنند، تفاوت دیگر این است که در کمپرسورهای رفت و برگشتی با
کارتر‌های تحت فشار، میله‌ی اتصال مستقیماً به پیستون وصل نبوده و به
میله‌ی کراس هد وصل شده و میله‌ی کراس هد به پیستون وصل می‌گردد. وجود این
سیستم در ساختمان کمپرسورها مزایای زیادی دارد. از جمله این که در این حالت
می‌توان سیلندر را توسط یک روانکار خاص، روانکاری کرده و یا حتی آن را
روانکاری نکرد.
1-2- کمپرسورهای دورانی و کمپرسورهای دورانی پرهای
کمپرسورهای
دورانی پرهای، یک نوع کمپرسور جابجایی مثبت میباشند. این کمپرسورها
دارای یک روتور با پره‌های فلزی هستند که طول این پره‌ها می‌تواند تغییر
کند. این روتور به صورت خارج از مرکز در یک سیلندر قرار گرفته است، با
دوران روتور، درون سیلندر، هوای محبوس در بین پره‌ها متراکم می‌گردد. تنها
قعطات متحرک در این کمپرسورها، روتور و پره‌ها میباشند. در این کمپرسورها
به هیچ نوع سوپاپی نیاز نمی‌باشد اگر چه روتور این کمپرسورها کاملاً متقارن
است، اما عملکرد پره‌ها و نیروی وارد شده بر پره‌ها به علت فشار موجود در
بین آنها سبب ایجاد مقداری ارتعاش می‌گردد. تعداد پره‌های این کمپرسورها
می‌تواند متفاوت باشد. به عنوان مثال پمپ خلاء دارای یک یا دو پره و
بوسترهای فشار دارای 24 پره میباشند. علاوه بر ایجاد سایش در نوک پره‌ها
وجود اختلاف فشار در طرفین پره‌ها نیز سبب ایجاد سایش در دیواره‌های پره‌ها
می‌گردد. به منظور کاهش بارهای وارده بر پره‌ها، تعداد آنها را افزایش
می‌دهند.
از فواید این کمپرسورها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• این کمپرسورها دارای ابعاد کوچکی میباشند.
• هزینهی اولیهی این کمپرسورها کم است.
• فنداسیون ویژهای برای این کمپرسورها لازم نیست.
از معایب این کمپرسورها می‌توان به بازدهی کمتر این کمپرسورها نسبت به انواع مارپیچی اشاره کرد.
1-3- کمپرسورهای مارپیچی
برخلاف
کمپرسورهای رفت و برگشتی، کمپرسورهای مارپیچی به منظور تأمین جریان
پیوسته هوای متراکم طراحی شده است. کمپرسورهای مارپیچی دارای دو محور
گردان بوده و از اصل جابجایی استفاده می‌کنند. این دو محور برخلاف جهت
یکدیگر دوران می‌کنند. یکی از دو محور، متراکم کننده و دیگری چرخ دلاله
(بدون بار) میباشد. هر دوی این محورها در یک محفظه در حال دوران میباشند.
با دوران این محورها، حجم هوای محبوس در بین دو محور، رفته رفته کوچکتر
شده و هوا متراکم می‌شود. سپس هوای متراکم شده محفظه را ترک میکند. محور
متراکم کننده در این کمپرسورها دارای مقطع مارپیچی محدب میباشد، در حالی
که محور بدون بار (چرخ دلاله) دارای سطح مقطع مارپیچی مقعر میباشد. در
کمپرسورهای مارپیچی بدون روغن، دو محور به گونهای با یکدیگر درگیر می‌شوند
که سطوح آنها با یکدیگر تماس نمییابد، درحالی که در کمپرسورهای مارپیچی
که از روغن استفاده می‌کنند، سطوح محورها با یکدیگر تماس داشته و بنابراین
نیازی به تعادل از طریق دنده وجود ندارد.
از مزایای کمپرسورهای مارپیچی، حجم کوچک، جریان پیوسته و ارتعاشات کم را می‌توان نام برد.
1-4- کمپرسورهای دورانی پره مستقیم
این
کمپرسورها از دو روتور با محورهای موازی تشکیل شده‌اند. این محورها بر روی
یاتاقان‌هایی سوار شده‌اند. در انتهای این محورها از یک جفت دنده‌ی چرخ
دنده با میل بادامک به منظور ایجاد هم زمانی استفاده شده است. روتورها
می‌توانند دارای دو، سه یا چهار لُب باشند. محور دوار، با حرکت خود مقداری
گاز را در محفظه‌ی خالی بین لُب و دیواره به دام می‌اندازد و با دوران
بیشتر این محور گاز محبوس از خروجی خارج می‌شود.
این کمپرسورها از دو
روتور متقارن که به شکل 8میباشند تشکیل شده‌اند. روتورها به وسیلهی
چرخدندههای خارجی چرخانده می‌شوند وظیفه روغن، روانکاری دندانه های
روتورها و یاتاقانها میباشد. فواید این کمپرسورها، تأمین هوای فشرده بدون
روغن و در حجم زیاد و ارتعاشات کم میباشد.
1-5- کمپرسورهای دینامیکی
در این ماشینها، از پروانه های محوری و گریز از مرکز به منظور ایجاد سرعت در گاز استفاده می‌شود. سپس سرعت ایجاد شده در گاز به فشار تبدیل می‌شود. کمپرسورهای گریز از مرکز و محوری، ماشینهای دینامیکی هستند که معمولاً در سرعتهای بالا کار می‌کنند.
1-6-کمپرسورهای گریز از مرکز
کمپرسورهای
گریز از مرکز، کمپرسورهای دینامیکی هستند که از پروانه های با سرعت بالا
به منظور شتابدهی به هوا استفاده می‌کنند. این کمپرسورها قادر به تأمین
مقدار زیادی هوای فشرده میباشند. از خصوصیات این کمپرسورها می‌توان به
موارد زیر اشاره کرد:
• این نوع کمپرسورها در سرعتهای بالایی کار می‌کنند و دارای سر و صدای زیادی میباشند.
• برای دستیافتن به فشار موردنظر می‌توان از پروانه های چندگانه استفاده کرد.
• کمپرسور گریز از مرکز بدون روغن بوده و چرخدندههایی که باید روغنکاری شوند توسط آببندیهای محور از هوا جداشدهاند.
1-7- کمپرسورهای محوری
این کمپرسورها دارای ردیفهای متناوبی از پره‌های ثابت و متحرک بوده و با حرکت پره‌های متحرک در هوا یا گاز، سرعت آن افزایش مییابد، سپس با عبور هوا یا گاز از مسیرهای انبساطی میان پره‌های ثابت و متحرک سرعت آن کم شده و فشار افزایش مییابد.
