انواع کمپرسور ها

کمپرسور ها، فشار هوا یا هر ماده‏ ی گازی شکل دیگر را در طول یک یا چند مرحله افزایش داده و انرژی را به گاز یا هوا منتقل می‏کنند. در نتیجه‏ ی کاهش حجم گاز فشرده شده، دما و چگالی آن افزایش می‏یابد.

کمپرسورها به دو دسته‏ ی کلی کمپرسورهای جابجایی و کمپرسور های دینامیکی تقسیم می‌شوند.

در کمپرسور های جابجایی، گاز به داخل محفظه کشیده شده و پس از تراکم به بوسیله ی یک پیستون رفت و برگشتی، از محفظه خارج می‏شود.

کمپرسور های 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. در شکل ۱ تقسیم ‏بندی انواع کمپرسورها نشان داده شده است.

شکل ۱: تقسیم بندی کمپرسورها

کمپرسورهای جابجایی

کمپرسور های دورانی معمولاً برای تراکم هوا در فشارهای پایین و حجم زیاد کاربرد دارند، در حالی که کمپرسور های 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، وظیفه‏ی آب‏بندی و انتقال گرما را نیز به عهده دارد.

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، دریچه‏ی 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.

شکل ۲: کمپرسور رفت و برگشتی با عملکرد دوگانه ودارای میله‎ی کراس‎هد

شکل ۳: کمپرسور رفت وبرگشتی بدون میله‎ی کراس‎هد

کمپرسورهای دورانی و کمپرسورهای دورانی پره‏ای

در این نوع کمپرسورها عمل بالا بردن انرژی سیال ( بالا بردن فشار گاز ) برخلاف کمپرسورهای گریز از مرکز با هل دادن از طریق حرکت چرخشی ,گاز از طرف ورودی (که حجم بیشتری دارد) به طرف خروجی (که به تدریج حجم کم می‌شود) انجام می‌شود و بسته به ساختمان داخلی کمپرسور در انواع زیر طبقه بندی می‌شوند :

۱- کمپرسورهای نوع لوب  Lobe Compressor
۲- کمپرسورهای نوع لوب مارپیچی  Helical Lobe Compressors
۳- کمپرسورهای نوع تیغه لغزشی Sliding Vane Compressors
۴- کمپرسورهای نوع رینگ مایع  Liquid Ring Compressors

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 ۲۴ 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.

شکل ۴: کمپرسور دورانی پره‎ای

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.

کمپرسورهای مارپیچی

برخلاف کمپرسور های رفت و برگشتی، کمپرسورهای مارپیچی به منظور تأمین جریان پیوسته‏ی 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، متراکم‏کننده و دیگری چرخ دلاله (بدون بار) می‏باشد. هر دوی این محور‏ها در یک محفظه در حال دوران می¬باشند.

با دوران این محور‏ها، حجم هوای محبوس در بین دو محور، رفته‏رفته کوچکتر شده و هوا متراکم می‏شود. سپس هوای متراکم‏شده محفظه را ترک می‏کند. محور متراکم‏کننده در این کمپرسور ها 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 کمپرسور های مارپیچی که از روغن استفاده می‏کنند، سطوح محور‏ها با یکدیگر تماس داشته و بنابراین نیازی به تعادل از طریق دنده وجود ندارد.
از مزایای کمپرسور های مارپیچی، حجم کوچک، جریان پیوسته و ارتعاشات کم را می‏توان نام برد.

شکل ۵: کمپرسور مارپیچی

کمپرسور های دورانی پره مستقیم

این کمپرسور ها 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. در شکل ۶ چگونگی کارکرد این کمپرسورها نشان داده شده است.

این کمپرسور ها از دو روتور متقارن که به شکل ۸می‏باشند تشکیل شده‏اند. روتورها به وسیله‏ی چرخ‏دنده‏های خارجی چرخانده می‏شوند وظیفه‏ی روغن، روانکاری دندانه‏های روتورها و یاتاقان‏ها می‏باشد. فواید این کمپرسور ها، تأمین هوای فشرده بدون روغن و در حجم زیاد و ارتعاشات کم می‏باشد.

شکل ۶: چگونگی کارکرد کمپرسورهای دورانی پره مستقیم

کمپرسورهای دینامیکی

در این ماشین‏ها، از پروانه‏های 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.

کمپرسورهای گریز از مرکز

کمپرسورهای گریز از مرکز، کمپرسورهای دینامیکی هستند که از پروانه‏های 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.

شکل ۷: کمپرسورهای گریز از مرکز

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.

شکل ۸: کمپرسورهای محوری

 

 

****    ****   ****

تیم تولید محتوای سایت توت مدیا امیدوار است این مقاله مورد استفاده شما قرار گرفته باشد.

جهت دسترسی به سایر مقالات درسی کلیک نمائید