کمپرسور باد نوع رفت و برگشتی و عملکرد آن

کمپرسور باد رفت و برگشتی و عملکرد آن

اصول کار کمپرسور باد رفت و برگشتی از طریق مکانیزم حرکت رفت و برگشتی و تغییر حجم حاصل از آن انجام می‌شود. افزایش حجم در داخل کمپرسور باعث کاهش فشار در آن و نتیجتاً باعث ورود گاز به داخل محفظه کمپرسور می‌شود و در سیکل تراکم نیز کاهش حجم داخل کمپرسور باعث خارج شدن گاز از داخل سیلندر می‌شود که انرژی منتقل شده به گاز در حین کم شدن حجم آن باعث افزایش فشار گاز می‌شود. مقدار گاز فشرده شده تناسب مستقیم با تعداد کورس کمپرسور دارد.

این نوع کمپرسورها معمولاً برای تولید فشار های بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند و بطور کلی در دو دسته کلی زیر طبقه بندی می‌شوند:

۱- کمپرسور باد نوع پیستونی
۲- کمپرسور باد نوع دیافراگمی

۱– کمپرسور باد رفت و برگشتی نوع پیستونی

در این نوع کمپرسورها حرکت رفت و برگشتی پیستون در داخل سیلندر باعث تغییر حجم در سیلندر شده که افزایش حجم سیلندر باعث کاهش فشار در آن شده و باعث مکش گاز به داخل سیلندر می‌شود و در مرحله تراکم کاهش حجم سیلندر در اثر حرکت پیستون به سمت جلو باعث افزایش فشار داخل سیلندر (متراکم شدن گاز) و نهایتاً خارج شدن گاز با فشار بالا از داخل سیلندر در مسیر لاین خروجی کمپرسور می‌شود. کنترل کردن اتوماتیک ورود و خروج گاز به داخل سیلندر به توسط ولوهای کمپرسور یا شیرهای ورودی و خروجی   انجام می‌شود .

حرکت دورانی الکتروموتور یا توربین بخار به توسط میل لنگ به حرکت رفت و برگشتی تبدیل می‌شود و به توسط مجموعه کراس هد کاملاً خطی شده و روی پیستون اعمال می‌گردد.

کمپرسورهای رفت و برگشتی به دو دسته زیر تقسیم بندی می‌شوند :

الف- کمپرسورهای یک طرفه
ب- کمپرسورهای دو طرفه
در کمپرسور باد نوع یک طرفه عملیات تراکم گاز فقط در قسمت جلوی پیستون یا سر سیلندر انجام می‌شود و در نوع دوطرفه هم قسمت جلو پیستون (سر سیلندر) و هم قسمت عقب آن (ته سیلندر) انجام می‌شود که به عنوان دو کمپرسور موازی عملیات مکش و تراکم را با تأخیر زمانی  180درجه‌ای انجام می‌دهند. کمپرسورهای نوع دو طرفه که غالباً در اکثر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند علاوه بر بالا بردن ظرفیت کمپرسور باعث کم شدن نیروهای لرزاننده به بدنه کمپرسور و میل لنگ نیز می‌شود که باعث افزایش طول عمر قطعات و کمپرسور هم می‌شود .

۲- کمپرسور باد رفت و برگشتی نوع دیافراگمی

اصول کار کمپرسور باد رفت و برگشتی دیافراگمی نیز مانند کمپرسورهای پیستونی بر اساس تغییرات حجم داخل کمپرسور است که به توسط حرکت رفت و برگشتی دیافراگم انجام می‌شود ( مثل پمپ بنزین اتومبیل‌ها ) و کنترل کردن ورود و خروج گاز داخل کمپرسور به توسط ولوهایی که به طور اتوماتیک بر اساس اختلاف فشار کار می‌کنند انجام می‌شود .

در کمپرسور باد رفت و برگشتی نوع دیافراگمی حرکت رفت و برگشتی روی دیافراگم اعمال می‌شود و حرکت رفت و برگشتی آن باعث تغییر حجم داخل کمپرسور و تغییر فشار داخل آن می‌شود که افزایش حجم و کاهش فشار در داخل سیلندر باعث ورود گاز به داخل سیلندر و کاهش حجم قسمت بالای دیافراگم باعث افزایش فشار و نهایتاً خروج گاز به طرف لوله خروجی کمپرسور می‌شود.

دیافراگم‌ها بسته به طراحی کمپرسور بر اساس فشار درجه حرارت و…  از جنس‌های مختلفی نظیر لاستیک فلز و یا پلاستیک‌های مخصوصی ساخته می‌شوند.

مزایای استفاده از کمپرسور باد  دیافراگمی

۱- مهم‌ترین مزیت این کمپرسور باد عدم تماس بین گاز و قطعات کمپرسور است.
۲- از دیگر ویژگی‌های بارز کمپرسور دیافراگمی این است که تنها دیافراگم و مجاری ورودی و خروجی کمپرسور با گاز کمپرس شونده در تماس هستند.
۳- این نوع کمپرسور باد نیاز به آب بندی ندارند و می‌توان ادعا کرد که نشتی در این گونه کمپرسورها صددرصد صفر است.

ظرفیت این کمپرسورها با قطر دیافراگم ، میزان حرکت دیافراگم (کورس حرکت) و تعداد تکرار حرکت رفت و بر گشتی در واحد زمان ( سرعت حرکت) نسبت مستقیم دارد . از آنجائی که مقدار حرکت قابل دستیابی دیافراگم محدود است و بطور قابل ملاحظه ای قطر آن کمتر از قطر دیافراگم پمپ است، حداکثر ظرفیت کمپرسور ( با قطر دیافراگم ثابت ) عملاً به حداکثر سرعت رفت و برگشت دیافراگم که معمولاً کم است بستگی خواهد داشت.

بسته به نوع مکانیزم تحریک دیافراگم این نوع کمپرسورها در چند دسته زیر طبقه بندی می‌شوند:

الف- کمپرسور باد دیافراگمی با عملگر هیدرولیکی
ب- کمپرسور باد دیافراگمی با عملگر مکانیکی

با توجه به ظرفیت پایین این نوع کمپرسورها و همچنین عدم تحمل دیافراگم‌ها برای فشارهای زیاد مورد استفاده آن‌ها محدود است و بیشتر برای جابجا کردن یا فشرده کردن گازهائی نظیر اکسیژن و برای پر کردن کپسول‌های حاوی این گازها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در کمپرسور های دیافراگمی صنعتی معمولاً حرکت رفت و برگشتی دیافراگم‌ها ( که معمولاً از جنس فلزی استیل اند ) توسط فشار روغن زیر آن‌ها و به توسط حرکت رفت و برگشتی پلانجر (پیستون) زیر آن که به توسط میل لنگ رفت و برگشت می‌کند انجام می‌شود برای کنترل کردن فلوی خروجی کمپرسور فشار روغن (مقدار) زیر دیافراگم تغییر داده می‌شود .

که این عمل توسط یک عدد پمپ روغن کوچک که به توسط میل لنگ تحریک می‌شود انجام می‌شود و روغن را زیر دیافراگم تزریق می‌کند تا هم جبران نشتی روغن از زیر پلانجر یا پیستون را بنماید و هم باعث بالا بردن فشار روغن زیر دیافراگم را بنماید و نهایتاً باعث حرکت بیشتر دیافراگم و بالا بردن فلوی کمپرسور باد گردد.

با تنظیم میزان کورس یا حرکت دیافراگم که در کمپرسور های نوع عملگر هیدرولیکی با کم و زیاد کردن فشار)مقدار روغن زیر دیافراگم انجام می‌شود و یا سرعت پمپ (تعداد کورس در واحد زمان) و یا هر دو می‌توان ظرفیت این کمپرسورها را تغییر داد . در صورت لزوم می‌توان از دو یا سه دیافراگم متوالی که روی هم قرار می‌گیرند استفاده کرد که در صورت پاره شدن یکی از آن‌ها دیگری جلوی نشتی مایع را بگیرد.

همچنین با تعبیه سوراخ و شیارهای ریز روی دیافراگم و انتقال آن‌ها روی یک عدد  سوئیچ فشار دارد که ازدیافراگم‌ها پاره شود فشار گاز یا روغن روی سوئیچ عمل می‌کند و باعث تحریک آن می‌شود که با تحریک سوئیچ علامت هشدار ارسال می‌شود یا باعث از سرویس خارج شدن کمپرسور باد می‌شود.در این نوع طراحی دیافراگم شیاردار در وسط قرار می‌گیرد و سوراخ دیافراگم‌های دیگر که یکی زیر و دیگری روی آن قرار می‌گیرد دقیقاً باید مقابل شیار دیافراگم وسطی واقع شوند.

همچنین به توسط مکانیزمی به نام  شیرجایگزین مقداری روغن از زیر دیافراگم تخلیه می‌شود تا بتوان با آن مقدار فلوی کمپرسور را تحت کنترل قرار داد.هر چه میزان باز بودن و تخلیه روغن از شیر جایگزین یا  حد فشار بیشتر باشد فلوی کمپرسور کمتر می شود و برعکس با بسته شدن آن و حبس روغن زیر دیافراگم باعث بیشتر شدن فشار زیر دیافراگم و افزایش کورس پیستون و زیاد شدن فشار و فلوی کمپرسور می‌شود. لازم به توضیح است که شیر جایگزین  عبارتست از یک شیر سوزنی که مقدار روغن تخلیه شده از زیر دیافراگم را کنترل می‌کند و برای  آنلود کردن یا تغییر لود  کمپرسور باد از آن استفاده می‌شود و روغن را از زیر دیافراگم به محفظه روغن بر می‌گرداند.

برای کنترل کردن مسیرهای ورودی و خروجی گاز از کمپرسور ولوها استفاده می‌شود.

ولوها از مهم‌ترین قطعات کمپرسورهای رفت و برگشتی می‌باشند که خراب شدن آن‌ها باعث عدم آب بندی آن‌ها و برگشت مجدد گاز به داخل کمپرسور و گرم شدن کمپرسور باد و نهایتاً کاهش ظرفیت و فلوی کمپرسور می‌شود و عملکرد نامناسب آن‌ها نیز باعث کاهش کارائی آن می‌شود .

برای محافظت از کمپرسور باد نوع جابجایی مثبت در برابر فشارهای بالا که باعث ترکیدن کمپرسور و ایجاد خسارت‌های جانی و مالی فراوانی می‌شود معمولاً در قسمت خروجی آن‌ها یک عدد شیر اطمینان نصب می‌شود و روی فشار مورد نظر تنظیم می‌گردد و در صورت افزایش فشار به هر دلیل مقداری از گاز داخل کمپرسور از آن خارج می‌شود و به یک محیط مطمئنی منتقل می‌شود.