تاریخچه ” کمپرسورباد “

معرفی انواع مدل های” کمپرسورباد “

تمام کمپرسور های باد به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

۱.کمپرسورهای دینامیکی

دسته دینامیکی را می‌توان به دو نوع مختلف جدا کرد:

۱-۱کمپرسورهای باد گریز از مرکز (centrifugal)

این نوع کمپرسورهای هوا به گریز از مرکز معروف هستند و اصول کار آنها ، استفاده از نیروی گریز از مرکز برای بالا بردن انرژی جنبشی گاز است . این عمل توسط Vane های نصب شده روی پروانه به سیال اعمال می شود در این نوع کمپرسورهای باد عامل اصلی انتقال انرژی ، پروانه کمپرسور باد Impeller است که روی محور نصب می شود و با آن می چرخد و پس از وارد شدن سیال به چشمه پروانه Impeller Eye روی تیغه هایی Vane که روی آن نصب می شود هدایت می شود.

پس از قرار گرفتن در نوک پروانه توسط نیروی گریز از مرکز اعمال شده از پروانه جدا می شود و وارد محفظه اطراف آن Voloute یا Difuser می شود تا انرژی جنبشی دریافت شده به انرژی فشاری تبدیل شود . خلاء ناشی از پرتاب سیال به طرف بیرون ( در اثر سرعت گرفتن سیال ) باعث جایگزینی مجدد سیال به نوک پروانه می شود و باعث جریان یافتن مداوم سیال به کمپرسور باد و کسب انرژی و خارج شدن آن از کمپرسور می شود.

با توجه به اینکه حرکت سیال در داخل پمپ باد توسط نیروی گریز از مرکز انجام می شود باید دور کمپرسور باد به اندازه ای بالا باشد تا بتواند سیال قرار گرفته در نوک پروانه را از پروانه جدا کند تا امکان جایگزینی ذرات قبلی به جای آن فراهم شود در غیر این صورت فشار و فلوی کمپرسور هوا کاهش خواهد یافت که با توجه به سبک بودن گازها برای انرژی دادن به سیال نیاز به دورهای بالا می باشد ( نسبت به مایعات ) همچنین به دلیل فاصله زیاد بیــن مولکول­های گازها تعداد Vane­های نصب شده روی پروانه­ ها و همچنین زاویه آنها نســبت به پروانه ­های پمپهای گریز از مرکز بیشتر است . مجموعه Volute و یا دیفیوزها مثل کار آنها در پمپها با زیاد کردن سطح مقطع عبوری جریان انرژی جنبشی به انرژی فشاری تبدیل می کنند .

این نوع کمپرسورهای باد بیشترین کاربرد را در صنایع دارند و از آنها برای فشرده کردن هوا و گازهای دیگر در حجم ها و فشارهای مختلف استفاده می شود

۱-۲ کمپرسورهای باد جریان محوری (Axial Low compressor)

اصول کار این نوع پمپ باد براساس حرکت دادن گاز ( هل دادن ) توسط پره های دوار نصب شده روی رتور است و بیشتر استفاده این نوع پمپ باد ها در توربین های گازی است و یا برای جاهایی که نیاز به جریان و فلو زیاد گاز باشد . معمولاً فشار خروجی آنها پایین و متوسط است .

همینطور که ملاحظه می شود جریان گاز در داخل کمپرسور باد در جهت محوری Axial است و بر پره های نصب شده روی رتور( پره های متحرک ) که وظیفه انتقال انرژی از رتور به سیال را عهده دارند و با محور می چرخد . پره های ثابت دیگری نیز روی بدنه کمپرسور باد نصب گردیده که به آنها پره های راهنما گفته می شود که علاوه بر جهت دادن به سیال ، برای انتقال از یک مرحله به یک مرحله دیگر وظیفه تبدیل انرژی جنبشی به انرژی فشاری را نیز به عهده دارند . افزایش فشار در این نوع کمپرسورها به این صورت است که گاز را به تدریج از فضای باز ( سطح مقطع زیاد ) به فضای تنگتری می راند و باعث کم شدن حجم و افزایش فشار آن می گردد .

–کمپرسورهای جابجایی مثبت Positive Displacement Compressors

به کمپرسورهایی که در هر سیکل کاری ( دورانی یا رفت و برگشتی ) مقدار حجم مشخصی از گاز را جابجا می کنند کمپرسورهای جابجایی مثبت گفته می شود . از مشخصه های اصلی این نوع کمپرسورهای باد متناسب بودن مقدار گاز خروجی با تعداد کورس کمپرسور است. بدین معنا که برخلاف دیگر کمپرسورها با دو برابر کردن دور کمپرسور هوا فلوی کمپرسور نیز دو برابر می شود و همچنین اگر مسیر خروجی آنها مسدود گردد، فشار خروجی آنها می تواند تا بی نهایت افزایش پیدا کند و در صورت تامین توان مورد نیاز می تواند باعث ترکیدن بدنه کمپرسورباد یا سیستم لوله کشی گردد .

دسته بندی کمپرسور باد جابجایی مثبت:

کمپرسورهای باد جابجایی مثبت نیز بر اساس نوع مکانیزم حرکت به دو دسته تقسیم می‌شوند:

۲-۱ کمپرسورهای نوع روتاری Rotary Compressor

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 می شود ) انــجام می شود و بسته به ساختمان داخل کمــپرسور در انواع زیر طــبقه بــــندی می شوند :

۲-۱-۱ کمپرسورهای نوع لوب Lobe Compressor

در این نوع کمپرسورباد که شکل آن در زیر نشان داده شده است Gas از قسمت ورودی Suction وارد کمپرسورباد می شود و با حرکت چرخشی Lobe ها که توسط الکترو موتور به آنها داده می شود و در جهت عکس همدیگر می چرخند گاز Gas حبس شده بین رتورها و بدنه کمپرسورباد را به سمت راهگاه خروجی Discharge کمپرسور که به تدریج حجم آن کم می شود می رانند .

شکل لوب ها طوری طراحی می شود که در حین چرخش همواره کمترین فاصله بین آنها و بدنه وجود داشته باشد و در صورتیکه این فاصله ها به هر دلیلی افزایش پیدا کند می تواند باعث شود گاز فشرده شده نشت کند و به دلیل وجود اختلاف فشار مجدداً وارد مراحل فشار پایین سیلندر Low Pressure شود که می تواند باعث نشتی های داخلی و کم شدن فلو و فشار کمپرسورباد شود .

بسته به تعداد Lobe هایی که روی یک رتور قرار می گیرد این نوع کمپرسورها در انواع مختلفی اعم از دولوب Double Lobe وسه لوب Trial Lobe و همچنین لوب مارپیچی ساخــته و مورد استفاده قرار می­گیرند . هر چه تعداد Lobe ها بیشتر باشد راندمان کمپرسور باد نیز افزایش پیدا می کند که به طبع آن هزینه ها و دقت ساخت نیز بالاتر خواهد رفت .

در زیر یک کمپرسورباد نوع لوب نوع سه لوب نشان داده شده است .

۲-۱-۲ کمپرسورهای نوع لوب مارپیچی Helical Lobe Compressors

با توجه به شباهت رتور این نوع کمپرسورها به پیچ اصطلاحاً به این نوع کمپرسورها ، کمپرسورهای نوع پیچی یا Screw Compressor نیز گفته می شود و نحوه کار آنها بر اساس حبس شدن گاز بین لوب های مارپیچی که به صورت نر و ماده در داخل هم می چرخند و بدنه ( سیلندر) است . حرکت دورانی Screw ها باعث جلو راندن گاز ( مثل چرخ گوشت ۹ از مسیر ورودی تا خروجی می شود که هرچه گاز به طرف خروجی کمپرسورباد نزدیکتر می شود انرژی بیشتری دریافت می کند و با کاهش حجم آن فشارش افزایش پیدا می کند .

حرکت چرخشی Screw ها به توسط الکترو موتور و از طریق چرخ دنده هایی که در قسمت انتهایی محور قرار دارد Timing Gear به رتور دیگر منتقل می شود و باعث می گردد رتورها در خلاف جهت همدیگر بچرخند . برای جلوگیری از نشتی های داخلی باید همواره فاصله کمی بین Lobe ها و محفظه های که Lobe ها در آن حرکت می کند Cylinder وجود داشته باشد که با توجه به زیاد بودن طول رتور امکان کم کردن این فواصل با دشواری مواجه است که در بعضی از انواع این کمپرسورها برای جلوگیری از تماس مستقیم قطعات ثابت و متحرک با ایجاد یک فیلم نازک روغن روانکاری که همراه گاز وارد کمپرسورباد می شود از تماس و اصطکاک قطعات ثابت و متحرک ممانعت می شود .

براین اساس این نوع کمپرسورها در دو دسته زیر تقسیم بندی می شود :

۲-۱-۲-۱ کمپرسورهای نوع بدون روغن Oil Free Compressor

کمپرسورهایی هستند که در سیستم عملکردشان برای تولید باد از روغن استفاده نمی شود و معمولا برای کمپرسور بدون روغن بخش هایی که با هم درگیر هستند از جنس های ویژه ای چون گرافیت استفاده می شود تا دمای زیاد حاصل از اصطکاک را خنثی نماید. در این کمپرسورها ذرات روغن در هوای خروجی وجود نخواهند داشت و هوای پاک تولید خواهند کرد. مصارف این کمپرسورها معمولا در آزمایشگاه ها و دندانپزشکی ها می باشد این گروه از کمپرسورها با عناوین مختلف اویل فیری , اویل لس نیز نام برده می شوند

۲-۱-۲-۲ کمپرسورهای نوع روغنی Oil Compressor

در پمپ باد های نوع روغنی به دلیل کمتر بودن فاصله بین قطعات ثابت و متحرک ( رتورها و سیلندر ) به گازی ( هوایی ) که وارد کمپرسور باد می شود روغن تزریق می کنند تا یک فیلد روغن بین قطعات ثابت و متحرک به وجود آید و از تماس قطعات جلوگیری کند که روغن تزریق شده مجدداً در قسمت خروجی کمپرسور هوا از گاز یا هوای خروجی به توسط سیستمهای جدا کننده روغن و گاز Separator جدا می شود و مجدداً وارد سیکل اصلی خود جهت روغن کاری قطعات می شود که گاهاً نیاز به اضافه کردن روغن به داخل مخزن می شود .در بخشهای بعدی باز به طور مفصل تری راجع به این کمپرسورها بحث خواهد شد .

۲-۱-۳ کمپرسورهای نوع تیغه لغزشی Sliding Vane Compressors

در این نوع کمپرسورها رتور بصورت خارج از مرکز در داخل سیلندر Casing قرار می گیرد و توسط حرکت چرخشی تیغه های Vane نصب شده روی آن باعث ورود سیال از قسمت Suction به داخل کمپرسور و حبس شدن آن بین تیغه ها و بدنه می شود و توسط حرکت دورانی پره ها به قسمت خروجی کمپرسور رانده شود که هر چه به قسمت ورودی نزدیک تر می شود حجم بین تیغه ها و بدنه به تدریج کم می شود و باعث افزایش گاز می شود . در این نوع کمپرسورها نیز فاصله بین بدنه و تیغه ها باید در حد مینیمم تنظیم گردد تا باعث برگشت هوا و ایجاد نشتی داخلی نشود .

در این نوع کمپرسورها Vane ها یا تیغه ها عمل راندن گاز را انجام می دهند و معمولاً آب بندی بین تیغه ها و سیلندر با استفاده از نیروی گریز از مرکز ناشی از حرکت دورانی تیغه ها که باعث چسبیدن تیغه ها در جداره داخلی سیلندر می شود انجام می شود ولی در بعضی از انواع این کمپرسورها که دور آنها پایین است جهت تماس مدام بین Vane ها و Casing فنرهایی نیز در زیر تیغه ها نصب می شود که می تواند به نیروی گریز از مرکز کمک کند و کار آب بندی داخلی بهتر انجام شود .

در کمپرسورهای با سایز های بالاتر جهت کم کردن اصطکاک بین Vane ها و بدنه نیاز به روغنکاری است که معمولاً با تزریق مقداری روغن در قسمت وروی کمپرسور به گاز این کار انجام می شود .

این نوع کمپرسورها برای شرایط فشارهای پایین و دورهای کم و فلوهای متوسط کارایی بسیار بالایی دارند .

به دلیل طول عمر بالا و سر و صدای کم آنها در حین کار از این نوع کمپرسورها در یخچال های قدیمی به وفور استفاده شده است .

در بعضی از انواع این کمپرسورها برای کاهش بارهای شعاعی روی یاتاقان ها و افزایش طول عمر آنها ، بدنه پمپ بصورت دوراهگاهی ساخته می شود که باعث متعادل شدنفشار اطراف رتور و نهایتاً بالانس نیروهای شعاعی روی رتور می شود .

دیگری مربوط به مسیر خروجی گاز می باشد که با چرخش رتور گاز وارد راهگاههای ورودی می شود و با حرکت چرخشی رتور گاز حبس شده بین تیغه ها و دیواره مایع و شکل بدنه کمپرسور باعث می شود که فشار دیواره مایع گاز را فشرده کند و آن را بطرف مسیر خروجی کمپرسور از طریق Stationary Port Chamber هدایت کند . در این نوع کمپرسورها بطور هم زمان جریان گاز و مایع وجود دارد برقرار است و مایع داخل کمپرسور هم کار آب بندی و هم کار روانکاری را هم انجام می دهد و نیازی به استفاده از روغنکاری خارجی نیست و تنها نیاز این نوع کمپرسور به اضافه نمودن مایع داخلCasing است که احتمالاً مقداری از آن با گاز خروجی از کمپرسور با آن خارج می شود که البته در مرحله خروجی کمپرسور توسط Separator مخصوص جدا می شود مایع آب بند کننده معمولاً مایع ارزان قیمتی است که باید ذرات ناخالص و جامد آن جدا شده باشد .

برای مشاهده ادامه مطلب به لبنک زیر مراجعه نمایید.

https://iranpump.com/air-compressor/