Activity

میلیون ها نفر هر روز از کمپرسور هوا استفاده می کنند ، اما اگر کسی در مقابل شما بود ، می توانید توضیح دهید که چگونه کار می کند؟شما احتمالاً دیده اید که در طی این سالها از کجا و چگونگی استفاده از آنها استفاده شده است ، اما دانستن مکانیک مربوط به نحوه کار قطعات با یکدیگر کاربردی تر از آنچه فکر می کنید است.اصول را می دانید؟ راهنمای فشرده سازی هوا ما را بخوانید  تا بدانید نوع پمپ باد برای برنامه شما مناسب است. این مقاله برای گیربکس ها ، تکنسین ها و افراد کنجکاو ذاتی است.

تاریخچه کمپرسورهای هوا

ممکن است انسانهای اولیه آناتومی یا فیزیک را درک نکرده باشند ، اما آنها پتانسیل استفاده از هوای اجباری را که توسط ریه ها فشرده شده اند ، درک کرده اند. اجداد ما با آتش زدن به آتش سوزی های خود توانستند شعله های آتش را به منابع گرما و انرژی بزرگتر تبدیل کنند.

هزاران سال بعد ، جوامع عصر آهن و برنز تکامل یافته بودند تا ابزارهای مفیدی را ایجاد کنند که بتوانند در مقیاسی بزرگتر اجرا شوند. سازندگان فلز در سلسله هان در چین از سوزن های دست و پا استفاده می کردند تا در قرن سوم قبل از میلاد شعله های آتش را در جعل خود ایجاد می کنند.

هنوز هزاران سال نگذشته بود كه مهندس بنام جان اسمیتون راهی را برای فشرده سازی حجم بیشتر هوا در سال 1762 ابداع كرد. در اختراع وی یك چرخ آب برای به وجود آوردن سیلندر متحرك – پیستون – هوای فشرده شده را به كار گرفت. محفظه – اتاق.

طراحی Smeaton منجر به نوآوری های دیگری از قبیل توسعه جان ویلکینسون از دستگاه با سیلندر چرخش کارآمد در سال 1776 و اختراع جورج Medhurst از یک کمپرسور هوا حرکتی در سال 1799 شد.

از روزهای چرخ ها ، کمربندها و فلزکاری ، مهمترین نوآوری در کمپرسورهای هوایی در 50 سال گذشته اتفاق افتاده است و تا همین اواخر امروز به عنوان بازار همچنان به پیشرفت خود ادامه می دهد تا از تقاضاهای روز افزون صنعتی همگام باشد.

اصول اولیه کمپرسور هوا

مفهوم هوای فشرده شده ساده است: وقتی هوای جوی تحت فشار ذخیره می شود ، انرژی بالقوه ایجاد می کند که می تواند در داخل مخزن تا زمانی که لازم باشد نگه داشته شود. درست مانند یک بالون که آزاد می شود ، هنگامی که هوای تحت فشار آزاد می شود ، انرژی بالقوه به انرژی جنبشی (حرکتی) قابل استفاده تبدیل می شود.

با بهره گیری از انتقال انرژی از طریق ابزارهای پنوماتیک (هوایی) ، ما قادریم روی کارهایی کار کنیم که پیش از این غیرممکن بود.

جابجایی هوا چیست؟

هسته اصلی نحوه کار کمپرسورهای هوا به دو روش جابجایی هوا جوش می خورد  . به منظور فشرده سازی هوا ، اجزای داخلی یک کمپرسور باید موقعیت را تغییر داده یا تغییر دهد تا مکانیکی هوا را از طریق محفظه ای که در آن فشرده شده و تا زمان استفاده ذخیره می شود ، وارد کند.

جابجایی مثبت روشی است که بیشتر کمپرسورها از آن استفاده می کنند. هوا به محفظه ای باز و بسته می شود که قسمت های داخلی باعث کاهش حجم محفظه شده و هوا را فشرده می کنند. پس از اتمام چرخه ، هوا از طریق محفظه و داخل مخزن ذخیره سازی منتقل می شود که منتظر استفاده از آن است.

کمپرسور هوا از نوع پیستون ، دوار و پیمایش همه از جابجایی مثبت برای فشرده سازی و ذخیره هوا استفاده می کنند.

جابجایی دینامیکی (غیرفعال کننده)  از تیغه های چرخان بر روی پروانه برای بیرون کشیدن هوا به داخل محفظه استفاده می کند ، جایی که انرژی حاصل از حرکت تیغه ها باعث ایجاد فشار هوا می شود. این روش فشرده سازی هوا که اغلب مورد استفاده در توربو کمپرسورها است ، حجم عظیمی از هوای فشرده شده را به سرعت تولید می کند و این فناوری معمولاً در اتومبیل هایی که از توربوشارژر استفاده می کنند ، یافت می شود.

کمپرسورهای هوایی که از این روش جابجایی استفاده می کنند ، اغلب در مواقع مورد نیاز حجم زیاد و فشار ثابت ، برای کاربردهای تجاری / صنعتی رزرو می شوند.

کمپرسور هوا چه چیزی را هدایت می کند؟

درایوهای کمپرسور معمولاً سیستمهای مستقر یا کمربند هستند. در سیستم کمربند محور ، با چرخش موتور ، کمربند با آن چرخانده می شود ، بنابراین پمپ را در سیستم فعال می کند. این گزینه اقتصادی تر است و به طور گسترده ای در بین انواع کمپرسور مورد استفاده قرار می گیرد زیرا کمربندها را می توان با توجه به نیاز هوا تغییر داد.

در یک سیستم درایو مستقیم ، موتور مستقیماً به میل لنگ میل کمپرسور متصل می شود و این امکان را برای طراحی های کوچکتر و نیاز به نگهداری کمتر فراهم می کند. اگرچه نمی توان تنظیم زیادی در مورد این سیستم های درایو انجام داد ، اما از این نظر کارایی بیشتری دارند زیرا در انتقال نیرو به میل لنگ ، قدرت کمتری از بین می رود.

یکی دیگر از مزایای استفاده از درایو مستقیم ، امکان تهیه هوای فشرده شده بدون نیاز به پر کردن مخزن ذخیره اولیه ، مانند استفاده از کمپرسور DC برای خارج از جاده است .

مکانیک یک
کمپرسور هوا

بسته به نوع کمپرسور هوا ، کمپرسور هوا اصلی نیاز به موتور الکتریکی ، پمپ دارای مکانیزم داخلی برای فشرده سازی هوا ، شیر ورودی / خروجی برای کشیدن و رها کردن هوا و در اکثر موارد – ذخیره هوا دارد. مخزن

هوا به داخل کمپرسور کشیده می شود که در آن اجزای داخلی با ایجاد یک خلاء ، حجم هوا را کاهش می دهد ، که فشار هوا را به محض فشار آوردن به مخزن نگهدارنده ، سوق می دهد. پس از رسیدن حداکثر فشار به داخل مخزن ، چرخه کار کامل است و کمپرسور خاموش می شود تا اینکه فشار زیر یک آستانه تعیین شده قرار گیرد. کمپرسورهای هوا با جابجایی مثبت این کار را به روشهای مختلف انجام می دهند: با استفاده از پیستون ، پیچ و پیمایش.

کمپرسورهای پیستون برگشتی

کمپرسورهای هوا از نوع پیستون به طور مشابه با موتور احتراق در اتومبیل شما کار می کنند. هنگامی که میل لنگ میل لنگ پیستون را درون سیلندر بالا می برد ، هوا را وارد محفظه فشرده سازی می کند ، حجم هوا را کاهش می دهد (بدین ترتیب فشار هوا را افزایش می دهد) زیرا با میل لنگ میل لنگ پیستون بسته شده و هوای فشرده شده را به داخل مخزن ذخیره می کند که دوباره پیستون باز می شود. هوا بیشتری بکشید

کمپرسورهای پیستون می توانند در یک یا دو مرحله به یک چرخه فشرده سازی کامل ( سکته مغزی ) برسند:

تک مرحله ای:  کمپرسور از یک پیستون برای فشرده سازی هوا در یک ضربه استفاده می کند (چرخش کامل میل لنگ میل لنگ که باعث حرکت کامل پیستون می شود). در برخی از مدل های تک مرحله ای ، از چندین پیستون برای تقسیم کار استفاده می شود و می تواند در RPM ها و دسیبل های پایین تر کار کند.

دو مرحله ای:  قبل از جابجایی آن هوای تحت فشار به سیلندر کوچکتر برای سکته دوم از پیستون دوم ، کمپرسور از یک پیستون برای فشرده سازی هوا در یک سکته مغزی استفاده می کند. این فشار هوای ذخیره شده در مخزن را دو برابر می کند.

کمپرسورهای پیستون به دلیل بلندتر بودن بدنام هستند زیرا اجزای داخلی به هم ریخته و اصطکاک ایجاد می کنند. با این وجود ، پیشرفت تکنولوژی با معرفی مدلهای تک مرحله ای دو و چند پیستونی ، که از حداکثر 4 پیستون در داخل پمپ استفاده می کنند ، عملکرد آنها را بهبود می بخشد. با استفاده از چندین پیستون می توان با تقسیم کار تک پیستون و رسیدن به یک کمپرسور هوا فوق العاده آرام ، عمر واحد را افزایش داد .

کمپرسورهای دوار پیچ

به جای استفاده از پیستون ، کمپرسورهای دوار پیچ هوا را بین دو پیچ حلزونی که به هم وصل نمی شوند ، فشار می دهند و باعث کاهش نویز و نگهداری می شوند.

این کمپرسورها برای کاربردهای سنگین ایجاد شده اند که در دوره های طولانی به قدرت بالایی احتیاج دارند و برای حداکثر جذب و تولید هوا ایده آل هستند.

کمپرسورهای چرخشی پیچ از نوع روغن بسته شده و دارای قطعات متحرک کمتری هستند ، بنابراین آنها بی سر و صدا عمل می کنند و به دلیل طراحی به نگهداری کمتری نیاز دارند.

کمپرسور ها را حرکت دهید

نوع سوم کمپرسور جابجایی مثبت ، کمپرسورهای پیمایش به دلیل عملکرد بسیار کارآمد ، بدون روغن و ساکت شناخته شده اند. شبیه به کمپرسورهای دوار ، طراحی پیمایش از دو قطعه فلزی بهم پیوسته استفاده می کند که با هم کار می کنند اما برای ایجاد خلاء لمس نمی کنند.

دو قطعه مدور به شکل مارپیچ به دور یکدیگر چرخش می یابند تا هوای ورودی را فشرده کند. یکی پیمایش در جای خود ثابت است و حرکت نمی کند و دیگری در داخل پیمایش ثابت قرار می گیرد و بدون چرخش با یک حرکت دایره ای محکم حرکت می کند.

روغن کاری کمپرسور

دقیقاً مانند اتومبیل شما از روغن استفاده می کند ، کمپرسورهای هوا برای ادامه کار با آرامش به مرور زمان نیاز به روغن کاری دارند.

کمپرسورهای هوای روانکار برای کاهش ساییدگی و اصطکاک قسمتهای متحرک خود از روغن استفاده می کنند. در مورد کمپرسورهای پیستون ، روغن از دو روش به سیستم اعمال می شود:

روغن کاری چلپ چلوپ : یک چکه متصل به میله پیستون را درون یک فرچه پر از روغن فرو می کند و روغن را روی پیستون و سیلندر پاشیده می کند.

روغن کاری فشار : پمپ روغن را از معابر حفر شده در داخل کمپرسور می فرستد و روغن را در قسمت های خاصی اعمال می کند. سیستمهای روانکاری شده فشار معمولاً گرانتر هستند ، اما جریان مستقیم روغن آنها را طولانی تر از همتایان روانکار خود نگه می دارد.

کمپرسورهای بدون روغن نیز به عنوان روغن کمتری یا بدون روغن گفته می شوند زیرا قطعات آنها در مواد شیمیایی مخصوص یا موادی مانند تفلون روکش شده اند تا اصطکاک را به جای روغن معمولی کاهش دهند. راه حل در اینجا اجزای دائم روغن کاری شده است. اشکال کمپرسورهای بدون روغن این است که آنها سریعتر گرم می شوند و بهترین گزینه برای محیط های سنگین نیستند.

بیشتر کمپرسورهای کم مصرف هوا در صنایعی که هوای پاک برای تولید مورد نیاز است ، مانند صنایع غذایی ، آشامیدنی و الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال ، کمپرسورهای پیمایش به دلیل عملکرد مداوم تمیز و بی صدا در صنعت دندانپزشکی استفاده می شوند .

اندازه گیری قدرت

هنگامی که می توان به اندازه گیری کمپرسور هوا برای جریان هوا و حجم هوا اشاره کرد ، دو معیار وجود دارد که متخصصان برای تعیین اینکه آیا کمپرسور هوا می تواند به درستی یک برنامه را کنترل کند ، استفاده می کند و انواع ابزارهایی را که با کمپرسور هوا سازگار باشد تعیین می کند.

"فشار"  مقدار نیرویی است که بر سطح یک منطقه معین اعمال می شود. برای هوا و گازهای فشرده شده ، این نیرو به ازای پوند در هر اینچ مربع یا PSI اندازه گیری می شود  . هرچه امتیاز PSI بالاتر باشد ، میزان نیروی وارد شده به هوا در داخل کمپرسور بیشتر می شود.

حجم جریان هوا  معیاری است از سرعت حرکت هوا در سیلندر فشرده سازی و دستگاه می تواند آن را فشرده کند. برای کمپرسورهای هوا ، حجم هوا با فوت مکعب در دقیقه یا CFM اندازه گیری می شود  . هرچه مقدار CFM بیشتر باشد ، حجم هوای کمپرسور می تواند بیشتر شود.

یک راه آسان برای درک چگونگی عملکرد فشار و حجم در کنار هم ، فکر کردن به شلنگ باغ است. با قرار دادن انگشت شست خود روی بخشی از دهانه شلنگ ، همان مقدار آب از طریق فضای کمتری مجبور می شود ، بنابراین فشار را در یک جریان ثابت افزایش می دهد. و با افزایش مقدار آب حاصل از شیلنگ ، کار بیشتری می توانید سریعتر انجام دهید.

نوآوری های جدید در کمپرسورهای هوا

قبلاً این فناوری تولید کمپرسور هوا گران بود و از انرژی زیادی برای تولید انرژی استفاده می کرد و آنها را تنها برای صنعت تجاری مقرون به صرفه می کرد. حتی امروزه ، کمپرسورهای هوا تجاری هنوز هم از انرژی زیادی استفاده می کنند.

به عنوان یک قاعده کلی ، شما می توانید در هر سال با استفاده از یک کمپرسور هوا صنعتی در استفاده مداوم ، حدود 500 دلار برای هر اسب بخار (HP) هزینه کنید . به عنوان مثال ، یک کمپرسور 10HP به طور کلی برابر با 5،000 دلار در هزینه عملیات در هر سال است.

در تلاش برای پایین آوردن هزینه ها و افزایش بهره وری ، هر سال فناوری های جدیدی معرفی می شوند که امکانات و توانایی هوای فشرده شده را نوآوری می کنند. مهندسان در حال یافتن راه هایی برای ساخت کمپرسورهای قدرتمندتر و با صرفه تر هستند ، مانند  درایوهای با سرعت متغیر  (VSD)  که  به کمپرسور اجازه می دهد سرعت و ولتاژ موتور را تغییر دهد ، زیرا هوا تغییر می کند ، باعث می شود هوا تغییر کند ، باعث صرفه جویی در انرژی و هزینه می شود.

فن آوری درایو فرکانس متغیر  (VFD) حتی جدیدتر است  که این مفهوم را یک قدم جلوتر می برد. این فناوری به کمپرسور اجازه می دهد تا با خاموش کردن از توان A / C به D / C و کنترل فرکانس و ولتاژ ورودی ، سرعت موتور و گشتاور را کنترل کند ، به معنای کارآمدترین مصرف برق موجود در بازار.

نوآوری های دیگر ، از جمله تغییر در سرعت روتور کمپرسورهای پیچ دوار ، استفاده از آب به عنوان روان کننده در جای روغن و ترکیب سیستم های مانیتورینگ از راه دور ، همه نوید ارائه پیشرفت های حتی بیشتر در بهره وری را در آینده نزدیک دارد.

کوتاهترین مسئله این است: کمپرسور های هوا ناپدید نمی شوند ، بلکه درعوض به میلیون ها نفر ادامه می دهند تا کارهای بیشتری را سریعتر و مؤثرتر انجام دهند.