کاربرد کمپرسور معدنی

کاربرد کمپرسور معدنی بشر برای رفع نیازهای خود همواره در حال تکاپو بوده ­است. این نیازها که از بدو وجود داشته­ اند و به مرور زمان و یکجا نشین شدن بشر و همچنین افزایش جمعیت شهرها این نیازها گسترده ­تر و متنوع­ تر شده­ اند. در کنار این مسائل تغییر اقلیم و خشکی آب و هوا و گرم شدن روز به روز زمین را در نظر بگیرید که همگی عاملی شده تا بشر برای ایجاد مشکلات ایجاد شده اقدام به ساخت ابزار آلات متفاوتی کند. که هر کدام امروزه با توجه به کاربرد و کارایی نیازهای مختلفی را رفع می کند. از این رو دیگر بدون این ابزار آلات زنگی بسیار دشوار و غیر ممکن شده است.

از جمله این وسایل که برای رفاه جامعه بشری ساخته شده ­اند می­ توان به کولر، بخاری، اجاق گاز، اتومبیل، کمپرسور معدنی و غیره اشاره کرد که امروزه اصول زندگی شهری ما را شکل داده ­اند، به نحوی که زندگی بدون این وسایل امری بسیار سخت و دشوار و گاهی نشدنی است. این وسایل دارای تنوع زیادی از لحاظ ساختار هستند. گونه­ای  دارای ساختار ساده و تک قسمتی هستند مانند جاروی دستی و گونه­ای دیگر مانند کولر گازی دارای یک سیتم چند بخشه پیچیده که از ترکیب چند وسیله و روش است، ساخته­ شده­اند.

این مقاله به بررسی گونه ­ای از این وسایل خواهد پرداخت که کاربردهای گوناگون آن در ذهن همه وجود دارد و همواره در زندگی روزانه به طور مستقیم یا غیر مستقیم با آن برخورد داریم. نام این وسیله پمپ باد است که در تمامی زندگی ما نقش دارند. کمپرسورها در وسایلی کوچکی مانند جاروبرقی­ه ا تا وسایل و سیستم­ های بزرگی نظیر نیروگاه­ های سیکل گازی و یا نیروگاه­ های سیکل ترکیبی مورد استفاده قرار می­گیرند. به سبب همین گستردگی در این مقاله فقط به بررسی یک نوع از کمپرسورها به نام کمپرسور معدنی پرداخته شده ­است.

دستگاه ­هایی هستند، عموما مکانیکی که با استفاده از مکانیزم‌ هایی مخصوص سیال ورودی را طی یک یا چند مرحله متراکم و فشرده می‌ کنند. اساس کار این دستگاه‌ها به این گونه است که با کاهش حجم سیال، موجبات افزایش فشار سیال را فراهم می­ نمایند. کمپرسورها یا فشرده کننده­ ها، عموما با صرف انرژی مکانیکی ورودیشان، سیال را فشرده می‌کنند. با استفاده از سیال خروجی کمپرسور، با ویژگی‌ های مورد نیاز ما کارها را روی غلتک می­ اندازد و چرخه کاری را حرکت می­ دهد. نیاز است که گفته شود که این تغییر حالت عموماً باعث افزایش دمای سیال نیز هستْ که بسته به استفاده از سیال خروجی دمای آن را در چند مرحله کنترل کرده و در صورت نیاز کاهش می­دهند. کاربرد کمپرسورها امروزه شامل طیف وسیع و گسترده ایست که همه ما به طور مستقیم و غیر مستقیم با آن برخورد داریم.

از انواع کمپرسورها می­توان به کمپرسور گریز از مرکز، کمپرسور محوری، کمپرسور پیستونی، کمپرسور دیافراگمی، کمپرسور مارپیچی، کمپرسور دندانه‌دار، کمپرسور فرفره‌ای و کمپرسور پره‌ای اشاره نمود. این کمپرسورها از نظر نوع کار به دو دسته جابه‌جایی مثبت و دینامیکی تقسیم می‌شوند و هرکدام از یک شیوه برای رسیدن به فشار مورد نظر استفاده می­کنند.

همان گونه که بسیار گفته شد، این دستگاه‌ ها کاربردهای زیادی دارند. از کاربردهای خانگی آن می‌ توان به باد کردن تایر خودرو، جارو برقی و کولرهای گازی اشاره کرد. از انواع کاربردهای صنعتی نیز می‌توان به استفاده در جک‌ ها پنوماتیک، گان‌ های بادی و استفاده در چرخه‌ توربین‌ های گازی اشاره نمود.

کمپرسور ها با توجه به طیف وسیعشان دارای انواع گوناگونی هستند و به همین سبب روش دسته‌ بندی آنان متفاوت است. این دسته‌ بندی‌ها بر اساس ویژگی‌ هایی نظیر سرعت، تعداد مراحل کار، سیستم قدرت، ساختار، سیستم خنک‌ سازی کمپرسور و روش‌ های روانکاری کمپرسور است. در نمودار زیر، انواع کمپرسور بر اساس عملکرد در سیستم‌ های ترمودینامیکی تهویه مطبوع مشاهده خواهید کرد.

در اینجا تعدادی از این کمپرسورها را به اختصار توضیح میدهیم.

در این نوع از کمپرسورها انتقال انرژی به سیال به طور مداوم انجام می شود. از کمپرسورهای دینامیکی در فشار پایین و دبی های بالاتر بیشتر استفاده می شود. کمپرسور های دینامیکی در دو طرح محوری و شعاعی تقسیم بندی و طراحی شده است. به طرح های شعاعی معمولا کمپرسور های توربینی یا کمپرسور های توربینی شعاعی نیز می گویند و طرح های شعاعی غالبا از نوع کمپرسورهای گریز از مرکز نیز می‌ باشند. بر خلاف کمپرسورهای جابجایی که همه ی آن‌ ها با جریان ثابت کار می کنند کمپرسورهای دینامیکی با فشاری ثابت اکثرا کار می کنند. عملکرد کمپرسور دینامیکی بسیار تحت تاثیر شرایط بیرونی قرار دارد، به طوری که، ایجاد تغییری جزیی در فشار ورودی باعث می شود ظرفیت آن بسیار تغییر کند. کمپرسور دینامیکی در انواع مختلف زیر تولید می شود.

یکی از ویژگی های کمپرسورهای گریز از مرکز، جریان شعاعی آن می‌باشد. هوا با استفاده از پره های شعاعی آن وارد مرکز پروانه‌ای دایره‌ای شکلش می شود و به وسیله نیرو های گریز از مرکز به سوی محیط پروانه دایره‌ای شکل به بیرون پرتاب می شود. درست قبل از اینکه هوا به مرکز پروانه دوار بعدی کشیده شود، از بخش پخش کننده و محفظه حلزونی رد میشود، که در این محیط بسته انرژی جنبشی تولید شده به فشار استاتیک تبدیل می شود. همچنین بعد از هر پروانه دوار سرعت هوا بسیار افزایش می یابد. البته دمای هوا در قسمت ورودی هر یک از مراحل نقش مهمی در توان کمپرسور دارد و به همین دلیل است که خنک کاری بین مراحل از جمله نیازهای مبرم هم کمپرسور می باشد.  یکی از استفاده‌ های کمپرسور های سانتریفیوژ در موتور های توربین گاز کوچک است. البته گاها به عنوان مرحله نهایی تراکم توربین های گاز متوسط هم نیز استفاده می شود.

نوعی کمپرسور که دارای جریان محوری است، معمولا هوا یا گاز از میان ردیف هایی از پره های ثابت و متحرک در راستای محور گردان کمپرسور  عبور می کنند بدین ترتیب سرعت هوا به تدریج و همزمان با اینکه پره های ثابت انرژی جنبشی را تبدیل به فشار می کنند، افزایش می یابد. معمولا یک استوانه برای ایجاد تعادل در کمپرسور تعبیه می شود تا نیروی فشار محوری را متعادل سازد.  یکی از شاخصه‌ های کمپرسور های گریز از مرکز کوچکی آن‌ ها است و به طور معمول سرعت آن ها 25% بیشتر است و این کمپرسورها معمولا برای میزان جریان حجمی بالا در فشار نسبتا متوسط مورد استفاده قرار می گیرند.

کمپرسور سیلندر پیستونی از  قدیمی ترین و متداول ترین انواع کمپرسور محسوب می شود. این کمپرسور در دو مدل دو طرفه یا یک طرفه می باشند و در اشکال متفاوتی هستند که دارای تنوع تعداد سیلندر هستند. از انواع این کمپرسورها را می توان به ثابت یا قابل حمل و نقل و تک مرحله ای یا چند مرحله ای بودن و یا می توانند توسط موتورالکتریکی یا موتور احتراق داخلی دسته بندی کرد.

کمپرسورهای روتاری پیچی از دو مارپیچ دایره‌ای شکل جابجایی مثبت درگیر در هم استفاده می کنند که گاز را با فشار به یک فضای کوچک می فرستند. این کمپرسورها معمولا برای کارکرد پیوسته در کارگاه‌ های تجاری و صنعتی استفاده می شوند و می توانند ثابت و یا قابل حمل باشند.

کمپرسورهای دیافراگمی یا ممبرانی از نوعی دیگر از کمپرسورهای رفت و برگشتی است. کمپرسورهای دیافراگمی بطور مکانیکی یا هیدرولیکی به کار میکنند. کمپرسور های دیافراگمی مکانیکی با جریان نسبتا پایین و فشار کم یا به عنوان پمپ های خلاء مورد استفاده قرار می گیرند. کمپرسورهای دیافراگمی هیدرولیکی معمولا برای فشار بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

این نوع کمپرسور از تعدادی پره که در شکاف های شعاعی روتور قرار داده شده اند تشکیل شده است. روتور با یک فاصله مشخص در یک محفظه بزرگ تر دایره ای یا با شکل پیچیده تر قرار میگیرد. زمانی که روتور می چرخد، پره ها به داخل و خارج شکاف حرکت می کنند و تماس خود را با دیواره فضای داخلی کمپرسور حفظ می کنند. بنابراین مجموعه ای از حجم های رو به کاهش به وسیله پره های دایره‌ای شکل ایجاد می شود. کمپرسورهای روتاری پره ای و کمپرسورهای پیستونی از قدیمی ترین تکنولوژی های کمپرسور به حساب می‌آیند. با اتصال مناسب پورت ها، کمپرسورهای پره ای می توانند به عنوان یک کمپرسور و یا حتی پمپ خلاء کار کنند. کمپرسورهای پره ای هم میتواند ثابت و هم قابل حمل باشد. از دیگر انواع آن یک مرحله ای و یا چند مرحله ای بودن ان است. یکی دیگر از روش‌های تقسیم بندی نوع سوخت موتور ان است که یا الکتریکی و یا سوخت فسیلی است.

کمپرسور اسکرال به عنوان پمپ اسکرال و پمپ خلاء اسکرال شناخته می شود، که از دو پره مارپیچی لایه ای برای متراکم کردن سیالاتی مانند مایعات و گازها استفاده می شود. کمپرسورهای اسکرال از سایر کمپرسورها نرم تر، بی صداتر و مطمئن تر کار می کنند و اندازه کمتری دارند و فضای کمتری را اشغال می کند.

کمپرسوری است که هوای فشرده شده از قبل را تا فشار بیشتری متراکم می سازد. این کمپرسور برای جبران فشارهایی که در طول خطوط لوله های طولانی افت کرده است مورد استفاده قرار می گیرد و یا در مواردی که به فشار بیشتری در فرآیند نیاز است، استفاده می شود. متراکم کردن میتواند که از یک یا چند مرحله تشکیل شود و این نوع کمپرسور نیز می تواند از نوع دینامکی یا جابجایی باشد، اما در این مواقع معمولا از کمپرسورهای پیستونی استفاده میکنند. توان مورد نیاز برای کمپرسور کمکی با بالا بردن نسبت فشار، افزایش می یابد، در حالیکه جرم سیال در حال حرکت افت می نماید.

کمپرسور مد نظر در این مقاله، کمپرسور معدنی است که در سرتیترهای بعدی این گونه از کمپرسورها به طور کامل توضیح‌ داده‌شده‌ است.

کمپرسور معدنی یا پرتابل، دسته ای از کمپرسورها هستند که عموما نیرو محرکه آن­ها را موتورهای دیزلی تامین می­کنند. این دسته از کمپرسورها مناسب استفاده در مکان­ های سخت و شرایط دشوار مشابه معادن هستند. این دسته از کمپرسورها با توجه به ظرفیت هوای خروجی در دو مدل دو چرخ و چهار چرخ تولید می­شوند.

کمپرسورها در دنیای امروز کاربرهای فراوانی دارند. اما هر نوع از این کمپرسورها مخصوص استفاده در یک شرای و در یک مکان هستند و هیچ کدام جنبه استفاده عمومی را ندارد. از این رو در این مقاله کاربردهای پر تکرار کمپرسور معدنی یا پرتابل ذکر شده ­است.

استفاده از کمپرسور معدنی مزایایی دارد که در زیر نگاهی به آن­ها انداخته شده است.

در بیشتر امور کمپرسورها به طور مستقیم و غیر مستقیم نقش دارند و دوری و اجتناب کردن از آن‌ها کاری بسیار سخت و دشوار است که لازمه آن ساخت دستگاه‌هایی است برای کار نیازمند سیال فشرده نباشند و به شیوه‌ای دیگر کار کنند. به این سبب که این کمپرسورها در اقصی نقاط جهان در زندگی مردم حضور دارند و شناخت آن‌ها مفید و تا حدی لازم است. در این مقاله به بررسی کمپرسور معدنی پرداختیم.

کمپرسور معدنی گونه ­ای از کمپرسورها هستند که با قابلیت جابه­ جایی خود شناخته می ­شوند. این نوع از کمپرسورها که برای انواع مختلفی از نیازها استفاده می­شوند ویژگی­ های پرشماری دارند که در مطالب قبلی ذکر شد. این کمپرسورها عموما در مکان­ هایی مورد استفاده قرار می­گیرند که نیاز به هوای فشرده به طور موقت وجود دارد و پس از مدتی این نیاز رفع می ­شود. برای استفاده از این نوع از کمپرسورها کار چندان سختی نخواهید داشت و با استفاده از دفترچه راهنما به راحتی می­ توانید از آن استفاده کنید.