کمپرسورهای پیستونی هوا

كمپرسورهای پیستونی عموما برای دبی كم و فشارهای زیاد مورد استفاده قرار می گیرند. دبی هوا در این نوع كمپرسورها از مقادیر كم تا ٢٠٠٠ متر مکعب بر ساعت می رسد و با آن می توان به فشارهای بسیار زیاد (تا ٦٠٠٠ بار) دست یافت. در نسبت های تراكم بالاتر از ١,٥ این كمپرسورها در مقایسه با سایر انواع كمپرسورها از راندمان بالاتری برخوردار می باشند. كمپرسورهای تناوبی اساسا جزء ماشین های با ظرفیت ثابت می باشند؛ ولی در شرایط خاصی می توان ظرفیت آن را بر حسب شرایط مورد نظر تغییر داد.

نحوه عملکرد کمپرسورهای رفت و برگشتی در شکل زیر نشان داده شده است.

کمپرسورهای پیستونی هوا

در كمپرسورهای پیستونی با حركت پیستون به سمت عقب گاز بدرون سـیلندر وارد گردیده و فضای درون سیلندر را پر می كند. در حركت رو به جلو، با اعمال نیرو از سوی پیستون گاز حبس شده در سیلندر متراكم می گرد. جهت سهولت در ورود و خروج گاز در سیلندر و ایجاد شرایط لازم برای تراكم آن در حركت رو به جلوی پیستون، این كمپرسورها مجهز به سوپاپ های مكش و دهش می باشند.

یک کمپرسور پیستونی همزمان با رفت و برگشت، عمل مکش و دهش را نیز انجام می‌دهد. هر سیکل مکش و دهش در این کمپرسورها شامل سه عملیات می‌شود: 1- مکش، 2- تراکم و 3- تخلیه. حرکت پیستون از طریق حرکت دوار موتور و به کمک یک میل لنگ (Crank Shaft) انجام گرفته و سوپاپ های مكش و دهش نصب شده در بالای سیلندر در جهت عكس یكدیگر عمل می كنند.

در حالت مكش، در اثر حركت رو به عقـب پیستون، هوای جلوی پیستون منبسط شده و درون سیلندر خلاء ایجاد می شود. با توجه به اینكه هوای سمت بیرون پیستون تحت فشار اتمسفر قرار دارد، همین امر باعث باز شدن سوپاپ مکش شده و هوا می تواند از این طریق وارد سیلندر شده و آن را پر نماید.

در حركت رو به جلوی پیستون، با كاهش حجم گاز، فشار گاز درون سیلندر افزایش می یابد. پس از تراكم گاز در سیلندر و افزایش فشار هوای حبس شده در آن، با باز شدن سوپاپ دهش هوای متراكم شده از درون سیلندر به بیرون فرستاده میشود.

سوپاپ ها در کمپرسورهای پیستونی هوا

سوپاپ ها اساسا یك شیر یك طرفه بوده كه در شرایط عادی (یعنی زمانی که فشار دو سمت آن یكسان باشد) بسته است. بسته بودن سوپاپ ها بوسیله نیروی فنر یا فنرهائی كه در آن بكار برده شده است صورت می گیرد. بنابراین برای باز شدن سوپاپ مكش، لازم است كه فشار درون سیلندر، آنقدر كاهش یابد كه اختلاف فشار بین لوله خط مكش و داخل سیلندر بحدی برسد كه بتواند بر نیروی وارده از سوی فنر نیز غلبه نماید. علاوه بر آن، جریان گاز از درون سوپاپ ها نیز به لحاظ مقاومتی كه در مسیر جریان گاز وجود دارد باعث افت فشار می گردد. وجود دو پدیده فوق به سهم خود نیاز به صرف انرژی داشته كـه بر خلاف انرژی لازم برای تراكم گاز حبس شده درفضای مرده قابل بازیابی نبوده و باید آن را به عنوان انرژی از دست رفته شده تلقی كرد.

سوپاپ دهش نیز هنگامی باز می شود كه فشار درون سیلندر از فشار خط دهش بیشتر شود. در این مرحله نیز نیروی لازم برای غلبه بر نیروی فنر (فنرها) و از دست رفت انرژی ناشی ازاصطكاك موجود در مسیر عبور گاز از درون سوپاپ ها باید مورد توجه قرار گیرد. همانند سوپاپ های مكش، انرژی مصرف شده برای غلبه بر نیروی فنر و از دست رفت انرژی ناشی از اصطكاك حاصل از عبور جریان گاز از درون سوپاپ ها، به عنوان از دست رفت انرژی محسوب می شود كه جزء معایب كمپرسورهای پیستونی محسوب می شوند.

با توجه به نحوه عملیات مکش و دهش، حرکت گاز یا هوا در سیکل کمپرسور پیستونی منقطع می باشد که این امر منجر به لرزش در کمپرسور می‌شود. از سوی دیگر میزان هوای جا به جا شده تابع حجم سیلندر، تعداد سیلندر و سرعت دوران موتور است و عواملی همچون میزان نسبت تراکم و میزان مقاومت شیر تخلیه و نشتی بین سیلندر و پیستون هم بر این مقدار تاثیر کمی دارند. این کمپرسورها برای استفاده در کارگاه ها، گاراژها و تعمیرگاه ها، کسب و کارهای کوچک و کارهای ساختمانی و ساخت و ساز مناسب هستند.