کمپرسورهای هوا


اهداف این مبحث:

  • کمپرسور هوا چیست؟
  • انواع کمپرسورها
  • مخزن کمپرسور
  • عمل کننده ها و تجهیزات خروجی
  • سیلندر ها و انواع آن
  • ساختمان سیلندر

 


  • کمپرسور هوا چیست؟

   کمپرسور، هوا را از بیرون مکش می کند و آن را فشرده می سازد. هوای فشرده باید دارای فشار مناسب، خشک و تمیز باشد. کمپرسور باید در محل هایی که هوا آلوده نیست نصب شود زیرا هوای آلوده از عمر کاری کمپرسور می کاهد.

 

  • نحوه راه اندازی کمپرسورها

   کمپرسورها را می توان با استفاده از الکترو موتورهای برقی یا موتورهای احتراقی (بنزینی- دیزلی) راه اندازی نمود.

 

  • انواع کمپرسورها

 

 

  • کمپرسورهای پیستونی رفت و برگشت

   این نوع کمپرسورها بر اساس قانون تراکم عمل می کنند. بدین معنا که هوا را از بیرون مکیده و آن را در فضایی محبوس می کنند. سپس با کوچکتر کردن فضا، باعث تراکم و افزایش فشار هوا می شوند. برخی از این نوع کمپرسورها عبارتند از:

۱- کمپرسور پیستونی رفت و برگشت ساده

۲- کمپرسور پیستونی رفت و برگشت دیافراگمی

 

 

                                                                                              نمونه ای از کمپرسور پیستونی

 

  • کمپرسور پیستونی رفت و برگشت ساده

   در این مدل از کمپرسور، الکتروموتوری وجود دارد که با حرکت دورانی خود باعث حرکت رفت و برگشتی پیستون می گردد. زمانی که پیستون به سمت پایین حرکت می کند، سوپاپ سمت چپ باز شده و هوا وارد محفظه سیلندر می شود. زمانی که پیستون به سمت بالا حرکت می کند، سوپاپ سمت چپ بسته شده و سوپاپ سمت راست باز شده و هوای فشرده شده در داخل مخزن ذخیره می شود و این حرکت به طور متناوب ادامه می یابد. این مدل از کمپرسورها، کمپرسورهای پیستونی یک طبقه هستند زیرا عمل تراكم فقط در یک مرحله انجام می شود. در صورتی که نیاز به فشارهای بالاتر داشتید، باید از کمپرسورهای پیستونی چند طبقه استفاده نمایید.

 

  • کمپرسور پیستونی رفت و برگشت ساده (دو طبقه)

   عملکرد این کمپرسور مانند کمپرسور قبلی است اما با این تفاوت که عمل تراکم در دو مرحله انجام می شود. ابتدا طبقه اول هوا را از بیرون مکش کرده و سپس متراکم می کند اما این هوا وارد مخزن نمی شود؛ بلکه طبقه دوم هوای متراکم شده طبقه اول را دریافت کرده و آنرا متراکم تر می کند. همچنین قبل از ورود هوا به طبقه دوم هوای فشرده خنک می شود. این عمل خود می تواند باعث کاهش حجم هوا و افزایش فشار آن گردد.

 

  • کمپرسورهای پیستونی رفت و برگشت دیافراگمی

   در کمپرسور پیستونی یک الکترو موتور وجود دارد که آلودگی تولید می کند و همچنین پیستونی وجود دارد که باید مرتب روغن کاری شود، برای اینکه این آلودگی ها و ذرات روغن وارد مخزن هوای فشرده نشوند، با یک دیافراگم لاستیکی قسمت پیستون از هوای فشرده جداسازی شده است.

 

 

 

                                                                                     نمونه ای از کمپرسور پیستونی رفت و برگشت دیافراگمی

 

  • کمپرسورهای پیستونی دورانی

   این نوع کمپرسورها نیز بر اساس قانون تراکم عمل می کنند. در حقیقت این مدل از کمپرسورها از اجزاء دورانی برای متراکم کردن هوا و افزایش فشار آن استفاده می کنند. برخی از این نوع کمپرسورها عبارتند از:

۱- کمپرسور مارپیچ دو شفته

۲- کمپرسور چند سلولی دورانی

۳- کمپرسور روتس

 

۱- کمپرسور پیستونی دورانی مارپیچ دو شفته (Screw)

   دو شفت مارپیچی شکل در جهت مخالف هم می چرخند، بنابراین هوا بین تیغه های همگرا و واگرا به جریان می افتد و متراکم می شود.

 

۲- کمپرسور پیستونی دورانی چند سلولی(حلزونی)

   زمانیکه شفت این کمپرسور می چرخد، شیارها نیز به همراه آن به چرخش در می آیند. بر اثر نیروی گریز از مرکز، پیستون ها به سمت دیواره کمپرسور حرکت کرده و به آن فشار وارد می کنند و ایجاد اتاقک های هوایی می کنند. این اتاقک ها با چرخش شفت، بزرگ و کوچک می شوند و بدین شکل عمل متراکم سازی انجام می گیرد.

 

۳- کمپرسور پیستونی دورانی روتس (Roots)

   زمانی که دو شفت این کمپرسور می چرخند، هوا از بیرون مکیده شده و بدون تغییر حجم در مخزن انباشته می شود. این عمل آنقدر ادامه می یابد تا فشار هوای داخل مخزن بر اثر انباشتگی افزایش یابد. زمانی که چرخش شفتها متوقف می گردد، تیغه های متصل به شفت به شکلی قرار می گیرند که هوای فشرده نتواند از مخزن تخلیه گردد.

 

 

  • کمپرسورهای سانتریفوژ (سیالی-جریانی)

   این نوع کمپرسورها بر اساس قانون سیالات عمل می کنند. در حقیقت این مدل از کمپرسورها با ایجاد شتاب در ملکول های هوا، باعث افزایش فشار آن می شوند. یکی از مزایای این کمپرسورها تولید هوای فشرده با دبی حجمی زیاد است. به این کمپرسورها توربو کمپرسور یا کمپرسورهای توربینی نیز اطلاق می شود. برخی از این نوع کمپرسورها عبارتند از: توربو کمپرسور محوری و توربو کمپرسور شعاعی

۱- توربو کمپرسور محوری

   زمانی که شفت این کمپرسور شروع به چرخش می کند، هوا بوسیله پره ها در جهت محوری جریان یافته و شتاب ملکول های آن افزایش می یابد. این عمل باعث افزایش فشار هوا می گردد.

۲- توربو کمپرسور شعاعی

   زمانی که شفت این کمپرسور شروع به چرخش می کند، هوا به وسیله پره ها در جهت شعاعی جریان یافته و شتاب ملکول های آن افزایش می یابد. این عمل باعث افزایش فشار هوا می گردد.

 

  • مخزن کمپرسور

   مخزن بعد از کمپرسور قرار می گیرد تا هوای فشرده تولید شده توسط کمپرسور را انبار نماید. مخزن می تواند نوسانات فشار هوا را تثبیت نماید. اگر فشار هوای ذخیره شده در مخزن از مقدار معینی پایین رود، کمپرسور روشن شده و با تولید هوای فشرده این کمبود فشار را جبران می کند.

   بنابراین، دیگر نیازی نخواهد بود که کمپرسور به صورت پیوسته روشن بماند. از سوی دیگر به دلیل سطح وسیع مخزن، هوای فشرده خنک می شود، بنابراین بر اساس قانون میعان، مقداری از رطوبت هوا از آن جدا می شود و به قسمت تخلیه می رود. هر از چند گاهی باید با باز کردن شیر تخلیه این رطوبت را تخلیه نمایید.

 

  •  محاسبه حجم مخزن کمپرسور

   می توان از طریق نمودار مربوطه، حجم مخزن کمپرسور را محاسبه نمود. در این نمودار حجم مخزن به عنوان مجهول و حجم تولید، اختلاف فشار و تعداد قطع و وصل در ساعت به عنوان معلوم در نظر گرفته می شود.

 

  •  عمل کننده ها و تجهیزات خروجی

   عملگر وسیله ای است که انرژی منبع هوای فشرده را به کار مفید تبدیل می کند. عملگرهای نیوماتیکی به دو گروه اصلی خطی و دورانی به صورت زیر تقسیم می شوند:

 – عمگرهای خطی: سیلندر یک کاره_سیلندر دو کاره

– عملگرهای دورانی: موتور هوایی سیلندرهای هوایی

 


بیشتر بدانید:

سیلندرهای هیدرولیک، جریان سیال تحت فشار را به حرکت خطی میله پیستون تبدیل می کنند. سیلندرهای هیدرولیک در دو مدل یک کاره و دو کاره تولید می شوند. در نوع یک کاره، برگشت به موضع اولیه توسط فنر…

 


 

خلاصه ای از خصوصیات کلی عملگرها

 

مقایسه عملگرهای متداول

نوع عملگر

مزایا

معایب

الکتریکی

  • در موقعیت گیری و کنترل سرعت بسیار دقیق است.
  • کم صدا و نسبتاً کم خرج و ارزان است.
  • به نسبت وزنش گشتاور خروجی خوبی نمی دهد.
  • احتمال تولید جرقه و اشتعال وجود دارد.

هیدرولیکی

  • بسیار قدرتمند
  • نسبت قدرت به وزن بالا
  • سر و صدا زیاد و گرما تولید می کند.
  • نگهداری آن هزینه و زمان بر است.
  • خطر آتش سوزی دارد.

نیوماتیکی

  • کم هزینه
  • سرعت عمل بالا
  • سر و صدای زیادی تولید می کند.
  • کنترل حرکت عملگرهای پیستونی سخت است.

 

سیلندرها

  •  سیلندر یک طرفه

   در این نوع سیلندر هوای فشرده فقط به یک طرف از سیلندر وارد شده و بر پیستون نیرو اعمال می کند. سمت دیگر سیلندر در این حالت به هوای آزاد متصل است. در این نوع سیلندر فقط در یک جهت کار انجام می دهد و عمل برگشت توسط نیروی فنر تعبیه شده در ساختمان داخلی عملگر و یا اعمال نیرو از بیرون امکان پذیر می گردد.

   این سیلندرها با توجه به ساختمان داخلی و  نوع عملکرد برای کاربردهایی همانند موارد زیر مناسب هستند:

  • انتقال دادن قطعات
  •  تغییر مسیر قطعات در حال حرکت 
  • گرفتن قطعات 
  • پرتاب کردن قطعات

   هنگام اتصال میله پیستون به قطعات با وزن زیاد و در صورت قابل توجه بودن سرعت از روش ضربه گیری در دو انتهای مسیر حرکت استفاده می شود تا به قطعات در اثر برخورد آسیب وارد نگردد.

 

  • سیلندر دو طرفه

   سیلندر پهلو به پهلو از نظر ساختمان از دو سیلندر دو کاره متصل به هم که یک سیلندر واحد را به وجود می آورند تشکیل شده است. با استفاده از این آرایش با اتصال هوای فشرده در دو قسمت، نیروی قابل دسترس تقریباً دو برابر خواهد شد.

 

  • سیلندر با میله پیستون دو طرفه

   این نوع سیلندر میله پیستون در دو طرف دارد. در این روش یاتاقان بندی میله پیستون وضعیت مناسب تری خواهد داشت (به دلیل وجود دو یاتاقان) و نیروی قابل دسترس در حرکت رفت و برگشت یکسان خواهد بود. میله پیستون را می توان تو خالی انتخاب نمود.

 

  • سیلندرهای چند موضعی

   سیلندرهای دارای چند میله پیستون از دو یا چند سیلندر دو کاره که مطابق شکل به یکدیگر متصل هستند تشکیل می شود. هر سیلندر با اتصال به هوای فشرده به صورت مستقل کنترل می گردد.

 

  • سیلندرهای ضربه ای

   نیروی قابل دسترس توسط سیلندرهای نیوماتیکی محدود هستند. سیلندرهای ضربه ای جهت انجام کار از قابلیت تبدیل انرژی جنبشی ناشی از حرکت با سرعت زیاد استفاده می کنند.

 

  • سیلندرهای دورانی

   حرکت میله پیستون دو کاره که به یک چرخ دنده شانه ای متصل است، موجب چرخش محور چرخ دنده می شود و بدین ترتیب از حرکت خطی، حرکت دورانی نتیجه می گردد. حرکت دورانی در محدوده ی ۴۵ درجه، ۹۰ درجه، ۱۸۰ درجه، ۲۷۰ درجه تا ۳۶۰ درجه قرار دارد.

 

  • سیلندرهای بدون میله پیستون

   سیلندرهای فاقد میله پیستون از حيث ساختمان و عملکرد به سه نوع مختلف زیر تقسیم می گردند. سیلندر کابلی یا تسمه ای، سیلندر تسمه ای آب بندی شده و سیلندر با کوپلینگ مغناطیسی. در این سیلندر نیروی پیستون از طریق یک تسمه به لغزنده منتقل می شود.

 

  • سیلندر با کوپلینگ مغناطیسی

این نوع سیلندر یک عملگر خطی دو کاره (سیلندر بدون میله پیستون) است که یک بدنه و دو پیستون لغزنده دارد. پیستون در داخل سیلندر در اثر تحریک نیوماتیکی آزادانه حرکت می کند ولی این پیستون اتصال ثابتی با خارج از سیلندر ندارد. پیستون و لغزنده به تعدادی دیسک مغناطیسی متصل هستند که سبب ایجاد یک کوپلینگ مغناطیسی شده اند. به محض ورود هوای فشرده به محفظه سیلندر و حرکت پیستون، لغزنده نیز به صورت هم زمان حرکت می کند.

 

  • ساختمان سیلندر

۱- بدنه

۲- در پوش های ابتدا و انتها

۳- پکینگ های دو طرفه

۴- میله پیستون

۵- بوش یاتاقانی

۶- گردگیر میله پیستون

۷- اجزا اتصال دهنده و آب بندها

 

 

 

مقالات مرتبط

1 نظرات

  1. الیکا الکتریک

    پاسخ دادن

    مطالب جامع و کاملی بود. استفاده کردم

    ۲۰ دی ۱۳۹۷