کمپرسورهای هوا از جمله تجهیزات و لوازم بسیار کاربردی هستند که در صنایع مختلف و مشاغل گوناگونی استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها بر اساس پارامترهای مختلفی همچون فشار مکش، دهش و ظرفیت، سرعت، تعداد مراحل کار، نوع موتور محرک، نحوه عملکرد و … به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. کمپرسورهای پیستونی در اصل نوعی از کمپرسورهای رفت و برگشتی و جابجایی مثبت هستند که هوا در آن از طریق سیلندرها فشرده می‌شوند. این کمپرسورها از قدمت بالایی برخوردار بوده و کاربردهای مختلف و متعددی دارند. در ادامه مطلب به بررسی انواع کمپرسور پیستونی، نحوه عملکرد آنها و همچنین مزایا و معایب آنها پرداخته خواهد شد.
کمپرسور پیستونی چیست؟
کمپرسورهای پیستونی به عنوان یکی از زیرمجموعه‌های کمپرسور جابجایی مثبت شناخته می‌شوند و نحوه عملکرد آنها به‌صورت رفت و برگشتی است. این کمپرسورها با کمک یک پیستون و سیلندر محور میل‌لنگ می‌توانند هوا را فشرده کنند. در این فرآیند ابتدا پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند و در اثر این حرکت پیستون خلأ ایجاد می‌شود و این خلأ باعث می‌شود که هوای خارج با فشار اتمسفر سوپاپ ورودی را باز کند و بخش بالای پیستون پر شود.
نحوه کار کمپرسور پیستونی
همان‌طور که گفته شد انواع کمپرسور پیستونی از نوع کمپرسورهای رفت و برگشتی هستند و می‌توانند در مراحل مختلف اقدام به فشرده‌سازی هوا نمایند. مراحل کار کمپرسورهای پیستونی به شرح زیر می‌باشند:
- در مرحله اول که مرحله مکش است میل‌لنگ‌ها شروع به حرکت کرده و سپس پیستون‌ها درون سیلندر حرکت خود را شروع کرده و همزمان با این حرکت‌ها شیر ورودی کمپرسور باز خواهد شد. مجموعه این فعالیت‌ها باعث می‌شوند که در داخل محفظه سیلندر خلأ تشکیل شده و مکش هوا از شیر ورودی دستگاه برگردد.
- در مرحله دوم عمل فشرده‌سازی انجام می‌شود و بعد از تکمیل شدن حرکت پیستون و رسیدن به پایین‌ترین حد ممکن، حرکت به سمت بالا آغاز می‌شود و در این حالت شیر ورود و خروج سیلندر بسته خواهد شد و در نهایت حرکت پیستون به افزایش دما و فشار هوا منجر می‌شود.
- در مرحله پایانی که مرحله تخلیه است، زمانی که دما و فشار به میزان مشخص می‌رسد شیر خروجی سیلندر باز می‌شود و گاز با فشار بالا به بیرون منتقل می‌شود. زمانی که پیستون به انتهای مسیر سیلندر برسد این چرخه کامل شده و دوباره به نقطه ابتدایی برمی‌گردد.
اجزای و قطعات کمپرسور پیستونی
همان‌طور که گفته شد امروزه انواع کمپرسور پیستونی می‌تواند در صنایع و مشاغل مختلف استفاده شود و هرکدام از آنها می‌تواند از اجزا و قطعات مختلفی تشکیل شوند. در حقیقت کارایی و راندمان این کمپرسورها می‌تواند تحت تأثیر اجزا و قطعات آن باشد. مهم‌ترین و اصلی‌ترین قطعات کمپرسورهای پیستونی شامل موارد زیر هستند:
- مهم‌ترین بخش کمپرسور پیستونی موتور آن است که نیروی لازم برای فشرده‌سازی هوا را تأمین می‌کند و در اصل قلب تپنده دستگاه است. معمولاً موتور کمپرسورهای پیستونی از نوع موتورهای دیزلی و الکتریکی است.
- از دیگر قطعات کمپرسور پیستونی می‌توان به پیستون اشاره کرد که با حرکت خود موجب حرکت سایر قطعات می‌شود. انرژی مورد نیاز برای حرکت پیستون‌ها توسط موتور تأمین می‌شود.
- رینگ پیستون از اجزای دیگر کمپرسورها است که در اصل شامل سه نوع رینگ فشار، رینگ روغن و رینگ آب‌بندی است. رینگ‌ها باید هم سایز شیارها باشند تا کاملاً بچسبند تا از حرکت آزاد پیستون جلوگیری کند. هرکدام از این رینگ‌ها می‌توانند کارایی متفاوتی داشته باشند و به عملکرد دستگاه کمک کنند.
- سوپاپ اطمینان که در داخل سیلندر نصب شده و از کارکرد بسیار مهمی برخوردار است. سوپاپ از جمله قطعاتی است که به شدت آسیب‌پذیر است. وظیفه اصلی سوپاپ اطمینان تنظیم میزان هوا و همچنین سوخت ورودی کمپرسور است.
- فیلتراسیون کمپرسور که از 3 فیلتر جداگانه تشکیل‌شده است.
- سنسور حرارتی که وظیفه اندازه گیری تغییرات دما را بر عهده دارد.
- افتر کولر که به عنوان سیستم خنک‌کننده کمپرسور عمل می‌کند.
- اینتر کولر که از افزایش دمای ناگهانی در داخل سیستم جلوگیری می‌کند.
مزایا و معایب کمپرسورهای پیستونی
هرکدام از انواع کمپرسورهای هوا دارای مزیت‌ها و معایب مختلفی هستند و می‌توانند در صنایع و مشاغلی مختلفی استفاده شوند. از مهم‌ترین مزایای انواع کمپرسور پیستونی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- داشتن طول عمر بالا
- داشتن تنوع ظرفیت
- مصرف سوخت پایین
- نگهداری و تعمیر ساده و هزینه‌های پایین
- داشتن قیمت مناسب و کاربردهای متعدد
- امکان کار در فشارهای بالا
این کمپرسورها در کنار تمامی مزیت‌های متعددی که دارند از ایرادات و معایبی نیز برخوردارند که مهم‌ترین آنها شامل مواردی همچون صدای زیاد، راندمان و کارایی پایین، اشغال فضای زیاد، داشتن وزن بالا و حمل‌ونقل مشکل، داشتن حساسیت نسبت به ورود مایعات، لرزش نسبتاً زیاد در هنگام کار، داشتن تنوع مدل بی‌کیفیت، روغن‌ریزی و روغن پاشی و … می‌باشند.
انواع کمپرسورهای پیستونی
همان‌طور که گفته شد می‌توان بر اساس پارامترهای مختلفی کمپرسورها را تقسیم‌بندی کرد. از نظر کارکرد این کمپرسورها به دو دسته کمپرسور جابجایی مثبت و دینامیکی تقسیم می‌شوند. از دیدگاه یک پارامتر می‌توان کمپرسورهای پیستونی را به انواع مختلفی همچون کمپرسورهای پیستونی تنه‌ای (مستقیم) Trunk، کمپرسورهای پیستونی شفت هادی Cross head، کمپرسورهای پیستونی یک‌طرفه Single acting، کمپرسورهای پیستونی دوطرفه Double acting و … اشاره کرد و دسته بندی کمپرسور هوا یک مقدار متفاوت است.
همچنین از نظر تعداد مراحل کار انواع کمپرسور پیستونی شامل کمپرسورهای یک مرحله، کمپرسورهای پیستونی دومرحله‌ای و کمپرسورهای پیستونی 3 مرحله‌ای می‌باشند. هرکدام از این کمپرسورها دارای ویژگی‌ها، مزایا و معایب خاص و کاربردهای منحصربه‌فردی هستند و می‌توانند استفاده‌های متعددی داشته باشند. از رایج‌ترین و پراستفاده‌ترین کمپرسورهای پیستونی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کمپرسور پیستونی کولر که در سه نوع روتاری، اسکرو و پیستونی در کولرهای گازی استفاده می‌شوند و عملکرد آنها همانند موتور خودرو است
- کمپرسور پیستونی یخچال که وظیفه سرمازایی را بر عهده دارد. این کمپرسور ظرفیت بالایی دارد اما دارای صدای زیادی نیز می‌باشد.
- کمپرسور پیستونی چیلر که دارای سه نوع شامل کمپرسورهای هرمتیک، نیمه هرمتیک و سیستم باز است.
روش نگهداری کمپرسور پیستونی
انواع کمپرسور پیستونی همانند سایر انواع کمپرسورها دارای یک طول عمر مشخص هستند که می‌تواند تحت تأثیر عوامل و فاکتورهای مختلفی قرار بگیرد. نگهداری و محافظت مناسب از این کمپرسورها می‌تواند اهمیت بالایی داشته باشد و به افزایش طول عمر آنها کمک کند. مهم‌ترین فاکتورها در نگهداری از کمپرسور پیستونی شامل موارد زیر هستند:
- روغن کمپرسور باید به‌صورت مستمر بررسی شود و در صورت نیاز اقدام به تعویض آن شود چرا که روغن می‌تواند در طول زمان کثیف شده و راندمان دستگاه را تحت تأثیر قرار بدهد.
- فیلتر هوا باید در مدت مشخص (4 ماه یک‌بار) تعویض شود چرا که با جذب گردوغبار ممکن است کارایی دستگاه را پایین بیاورد.
- مخزن آب کمپرسور باید به‌صورت روزانه تخلیه شود.
- شیر یک‌طرفه همواره بازدید شود و در زمان مناسب لاستیک آن تعویض شود تا از نشتی‌های احتمالی جلوگیری شود برای درست فهمیدن کنترل نشتی هوا در کمپرسور باد باید دقت و تجربه کافی را داشته باشید.
- دمای هوای محیط کمپرسور به‌گونه‌ای باشد که آسیبی به دستگاه وارد نشود.
- به‌صورت مرتب بخش‌های مختلف کمپرسور بررسی و در صورت نیاز سرویس شود.
کمپرسور روتاری یا پیستونی
کمپرسور روتاری از نوع کمپرسورهای جابجایی مثبت و چرخش است و برای مکان‌هایی که نیاز به حجم فشار و هوای زیادی است استفاده می‌شود. از مهم‌ترین مزایای این کمپرسورها می‌توان به نصب آسان، طراحی ساده، تولید صدای کمتر، قطعات متحرک، هزینه ابتدایی کم و … اشاره کرد و معایبی همچون سرعت چرخش بالا، عمر کمتر، انتقال روغن در هوای خروجی و … دارد.
هر دو نوع کمپرسور از لحاظ کارکرد و ویژگی دارای شباهت‌ها و تفاوت‌های زیادی هستند و مهم‌ترین تفاوت‌های این دو نوع کمپرسور می‌توان به نحوه نگهداری میله‌ها و پیستون‌ها، هزینه‌های لازم برای خرید، میزان تولید سروصدا و… اشاره کرد. در حقیقت نمی‌توان عنوان کرد که کدام‌یک از این کمپرسورها بر دیگری برتری دارد چرا که هرکدام از آنها دارای کاربردها و قابلیت‌های منحصربه‌فردی هستند و می‌توانند در موقعیت‌ها و شرایط ویژه‌ای استفاده شوند.
ما در یک مقاله های جداگانه در مورد ” تفاوت کمپرسور اسکرو و پیستونی ” و همچنین ” پمپ شعاعی ” پرداختیم که می توانید آن را مطالعه کنید.
جمع‌بندی
کمپرسورهای پیستونی به عنوان یکی از کاربردی‌ترین کمپرسورهای هوا شناخته می‌شود که زیرمجموعه کمپرسورهای جابجایی مثبت است و می‌تواند در صنایع و مشاغل مختلفی کاربرد داشته باشد. این کمپرسورها از قطعات مختلفی برخوردار است و استفاده از آن می‌تواند مزایا و معایب ویژه‌ای داشته باشد. کمپرسورهای پیستونی خود می‌توانند به انواع مختلفی همچون کمپرسورهای پیستونی تنه‌ای Trunk، کمپرسورهای پیستونی شفت هادی Cross head، کمپرسورهای پیستونی یک‌طرفه Single acting و … تقسیم می‌شوند.
