کمپرسور رفتی و برگشتی که با نام کمپرسور پیستونی نیز شناخته می‌شود، یکی از قدیمی‌ترین کمپرسورهای صنعتی است. اولین کاربرد این کمپرسورها مربوط به استفاده در ساخت یخچال‌ها و تهویه‌های هوا بود. اما الان کابرد کمپرسورها بسیار بیشتر شده و فقط محدود به ساخت یخچال نمی‌شود. با توجه به کاربردهای فراوان کمپرسورهای پیستونی ما تصمیم گرفتیم در این مقاله از مجله کیمیا تندیس به نحوه عملکرد این دستگاه صنعتی و همچنین مزایا و معایبی که دارد بپردازیم. با ما در این مقاله از کیمیا تندیس، فروشگاه آنلاین قفسه فروشگاهی همراه باشید.
کمپرسور رفت و برگشتی چیست؟
کمپرسورهای پیستونی یا رفت و برگشتی شبیه به محفظه احتراق خودروها عمل می‌کنند. ولی یک تفاوت دارند، آن هم اینکه در لحظه فشرده‌سازی سیال، انفجار و یا جرقه‌ای رخ نمی‌دهد و لازم است که گاز فشرده شده از طرف شیر خروجی به سمت بیرون هدایت شود و حرکت کند.
در کمپسورهای پیستونی، فرایند فشرده‌سازی داخل سیلندر توسط رفت و برگشت پیستون‌ها صورت می‌پذیرد. افزایش تعداد این پیستون‌ها در سیلندر، ظرفیت آن را افزایش می‌دهد. این حرکت رفت و برگشتی پیستون‌ها به صورت خطی انجام می‌شود که برای انجام حرکت خطی یک نیروی محرکه‌ای وجود دارد. نیروی محرکه، یک میل لنگ است که حرکت دورانی دارد. حرک دورانی میل لنگ خود نیز توسط موتور کمپرسور انجام شده و به شکل پیاپی حرکت دورانی میل لنگ تکرار می‌شود.
اتصال پیست
ونها به میل لنگ نیز از طریق قطعه‌ای به نام شاتون‌ها انجام می‌شود. همین امر موجب می‌شود که حرکت دورانی میل لنگ به یک حرکت رفت و برگشتی خطی پیستون هازی تبدیل شود. این نکته نیز قابل ذکر است که عملیات مکش، فشرده‌سازی و همچنین تخلیه در کمپرسورهای پیستونی انجام می‌شود.
کمپرسور پیستونی چگونه کار می‌کند؟
نحوه کارکرد یک کمپرسور پیستونی در طی سه مرحله و عملیات انجام می‌شود که این مراحل به شرح زیر است:
عملیات مکش
وقتی میل لنگ شروع به حرکت می‌کنند، پیستون‌ها نیز در داخل سیلندر حرکت کرده و به سمت پایین می‌روند. همزمان با این فرایند نیز شیر ورودی دستگاه باز می‌شود. همه این رخدادها کنار هم باعث می‌شود که در داخل محفظه سیلندر خلا ایجاد شده و باعث مکش گاز از شیر ورودی دستگاه می‌گردد.
عملیات فشرده‌سازی
پس از انجام عملیات مکش و زمانی که حرکت پیستون کامل شد به پایین‌ترین حد ممکن خود رسید، پیستون حرکت به سمت بالا را آغاز می‌کند. در این مرحله شیر ورود و خروج سیلندر بسته است و زمانی که پیستون حرکت می‌کند، دما و فشار گاز افزایش پیدا می‌کند.
عملیات تخلیه
در مرحله قبل که دما و فشار گاز افزایش پیدا می‌کند، حالا در این مرحله وقتی این دما و فشار به میزان تعیین شده رسید، باز شدن شیر خروجی سیلندر انجام می‌شود و گاز با فشار زیاد به سمت بیرون تخلیه می‌شود. در آخر با رسیدن پیستون به انتهای مسیر سیلندر، سیکل حرکت تکمیل می‌شود و مجددا به نقطه ابتدایی برمی گردد.
با توجه به اینکه کمپرسورهای پیستونی به صورت رفت و برگشتی کار می‌کنند، کارکرد آن‌ها همراه با لرزش و سر و صدای زیاد است.
انواع کمپرسورهای رفت و برگشتی
کمپرسورهای پیستونی به انواع مختلفی دسته‌بندی می‌شود، که این دسته ندی بر أساس عملکرد و ظرفیت تولید صورت می‌پذیرد. از جنبه دیگر نیز این دسته‌بندی بر أساس تک مرحله‌ای و یا دو مرحله‌ای بودن نیز انجام می‌شود. این بدین معناست که اگر گاز مبرد به شکلی باشد که عملیات فشرده‌سازی تنها در یک طرف پیستون انجام شود، نام کمپرسور تک مرحله‌ای خواهد بود. در مدل دیگر اما طراحی کمپرسور به شکلی است که از هر دو طرف پیستون برای فشرده‌سازی مبرد مورد استفاده قرار می‌گیرد، که این مدل با نام کمپرسور دو مرحله‌ای شناخته می‌شود.
در کنار این دسته بندی، کمپرسورهای رفت و برگشتی بر أساس فاکتورهای دیگر نیز دسته‌بندی می‌شود، که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.
دسته‌بندی کمپرسور رفت و برگشتی بر اساس ظرفیت
- کمپرسورهای بزرگ: ظرفیت بیشتر از ۱۰۵ کیلووات
- کمپرسورهای متوسط: ظرفیت بین ۲۳ تا ۱۰ کیلووات
- کمپرسورهای کوچک: ظرفیت بین ۳ تا ۲۳ کیلووات
- کمپرسورهای ریز: ظرفیت کمتر از ۳ کیلووات
دسته‌بندی بر اساس عملکرد
- دمای پایین: کمپرسورهای سردخانه‌ای که برای دمای زیر صفر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- دمای متوسط: کمپرسورهای سردخانه‌ای که برای دمای تقریبا بالای صفر به کار گرفته می‌شوند.
- دمای بالا: کمپرسورهایی که به منظور تهویه هوا مورد به کار برده می‌شوند.
کمپرسورهای پیستونی چه مزیت‌هایی دارند؟
کمپرسورهای پیستونی کاربردهای زیادی دارد و در صنایع بسیار متعددی به کار گرفته می‌شود، که این ویژگی یکی از مهم‌ترین مزایای آن است. در کنار این کاربردهای متعدد، کمپرسورهای پیستونی از نظر ظرفیتی نیز تنوع زیادی دارند و این قابلیت دارند که در ظرفیت‌های مختلفی تولید شوند. به همین دلیل می‌توان آن را در دستگاه‌های مختلف مثل یخچال‌های خانگی تا یخچال‌های صنعتی و سردخانه‌ای به کار برد.
کمپرسورهای رفت و برگشتی چه معایبی دارند؟
در کنار مزیت‌های ذکر شده، این کمپرسورها معایبی نیز دارند، که ناشی از قدیمی بودن کمپرسورهای پیستونی در مقایسه با دیگر کمپرسورهای صنعتی است. این معایب به شرح زیر است:
سروصدای بالا
از آنجا که عملکرد کمپرسورهای پیستونی، به صورت خطی و منقطع است، هنگام کار سر و صدا و همچنین لرزش بالایی ایجاد می‌کند.
بازدهی کم
کمپرسورهای رفت و برگشتی، بازدهی کمی دارند که دلیل آن هم از منقطع بودن عملکرد و نشتی پیستون و سیلندر ناشی می‌شود.
هزینه نگه داری زیاد
کمپرسورهای پیستونی ساختار پیچیده‌ای دارند، به همین دلیل نگه داری و تعمیر آن مستلزم هزینه‌های زیادی است و این هزینه در صنایع بزرگ نیز بسیار بیشتر است. به همین استفاده از آن ممکن است در برخی صنایع چندان مقرون به صرفه نباشد.
فضای زیادی اشغال می‌کند و وزن بالایی دارد.
از آنجا که در این دستگاه‌ها از قطعات زیادی استفاده می‌شود، وزن بالایی دارد و بخش زیادی از از فضا را نیز می‌گیرد.
کمپرسور رفت و برگشتی به مایعات حساس هستند.
ورود مایعات به محفظه‌های سیلندر، باعث می‌شود که سر و صدای زیادی ایجاد شود ودر نهایت به بدنه سیلندر و پیستون‌ها آسیب وارد شود.
