[ضاغط الهواء] المعرفة الأساسية

ضاغط الهواء هو المكون الرئيسي لنظام إمداد الهواء. إنه جهاز يحول الطاقة الميكانيكية من المحرك الرئيسي (عادةً محرك كهربائي) إلى طاقة ضغط الغاز، ويعمل كمولد هوائي للهواء المضغوط.

كنوع من آلات الطاقة، يعمل الضاغط على تقليل حجم الغاز وزيادة الضغط، مما يولد كمية معينة من الطاقة الحركية التي يمكن استخدامها كطاقة ميكانيكية أو لأغراض أخرى.

يظهر الرسم التخطيطي لنظام الهواء المضغوط أدناه:

1. التصنيف حسب التعريف:

1) ضاغط الهواء الحجمي: يقلل من حجم الغاز ويزيد من ضغط الغاز.

يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة محتملة.

الضاغط الترددي: يتغير حجم العمل بشكل دوري، بينما يظل الوضع المكاني دون تغيير.

الضاغط الدوار: يتغير حجم العمل بشكل دوري، ويتغير الموضع المكاني.

2) الضاغط الديناميكي

يزيد من سرعة حركة جزيئات الغاز، حيث يتم تحويل الطاقة الحركية لجزيئات الغاز إلى طاقة ضغط الغاز، وبالتالي رفع ضغط الغاز المضغوط.

الطاقة الحركية → الطاقة الكامنة

ضاغط الطرد المركزي: هو نوع من ضاغط السرعة. يوجد في هذا الجهاز واحد أو أكثر من الدفاعات الدوارة (الشفرات عادة ما تكون على الجانبين) والتي تعمل على تسريع الغاز. التدفق الرئيسي شعاعي.

2. التصنيف حسب ضغط التفريغ

1) المنفاخ: 0.01 ～ 0.1 ميجا باسكال

2) الضغط المنخفض: 0.2 ～ 1.0 ميجا باسكال

3) الضغط المتوسط: 1 ~ 10 ميجا باسكال

4) الضغط العالي: 10 ～ 100 ميجا باسكال

5) الضغط العالي للغاية: > 100 ميجا باسكال

3. التصنيف حسب النزوح

مصغرة: أقل من 1 م³/دقيقة

صغير: 1 ～ 10 م³/دقيقة

المتوسطة: 10 ～ 100 م³/دقيقة

كبير: > 100 م³/دقيقة

4. التصنيف حسب طريقة التبريد

1) تبريد الهواء: يستخدم الهواء كوسيط تبريد، ويكمل دوران الهواء بمروحة التبريد الخاصة به.

2) المبرد بالماء: يستخدم الماء كوسيط تبريد، وهو مجهز ببرج تبريد مخصص أو نظام خاص لتدوير مياه التبريد.

5. التصنيف حسب طريقة التشحيم

1) مشحم بالزيت

أ. ضاغط محقون بالزيت

ب. ضاغط الزيت الصغير

2) مشحم خالي من الزيت

أ. مشحم بالماء

ب. المسمار الجاف

ج. مكبس خالي من الزيت

د. الطرد المركزي

3. مبدأ عمل ضواغط الهواء

1. ضاغط الهواء المكبس

عندما يتحرك المكبس من المركز الميت العلوي إلى المركز الميت السفلي للأسطوانة، يزداد الحجم داخل الأسطوانة وينخفض ​​الضغط.

عندما ينخفض ​​الضغط داخل الأسطوانة عن الضغط الجوي الخارجي، يدفع الهواء الخارجي صمام السحب إلى الفتح مقابل شد الزنبرك تحت فرق الضغط ويدخل إلى الأسطوانة (يظل صمام العادم مغلقًا).

عندما يصل المكبس إلى المركز الميت السفلي، تمتلئ الأسطوانة بالهواء، ويساوي ضغطها الضغط الجوي الخارجي. وبسبب توازن الضغط، يغلق زنبرك الصمام صمام السحب، مكملاً شوط السحب.

عندما يتحرك المكبس لأعلى من المركز الميت السفلي إلى المركز الميت العلوي، يتم إغلاق كل من صمامات السحب والعادم، ويتم ضغط الهواء داخل الأسطوانة.

مع حركة المكبس للأعلى، يتناقص حجم الأسطوانة بشكل مستمر، ويرتفع ضغط الهواء المضغوط بشكل متزايد. وهذه هي شوط الضغط.

عندما يتجاوز ضغط الغاز المضغوط القوة المشتركة لشد زنبرك الصمام والضغط في أنبوب التفريغ، يفتح صمام العادم، ويتم تفريغ الهواء المضغوط عبر أنبوب التفريغ حتى يصل المكبس إلى المركز الميت العلوي.

عند هذه النقطة، يتم تفريغ معظم الهواء المضغوط الموجود في الأسطوانة، وينخفض ​​الضغط بشكل حاد، ويغلق صمام العادم تحت ضغط الزنبرك. وهذه هي شوط التفريغ.

ثم يتحرك المكبس للأسفل مرة أخرى، ليسحب الهواء النقي ويبدأ الدورة التالية.

يعمل ضاغط الهواء المكبس في دورات متكررة من السحب والضغط والتفريغ.

ملاحظة: يتم الآن استبدال ضواغط الهواء المكبسية في سوق الضغط المنخفض تدريجيًا بضواغط الهواء اللولبية، لذلك لا يلزم سوى الفهم الأساسي.

تصنف ضواغط الهواء الحلزونية إلى نوعين:

ضواغط الهواء ذات اللولب المزدوج وضواغط الهواء ذات اللولب الواحد.

1) مبدأ العمل وإدخال ضاغط الهواء المزدوج اللولب

يتكون ضاغط الهواء ثنائي اللولب من زوج من الدوارات (أو البراغي) المتوازية والمتداخلة للذكور والإناث والتي تدور داخل الأسطوانة.

يؤدي هذا إلى إنشاء تغييرات دورية في الحجم في الفراغات بين أخاديد الدوار، بحيث يتم نقل الهواء بشكل مستمر محوريًا من جانب الشفط إلى جانب التفريغ.

بهذه الطريقة، يتم إكمال عمليات السحب والضغط والتفريغ لضاغط الهواء اللولبي.

يقع مدخل ومخرج الهواء على طرفي نقيض من الضاغط.

يتم تحريك أخاديد الدوار الأنثوي وأسنان الدوار الذكر بواسطة المحرك الرئيسي.

2) مبدأ العمل وإدخال ضاغط الهواء أحادي اللولب

يتميز ضاغط الهواء ذو ​​اللولب الواحد بوجود دوار لولبي واحد فقط.

ومع ذلك، من الناحية العملية، فهو يحتوي على ثلاثة أعمدة دوارة: دوار لولبي واحد وعجلتان نجميتان (تروس كوكبية) متعامدتين مع الدوار اللولبي. كعضو في عائلة ضواغط الهواء اللولبية، يوفر ضاغط الهواء أحادي اللولب مزايا مشابهة لتلك التي يتمتع بها ضاغط الهواء ثنائي اللولب. ومع ذلك، لم يتم اعتماده على نطاق واسع في الصناعة بسبب العديد من المشكلات الفنية الصعبة التي لا يزال من الصعب حلها.

أ. العديد من الأجزاء المتحركة:

يحتوي ضاغط الهواء ذو ​​اللولب الواحد على ثلاثة أعمدة دوارة.

علاوة على ذلك، تختلف صلابة الدوار اللولبي والعجلات النجمية (التروس الكوكبية) اختلافًا كبيرًا، مما يؤدي إلى تشوه غير متساوٍ أثناء التشغيل. وهذا يجعل من الصعب ضمان التشابك الدقيق، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة الحجمية. في الضواغط اللولبية الفردية المتوفرة تجاريًا، تُصنع العجلات النجمية من مواد غير معدنية ذات مقاومة تآكل ضعيفة. أثناء التشغيل عالي السرعة، يؤدي التآكل الشديد إلى زيادة التسرب الداخلي، مما يتسبب في انخفاض كبير في معدل التدفق بعد فترة من الاستخدام. عادةً، بعد فترة من الاستخدام. من 3000 إلى 4000 ساعة تشغيل، ينخفض معدل التدفق بمعدل 5% إلى 10%. لذلك، يتميز ضاغط الهواء أحادي اللولب بكفاءة اقتصادية سيئة للغاية في التطبيقات الصناعية. بالإضافة إلى ذلك، فإن التشوه غير المتساوي ودقة الربط الضعيفة يقللان من الاستقرار الميكانيكي للوحدة بأكملها، مما يؤدي إلى ارتفاع معدلات الفشل ومعدلات الصيانة العالية، مما يحد من نطاق تطبيقه.

ب. تحتاج مادة العجلات النجمية (التروس الكوكبية) إلى مزيد من التحسين.

باعتبارها أحد المكونات الأساسية للضاغط اللولبي الفردي، تعمل العجلات النجمية بشكل أساسي كأختام. إذا تم استخدام العجلات النجمية الفولاذية، فإن معامل التمدد الحراري الكبير وحجم التمدد للفولاذ يتطلب خلوصًا كبيرًا نسبيًا بين العجلات النجمية والمسمار. لا يؤدي هذا إلى تسرب عالي وكفاءة منخفضة فحسب، بل يمكن أيضًا أن يتسبب بسهولة في النوبات والفشل الكبير. إذا تم اعتماد المواد المركبة، يمكن تجنب المشكلات المذكورة أعلاه. ومع ذلك، تتمتع المواد المركبة الحالية بقوة منخفضة ومقاومة تآكل ضعيفة. وتحت قوة القص والاحتكاك الميكانيكي أثناء التشغيل، فإنها تتآكل بسرعة، مما يؤدي إلى زيادة التسرب الداخلي وانخفاض الكفاءة. كما تزيد الإصلاحات المتكررة من عبء العمل على موظفي الصيانة وتكاليف الصيانة. أصبح العثور على مادة ذات قوة عالية، وتمدد منخفض، ومقاومة عالية للتآكل مشكلة رئيسية أخرى للمصنعين. ومع ذلك، نظرًا للتقدم الحالي في علم المواد، فمن غير المرجح التوصل إلى حل أساسي على المدى القصير.

ج. يحتاج الملف اللولبي إلى مزيد من التحسين. نظرًا للمشكلتين المذكورتين أعلاه وعدم وجود حلول فعالة في المستقبل المنظور، فإن الترويج لضواغط الهواء أحادية اللولب محدود. لذلك، لم تستثمر المؤسسات البحثية والشركات المصنعة الكبرى لضواغط الهواء كثيرًا في البحث عن التشكيلات اللولبية الفردية، ولم يتم إحراز أي تقدم كبير. يعد العثور على الملف اللولبي الأمثل مهمة رئيسية أخرى قبل الترويج على نطاق واسع. ومع ذلك، نظرًا لتوقعات السوق الضعيفة، لم تستثمر الشركات المصنعة الكبرى بشكل كافٍ، لذلك من الضروري التحسن صعب على المدى القصير.

باختصار، من منظور التطور التكنولوجي الحالي، فإن ضواغط الهواء ذات اللولب المزدوج ليست فقط متقدمة من الناحية التكنولوجية ولكنها أيضًا ناضجة تمامًا في التطبيقات العملية.

3. ضاغط الطرد المركزي

في ضاغط الطرد المركزي، تدور المكره ذات الشفرات على عمود الضاغط.

يتم دفع الغاز الذي يدخل إلى المكره ليدور بواسطة الشفرات، مما يؤدي إلى زيادة في الطاقة الحركية (السرعة) ورأس الضغط الثابت (الضغط). ثم يترك الغاز المكره ويدخل إلى الناشر، حيث يتم تحويل سرعة الغاز إلى ضغط، مما يؤدي إلى زيادة الضغط. ويمر الغاز المضغوط عبر قناة الانحناء والعودة لدخول المكره في المرحلة التالية لمزيد من الضغط حتى يتم تحقيق الضغط المطلوب.

4. ضاغط هواء من النوع الدوامي

يتكون ضاغط الهواء من النوع Vortex من لفافتين مع ملفات تعريف معادلة مزدوجة الوظيفة: لفافة مدارية ولولبية ثابتة، تتداخلان مع بعضهما البعض. أثناء عملية السحب والضغط والتفريغ، يتم تثبيت اللولب الثابت على الإطار، بينما يتم تشغيل اللولب المداري بواسطة عمود غريب الأطوار ومقيد بآلية مضادة للدوران. يقوم بحركة مدارية بنصف قطر صغير حول مركز الدائرة الأساسية لللفافة الثابتة. يتم سحب الغاز من خلال مرشح الهواء الموجود على محيط اللفيفة الثابتة. أثناء دوران العمود اللامركزي، يتم ضغط الغاز تدريجيًا في العديد من غرف الضغط على شكل هلال والتي تتكون من اللفافات المتشابكة والمدارية الثابتة، ثم يتم تفريغه بشكل مستمر من خلال الفتحة المحورية في الجزء الأوسط من اللفافة الثابتة.

5. ضاغط الهواء ريشة

يتم تثبيت الدوار بشكل لا مركزي في غرفة الضغط. يوجد من 4 إلى 6 دوارات على الدوار يمكن أن تنزلق محوريًا نحو مركز الدوار. يتم تثبيت النوابض في الجزء السفلي من الدوارات لإبقاء الدوارات على اتصال بالغرفة في جميع الأوقات.