کمپرسور روتاری چیست؟

آشنایی اجمالی

می توان گفت که کمپرسورهای روتاری به‌طور کلی از دو بخش تشکیل شده‌اند: از یک محفظه سیلندر مانند و یک پیستون دوار که در داخل محفظه گردش می کند. اگر چه قطعات دیگری نیز در این فرایند دخیل هستند، ولی در حقیقت عمل مکش گاز و همچنین عمل فشرده سازی و خروج گاز از کمپرسور به کمک همین دو بخش انجام می شود. کمپرسور روتاری را به خاطر همین نحوه عملکرد کمپرسورهای دورانی – پیستونی نیز می خوانند. حرکت دورانی پیستون در داخل سیلندر، فضای سیلندر را به دو بخش تقسیم می کند که این دو فضا با حرکت دورانی پیستون به طور پیاپی کاهش و افزایش می یابد. این عمل، در یک سمت باعث فشرده سازی گاز و خروج آن از سیلندر شده و در بخش دوم مکش گاز از لوله ورودی را ممکن می سازد.

انواع کمپرسورهای روتاری بر اساس سرعت دوران و تعداد پره های سیلندر دسته بندی می شوند. سرعت دوران در کمپرسورهای روتاری می تواند ثابت و یا متغیر باشد؛ که بسته به نیاز فرایند تعیین می شود.

اما برای اینکه درک عمیق‌تری از نحوه کمپرسور روتاری چیست؟ داشته باشیم، باید نگاهی دقیق‌تر به همکاری دو قطعه کلیدی بیندازیم: «رینگ پیستونی» و «تیغه جداکننده». تصور کنید که یک استوانه توخالی (سیلندر) داریم که در مرکز آن یک محور می‌چرخد. روی این محور، یک پیستون دوار (که شبیه به یک سیلندر توخالی خارج‌مرکز است) قرار گرفته است. وقتی موتور روشن می‌شود، این پیستون داخل سیلندر می‌چرخد، اما نه در مرکز دقیق! این چرخش خارج‌مرکز باعث می‌شود فضای خالی بین پیستون و سیلندر به طور مداوم تغییر کند.

نقش تیغه جداکننده (Vane) نیز بسیار حیاتی است. این تیغه که در یک شکاف روی بدنه سیلندر قرار دارد، توسط یک فنر کوچک همیشه به سطح بیرونی پیستون فشار می‌آورد. در واقع، این تیغه نقش یک دیوار متحرک را بازی می‌کند که فضای داخلی را به دو محفظه «مکش» و «فشرده‌سازی» تقسیم می‌کند. بدون وجود این تیغه، گاز فشرده شده به سمت ورودی برمی‌گشت و هیچ سرمایی تولید نمی‌شد. این تعامل دقیق مکانیکی است که باعث می‌شود کمپرسورهای روتاری با راندمان بالا کار کنند.

نحوه عملکرد کمپرسور های روتاری

در این بخش از مقاله کمپرسور روتاری چیست قصد داریم به طرز کار این کمپرسور ها اشاره کنیم. به طور کلی می توان گفت که انجام فرایند در پنج مرحله صورت می گیرد تا به یک سیکل کامل برسد. این مراحل پنج گانه به شرح زیر است:

• شروع : با حرکت از نقطه شروع شیر ورودی باز شده، حرکت دورانی پیستون در داخل محفظه سیلندر آغاز می شود.
• مکش : با شروع حرکت دورانی پره ها در داخل محفظه، در بخشی از فضای آن خلأ ایجاد شده و این نیروی خلأ باعث مکش گاز از شیر ورودی می شود.
• فشرده سازی (تراکم) : در این مرحله، شیر تخلیه بسته بوده، دوران پره ها باعث می شود گاز وارد شده پشت شیر تخلیه فشرده شود. این عمل باعث بالا رفتن دما و فشار سیال می گردد.
• تخلیه : بعد از اینکه فشار و دمای سیال به میزان تعیین شده برسد، شیر تخلیه باز شده، گاز با دما و فشار بالا به بیرون از سیلندر تخلیه می گردد.
• پایان : در نقطه پایان حرکت 360 درجه ای پره ها در سیلندر تمام شده و سیکل عملکرد با رسیدن به نقطه نهایی، مجدداً به نقطۀ شروع باز می گردد.

طبیعی است که پس از راه اندازی دستگاه، مراحل بالا به صورت یک سیکل و به موازات هم رخ می دهند.

اگر بخواهیم این مراحل پنج‌گانه را به زبان ساده تفسیر کنیم، می‌توانیم بگوییم که وقتی پیستون شروع به چرخش می‌کند، در یک طرف تیغه جداکننده، فضای خالی بزرگ و بزرگ‌تر می‌شود (مکش). در این حالت، چون فشار در آن ناحیه کم می‌شود، گاز مبرد مانند دوغاب که به داخل نی کشیده می‌شود، با نیرو از لوله ورودی به داخل کشیده می‌شود.

همزمان در طرف دیگر تیغه، فضای خالی کوچک و کوچک‌تر می‌شود. گازی که از چرخش قبلی در آنجا حبس شده، راه فرار ندارد و مجبور می‌شود با شدت فشرده شود (تراکم). وقتی فشار به حد نصاب رسید، شیر خروجی باز شده و گاز داغ با قدرت به بیرون پرتاب می‌شود. زیبایی این سیستم در این است که این پروسه در هر دوران ۳۶۰ درجه‌ای پیستون به صورت پیوسته و بدون وقفه اتفاق می‌افتد، برخلاف کمپرسورهای پیستونی که فقط در نصف دور کار مفید دارند.

آشنایی با اجزا

اگر یک کمپرسور روتاری را برش دهیم، می توانیم اجزای درونی آن را ببینیم. همین طور که گفته شد، انجام فرایند مکش، فشرده سازی و تخلیه در این کمپرسورها به وسیلۀ دوران یک پیستون دوار (همان پره) در داخل سیلندر انجام می گیرد که این پره ها می توانند بسته به ظرفیت کمپرسور بین یک تا چند عدد باشند. ولی برای طی شدن این فرایند، نیاز به قطعات دیگری نیز در دستگاه کمپرسور است. این اجزا شامل لوله مکش یا ورودی، لوله تخلیه، آکومولاتور، یاتاقان ها (شامل یاتاقان اصلی و یاتاقان کف)، استاتور، روتور، میل لنگ، پره جدا کننده، مافلر و … می باشد. هریک از این اجزا به منظور مشخصی بر روی یک کمپرسور روتاری نصب می شود؛ برای مثال روتور به کمک میل لنگ به حرکت درآمده و باعث دوران پیستون می شود. یا پره جدا کننده به این شکل عمل می کند که سیلندر را به دو بخش مجزا تقسیم کرده و جلوی نشت گاز فشرده شده به بخش دیگر را می گیرد.

مزایای استفاده از کمپرسور های روتاری

در این بخش از مقاله کمپرسور روتاری چیست قصد داریم به تفاوت های این کمپرسور و کمپرسور های پیستونی بپردازیم. دلیل اینکه امروزه از کمپرسورهای روتاری بیشتر از کمپرسور های پیستونی استفاده می شود، موارد زیر است:

• افزایش بازدهی کمپرسور : بازده کمپرسورهای روتاری نسبت به کمپرسورهای پیستونی بالاتر است. این افزایش بازده به خاطر کاهش میزان اتلاف در شیر تخلیه و درگیر کردن بیشتر فضای سیلندر ممکن می شود.
• سروصدا و لرزش کمتر : کمپرسورهای پیستونی لرزش و سروصدای بالایی دارند که در کمپرسورهای روتاری به خاطر نداشتن قطعات اضافه و نیاز نداشتن به تغییر حرکت از دورانی به خطی، این لرزش ها به حداقل میزان ممکن می رسد.
• وزن و اندازه کمتر : نحوه عملکرد کمپرسورهای روتاری به گونه ای است که نیاز به فضای کمتری خواهد داشت و همچنین به خاطر کمتر شدن قطعات، وزن کمتری هم دارد. کمپرسورهای روتاری حدود چهل درصد سبک وزن‌تر و کم حجم‌تر از کمپرسورهای پیستونی هستند.

معایب کمپرسور های روتاری

طبیعتاً هر دستگاهی که در صنعت تولید می شود، در کنار مزایا، معایبی نیز خواهد داشت. برخی از عیب هایی که برای کمپرسور روتاری برشمرده می شود، البته در مقایسه با کمپرسورهای پیستونی نیست. بلکه با کمپرسورهای رده بالاتری مقایسه می شود. موارد زیر را می توان جزء معایب این کمپرسورها برشمرد :

• ظرفیت پایین : به خاطر شکل ساختاری کمپرسورهای روتاری، حداکثر میزان ظرفیت این کمپرسورها می تواند حدود هجده کیلووات باشد.
• بازدهی پایین : به خاطر مقاومت شیر تخلیله و همچنین ایجاد فضای کلیرانس، کمپرسورهای روتاری نسبت به کمپرسورهای رده بالاتر، بازدهی پایینی دارد.
• محدودیت های بهره‌وری : استفاده از کمپرسورهای روتاری در دستگاه های تهویه با محدودیت هایی روبروست. این کمپرسورها برای عملکرد بهینه نیاز به فشار هوای بالایی دارند. به همین خاطر در مناطق شرجی و هم سطح دریا قابل استفاده نیستند.

جمع بندی

کمپرسورهای روتاری جایگزین خوبی برای کمپرسورهای پیستونی قدیمی هستند. فرایند فشرده سازی و مکش گاز در کمپرسورهای روتاری به کمک یک سیلندر و یک پیستون دوار انجام می شود. امروزه از کمپرسورهای روتاری به خاطر بازدهی بیشتر و سروصدای کمتر در ساخت انواع وسایل سرما ساز و تهویه هوا استفاده می گردد. امیدواریم مقاله کمپرسور روتاری چیست توانسته باشد به بخشی از سوالات شما درباره این دستگاه پاسخ دهد. در صورتیکه سوالی دارید از طریق بخش نظرات بپرسید تا کارشناسان ما در اسرع وقت به شما پاسخ دهند.