هر بار که در مورد کمپرسورها صحبت می‌شود کمپرسور پیستونی اولین گزینه‌ای است که به ذهن ما می‌رسد. در حقیقت کمپرسور پیستونی ساده‌ترین و ابتدایی‌ترین نوع کمپرسور می‌باشد. البته ابتدایی به این معنا نیست که کارایی زیادی ندارد. این کمپرسورها هنوز هم جزو پراستفاده‌ترین کمپرسورها در صنعت می‌باشند.اگر اصول فشرده‌سازی هوا یا Air Compression را به طور ساده در نظر داشته باشید. کمپرسور پیستونی با ساده‌ترین شکل این قوانین سروکار دارد. کمپرسورهای پیستونی به کمپرسورهای جابجایی مستقیم یا رفت و برگشتی نیز معروفند. این کمپرسورها استفاده‌ی وسیعی هم در صنعت و هم مصارف خانگی دارند و مزایای خاص خودشان را دارند.
در این مقاله به اصول کمپرسورهای پیستونی و انواع آن‌ها و کاربردهای مهم آن خواهیم پرداخت. آنچه در این مقاله خواهید خواند:
- کمپرسور پیستونی چیست؟
- عملکرد کمپرسور پیستونی و بخش‌های تشکیل دهنده آن
- مزایا و معایب کمپرسورهای پیستونی
- کمپرسورها و قابلیت روغن‌کاری
- کدام نوع کمپرسور برای کار شما مناسب‌تر است؟ به همراه نکاتی در مورد خرید کمپرسور
کمپرسور پیستونی چیست؟
کمپرسورهای پیستونی قدیمی‌ترین و رایج‌ترین نوع کمپرسور می‌باشد که در دو حالت عملکرد رفت و عملکرد رفت و برگشت موجود می‌باشند. برخی از آن‌ها نیاز به روغن‌کاری دارند و برخی بدون روغن‌کاری کار می‌کنند. در این میان تعداد سیلندرها و نحوه‌ی قرارگیری آن‌ها می‌تواند یکی از گزینه‌های تخمین عملکرد و کارایی کمپرسور می‌باشد و تعداد سیلندرها با توجه به کارکرد کمپرسور مشخص می‌شود.
بیشتر کمپرسورهای پیستونی کوچک، سیلندر عمودی دارند و حالت V شکل آن بیشترین استفاده را در صنعت دارد. کمپرسورهای رفت و برگشتی بیشتر در حالت L شکل موجود می‌باشد که سیلندر عمودی فشار کمتر و سیلندر افقی فشار بیشتری دارد و کارایی بالایی این حالت باعث شده است تا برای استفاده‌های ویژه‌ای از این نوع کمپرسورها استفاده کنند.
کمپرسورهایی که روغن‌کاری می‌شوند عموما با روغن کاری افشانه‌ای و یا روغن‌کاری تحت فشار کار می‌کنند. بیشتر کمپرسورها شیر اتوماتیک دارند که اثرات فشار را بر دیسک تنظیم می‌کند، این شیر اتوماتیک همچنین بیشینه فشار قابل تحمل برای کمپرسور را نیز تنظیم می‌کند.
کمپرسور پیستونی چگونه کار می‌کند؟
در یک کمپرسور پیستونی با شیر تنظیم که از دو دیسک فولاد ضد خش ساخته شده است، پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند و هوا را به داخل سیلندر می‌کشد. سپس دیسک بزرگتر حرکت می‌کند تا نیرویی را به سمت پایین وارد کند و اجازه می‌دهد تا هوا از دریچه‌ی ورودی عبور کند. وقتی پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند دیسک بزرگتر مجددا حرکت می‌کند تا از عبور هوا جلوگیری کند. حالا هوا به هر میزان دلخواه با حرکت پیستون تنظیم می‌شود، حرکت پیستون به سمت بالا میزان تراکم و فشرده سازی هوا را تعیین می‌کند.
البته کمپرسورهای رفت و برگشتی صرفا برای متراکم سازی هوا کاربرد ندارند و سایر گازها نظیر نیتروژن و اکسیژن و مواردی از این دست نیز به عنوان سیال در این کمپرسورها به کار گرفته می‌شود. به طور مثال متراکم سازی هیدروکربن‌های حالت گاز با استفاده از این کمپرسورها انجام می‌شود تا ذخیره‌سازی و حمل و نقل آن آسان‌تر شود.
این عملکرد پیستون رفت و برگشتی می‌باشد و انواع مختلف آن با شیرهای مختلف و مکانیزم‌های مختلف تقریبا چنین فرایندی را طی می‌کنند.
بخش‌های تشکیل‌دهنده کمپرسور پیستونی شامل موارد زیر هستند:
- پیستون
- سیلندر
- شیر نگهدارنده
- محور ارتباطی
- میل‌لنگ و محل اتصال آن
- دیسک‌های تنظیم ورود و خروج هوا
- واشر و تسمه‌ها برای جلوگیری از نشت هوا در محل‌های اتصال
مزایا و معایب کمپرسورهای پیستونی
کمپرسورهای پیستونی چندان گران‌قیمت نیستند و نسبت به کمپرسورهای محوری و سانتریفیوژی قیمت نسبتا پایین‌تری دارند. چون تکنولوژی ساخت آن‌ها هم چندان پیچیده نیست عموما در صنایع کوچک از این نوع کمپرسورها استفاده می‌شود.
استفاده از کمپرسورهای رفت و برگشتی در صنایع مختلفی رایج می‌باشد، تقریبا بیشتر ابزارهایی که با هوا کار می‌کنند و یا حالت دمنده دارند و نیاز به هوای فشرده شده دارند از کمپرسور رفت و برگشتی یا سایر کمپرسورها استفاده می‌کند.
یکی از مزایای استفاده از کمپرسورهای رفت و برگشتی این است که ذخیره‌سازی گاز فشرده شده بسیار راحت‌تر می‌باشد. چرا که پس از دریافت هوا و فشرده‌سازی آن توسط پیستون و ورود آن به سیلندر می‌توان از طریق شیر خروجی، گاز فشرده شده را در تانکرها ذخیره‌سازی کرد.
این کمپرسورها اگر به درستی و مهندسی‌شده طراحی شوند دوام بالایی دارند. به دلیل استفاده از دیسک‌های ظریف اگر به خوبی از آن‌ها نگهداری شود مدت زمان زیادی عمر می‌کنند. طراحی این کمپرسورها نسبت به سایر کمپرسورها تا حد زیادی ساده‌تر است و مصرف انرژی آن‌ها نیز کمتر است. همچنین تامین یک فشار ثابت پایین در این کمپرسورها خیلی هزینه‌ی کمتری نسبت به کمپرسورهای محوری دارد.
البته نمی‌توان از مزایای گفته شده برتری کمپرسورهای پیستونی نسبت به سایر پیستون‌ها را برداشت کرد چرا که در حال حاضر کمپرسورهای محوری با میزان سروصدا و نویز کمتر و بدون ساعات توقف و هزینه‌های تعمیر و نگهداری بسیار کمتر در دسترس می‌باشند که فشار بیشتری را هم تامین می‌کنند.
برخی معایب این کمپرسورها نیز در ادامه آورده شده است:
- این کمپرسورها حجم زیادی را اشغال می‌کنند و وزن آن‌ها نیز نسبت به سایر کمپرسورها به نسبت بیشتر است و اگر در ابعاد بزرگتر مثلا ابعاد نیروگاهی از آن‌ها استفاده شود باید محوطه‌ی نسبتا بزرگی را به آن‌ها اختصاص داد و برای طراحی پایه‌ِی آن‌ها نیز باید دقت بیشتری لحاظ شود تا میزان ارتعاش آن‌ها کمتر شود.
- این کمپرسورها مستعد گردوخاک و کثیف شدن هستند و هزینه‌های نگهداری از آن‌ها و تمیز کردن آن‌ها بسیار زیاد می باشد. لوله‌های مکش گرد و غبار و رطوبت موجود در هوا را نیز جذب می‌کنند و در برخی مواقع در عملکرد کمپرسور اختلال ایجاد می‌کنند.
- هزینه‌های تعمیر و نگهداری آن‌ها بیشتر است. مخصوصا در ابعاد نیروگاهی هزینه‌های آن بسیار زیاد است ولی عملکرد بهینه و مصرف انرژی نسبتا پایین آن‌ها مقداری از این هزینه‌ها را جبران می‌کند.
- سروصدای بالا، افت ناگهانی فشار به دلیل عملکرد ضعیف دیسک‌های نگهدارنده و مواردی از این دست هم سایر معایب این کمپرسورها می‌باشند.
کمپرسورها و قابلیت روغن‌کاری
برخی کمپرسورها نیاز به روانکاری دارند تا بهتر کار کنند و میزان دوام آن‌ها نیز بیشتر باشد. قابلیت روانکاری برای کمپرسورهای پیستونی باعث می‌شود تا دیسک‌های گردان آن‌ها بدون هیچ خللی کار کنند و از خورندگی فلزات جلوگیری می‌کند.
اگر کمپرسورها را برای کارگاه‌های خانگی خود می‌خواهید و مشکلی با روغن آن ندارید پیشنهاد می‌شود که حتما نوع دارای قابلیت روغن‌کاری را تهیه کنید چرا که هم قیمت پایین‌تری دارند و هم عمر بیشتری دارند.
اما اگر از کمپرسورها در کارهای مربوط به غذا یا دارو یا تمیزکاری قطعات الکترونیکی و مواردی از این قبیل استفاده می‌کنید حتما از نوع بدون روغن آن استفاده کنید. این نوع کمپرسورهای پیستونی قیمت بالاتری دارند چرا که هوای فشرده شده بدون روغن را تضمین می‌کنند. البته یک راه جایگزین هم وجود دارد که می‌توانید از فیلترهای روغن در کمپرسورها استفاده کنید تا هوای تولید شده بدون ذرات روغن در اختیار شما قرار بگیرد.
به طور کلی کیفیت هوای خروجی می‌تواند تابعی از چند مورد زیر باشد:
- رطوبت موجود در هوا
- نقطه‌ی شبنم یا فشار نقطه‌ی شبنم
- روغن موجود در هوا
- گرد و غبار
- آلودگی‌هایی نظیر میکروذرات و …
بسته به کار خود باید یک کمپرسور با شرایط موردنظر خود تهیه کنید و از آن استفاده کنید.
کدام نوع کمپرسور پیستونی مناسب کار شماست؟
کمپرسورهای پیستونی قیمت نسبتا پایین‌تری دارند و اگر صرفا برای استفاده‌های خانگی نیاز دارید بهتر است از انواع مشخصی استفاده کنید چند نکته در خرید کمپرسور پیستونی متناسب با کار شما در ادامه آورده شده است:
- منبع نیرو: ابتدا باید تعیین کنید که این کمپرسورها از چه منبعی تغذیه شوند. این منابع از سوخت گرفته تا منبع برق می‌توانند متغیر باشند. اگر دسترسی به منبع برق ندارید باید به دنبال خرید کمپرسور با منبع سوختی باشید.
- توان: توان مصرفی و تولیدی کمپرسور یک شاخصه‌ی کلیدی در خرید می‌باشد. ابتدا باید میزان کارایی آن را مشخص کنید، اگر صرفا برای کارهای ساده نظیر نقاشی و یا سمپاشی و کارهای ساده به دنبال یک کمپرسور هستید باید از نوع با توان پایین آن استفاده کنید. اما برای کارهای اساسی‌تر با میزان قدرت بالاتر بهتر است کمپرسورهای با توان بالاتر خریداری کنید.
- پایه‌ها: اگر کمپرسور شما پرتابل یا همان قابل حمل نیست باید سعی کنید کمپرسوری انتخاب کنید که پایه‌های آن کاملا ثابت باشد. چرا که ارتعاش بیش از حد کمپرسورها باعث خورندگی فلزات می‌شود و عمر آن را کاهش می‌دهد.
- قابلیت حمل: اگر دوست دارید کمپرسور قابل حمل تهیه کنید سعی کنید قبل از هر چیز به نوع چرخ‌دار آن فکر کنید که راحت‌تر از انواع دیگر حمل می‌شوند. قابلیت حمل برای کمپرسور یک مزیت محسوب می‌شود اما اگر نیازی ندارید که کمپرسور خود را حمل کنید یقینا کمپرسور ثابت با پایه‌های مستحکم، بازده بالاتری را برای شما تامین می‌کند.
- CFM: یک قابلیت مهم کمپرسور پیستونی که میزان دریافت هوا بر دقیقه را نمایش می‌دهد می‌تواند معیار خوبی برای انتخاب درست یک کمپرسور پیستونی باشد. یک نکته را در نظر داشته باشید که در اکثر کمپرسورهای پیستونی صرفا می‌توان به اندازه‌ی CFM ورودی از هوای خروجی استفاده کرد. یعنی اگر کمپرسور شما 6 CFM توان دریافت هوا داشته باشد شما صرفا می‌توانید به همین مقدار هوای کمپرس شده در خروجی دریافت کنید.
جمع بندی
کمپرسور پیستونی یکی از انواع کمپرسورها می‌باشد که با مکانیزم ساده‌ی تراکم هوا و سایر گازها از طریق سیلندر و پیستون کار می‌کند. این کمپرسورها انواع مختلفی دارند و در دو حالت تک‌گانه و دوگانه با قابلیت رفت و برگشت موجود می‌باشند. این کمپرسورها از اجزای مشخصی ساخته شده‌اند و کیفیت نسبتا مناسبی را برای کسب‌وکارهای صنعتی در مقیاس کوچک و یا تولید توان در مقیاس بزرگتر مثل نیروگاه‌ها تامین می‌کنند.
کمپرسورهای پیستونی در دوحالت قابلیت روانکاری و بدون قابلیت روانکاری موجودند که انتخاب هر کدام از آن‌ها بسته به شرایط شما و نوع کاری که قرار است با آن انجام بدهید می‌تواند صورت بگیرد. در صورتی که قصد خرید کمپرسور پیستونی را دارید بهتر است قبل از هر چیز به نکات مهمی نظیر منبع تغذیه، توان و قابلیت حمل و مواردی از این دست توجه کنید.