هر آنچه باید درباره ی کمپرسور هوا ( پمپ باد ) بدانید

کمپرسور هوا یا همان پمپ باد، یکی از کاربردی‌ترین ابزارهایی است که در صنایع مختلف، از کارگاه‌های کوچک و بزرگ گرفته تا مصارف خانگی و حتی پزشکی، نقش کلیدی ایفا می‌کند. این دستگاه با مکش هوا از محیط اطراف و فشرده‌سازی آن در یک مخزن، انرژی فشرده‌ای را ذخیره می‌کند که بعداً می‌توان آن را برای انجام کارهای مختلف مکانیکی، پنوماتیکی یا تمیزکاری استفاده کرد. در واقع پمپ باد به نوعی یک منبع قدرت جایگزین است که نیروی محرکه مورد نیاز بسیاری از ابزارهای صنعتی و کارگاهی مانند بکس بادی، میخکوب، رنگ‌پاش، دستگاه‌های CNC و حتی ابزارهای دندان‌پزشکی را تأمین می‌کند. جالب است بدانید که تاریخچه این دستگاه به دهه‌ها پیش بازمی‌گردد و با پیشرفت تکنولوژی، انواع مختلفی از کمپرسورها با طراحی‌ها و ظرفیت‌های متنوع وارد بازار شده‌اند که هرکدام برای کاربرد خاصی طراحی شده‌اند.

کمپرسور هوا چیست و چگونه کار می‌کند؟

اصول عملکرد یک کمپرسور هوا نسبتاً ساده اما از نظر مهندسی بسیار دقیق و حساس است. فرآیند کار این دستگاه بر پایه فشرده‌سازی هوا از طریق یک پیستون یا روتور و ذخیره آن در مخزن انجام می‌شود. در مرحله اول، هوا از طریق یک فیلتر به درون کمپرسور کشیده می‌شود. سپس این هوا توسط مکانیزم فشرده‌سازی (که می‌تواند پیستونی، روتاری یا اسکرو باشد) تحت فشار قرار گرفته و حجم آن کاهش می‌یابد، در حالی که انرژی آن افزایش پیدا می‌کند. این هوای فشرده سپس وارد مخزن ذخیره‌سازی می‌شود تا در زمان نیاز از طریق شیلنگ یا اتصالات خاص به ابزار مورد نظر منتقل شود. یکی از نکات بسیار مهم در این فرآیند، سیستم قطع‌کن خودکار دستگاه است که هنگام رسیدن فشار به حد مجاز، کمپرسور را خاموش می‌کند تا از آسیب به اجزای داخلی جلوگیری شود. در کمپرسورهای پیشرفته‌تر، سیستم‌های خنک‌کننده، شیرهای اطمینان، سنسورهای حرارتی و کنترل دیجیتال نیز تعبیه شده‌اند تا عملکرد دستگاه ایمن و بهینه باشد.

تاریخچه کمپرسور باد به قرن‌ها پیش بازمی‌گردد، زمانی که انسان‌ها برای اولین‌بار تلاش کردند تا با فشرده‌سازی و هدایت هوا، انرژی مورد نیاز خود را برای انجام فعالیت‌های مختلف فراهم کنند. نخستین کاربردهای ابتدایی از کمپرسور هوا به شکل دم‌پا یا دم‌افزار دستی در صنایع فلزکاری دیده شده است. در دوران باستان، آهنگران با استفاده از دم‌پاها هوا را به درون کوره‌های خود می‌فرستادند تا دمای لازم برای ذوب یا شکل دادن فلزات را افزایش دهند. این ابزارها به نوعی نخستین نمونه‌های کمپرسورهای هوا محسوب می‌شوند.

با شروع انقلاب صنعتی در قرن هجدهم و نوزدهم، نیاز به دستگاه‌هایی که بتوانند به صورت مداوم و با توان بالا هوا را فشرده کنند، افزایش یافت. در این دوران، مهندسان اروپایی شروع به طراحی دستگاه‌های مکانیکی برای فشرده‌سازی هوا کردند. در سال ۱۸۷۲، یک مخترع آلمانی به نام آگوست ریتلینگهاوزن نخستین کمپرسور هوا با طراحی پیستونی را ساخت که به کمک نیروی بخار کار می‌کرد. این سیستم‌ها پایه‌گذار طراحی‌های امروزی کمپرسورهای پیستونی بودند که امروزه در بسیاری از صنایع استفاده می‌شوند.

فشرده سازی هوا و گاز و خروج آن با فشار بالا مهم ترین کاری است که توسط کمپرسور انجام می شود که همین کار فشرده کردن نیز با توجه به انواع کمپرسور مکانیزمی متفاوت دارد و در ادامه این بحث نیز به معرفی انواع کمپرسور باد می پردازیم. هوا در داخل کمپرسور به دو صورت دینامیکی و جابجایی مثبت فشرده می شود که در ادامه هر کدام از این دو مورد را به صورت مفصل معرفی و کارکرد هر کدام را نیز توضیح خواهیم داد.

کمپرسور دینامیکی

عملکرد این کمپرسور ها مستقیما بستگی به شرایط بیرونی دارد و اگر تغییری در فشار ورودی ایجاد شود روی ظرفیت آن نیز تاثیر می گذارد. کمپرسور های دینامیکی در دو نوع جریان محوری و جریان شعاعی یا گریز از مرکز وجود دارند که نحوه عملکرد هر کدام از آنها متفاومت است، جریان محوری و جریان شعاعی مکانیزم دینامیکی دارد.

کمپرسور جابجایی مثبت 

پس از اینکه دانستیم نوع دینامیکی کمپرسور چیست ؟ کمپرسور جابجایی مثبت و انواع آن را معرفی می کنیم. در این نوع از کمپرسور هوا از یک ناحیه پر حجم یه یک ناحیه کم حجم منتقل می شود که این جابجایی باعث مکش هوا و فشرده شدن آن می شود و به این عمل جابجا کردن هوا ، اصطلاحا جابجایی مثبت گفته می شود که در یک دسته بندی کلی توسط دو نوع کمپرسور روتاری یا چرخشی و کمپرسور رفت و برگشتی انجام می شود.

انواع کمپرسورهای باد

کمپرسورهای باد به لحاظ مکانیزم عملکرد ، نوع استفاده ، حجم تولید هوای فشرده و... به چندین دسته مختلف طبقه بندی می شوند که به عنوان مثال میتوان به کمپرسورهای صنعتی اسکرو، کمپرسور های روتاری، کمپرسورهای پیستونی ، کمپرسورهای یخچالی (محوری) ، کمپرسوهای سانتریفیوژ (توربو) و انواع و اقسام بسیار متفاوت دیگر نام برد که در اندازه ها و کاربردهای بسیار متفاوتی از آنها استفاده می شود. برای مثال درون آکواریوم شما برای تولید اکسیژن در آب از یک کمپرسور کوچک استفاده می شود یا برای بهبود احتراق و اکسیژن رسانی بیشتر در محفظه احتراق موتور خودروهای اسپرت از یک کمپرسور سانتریفوژ موسوم به توربو شارژر استفاده می کنند. در کل مهم ترین و کاربردی ترین کمپرسورها درصنعت و... مربوط به پمپ باد های پیستونی است.

کمپرسور روتاری (دورانی)

کمپرسور روتاری از انواع کمپرسور جابجایی مثبت و دارای دو محفظه است که در یکی از آنها گاز و هوا مکش می شود و در محفظه دوم پیستون و سیلندر با حرکتی که دارند، موجب فشرده شدن هوا می شوند. در واقع می توان گفت عملیات اصلی فشرده سازی هوا در محفظه دوم و با کمک سیلندر و پیستون انجام می شود

کمپرسور اسکرو

کمپرسور اسکرو یکی از انواع کمپرسور باد جابجایی مثبت است که از آن به صورت گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود. مکانیزم کار در این وسیله به این صورت است که به کمک چرخش روتور ها در جهت مخالف یکدیگر که به شکل نر و ماده هستند کار فشرده سازی هوا انجام می شود و این فشرده سازی به این صورت است که با چرخش موتور، روتور نیز می چرخد و پیچ های نر و مادگی در هم درگیر شده و با چرخش، هوا را به داخل مکیده و فشرده می کنند.

کمپرسور باد پیستونی

کمپرسورهای پیستونی از لحاظ عملکرد به دو نوع روغنی و بدون روغن تقسیم بندی می شوند. منظور از کمپرسور هوا روغنی استفاده از روغن های روان کننده در محفظه تولید هوای فشرده برای روانکاری قطعات و به حداقل رساندن اصطکاک میان سیلندر و پیستون است.

کمپرسورهای پیستونی طرز کاری مشابه با موتورهای احتراق درونی دارند و قطعات متحرک آن نیز کاملا شبیه به این موتورها است. در کمپرسورهای باد (پمپ باد) پیستونی ، الکتروموتور یا موتور سوختی (دیزل و بنزین) میل لنگ را به چرخش درمی آورد و میل لنگ نیروی چرخشی الکتروموتور را به حرکت رفت و برگشتی شاتون (میل یا دسته پیستون) و پیستون تبدیل می کند. پیستون به رینگ های آببندی موسوم به "رینگ پیستون" مجهز شده و به بدنه سیلندر کاملا مماس شده است و اجازه نفوذ روغن به داخل محفظه سیلندر و نیز نفوذ هوای فشرده به محفظه زیر پیستون را نمی دهد. هوای ورودی با پایین رفتن پیستون از طریق سوپاپ ورودی مکیده شده و در زمان بالا آمدن پیستون هوای به دام افتاده داخل سیلندر فشرده شده و هنگامی که به حداکثر فشار خود رسید از طریق سوپاپ خروجی به وسیله لوله فلزی به داخل مخزن ذخیره منتقل می شود.

کمپرسور باد روغنی

کمپرسور باد بدون روغن ( سایلنت )