كمپرسور پيستوني ( Reciprocating Compressor )

كمپرسور پيستوني ( Reciprocating Compressor )


امروزه در صنعت تبريد بيشتر از كمپرسورهاي پيستوني استفاده مي شود . در اين نوع كمپرسور ها نيز از حركت رفت و آمدي پيستون سيال را متراكم مي نمائيم .
اين نوع كمپرسور اغلب در سيستم تبريد مورد استفاده قرار مي گيرد و ممكن است قدرت آنها از چند دهم اسب تا چند صدم اسب خواهد بود و مي توان از يك سيلندر ويا چند سيلندر تشكيل شده باشد . سرعت دوراني محور كمپرسور ممكن است از 2 تا 6 ( r . s -1 ) تغيير نمايد . در كمپرسور ها ممكن است موتور و كمپرسور از هم جدا بوده كه كمپرسور هاي باز ناميده مي شوند . ( Hermiticaly Compressor ) خواهيم داشت كه بيشتر در يخچالهاي منزل كه موتور كوچكي دارند از اين نوع كمپرسورها استفاده مي شود .
كمپرسورهاي باز با قدرت هاي بالا غالباً افقي بوده و ممكن است دو عمله نيز باشند . در حالي كه كمپرسورهاي بسته معمولاً عمودي و يك مرحله مي باشند .


تقسيم بندي كمپرسورهاي پيستوني :

الف ) از نظر قدرت برودتي به شرح زير تقسيم بندي مي شوند :

1 ـ ريز ـ تا5/ 3 kw/h ( 300 كيلو كالري در ساعت)
2 ـ كوچك ـ از5 / 3 تا 23 kw/h ( 3 تا 20 هزار كيلو كالري در ساعت )
3 ـ متوسط ـ از 23 تا 105 kw/h ( 20 تا 90 هزار كيلو كالري در ساعت )
4 ـ بزرگ ـ بيش از 105 kw/h ( بيش از 90 هزار كيلو كالري در ساعت)

ب ) از نظر مراحل تراكم به كمپرسورهاي يك مرحله اي وكمپرسورهاي دو يا سه مرحله اي .
ج) از نظر تعداد حفره كارگر به حركت ساده به طوري كه مبرد فقط در يك طرف پيستون متراكم مي شود و حركت دوبل كه مبرد به نوبت در هر دو طرف پيستون متراكم مي شود .
د ) از نظر سيلندر به تك سيلندر و چند سيلندر .
و ) از نظر قرار گرفتن محور سيلندرها به افقي و قائم و زاويه ( V شكل و مايل)
ر ) از نظر ساختمان سيلندر و كارتر به تركيبي و انفرادي .
م ) از نظر مكانيزم ميل لنگ و شاتون به بدون واسطه ( معمولي ) و با واسطه .


اجزاء كمپرسور پيستوني تناوبي :

كارتر ـ در كمپرسورهاي قائم و V شكل كارتر يك قسمت اساسي براي اتصال قسمتهاي مختلف است و ضمناً نيروي ايجاد شده را تحمل مي كند لذا بايد سخت و مقاوم باشد .
كارتر هاي بسته تحت فشار مكش بوده و مكانيزم ميل لنگ و شاتون و روغن كاري در آن قرار مي گيرد و براي كنترل سطح روغن شيشه روغن نما و براي دسترسي به مكانيزم ميل لنگ و شاتون و پمپ روغن درپوشهاي حفره اي و جنبي وجود دارد . در كمپرسورهاي كوچك معمولاً يك درپوش حفره اي وجود دارد , به فلانژ بالائي كارتر سيلندر متصل مي گــردد . در كمپرسور هاي متوسط بزرگ كارتر و سيلندر با هم ريخته مي شوند .
اين امر باعث كم شدن تعداد برجستگي ها و هرمتيك بودن كمپرسور و درست قرار گرفتن محور سيلندر ها نسبت به محور درز ( سوراخ ) زير ياطاقان ميل لنگ مي شود .
كارتر كمپرسور معمولاً از چدن ريخته شده بوده و در كمپرسور هاي كوچك از آلياژ آلومينيوم مي باشد.


سيلندرها :

در كمپرسورهاي عمود ( قائم ) و V شكل بدون واسطه بصورت مجموعه دو سيلندر يا بصورت مجموع سيلندرها مي سازند . در سيستم كارتر بوش داخلي پرس مي شود كه باعث كم شدن خورندگي و ساده شدن تعميرات مي گردد و در صورت سائيده شدن قابل تعويض هستند . مجموعه سيلندرها داراي كانال مكش و رانش مشترك مي باشند . تحولات در داخل سيلندر عبارت است از مكش و تراكم رانش مبرد است و بدنه سيلندر نيروهاي فشار گاز و فشردگي رينگها و نيروي نرمال مكانيزم ميل لنگ و شاتون را تحمل مي كند .


پيستون:

در كمپرسورهاي عمودي وV و VV شكل بدون واسطه پيستون هاي تخت عبــوري بكــار مي رود . ولي در كمپرسورهاي غير مستقيم الجريان ساده تر و غير عبوري مي باشد . در پيستون هاي عبوري كه فرم كشيده تري دارند و سوپاپ مكش روي آن قرار دارد كانالي وجود دارد كه از طريق اين كانال بخار مبرد از لوله مكش به سوپاپ مكش هدايت شده . در كمپرسورهاي اتصال مستقيم با اتصال پيستون به شاتون به وسيله اشپيل هاي شناور پيستوني (3 گژنپين ) انجام مي گيرد .

پيستون بدون رينگ معمولاً از چدن يا فولاد با كربنيك پائين ساخته مي شود . پيستون كمپرسورهاي افقي از چدن يا فولاد با تسمه هاي بابيتي در قسمت پائين مي باشد . مهره و پيستون از جنس فولاد است . در پيستون هاي تخت لوله اي سوراخ هاي زير گژنپين بايد در يك راستا و عمود بر محور پيستون باشد . ( براي اينكه در جمع كردن پيستون با شاتون پيستون نسبت به محور سيلندر كج نباشد . در پيستون هاي ديسكي سوراخ زير ميله بايد در يك راستاي سطح خارجي پيستون وسطح نگهدارنده لوله عمود بر محور پيستون باشد. شيارهاي رينگ ها بايد موازي هم بوده و سطوح خارجي آنها عمود بر پيستون باشد . مفصل اتصال پيستون و شاتون ( دسته پيستون ) كاملاً شناور و آزاد است و مي تواند در داخل بوش شاتون و بوشهاي بدنه پيستون آزادانه بچرخد .


رينگ هاي پيستون :

براي جلوگيري از نفوذ گاز متراكم شده به كارتر از رينگ هاي فشار( كمپرسي) و همچنين جلوگيري از خروج روغن از آن از رينگ هاي روغن استفاده مي شود كه در شيارهاي مخصوص روي پيستون سوار مي شوند . رينگ ها بايد حتي الامكان كيپ شيار و در عين حال مانع حركت آزاد پيستون در سيلندر نشوند . تعداد رينگهاي آب بندي بستگي به دور كمپرسور دارد .


واسطه ( كريسكف):

واسطه براي اتصال رابط و شاتون بكار مي رود و يك حركت متناوب مستقـــيم الخط را طي مي كند .


شاتون :

شاتون براي اتصال ميل لنگ به پيستون يا به واسطه بكار مي رود و جنس آن فولاد و بعضي اوقات چدن تشكيل شده از ميله با دو سر كه يكي از آنها اتصال ثابت دارد و ديگري مجزا يا جدا شونده است .


ميل لنگ :

اين قسمت كمپرسور يكي از مهم ترين اجزاء مي باشد و بايد خيلي سخت و محكم و در سطح اتصال آن نبايد در شرايط مختلف خورندگي ايجاد شود . ميل لنگ يك محور چرخنده است كه در حركت دوراني الكتروموتور را توسط شاتون به حركت متناوبي پيستون در داخل سيلندر تبديل مي كند .

چرخ طيّار :
چرخ طيار را روي ميل لنگ بر خار نشانده و با مهره محكم مي كنند . در زماني كه براي انتقال انرژي از الكتروموتور به ميل لنگ از تسمه استفاده مي شود .


كاسه نمد :

براي محكم نمودن ميل لنگ و آب بندي خروجي آن از بدنه كارتر در كمپرسورهاي اتصال مستقيم از كاسه نمد استفاده مي شود . درست كاركردن كاسه نمد باعث آب بندي بودن كمپرسور و در نتيجه كار صحيح كمپرسور مي شود .

كاسه نمدها را مي توان به دو گروه تقسيم كرد:

كاسه نمد كمپرسورهاي اتصال مستقيم با حلقه هاي اصطكاك , آب بندي بين حلقه ها در اثر ارتجاع فنر يا سيليفون يا ديافراگم و همچنين به كمك وان روغني كه ايجاد سيفون هيدروليكي مي نمايد مي باشد . به گروه اول مي توان كاسه نمد سيليفوني و فنري را نسبت داد .
كاسه نمد كمپرسورهاي اتصال غيرمستقيم داراي خانه هاي زياد با حلقه هاي برجسته فلزي يا مسطح با قشر فلوئور است . كاسه نمد سيليفوني با گشتاور ( كوپل) اصطحكاك برتري .
فولاد تا سالهاي اخير در كمپرسورهاي كوچك فريوني با ميل لنگ به قطر تا 40 ميلي متر مورد استفاده قرار مي گرفت. كاسه نمد فنري ـ كار كمتر در تهيه ، معتبر در كار ، مونتاژ ساده و كار ساده تر مزاياي كاسه نمدهاي فنري با سيفون روغني است .
بهترين نوع كاسه نمد فنري با كوپل يا چفت هاي حلقه اي مي باشد كه يكي از گرافيت مخصوص و ديگري از فولاد سخت مي شوند .


سوپاپ هاي مكش و رانش كمپرسور :

در كمپرسورهاي مبرد اين نوع سوپاپ ها خودكار است و بر اثر اختلاف فشار در دو طرفه صفحه سوپاپ بازشده و در اثر ارتجاع فنر صفحه بسته مي شود . مورد استفاده بيشتر را نوع نواري ( صفحه هاي باريك ) ارتجاعي بدون فنر دو طرفه دارد كه يك آب بندي قابل اطمينان را بوجود آورده و مقطع عبور زيادي را ايجاد مي نمايند . صفحات اين نوع سوپاپ ها از صفحات باريك فولادي كه خاصيت ارتجاعي دارند و به ضخامت2/ 0 تا 1 ميــلي متر هستــند تهيــه مي شوند و فرم صفحات مختلف است . اجزاء اساسي هر سوپاپ عبارتند از صفحه سوپاپ , پايه ( نشيمنگاه) كه صفحه روي آن مي نشيند و مقطع عبور و بست را تشكيل مي دهند و محدود كننده صفحات روي پايه . در بعضي از سوپاپ ها صفحه سوپاپ به وسيله فنر به پايه فشرده مي شود . و در كمپرسورهاي فريوني غير مستقيم الجريان سوپاپ هاي مكش و رانش در قسمت فوقاني سيلندر ( تخته سوپاپ ) واقع هستند .


سوپاپ محافظ :

برا ي حفاظت كمپرسور از سانحه در مواقع ازدياد سريع فشار رانش از سوپاپ محافظ استفاده مي شود . ازدياد سريع فشار رانش ممكن است بخاطر نبودن آب در كندانسور يا بسته بودن شير رانش در زمان روشن كردن كمپرسور بوجود بيايد .
در زمان كار كمپرسور سوپاپ محافظ بايد بسته باشد و وقتي فشار از حد مجاز در سيلندر ***** كرد آن باز شده و قسمت رانش را با قسمت مكش كمپرسور مرتبط مي كند . فشار باز شدن سوپاپ محافظ بستگي به اختلاف فشار محاسبه اي ( Pk - Po ) دارد كه معمولاً براي آمونياك و فريون 22 حدود2 / 1 مگا پاسكال يا 12 كيلو گرم بر سانتي متر مربع و براي فريون 12 حدود8/ 0 مگا پاسكال مي باشد كه باز شـدن ســـوپاپ محافــظ در اختلاف فــشار6/ 1 ( آمونياك و فريون 22 ) و يك مگا پاسكال براي فريون 12 تنظيم مي شود .


باي پاس (ميان بر) :

دو نوع ميان بر وجود دارد :
براي كم كردن قدرت مصرفي در استارت كمپرسورهاي متوسط و بزرگ از ميان بر استارت استفاده مي شود و قسمت رانش را به قسمت مكش متصل مي كند و در نتيجه در زمان استارت نيروي وارد بر پيستون حذف مي شود يعني كمپرسور در خلاص كار مي كند و قدرت فقط براي حركت كمپرسور و جبران نيروي انرسي و مقاومت مصرف مي گردد .
ميان بر گاز ممكن است دستي يا اتوماتيك باشد كه در اين صورت براي باز شدن از يك شير برقي (سلونوئيد) استفاده مي شود و بسته شدن از طريق ضربان رله زماني وقتي الكتروموتور دور كافي را بدست مي آورد صورت مي پذيرد .
در ميان بر دستي زمان استارت كمپرسور شيرهاي رانش و مكش هر دو بسته هستند در حالي كه در ميان بر اتوماتيك هر دو باز بوده و در لوله برگشت يك سوپاپ برگــشت بكار مي رود. در كمپرسورهاي كوچك و متوسط تا قدرت 20 كيلو وات معمولاً از ميان بر استارت استفاده نمي شود و الكتروموتور آنها با گشتاور استارت بيشتري انتخاب مي گردد . در كمپرسور هاي بزرگ براي تغيير بازده برودتي از ميان بر تنظيم استفاده مي شود و بطور دستي يا اتوماتيك قسمت سيلندر به قسمت مكش متصل مي گردد و بدين ترتيب بازده برودتي حدود 40 الي 60 درصد كاهش مي يابد .


سيستم روغن كاري :

روغن كاري گرم شدن و خورندگي قسمت هاي متحرك كمپرسور را كم كرده و انرژي مصرفي براي مقاومت را تقليل مي دهد . همچنين باعث آب بندي بيشتر كاسه نمد , رينگ ها و سوپاپ ها مي گردد . در كمپرسور هاي مبرد از روغن هاي مخصوص طبيعي و مصنوعي استفاده مي گردد و براي مبردهاي مختلف روغن هاي متفاوتي بكار مي رود .( با عددي كه نشان دهنده غلظت روغن است) روغن كاري كمپرسورها به دو طريق فشاري يك پمپ كوچك روغن را تحت فشار به ياطاقانها ثابت متحرك مي رساند . پمپ هاي مورد استفاده چرخ دنده اي يا پروانه اي و يا پيستوني مي باشند كه يك سوپاپ آزاد كننده فشار در مسير پمپ سوار مي شود تا از تمركز فشار زياد بر روي پمپ جلوگيري بعمل آورد . نيروي لازم براي كار پمپ از گردش ميل لنگ تأمين مي گردد كه در پمپ هاي پيستوني شناور انتهاي ميل لنگ يك بادامك يا برجستگي خارج از مركز خواهد داشت و در پمپ چرخ دنده اي سر ميل لنگ نيز چرخ دنده اي براي چرخش پمپ دارد و در پمپ هاي پروانه اي انتهاي ميل لنگ داراي يك وسيله گرداننده پره اي مي باشد .


در قسمت مكش پمپ يك ********** قرار مي گيرد . توري در ارتفاع 10 تا 15 ميلي متر از كف كارتر قرار گرفته و تعداد خانه هاي ( شبكه هاي توري) ********** بين 150 تا 300 عدد در يك سانتي متر مربع مي باشد . در قسمت رانش پمپ روغن كمپرسورهاي متوسط و بزرگ يك ********** صفحه اي شكافدار توري ريز قرار مي گيرد كه با كمك آنها وقتي محور بطور دستي مي گردد متناوباً تميز مي شود . فاصله بين صفحات03/ 0 تا1/ 0 ميلي متر است . فشار روغن از طريق سوپاپ مخصوص كنترل مي شود و در صورت افزايش فشار باز شده و روغن از قسمت رانش پمپ به كارتر مي ريزد . معمولاً فشار روغن بين6/ 0 تا 2 اتمسفر بيش از فشار در كارتر است و هر چقدر فشار روغن زياد باشد مقدار روغن خروجي از كمپرسور نيز زيادتر مي گردد . وقتي از ياطاقانهاي لغزنده استفاده مي شود معمولاً تمام روغن از پمپ به ياطاقان فرستاده شده و از طريق كانال هاي مخصوص در ميل لنگ به ياطاقان شاتون و همچنين كاســه نمد مي رود . وقتي ميل لنگ با ياطاقان نوساني استفاده مي شود , روغن به كاسه نمد داده شده و از شيار ميل لنگ به قسمت هاي ديگر روانه مي گردد . كمپرسور ها معمولاً داراي كليد اطمينان روغن هستند كه به فشار روغن كار مي كند و هر زمان كه فشار روغن به دليل خرابي سيستم افت كند موتور را از كار مي اندازد و كمپرسور خاموش مي شود . در سيستم روغن كاري به طريق پاشش كارتر تا نيمه هاي ياطاقان اصلي پر از روغن مي شود و زماني كه ميل لنگ مي چرخد ته شاتون ( قسمت خميده ) وارد روغن شده و با گردش ميل لنگ روغن را به قسمت انتهاي سيلندر و پيستون مي پاشد . گاهي قسمت انتهاي شاتون در اتصال به ميل لنگ داراي محفظه اي است كه در ورود به روغن پر شده و وارد ياطاقان مي شود . سيستم روغن كاري پاششي معمولاً در كمپرسور هاي كوچك مورد استفاده قرار مي گيرد .
در بعضي از كمپرسور ها براي سيستم روغن كاري خنك كننده آبي يا هوائي بصورت كوئل در نظر مي گيرند . در كمپرسور هاي معمولي مخزن روغن همان كارتر كمپرسور است ولي در كمپرسورهاي واسطه اي مخزن روغن مخصوصي در نظر گرفته ميشود.
در كمپرسور هرمتيك از روغن كاري فشاري استفاده مي شود .


سيستم خنك كنندة كمپرسور :

كمپرسورها به دو علت اساسي خنك مي شوند كه يكي اصطكاك بين قطعات متحرك و ديگري افزايش درجه حرارت ناشي از تراكم بخار است . خنك كردن كمپرسور به منظور جلوگيري از كاهش كارآيي كمپرسور و همچنين نگهداري كيفيت روغن و روغن كاري است .
روغني كه براي روغن كاري به گردش در مي آيد وسيله خوبي براي جـــذب و دفع گرمــا مي باشد و به همين جهت در بعضي از كمپرسورها خنك كننده مخصوص بــراي روغن بكار مي رود و در بعضي از كمپرسورها سطح خارجي را پره دار مي سازند تا سطح تبادل حرارتي آنرا با هوا زياد كنند و در بعضي انواع نيز از يك موتور و پنكه جهت عبور هوا بر روي كمپرسور و خنك كردن آن استفاده مي شود .
در سيستم هائي كه تقطير مبرد به وسيله آب خنك كننده برج است , كمپرسور نيز با آب خنك مي شود . براي گردش آب لوله با محفظه اي در قسمت مجاور بالاي سيلندر در نظر گرفته مي شود كه به كيسه خنك كننده معروف است . كمپرسور هاي هرمتيك ( بسته ) كه موتور و كمپرسور در يك پوسته قرار دارند بيشتر در معرض داغي قرار دارند و معمولاً با عبور دادن بخار قسمت مكش كمپرسور با اطراف موتور گرماي آنرا مي گيرند .