کمپرسور دستگاه های سرد کننده کولرگازی اسپلیت و چیلرتراکمی و اجزاء آن
کمپرسور چگونه کار می کند؟
کمپرسور به عنوان قلب سیستم تراکمی بوده و کار آن گردش گاز در سیستم است. کمپرسور سیستم های سرد کننده و سیستم های تهویه مطبوع با موتور الکتریکی کار می کند، ماده سرما زا در کمپرسور متراکم شده و با حرارت بسیار بالایی وارد کندانسور می شود. پس از طی مسیر در لوله های کندانسور حرارت خود را پس داده و به تدریج دمای آن کاهش پیدا می کند. تمامی کمپرسور ها دارای تلفات انرژی هستند که مهمترین آنها راندمان بر اثر وجود اصطکاک بین قطعات می باشد. نوع دیگر تلفات انرژی پس زده شدن ماده سرمازای متراکم و رانده شده به بیرون کمپرسور که دوباره به درون آن نشت می کندکه به کارایی آن تاثیر نامطلوب می گذارد، می باشد. نوع سوم تلفات انرژی کاهش کارایی حجمی کمپرسور می باشد. به طور مثال اگر حجم جابجایی محاسبه شده یک کمپرسور در هر دور گردش و یا هر حرکت پیستون ۲۰ اینچ مکعب میباشد. ولی در عمل فقط ۱۲ اینچ مربع بخار از خود عبور دهد، کارایی حجمی آن پایین خواهد آمد.
فرمول محاسبه کارایی حجمی یک کمپرسور عبارت است از:
میزان حجم محاسبه شده یا حجم واقعی کمپرسور / میزان حجم گاز ورودی به کمپرسور = کارایی حجمی کمپرسور
سه عامل تاثیر گذار بر کارایی حجمی کمپرسور عبارتند از: ۱ - اگر فشار در کندانسور بالا باشد، مقدار گاز خروجی از لوله دهش کمپرسور در هر ضربه کمپرسور کاهش می یابد. ۲- اگر فشار گاز لوله مکش به کمپرسور کم باشد، مقدار گاز خروجی از آن برای پر کردن استوانه کمپرسور در هر ضربه کاهش می یابد. ۳- اگر حجم سیلندر در زمانی که پیستون در نقطه مرگ بالا است، زیاد باشد. به علت کمبود گاز کارایی کمپرسور کم می شود. کمپرسور ها به طور کلی از نظر لوله بیرونی به دو نوعند: سه لوله ای و پنج لوله ای. در کمپرسور های سه لوله ای یکی از آنها لوله شارژینگ و دومی لوله رفت یا فشار سومی لوله مکش یا برگشت است. در کمپرسور های پنج لوله ای دو لوله آن از درون محفظه روغن عبور مسکند. در این حالت از لوله رفت گاز به کندانسور اول می رود و در برگشت به داخل کمپرسور رفته و در نتیجه گرمای خود را به روغن کمپرسور داده و روغن کمپرسور را روانتر می کند و گازی که میخواهد وارد کندانسور دومی شود، زودتر به مایع تبدیل شده و در نتیجه سرما زایی مطلوب خودهد بود. در مرحله دیگر اگر لوله رفت کندانسور و گاز موجود در آن مقداری راه زیاد طی کرده و مایع شده باشد، هنگام ورود به کمپرسور گاز مایع با روغن کمپرسور تبادل حرارت انجام می دهد. یعنی گاز گرمای روغن را گرفنه و مجددا به کندانسور دومی می رود و از آنجا مقدار گرمایی را که جذب نمود به بیرون داده و در نهایت بیرون داده و در نهایت روغن کمپرسور خنک می شود. از این سیستم بیشتر در یخجال ها استفاده می کنند. در برخی از یخجال ها، دو لوله کمپرسور به عنوان گرم کن دو درب یخجال به کار می رود.
انواع کمپرسور
کمپرسور سیلندر پیستونی
این نوع کمپرسور را رفت و برگشتی یا متناوب که همان جلو و عقب رفتن پیستون در یک خط مستقیم است، نیز می گویند. هنگامی که پیستون به سمت بالا در سیلندر حرکت می کند، تمامی گاز مبرد را متراکم کرده و از سوپاپ دهش به بیرون می راند و هنگامی که به پایین یا عقب حرکت می کند با ایجاد خلاء نسبی گاز مبرد از طریق سوپاپ مکش وارد کمپرسور می شود. این سیکل عملیات ادامه می یابد. کمپرسور های سیلندر پیستونی با کارکرد آرام بر اساس تعداد سیلندرها طبقه بندی می کنند. بیشتر آنها یک سیلندر و یا دو سیلندر در سیستم های بسته به کار می روند. کمپرسور تک سیلندر عمودی، افقی، 45 درجه یا مایل و کمپرسورهای دو سیلندر عمودی، دو سیلندر به شکل وی، سه سیلندر به شکل دبیلو، سه سیلندر ستاره ای، چهار سیلندر عمودی، چهار سیلندر به شکل ویاز انواع کمپرسور ها هستند. کمپرسور لوله اتومبیل از نوع تناوبی است که از نوع صفحه ای مورب می باشد. در این کمپرسور میل لنگ و دستک وجود ندارد. همچنان که با چرخش محور، صفحه گردان مورب هم شروع به چرخش نموده و پیستون را در سیلندر به جلو و عقب می برد. این نوع کمپرسور ممکن است دارای سه سیلندری باشد که به طور شعاعی دور محور سوار می شوند. چون پیستون دو طرفه است. در هر حرکت پیستون هم عمل تراکم و هم عمل مکش گاز به داخل سیلندرها هم زمان صورت می گیرد. یک کمپرسور سه سیلندر از این نوع می تواند کار یک کمپرسور معمولی شش سیلندر با همان ابعاد و ظرفیت را انجام دهد.
کمپرسور باز
این نوع از کمپرسور ها از موتور الکتریکی خود جدا هستند و به وسیله تسمه و یا گیربکس به یکدیگر کویل می شوند. برخی از آنها تک سرعت و برخی مجهز به مکانیسم تغییر دور هستند. کمپرسور های با دور کم دارای توان بالایی بوده و با تغییر تعداد دورهای موتور می توان ظرفیت های مطلوبی را برای شرایط کاری مختلف به وجود آورد. کاهش تعداد دور های موتور در آسان روشن شدن یا نیروی استارت کم کمک می کند. مکانیسم تغییر دوران موتور الکتریکی می تواند به صورت تسمه ای و یا کلاچ هیدرولیکی باشد. تسمه هایی با مقطع وی شکل می توانند تا 98 % نیرو را انتقال دهند. 2 % باقیمانده در شلی و یا اصطکاک تسمه با فلکه تلف می شود. موتور و کمپرسور در نقطه کویل باید در یک خط باشد. چنانچه این نقطه مهم رعایت نشود، فشار های نامتعادلی بر روی یاتاقان های انتهایی موتور و کمپرسور وارد خواهد شد. شکل 1 یک نوع کمپرسسور باز دو سیلندر را نشان می دهد. دور کمپرسور در دقیقه را می توان از فرمول زیر به دست آورد:
قطر فلکه موتور / دور موتور در دقیقه × قطر فلکه کمپرسور = در کمپرسور در دقیقه
کمپرسور بسته
در این سیم پیچ موتور الکتریکی و کمپرسور در یک پوسته قرار دارند و دو نوع هستند. یک نوع سیم پیچ و کمپرسور در یک محفظه فولادی گنبدی شکل قرار دارند و دو طرف پوسته یا جوش محکم شده و دسترسی به داخل آن غیر ممکن است. در این نمونه موتور و کمپرسور بر روی فنر و یا لاستیک در داخل محفظه نصب شده اند. نوع دوم سیم پیچ و کمپرسور در یک محفظه قرار دارند ولی قطعات بدنه کمپرسور به وسیله پیچ و مهره قاب لدسترسی اند. این محفظه در خارج روی پایه های ضربه گیر لاستیکی و یا فنر سوار شده تا از لرزش آن جلوگیری به عمل آورد. هرگاه عیبی در کمپرسور به وجود آید با باز کردن می توان آن را بر طرف کرد. خنک کردن موتور الکتریکی کمپرسور های بسته به دو روش انجام می شود. یک روش پرس شدن دو قسمت گنبدی شکل برای انتقال حرارت از سیم پیچ های موتور به هوای محیط است و روش دوم گردش گاز لوله مکش در اطراف موتور و جذب گرمای آن و سپس ورود به کمپرسور می باشد. البته این گاز نباید زیاد گرم شده که بر راندمان کمپرسور تاثیر نامطلوب بگذارد. البته این دو روش در کارخانه سازنده اعمل می شوند.
کمپرسور های بسته دارای موتور های الکتریکی از نوع القایی هستند. نمونه خازن دار آنها در سه نوع وجود دارد. موتور استارت خازنی = رانش القایی ، موتور استارت خازنی = رانش خازنی ، موتور رانش خازنی. این وتور های بسته، چهار قطبی 1700 rpm/min و یا دو قطبی 3400 rpm/min هستند. موتور های الکتریکی کمپرسور بسته نوع القایی تک فاز بر پنج نوع زیر می باشد:
1 – موتور الکتریکی دو میدانی SD: با دو سیم پیچ ( استارت و رانینگ ) که به نیروی استارت کمی برای روشن شدن نیاز دارند و برای سیستم های مجهز به لوله مویین به کار می رود. یک رله ( حرارتی ، ولتاژی یا جریانی ) در خارج از موتور دارند. چون نباید در داخل پوسته موتور کمپرسور جرقه ای ایجاد شود.
2 – موتور الکتریکی استارت خازنی – رانش القایی CSIR : به نیروی استارت بالا برای روشن شدن نیاز دارد، که با سری کردن یک خازن در مدار سیم پیچ این نیرو ایجاد می شود.
3 – موتور الکتریکی استارت خازنی = رانش خازنی CSR: دارای نیروی استارت قوی و ضریب قدرت رانش بالا است. خازن استارت با رله و سیم پیچ استارت به صورت سری و نیز خازن ررانش با سیم پیچ استارت به صورت سری به یکدیگر وصل می شوند. ولی خازن رانش پیوسته در مدار خواهد بود.
4 – موتور خازنی دو میدانی دائمی : دارای نیروی پیچشی استارت مطلوب بوده و بیشتر بر روی سیستم های کوچک دارای لوله مویین و یا سوپاپ انبساطی کنار گذر نصب می گردد.
اجزای مختلف کمپرسور
سر سیلندر
دارای دو حفره است و سوپاپ های دهش و مکش ماده سرمازا روس سر سیلندر نصب می شوند.
سیلندر
سیلندر فضایی است که پیستون در داخل آن حرکت رفت و برگشتی دارد. جنس سیلندر معمولا از چدن ریختگی فشرده و بدون مک با مخلوط کمی از نیکل می باشد تا از نفوذ گاز ماده سرمازا به بیرون جلوگیری کند. برخی از این نوع سیلندر ها دارای پره هایی بر روی سطح خارجی خود هستند که با جریان هوا و برخی دوجداره بوده که با آب خنک می شوند. در بسیاری از موارد کارتل و سیلندر یکپارچه هستند و به علت نداشتن اتصالات زیاد خوب آب بندی می شود و همچنین تنظیم کردن یاتاقان های میل لنگ و سیلندر آسانتر است.
پیستون
پیستون ها از جنس چدن و یا برنز ساخته می شوند و سطوح خارجی آن را تراش و صیقل می دهند. پیستون ها با قطر کوچک دارای شیار مخصوص روغن هستند و پیستون هایی با قطر بزرگتر ( 1 الی 2 / 1 اینچ بالاتر ) ممکن است دارای چند شیار در سطح خارجی خود باشند. در این شیار ها رینگ نص می گردد. چون درجه حرارت سیلندر و پیستون بندرت از 200 درجه فارنهایت می گذرد، انبساط حاصل از حرارت مشکلی ه وجود نخواهد آورد. فضای باز یا خلاصی بین سیلندر و پیستون تقریبا معادل 0002/0 اینچ برای هر قطر اینچ پیستون در نظر گرفته می شود و در پیستون هایی که رینگ دارند، ممکن است این فاصله بیشتر باشد.
رینگ های پیستون
رینگ ها اید دقیقا اندازه شیار روی پیستون باشد و ضمنا مانع حرکت آزاد پیستون در سیلندر نشوند بین این دو رینگ یک شکاف مخروطی یا 45 درجه ای ایجاد می شود تا رینگ محکم به جداره سیلندر فشار وارد کنند. عرض این شکاف معادل 001/0 اینچ برای هر اینچ قطر پیستون می باشد. رینگ های بکار رفته در پیستون های بزرگ دو نوع رینگ کمپرس و رینگ روغن هستند. برای جمع کردن رینگ ها و جازدن پیستون ها در درون سیاندرها ابزار مخصوصی وجود دارد.
گژن پین
گژن پین از جنس فولاد و مفصل اتصال دسته پیستون به پیستون است. برای سبکی داخل آن را خای کرده اند. سطح جارجی آن کاملا صیقل است. مفصل اتصال پیستون و دسته پیستون کاملا شناور و آزاد است و می تواند د داخل بوش دسته و بدنه پیستون آادانه بچرخد.
دسته پیستون
دسته پیستون یا شاتون از جنس فولاد یا چدن می باشد که پیستون را به میل لنگ وصل می کند. برخی از آنها که روی میل لنگ معمولی سوار می شوند در قسمت یاتاقان متحرک دو تکه هستند و به وسیله پیچ و مهره به میل لنگ متصل می شوند. فاصله آزاد بین یاتاقان متحرک و میل لنگ تقریبا 001 / 0 این است. که این فاصله هنگام سفت کردن پیچ های اتصال دو تکه یاتاقان دسته پیستو باید رعایت شود. یاتاقان متحرک دستک های میل لنگ خارج از مرکز از جنس چدن می باشد که در داخل حلقه بسته دستک قرار می گیرد. این شاتون باید قبل از سوار کردن صفحه خارج از مرکز روی میل لنگ روی صفحه خارج از مرکز سوار شود. دستک به وسیله یک پین قفل شده و یک فنر محکم به مفصل گژبین وصل شده است.
استاتور
استاتور به قسمت ثابت موتور گویند و دارای شیار هایی است که به تناسب قطر شیار ها تعدادشان فرق می کند. در داخل شیار ها دو نوع سیم پیچ اصلی و کمکی قرار دارد. این دو سیم پیچ به طور سری به هم متصل هستند و نقطه اشتراک اتصا لآنها را کامان ی گویند. سیم پیچ رانش نازکتر و با طول بیشتر و سیم پیچ استارت ضخیم تر و با طول کمتر است.
روتور
روتور به قسمت متحرک موتور گویند و با تحریک استاتور پیستون را به حرکت در می آورد و به سر دیگر روتور یک قاشقک وصل گردیده و روغن را بر روی پیستون و سایر اجزا می باشد.
اگزوز
صداگیر یا اگزوز از جنس برنج جوشی و استوانه ای شکل صداهای ناهنجار تولید شده بر اثر کار کمپرسور را جذب کرده و کاهش می دهد. بیشتر کمپرسور های کوچک دارای اگززوز در لوله دهش و مکش هستند که از یک استوانه جوش برنجی ساخته شده که پره هایی در داخل دارد. اگزوز بر اساس اصل برنولی کار میکند. و موجب کاهش حجم ناگهانی و سرعت صدای ناهنجار می شود.
پوسته کارتل
کارتل به قسمت زیرین بدنه کمپرسور گویند. در کف آن روغن کمپرسور قرار می گیرد و دارای فنر هایی است که موتور بر روی انها نصب می شود.
میل لنگ
میل لنگ یک محور چرخنده و از جنس آهن یا کربن متوسط است که برای تولید نیرو از ان استفاده می شودو اگر توسط یک شاتون به پیستون وصل شود، حرکت دورانی محور را به حرکت خطی تبدیل می کند. قسمت های اصلی یک میل لنگ عبارتند از : تکیه گاه دو سر محور یا یاتاقان های ثابت ، دو عدد یا بیشترند، محل اتصال دستک یاتاقان های متحرک ، بلبرینگ یا تکیه گاه بازی طولی، کاسه نمد و قطعه نگهدارنده فلکه. قسمت هایی از میل لنگ را که در یاتاقان قرار می گیرد. برای افزایش استحکام و طول عمر، آب می دهند و باید بسیار دقیق تراشیده شده باشند. به طوری که فاصله بین آنها و یاتاقان 001 / 0 اینچ باشد. تکیه گاه بیشتر میل لنگ ها به وسیله اعمال ویژه ای نیز تقویت می شود تا در مواقعی که روغن کاری برای مدت کوتاهی قطع می گردد از سوختن یاتاقان جلوگیری به عمل آید. یاتاقان هایی که می لنگ در آنها می چرخد از آلیاژ مس و برنز و یا آلیاژهای سرب ( بابیت ) ساخته می شوند. برای اتصال چرخ لنگر به میل لنگ از خار مخروطی یا خار مخصوص نیم دایره ا و یا از پیچ و مهره و واشر قفل کننده استفاده می گردد. هنگام کار بر روی میل لنگ باید دقت کنید که رزوه ها صدمه نبینند. در صورت صدمه دیدن رزوه ها، میل لنگ را باید به کلی تعویض کنید.
یکی دیگر از انواع میل لنگ ، میل لنگ خارج از مرکز است. این میل لنگ از یک محور که بر روی آن یک صفحه چدنی خارج از مرکز نصب گردیده، تشکیل شده است. در این نوع میل لنگ، دستک یا یک سطح تماس زیاد به میل لنگ متصل بوده و خیلی خوب بالانس می گردد و به نرمی کار می کند. محور دو تکیه گاه و پیش بینی هایی برای نصب کاسه نمد و آب بندی و نصب چرخ لنگر دارد. صفحه خارج از مرکز به وسیله خار و پیچ به محور وصل می گردد.
کاسه نمد میل لنگ
در سیستم های سرد کننده ای که موتور و کمپرسور از هم جدا هستند، محل خروج میل لنگ باید طوری آب بندی شود تا هیچ گونه نشتی در حال کار و غیر آن نداشته باشد. در بدنه کمپرسور گاهی خلا و زمانی آنقدر فشار زیاد است که از قسمت تقطیر کننده نیز بیشتر می گردد. وقتی دوسطح باید بر روی یک دیگر حرکت کنند، یکی از آنها را سختتر از دیگری انتخاب می کنند؛ تا در صورت ساییدگی فقط یک احتیاج به تعمیر داشته باشد.باید سطوح را صاف و صیقلی با دقت مجاز 000001 / 0 ساخت. قطعاتی که برای جلوگیری از نشت به کار می روند باید دائما روغن کاری گردند تا عمر طولانی داشته باشند. نیروی فنر کاسه نمد باید دقیقا اندازه گیری شود. اگر این نیرو زیاد باشد باعث ساییدگی بیش از حد و اگر هم کم باشدفشار داخل پوسته و کمپرسور این قطعات را حرکت داده ، باعث نشت می گردد. سیلندر برنجی موجداری که حلقه لاستیکی کاسه نمد و حلقه فنری نگهداری آن را در خود جای داده ، فانوس نامیده می شود. این فانوس بادی از فلزات تبلور ناپذیر ساخته شود. گاهی از فانوس های جدار ضخیم، گاهی نیز از یک فنر حلقه ای کوچک که دور فنر اصلی پیچیده شده استفاده یم کنند. تا در لحظات بحرانی از ارتعاش فنر اصلی جلوگیری کند. در کمپرسور یخچال های مدرن و کولر اتومبیل از یک نوع لاستیک مصنوعی جهب جلوگیری از نشت روغن استفاده می گردد. در جاهایی که درجه حرارت زیاد است مانند کولر اتمبیل ، واشر تفلون نیز مورد استفاده به کار می رود.
واشر
در زمان مونتاژ قطعات کمپرسور، محل های اتصالی که به بیرون راه دارند باید آب بندی شوند و هیچ گونه نشتی نداشته باشند. برای این منظور از واشر استفاده می گردد. این واشر ها باید از جنسی ساخته شوند که تحت تاثیر شیمیایی روغن و یا مایع سرد کننده تغییر حالت ندهند و این مواد روی واشر ها بی اثر باشند جنس این واشر ها باید بدون تغییر شکل دادن دایمی قابل فشرده شدن باشند و اندازه آنها در مقابل افزایش درجه حرارت نباید زیاد شود. ضریب انبساط این واشرها باید تقریبا معادل ضریب انبساط قطعات مربوطه اشند. واشر ها از چوب پنبه ، کاغذ ، پنبه نسوز ، سرب ، لاستیک و آلومنیوم نیز ساخته می شوند. که نوع سربی و کاغذی مصارف بیشتری دارند. واشر های آلومنیومی چون در مقابل مایع سرد کننده عکس العمل شیمیایی دارند، مورد استفاده قرار نمی گیرند. مهمترین واشر بین سر سیلندر و بدنه کمپرسور به کار رفته است. اگر این واشر ضخیم باشد، کارایی حجمی کمپرسور کاهش می یابد و اگر نازک باشد پیستون ممکن است به سر سیلندر برخورد کند. واشرهایی که به علت بریدگی خراش و یا پارگی خراب می شوند، می توان بعضی از آنها را با تراش سطح و کمی سوهان زدن مجددا به کار برد.
اورلود موتور کمپرسور
در داخل سیم پیچ کمپرسور، یک عدد اورلود قرار دارد که در صورت افزایش آمپر و درجه حرارت، موتور را خاموش می کند و نیز اگر گاز بیش از اندازه شارژ شده باشد، فشار زیادی بر کمپرسور وارد آمده ، آمپر را بالا می برد، سپس اورلود عمل کرده تا از سوختن سیم پیچ جلو گیری گردد. در صورت خرابی آن باید کمپرسور عوض گردد. گاهی اورلود در بیرون بر روی بدنه کمپرسور نیز نصب می گردد.
