Принцип роботи діафрагмового компресора

Мембранний компресор – це особливий тип компресора, який відіграє важливу роль у багатьох галузях завдяки своїй унікальній структурі та принципу роботи.

1. Структурна структура діафрагмового компресора

Мембранний компресор складається переважно з наступних частин:

1.1 Привідний механізм

Зазвичай, компресор працює від електродвигуна або двигуна внутрішнього згоряння, а потужність передається на колінчастий вал через ремінну передачу, зубчасту передачу або пряме з'єднання. Функція приводного механізму полягає в забезпеченні стабільного джерела живлення для компресора, забезпечуючи його нормальну роботу.

Наприклад, у деяких малих діафрагмових компресорах як приводний механізм може використовуватися однофазний двигун, тоді як у великих промислових діафрагмових компресорах можуть використовуватися потужні трифазні двигуни або двигуни внутрішнього згоряння.

1.2 Механізм шатуна колінчастого вала

Шатунний механізм колінчастого вала є одним з основних компонентів діафрагмового компресора. Він складається з колінчастого вала, шатуна, траверси тощо, які перетворюють обертальний рух приводного механізму на зворотно-поступальний лінійний рух поршня. Обертання колінчастого вала змушує шатун коливатися, тим самим штовхаючи траверсу, щоб вона здійснювала зворотно-поступальний рух у ковзанні.

Наприклад, у конструкції колінчастих валів зазвичай використовуються високоміцні леговані сталі, які проходять прецизійну обробку та термічну обробку для забезпечення достатньої міцності та жорсткості. Шатун виготовлений з високоякісного кованого сталевого матеріалу, і завдяки точній обробці та складанню він забезпечує надійне з'єднання з колінчастим валом та траверсою.

1.3 Поршень і корпус циліндра

Поршень – це компонент діафрагмового компресора, який безпосередньо контактує з газом і здійснює зворотно-поступальний рух усередині циліндра для досягнення стиснення газу. Корпус циліндра зазвичай виготовлений з високоміцного чавуну або литої сталі, що має гарну стійкість до тиску. Між поршнем і циліндром використовуються ущільнення для запобігання витоку газу.

Наприклад, поверхню поршня зазвичай обробляють спеціальними засобами, такими як хромування, нікелювання тощо, щоб покращити його зносостійкість та стійкість до корозії. Вибір ущільнювальних компонентів також має вирішальне значення, зазвичай використовуються високопродуктивні гумові або металеві ущільнювачі для забезпечення хорошого герметичного ефекту.

1.4 Компоненти діафрагми

Діафрагмовий компонент є ключовим компонентом діафрагмового компресора, який ізолює стиснений газ від мастила та приводного механізму, забезпечуючи чистоту стисненого газу. Діафрагмові компоненти зазвичай складаються з діафрагмових листів, діафрагмових лотків, діафрагмових натискних плит тощо. Діафрагмові листи зазвичай виготовляються з високоміцних металевих або гумових матеріалів, які мають добру еластичність та стійкість до корозії.

Наприклад, металеві діафрагмові пластини зазвичай виготовляються з таких матеріалів, як нержавіюча сталь та титановий сплав, і обробляються спеціальними методами для забезпечення високої міцності та стійкості до корозії. Гумова діафрагма виготовлена ​​зі спеціального синтетичного каучуку, який має хороші еластичні та герметичні властивості. Лоток діафрагми та притискна пластина діафрагми використовуються для фіксації діафрагми, гарантуючи, що діафрагма не деформується та не ламається під час роботи.

1.5 Газовий клапан та система охолодження

Газовий клапан — це компонент діафрагмового компресора, який контролює надходження та відтік газу, і його робота безпосередньо впливає на ефективність та надійність компресора. Повітряний клапан зазвичай використовується як автоматичний або примусовий клапан і вибирається відповідно до робочого тиску та вимог до потоку компресора. Система охолодження використовується для зменшення тепла, що виробляється компресором під час роботи, забезпечуючи нормальну роботу компресора.

Наприклад, автоматичні клапани зазвичай використовують пружину або діафрагму як сердечник клапана, який автоматично відкривається та закривається залежно від зміни тиску газу. Примусовий клапан потребує керування за допомогою зовнішніх приводних механізмів, таких як електромагнітний привід, пневматичний привід тощо. Система охолодження може бути повітряною або водяною, залежно від робочого середовища та вимог компресора.

2. Принцип роботи діафрагмового компресора

Робочий процес діафрагмового компресора можна розділити на три стадії: всмоктування, стиснення та випускання:

2.1 Стадія вдиху

Коли поршень рухається праворуч, тиск усередині циліндра зменшується, впускний клапан відкривається, і зовнішній газ потрапляє в корпус циліндра через впускну трубу. У цей час діафрагма під дією тиску всередині циліндра та тиску в камері діафрагми згинається ліворуч, і об'єм камери діафрагми збільшується, утворюючи процес всмоктування.

Наприклад, під час процесу вдиху відкриття та закриття впускного клапана контролюється різницею тисків всередині та зовні блоку циліндрів. Коли тиск всередині циліндра нижчий за зовнішній тиск, впускний клапан автоматично відкривається, і зовнішній газ надходить у корпус циліндра; коли тиск всередині циліндра дорівнює зовнішньому тиску, впускний клапан автоматично закривається, і процес всмоктування завершується.

2.2 Етап стиснення

Коли поршень рухається ліворуч, тиск усередині циліндра поступово зростає, впускний клапан закривається, а випускний клапан залишається закритим. У цей момент діафрагма згинається праворуч під тиском усередині циліндра, зменшуючи об'єм камери діафрагми та стискаючи газ. У міру того, як поршень продовжує рухатися, тиск усередині циліндра безперервно зростає, доки не досягне встановленого тиску стиснення.

Наприклад, під час стискання деформація згину діафрагми визначається різницею між тиском усередині циліндра та тиском у камері діафрагми. Коли тиск усередині циліндра вищий за тиск у камері діафрагми, пластина діафрагми згинається праворуч, стискаючи газ; коли тиск усередині циліндра дорівнює тиску в камері діафрагми, діафрагма знаходиться в рівновазі, і процес стиснення завершується.

3.3 Випускний етап

Коли тиск усередині циліндра досягає встановленого тиску стиснення, випускний клапан відкривається, і стиснений газ виходить з циліндра через випускну трубу. У цей момент діафрагмова пластина згинається ліворуч під тиском усередині циліндра та діафрагмової камери, збільшуючи об'єм діафрагмової камери та готуючись до наступного процесу всмоктування.

Наприклад, під час процесу випуску відкриття та закриття випускного клапана контролюється різницею між тиском усередині циліндра та тиском у випускній трубі. Коли тиск усередині циліндра вищий за тиск у випускній трубі, випускний клапан автоматично відкривається, і стиснений газ випускається з корпусу циліндра; коли тиск усередині циліндра дорівнює тиску у випускній трубі, випускний клапан автоматично закривається, і процес випуску завершується.

3. Характеристики та застосування діафрагмових компресорів

3.1 Характеристики

Висока чистота стисненого газу: завдяки діафрагмі, яка відділяє стиснений газ від мастила та приводного механізму, стиснений газ не забруднюється мастилом та домішками, що забезпечує високу чистоту.

Гарне ущільнення: Мембранний компресор має спеціальну ущільнювальну конструкцію, яка може ефективно запобігти витоку газу, забезпечити ефективність та безпеку стиснення.

Плавна робота: Під час роботи діафрагмового компресора швидкість руху поршня відносно низька, і немає прямого контакту між металевими деталями, тому робота плавна, а шум низький.

Висока адаптивність: діафрагмові компресори можуть адаптуватися до різних вимог до стиснення газу, включаючи гази високого тиску, високої чистоти, легкозаймисті та вибухонебезпечні спеціальні гази.

3.2 Застосування

Нафтохімічна промисловість: використовується для стиснення газів, таких як водень, азот, природний газ тощо, забезпечуючи сировиною та енергією для хімічного виробництва.

Харчова та фармацевтична промисловість: використовується для стиснення газів, таких як повітря та азот, забезпечуючи чисте газове середовище для харчової промисловості та фармацевтичного виробництва.

Електронна напівпровідникова промисловість: використовується для стиснення високочистих газів, таких як азот, водень, гелій тощо, забезпечуючи високочисте газове середовище для виробництва електронних мікросхем та напівпровідників.

У галузі науково-дослідних експериментів його використовують для стиснення різних спеціальних газів та забезпечення стабільного газопостачання для науково-дослідних експериментів.

Коротше кажучи, діафрагмові компресори відіграють важливу роль у багатьох галузях завдяки своїй унікальній структурі та принципу роботи. Розуміння принципу роботи діафрагмових компресорів може допомогти краще використовувати та обслуговувати це обладнання, підвищити його ефективність та надійність.