کمپرسور اسکرال

رای دهی: 5 / 5

فعال سازی ستارهفعال سازی ستارهفعال سازی ستارهفعال سازی ستارهفعال سازی ستاره
 

Scroll-Animation.gif

کمپرسور اسکرال (scroll compressor) یا کمپرسور اسپیرال (spiral compressor) یا پمپ اسکرال (scroll pump) و یا پمپ خلاء اسکرال (scroll vacuum pump) وسیله‌ای است که برای تراکم هوا یا مبرد (refrigerant) به کار می‌رود. کمپرسور اسکرال در تجهیزات تهویه مطبوع (air conditioning)، به عنوان سوپر شارژر (supercharger) خودرو (که در آن‌جا به عنوان سوپر شارژر اسکرال شناخته می‌شود) و یا به عنوان پمپ خلاء (vacuum pump) به کار می‌رود.

یک کمپرسور اسکرال که در جهت معکوس کار می‌کند به عنوان یک اکسپندر اسکرال (scroll expander) شناخته می‌شود و می‌تواند از انبساط یک سیال، هوا و یا گاز فشرده برای تولید کار مکانیکی استفاده کند. بسیاری از پمپ‌های حرارتی (heat pumps) و سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی خانگی و کولر برخی از خودروها به جای استفاده از کمپرسورهای معمول‌تر رفت و برگشتی (reciprocating compressors)، و کمپرسورهای صفحه لرزان (wobble-plate compressors) از کمپرسورهای اسکرال استفاده می‌کنند.

 

Scroll-Compressor-Chiller.jpg

 

طراحی کمپرسور اسکرال

یک کمپرسور اسکرال از دو اسکرال درگیر در هم برای پمپاژ یا تراکم سیالاتی همانند مایعات و گازها استفاده می‌کند. هندسه پره ممکن است به صورت مارپیچ ارشمیدس (involute/Archimedean spiral) و یا منحنی ترکیبی باشد.

 

Operation-of-Scroll-Compressors.jpg

 

اغلب یکی از اسکرال‌ها ثابت است، در حالی که دیگری به صورت خارج از مرکز و بدون این که بچرخد، یک حرکت مداری انجام می‌دهد که این باعث به دام افتادن و پمپاژ و یا تراکم بسته‌های سیال در بین اسکرال‌ها می‌شود. روش دیگر برای تولید حرکت تراکمی، چرخاندن اسکرال‌ها به صورت همزمان اما با مرکز چرخش دارای فاصله است. در این حالت حرکت نسبی دو اسکرال به همان صورتی است که یکی از آن‌ها ثابت باشد و دیگری حرکت مداری انجام دهد.

 

Scroll-Compressor-4.jpg

 

یکی دیگر از انواع کمپرسور اسکرال به وسیله تیوب‌های انعطاف‌پذیر (شلنگ‌های پارچه‌ای) کار می‌کند که در آن مارپیچ ارشمیدس به عنوان یک پمپ پریستالتیک (peristaltic pump) عمل می‌کند و کارکرد آن بسیار شبیه یک لوله خمیر دندان است. این کمپرسورها دارای محفظه‌هایی هستند که با روغن پر شده‌اند تا از ایجاد سایش در خارج از لوله پمپ جلوگیری و به اتلاف حرارت کمک کنند و از لوله‌های تقویت شده‌ای استفاده می‌کنند که اغلب شلنگ (hose) نامیده می‌شوند. این کلاس از پمپ اغلب به عنوان پمپ شلنگی (hose pump) شناخته می‌شوند. علاوه بر این، از آن‌جا که هیچ قطعه متحرکی در تماس با سیال وجود ندارد، ساخت پمپ‌های پریستالتیک ارزان است. عدم وجود سوپاپ (valve)، آب‌بند (seal) و گلند (gland) باعث می‌شود که نگهداری از آن‌ها نسبتا ارزان شود. استفاده از شلنگ یا لوله در مقایسه با سایر انواع پمپ امکان نگهداری ارزان را فراهم می‌کند.

 

Hose-Pump2.jpg

 

کمپرسورهای اسکرال تمایل به کوچک بودن و کارکرد نرم دارند، به طوری که نیاز به تعلیق فنری ندارند. این به آن‌ها اجازه می‌دهد تا محفظه‌های بسیار کوچکی داشته باشند که نه تنها باعث کاهش هزینه‌های کلی می‌شود، بلکه باعث کوچک‌تر شدن حجم خالی می‌گردد. مکانیزم اسکرال تحمل بیش‌تری نسبت به ورود مایع دارد اما در همان زمان بیش‌تر مستعد تجربه آن است. کمپرسورهای اسکرال همچنین طراحی پایپینگ ساده‌ای دارند، زیرا نیاز به هیچ اتصال خارجی برای خنک‌کاری ندارند.


کاربرد کمپرسورهای اسکرال

  • کمپرسور کولر گازی (air conditioner)
  • پمپ‌های خلاء (vacuum pump)
  • سوپر شارژر (superchargers) خودروها

اندازه کوچک یک کمپرسور اسکرال و کارکرد بی‌صدای آن به دستگاه اجازه قرار گرفتن در دستگاه‌های ابر کامپیوتر را می‌دهد.


مقایسه کمپرسورهای اسکرال با کمپرسورهای دیگر

کمپرسورهای اسکرال در برخی از کاربردها نسبت به کمپرسور‌های معمولی به کارکرد نرم، بی صدا و قابل اعتماد معروف هستند. بر خلاف پیستون، جرم‌های دوار اسکرال را می‌توان با جرم‌های ساده کاملا متعادل کرد تا لرزش به حداقل برسد. البته در صورت استفاده از کوپلینگ اولدهام (Oldham coupling) نمی‌توان اسکرال دوار را بالانس کرد. فرآیند گاز در اسکرال پیوسته‌تر است. علاوه بر این عدم وجود فضای مرده باعث افزایش راندمان حجمی می‌شود.

 

Scroll-Compressor-Parts.jpg

 

میزان چرخش و جریان پالسی

فرآیند تراکم برای کمپرسور اسکرال در طول حدود 2 تا 2.5 چرخش میل‌لنگ رخ می‌دهد که در مقایسه با آن در کمپرسورهای روتاری (rotary compressors) در یک چرخش و در کمپرسورهای رفت و برگشتی (reciprocating compressors) در نیم چرخش انجام می‌شود. فرآیندهای تخلیه و مکش کمپرسور اسکرال در یک چرخش کامل رخ می‌دهند که در مقایسه با آن کم‌تر از نیم چرخش برای فرآیند مکش کمپرسور رفت و برگشتی و کم‌تر از یک چهارم چرخش برای فرآیند تخلیه کمپرسور رفت و برگشتی صرف می‌شود.

 

Scroll-Compressor-Parts2.jpg

 

کمپرسور رفت و برگشتی دارای چندین سیلندر‌ (به طور معمول از دو تا شش) هستند در حالی که کمپرسورهای اسکرال تنها دارای یک عنصر تراکمی می‌باشند. حضور سیلندر‌های متعدد در کمپرسورهای رفت و برگشتی پالس مکش و تخلیه را کاهش می‌دهد. بنابراین مشکل است که بتوانیم مشخص کنیم که آیا کمپرسورهای اسکرال دارای میزان ضربان کم‌تر از کمپرسورهای رفت و برگشتی هستند؛ چیزی که اغلب توسط برخی از تامین‌کنندگان کمپرسورهای اسکرال ادعا می‌شود. جریان ثابت‌تر باعث کم شدن ضربان گاز، صدا و لرزش کم‌تر پایپینگ متصل و هم‌زمان بدون اثر بر روی راندمان کمپرسور می‌شود.

 

ولو‌ها در کمپرسورهای اسکرال

کمپرسورهای اسکرال هرگز ولو مکش ندارند، اما بسته به کاربرد ممکن است یک شیر تخلیه داشته باشند. استفاده از یک شیر تخلیه دینامیک در کاربردهای با نسبت فشار بالا همانند تبرید (refrigeration) متداول‌تر است. به طور معمول یک اسکرال تهویه مطبوع دارای ولو تخلیه دینامیکی نیست. زمانی که نسبت فشار عملیاتی متغیر باشد، استفاده از یک شیر تخلیه دینامیک باعث بهبود راندمان کمپرسور اسکرال در بازه گسترده‌ای از شرایط عملیاتی می‌شود. با این حال اگر کمپرسور برای کار در نزدیکی تنها یک نقطه طراحی شده باشد، اگر هیچ ولو تخلیه دینامیکی وجود نداشته باشد، کمپرسور اسکرال می‌تواند در اطراف این نقطه به بیشینه راندمان خود برسد؛ زیرا مقداری تلفات اضافی مربوط به ولو تخلیه و نیز پورت تخلیه وجود دارد.

 

Compressors-Valves.jpg

 

راندمان کمپرسورهای اسکرال

زمانی که کمپرسور برای کار در نزدیکی نقطه نامی انتخاب شود، راندمان آیزنتروپیک کمپرسورهای اسکرال اندکی بالاتر از کمپرسورهای رفت و برگشتی (reciprocating compressor) است. کمپرسورهای اسکرال در این مورد کارآمدتر هستند؛ زیرا که دارای ولو تخلیه دینامیک نیستند که باعث ایجاد تلفات اضافی شود. با این حال در نسبت فشار بالاتر راندمان کمپرسور اسکرال بدون شیر تخلیه در مقایسه با کمپرسورهای رفت و برگشتی کاهش می‌یابد. این نتیجه تلفات تراکم کم است که در کارکرد در نسبت فشار بالای کمپرسورهای جابجایی مثبت بدون شیر تخلیه دینامیک رخ می‌دهد.

 

Scroll-Compressor-Operation2.jpgدر پمپاژ سیال به دام افتاده، فرآیند تراکم اسکرال نزدیک به صد درصد راندمان حجمی دارد. فرآیند مکش یک حجم ایجاد می‌کند و آن را از فرآیندهای تراکم و تخلیه جدا می‌کند. در مقایسه با آن، کمپرسورهای رفت و برگشتی یک حجم کمی از گاز فشرده را در داخل سیلندر باقی می‌گذارند؛ زیرا برای پیستون عملی نیست که سرسیلندر یا سوپاپ را لمس کند. سپس گاز باقی مانده از سیکل قبلی، فضای در نظر گرفته شده برای مکش گاز را اشغال می‌کند. کاهش ظرفیت (راندمان حجمی) بستگی به فشارهای مکش و تخلیه دارد که در نسبت‌های بالاتر، کاهش بیش‌تری اتفاق می‌افتد.

 

Scroll-Compressor.jpg

 

قابلیت اطمینان کمپرسورهای اسکرال

کمپرسورهای اسکرال نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی (reciprocating compressors) دارای قطعات متحرک کم‌تری هستند که به از نظر تئوری باید قابلیت اطمینان را بهبود بخشد. طبق ادعای برخی از سازندگان، کمپرسورهای اسکرال دارای 70 درصد قطعات متحرک کم‌تر نسبت به کمپرسورهای پیستونی (piston compressors) معمولی هستند.

 

Scroll-Parts.jpg

logo-samandehi

آگهی‌های مرتبط با تجهیزات دوار