کمپرسور اسکرو

کمپرسور اسکرو یا کمپرسور پیچی  نوعی کمپرسور جابجایی مثبت است که از مکانیزمی روتاری (دورانی) برای متراکم کردن گاز استفاده می‌کند. از این کمپرسورها معمولاً در جایی که نیاز به حجم هوای متراکم زیادی باشد (مانند چکش‌های بادی (Jackhammer) یا آچار بوکس بادی) و کمپرسورهای پیستونی جوابگوی این نیاز نباشد استفاده می‌شود.

از آنجایی که عمل مکش و دهش در این نوع کمپرسور یک عمل پیوسته‌است، برعکس کمپرسورهای پیستونی جریان دارای موج یا ضربه (Surge) نیست.Fundamentals of natural gas processing.

کمپرسور اسکرو یک نوع کمپرسور روتاری است که از دو عنصر مارپیچی به نام اسکرو تشکیل شده است. این دو عنصر در حالت متقابل در یک بدنه قرار دارند و با چرخش همزمان، فضای بین آنها را کاهش می دهند و هوا یا گاز را فشرده می کنند. کمپرسور اسکرو معمولاً برای فشرده سازی هوا در صنایع سنگین و بزرگ استفاده می شود. این نوع کمپرسور دارای بازده بالا، صدای کم، نگهداری آسان و عمر طولانی است.

 نحوه عملکرد 
با چرخیدن روتورها دندانه‌ها در هم درگیر شده و محفظه ای را بین کمپرسور و روتورها ایجاد می‌کند. این چرخش حلزونی در محفظه باعث می‌شود گاز از طرف ساکشن یا ورودی وارد شود و به سمت فشرده سازی حرکت کند. این محفظه‌ها به دهانهٔ ساکشن متصل هستند و از طریق پورت‌هایی به محفظه‌های بزرگتری متصل می‌شوند آن گاه جریان گاز از دهانه عبور می‌کند.

طراحی کمپرسور اسکرو در برگیرنده مزایای ماشین‌های با جابه جایی مثبت و دوار است که استفاده از این نوع کمپرسور برای رنج گسترده‌ای از کاربری‌ها و فرایندهای گازی مناسب می‌سازد.

 نحوه عملکرد کمپرسور اسکرو: مکانیزم فشرده‌سازی هوا 

کمپرسورهای اسکرو با تکیه بر یک فرآیند مکانیکی هوشمندانه و پیوسته، هوای محیط را مکش کرده و به هوای فشرده  تبدیل می‌کنند. هسته اصلی این فرآیند، ایرند (Air-end) است که در آن دو روتور مارپیچی با دقت بالا در هم درگیر می‌شوند. 

 مرحله اول: مکش هوا(Air Intake)
در ابتدای هر چرخه، کمپرسور هوای محیط را از طریق یک ورودی مخصوص مکش می‌کند. قبل از ورود هوا به ایرند، یک فیلتر هوا با کیفیت بالا، تمامی ذرات گرد و غبار، آلاینده‌ها و رطوبت معلق را جداسازی می‌کند. این مرحله برای محافظت از قطعات داخلی کمپرسور (به ویژه روتورها و بلبرینگ‌ها) و تضمین کیفیت هوای فشرده خروجی، بسیار مهم است. هوای تمیز و فیلتر شده سپس به سمت محفظه فشرده‌سازی در ایرند هدایت می‌شود.

مرحله دوم: فرآیند تراکم در ایرند (Compression Process)

این مرحله، قلب فرآیند فشرده‌سازی است که در داخل ایرند اتفاق می‌افتد:

ورود به شیارها: هوای ورودی از سمت مکش (Suction Side) ایرند، به فضاهای بین دندانه‌ها (شیارهای) دو روتور مارپیچی کشیده می‌شود. این دو روتور که شامل یک روتور نر (Male Rotor) با دندانه‌های محدب و یک روتور ماده (Female Rotor) با شیارهای مقعر هستند، با فاصله بسیار کم و بدون تماس فیزیکی، در خلاف جهت یکدیگر شروع به چرخش می‌کنند.

به دام افتادن و کاهش حجم: با چرخش مداوم روتورها، هوای به دام افتاده در این شیارها به سمت خروجی ایرند حرکت می‌کند. همزمان با حرکت، دندانه‌های روتورها به تدریج بر روی شیارهای روتور مقابل قرار گرفته و حجم فضاهای هوایی را کاهش می‌دهند.

افزایش فشار و دما: کاهش حجم پیوسته هوا باعث افزایش شدید فشار و دمای آن می‌شود. در کمپرسورهای اسکرو روغنی (Oil-Injected)، روغن خنک‌کننده به این مرحله تزریق می‌شود تا علاوه بر خنک‌کاری، به روان‌کاری روتورها و آب‌بندی کامل فضاهای هوایی کمک کند. در کمپرسورهای بدون روغن (Oil-Free)، از مکانیزم‌های دیگری برای کنترل دما استفاده می‌شود.

مرحله سوم: جداسازی، خنک‌سازی و تخلیه (Separation, Cooling & Discharge)
پس از اتمام فرآیند تراکم:

جداسازی روغن (در مدل‌های روغنی): هوای فشرده داغ که در مدل‌های روغنی با روغن مخلوط شده است، وارد یک مخزن جداکننده روغن (Oil Separator Tank) می‌شود. در اینجا، روغن از هوا جدا شده،سپس از فیلتر روغن عبور داده میشود و پس از خنک سازی (معمولا توسط رادیاتور کمپرسور) برای چرخه بعدی به ایرند بازگردانده می‌شود.

خنک‌سازی نهایی: هوای فشرده (چه روغنی و چه بدون روغن)، پس از خروج از ایرند و جداکننده (در صورت وجود روغن)، از یک خنک‌کننده (Aftercooler) عبور می‌کند. این خنک‌کننده دمای هوای فشرده را تا حد قابل قبولی کاهش می‌دهد تا برای کاربردهای صنعتی مناسب باشد و از آسیب به تجهیزات پایین‌دستی جلوگیری شود.

تخلیه هوا (Air Discharge): در نهایت، هوای فشرده با فشار و دمای مطلوب، از طریق یک شیر خروجی به سمت مخزن ذخیره هوا (Air Receiver) یا مستقیماً به سیستم مصرف‌کننده هدایت می‌شود. این فرآیند پیوسته و بدون ضربه، جریان یکنواختی از هوای فشرده را تضمین می‌کند.

این مکانیزم دقیق و پیوسته، کمپرسورهای اسکرو را قادر می‌سازد تا به طور مداوم و با راندمان بالا، هوای فشرده مورد نیاز طیف وسیعی از صنایع را تأمین کنند.

کمپرسورهای اسکرو با تکیه بر این فرآیند کارآمد، هوای فشرده‌ای مطمئن و کم‌مصرف تولید می‌کنند؛ مناسب برای کسب‌وکارهایی که نیازمند تأمین هوای مداوم و پایدار هستند.بندانگشتی|کمپرسور اسکرو

 انواع کمپرسور اسکرو از نظر عملکرد 
کمپرسور های اسکرو از نظر عملکرد به دو نوع کمپرسور های روغنی (اویل اینجک:  oil inject) بدون روغن (اویل فری : oil free) تقسیم میشوند که هرکدام ویژگی های منحصربه‌فرد خودشان را دارند.

 ویژگی کمپرسور های اسکرو بدون روغن 
 کیفیت هوا: آلودگی هوا در کمپرسور های بدون روغن بسیار کمتر از کمپرسور های روغنی است و این فقط به علت عدم استفاده از روغن در این نوع کمپرسور ها است، این ویژگی سبب میشود تا بیشترین استفاده از کمپرسور های اسکرو اویل فری در مراکز بهداشتی و درمانی باشد. همچنین صنایع بسیار حساس مانند صنایع غذا و دارو نیز از این کمپرسور ها استفاده می کنند.
 قیمت بسیار بالا نسبت به توان کاری: کمپرسور های بدون روغن به علت استفاده از تکنولوژی های پیشرفته تر و به نسبت گران تر قیمت تمام شده بیشتری نیز دارند که باعث میشود مناسب تمامی کسب و کار ها نباشد.
 هزینه بالا در تعمیر و نگهداری: کمپرسور های اسکرو اویل فری بسیار حساس هستند و نیاز به سرویس های دوره ای منظم دارند از طرفی چون پیچیدگی های زیادی در ساخت این کمپرسور ها وجود دارد هزینه های نگهداری و سرویس بالاتری نیز دارند
 صدا و نویز کمتر: کمپرسور های اسکرو بدون روغن معمولا صدای کمتری هنگام کارکردن تولید می کنند.

 ویژگی کمپرسور های اسکرو روغنی 
کیفیت هوا: کیفیت هوای فشرده در کمپرسور های اسکرو روغنی مانند کمپرسور های بدون روغن نیست . به علت استفاده از روغن در این نوع از کمپرسور ها همواره مقادیری کمی از روغن در هوای خروجی آنها وجود دارد.

طول عمر بیشتر: کمپرسور های روغنی به علت استفاده از روغن طول عمر بالاتری دارند و قدرت بیشتری نیز در هوادهی دارند . در واقع روغن باعث می‌شود تا استهلاک قطعات کمتر شود و میزان خوردگی در قطعات  مخصوصا هواساز دستگاه بسیار پایین باشد

قیمت پایین تر: کمپرسور های روغنی به علت استفاده از تکنولوژی های ساده تر قیمت تمام شده کمتری نیز دارند. این کمپرسور در ابعاد مختلفی ساخته می‌شوند

هزینه پایین تعمیر و نگهداری: هزینه نگهداری و تعمیر این دستگاه ها بسیار کمتر از کمپرسور های بدون روغن است زیرا هم قطعات یدکی ان بسیار فراوان است و هم قیمت پایین تری نیز دارند

 کمپرسور اسکرو روغنی 
در این نوع کمپرسور روغن به‌طور مداوم و پیوسته برای روانکاری و آب‌بندی به یاتاقان‌ها و ایرندها تزریق می‌شود. این روغن در هنگام خروج، از هوا جداشده، فیلترشده و پس از خنک کاری به سیستم بازگردانده می‌شود. انتخاب روغن کمپرسور اسکرو و استاندارد های آن از عوامل مهم برای عمر بیشتر کمپرسور اسکرو می باشد. مزیت کمپرسور اسکرو روغنی این است که روغن باعث اصطکاک کمتر می‌شود و درجه حرارت کمپرسور پایین می‌آید.

این مدل از کمپرسور اسکرو می‌تواند دور بالایی را تحمل کند و کارایی خیلی بیشتری در مقایسه با مدل کمپرسوراسکرو بدون روغن دارد و اکثراً فشار ۸ بار را دارند یعنی فشار هوای خروجی ۸ برابر فشار هوای ورودی است ولی گاهی این نوع کمپرسورها را تا فشار ۱۳ بار نیز می‌رسانند.

 انواع کمپرسور اسکرو روغنی 
کمپرسورهای اسکرو روغنی را می‌توان بر اساس سیستم انتقال قدرت به دو نوع تقسیم‌بندی کرد: کمپرسورهای اسکرو با سیستم انتقال قدرت کوپل مستقیم و کمپرسورهای اسکرو با سیستم انتقال قدرت تسمه‌ای. هر یک از این سیستم‌ها دارای ویژگی‌های خاص خود هستند. برای مثال، در سیستم تسمه‌ای، امکان تنظیم سرعت و میزان هوادهی (دبی) کمپرسور از طریق تغییر در پولی‌ها وجود دارد. از سوی دیگر، کمپرسورهای اسکرو با سیستم انتقال قدرت کوپل مستقیم از راندمان بالاتری برخوردارند، طول عمر بیشتری دارند و نیازی به تعویض تسمه ندارند، که این ویژگی‌ها در بلندمدت منجر به کاهش هزینه‌های سرویس و نگهداری می‌شوند.

 کمپرسور اسکرو با دور ثابت 
در این مدل کمپرسور اسکرو به دلیل ثابت بودن دور ایرند، جریان خروجی ثابت می‌باشد و برای سیستم‌هایی که نیاز به جریان هوای فشرده دائمی می‌باشد مناسب است.

 کمپرسور اسکرو با دور متغیر 
در مدل‌های کمپرسور اسکرو VSD بسته به میزان مصرف هوای فشرده در سیستم، دور ایرند کم یا زیاد می‌شود که این قابلیت باعث جلوگیری از هدر رفت انرژی در سیستم می‌شود.

 کمپرسور اسکرو چگونه کار می کند؟ 
کمپرسور اسکرو  یک نوع کمپرسور هوا است که با استفاده از دو پیچ متحرک هوا را فشرده می کند. این پیچ ها به گونه ای طراحی شده اند که وقتی در جهت مخالف یکدیگر چرخانده می شوند، فضای بین آنها کمتر می شود و فشار هوا افزایش می یابد.  هوای فشرده سپس از خروجی کمپرسور خارج می شود و برای کاربردهای مختلف استفاده می شود. کمپرسور اسکرو دارای مزایایی نسبت به سایر انواع کمپرسورها است، مانند عملکرد پایدار، نگهداری آسان، صدای کم و بازده بالا. این کمپرسور توسط شرکت های زیادی ساخته می شود که برای این منظور باید دانش کافی در ساخت کمپرسور اسکرو را داشته باشند.

 منابع 

رده:کمپرسورها
رده:ویکی‌سازی رباتیک