Kalvokompressorin toimintaperiaate

Kalvokompressori on erityinen kompressorityyppi, jolla on ainutlaatuisen rakenteensa ja toimintaperiaatteensa ansiosta tärkeä rooli monilla aloilla.

1. Kalvokompressorin rakennekoostumus

Kalvokompressori koostuu pääasiassa seuraavista osista:

1.1 Käyttömekanismi

Yleensä sähkömoottorilla tai polttomoottorilla toimiva kompressori välittää tehon kampiakselille hihnavälityksen, hammaspyörävälityksen tai suoran liitännän kautta. Käyttömekanismin tehtävänä on tarjota kompressorille vakaa virtalähde, jotta se voi toimia normaalisti.

Esimerkiksi joissakin pienissä kalvokompressoreissa voidaan käyttää yksivaihemoottoria käyttömekanismina, kun taas suurissa teollisuuskalvokompressoreissa voidaan käyttää suuritehoisia kolmivaihemoottoreita tai polttomoottoreita.

1.2 Kampiakselin kiertokangen mekanismi

Kampiakselin kiertokankimekanismi on yksi kalvokompressorin ydinosista. Se koostuu kampiakselista, kiertokangesta, ristipäästä jne., jotka muuttavat käyttömekanismin pyörimisliikkeen männän edestakaiseksi lineaariseksi liikkeeksi. Kampiakselin pyöriminen saa kiertokangen heilumaan, jolloin ristipää työntyy edestakaiseen liikkeeseen luistissa.

Esimerkiksi kampiakselien suunnittelussa käytetään tyypillisesti erittäin lujia seosteräksiä, jotka läpikäyvät tarkkuustyöstöä ja lämpökäsittelyä riittävän lujuuden ja jäykkyyden varmistamiseksi. Kiertokanki on valmistettu erinomaisesta taotusta teräksestä, ja tarkan käsittelyn ja kokoonpanon ansiosta se varmistaa luotettavan liitoksen kampiakseliin ja ristipäähän.

1.3 Mäntä ja sylinterirunko

Mäntä on kalvokompressorin kaasun kanssa suorassa kosketuksessa oleva osa, joka suorittaa edestakaista liikettä sylinterin sisällä kaasun puristamiseksi. Sylinterin runko on yleensä valmistettu erittäin lujasta valuraudasta tai valuteräksestä, jolla on hyvä paineenkestävyys. Männän ja sylinterin välissä käytetään tiivisteitä kaasuvuotojen estämiseksi.

Esimerkiksi männän pinta käsitellään yleensä erikoiskäsittelyillä, kuten kromipinnoituksella, nikkelipinnoituksella jne., jotta sen kulutus- ja korroosionkestävyys paranee. Tiivistyskomponenttien valinta on myös ratkaisevan tärkeää, ja yleensä käytetään korkean suorituskyvyn omaavia kumi- tai metallitiivisteitä hyvän tiivistystehon varmistamiseksi.

1.4 Kalvon osat

Kalvokomponentti on kalvokompressorin keskeinen osa, joka eristää puristetun kaasun voiteluöljystä ja käyttömekanismista varmistaen puristetun kaasun puhtauden. Kalvokomponentit koostuvat yleensä kalvolevyistä, kalvoalustoista, kalvopainelevyistä jne. Kalvolevyt on yleensä valmistettu erittäin lujista metalleista tai kumimateriaaleista, joilla on hyvä elastisuus ja korroosionkestävyys.

Esimerkiksi metalliset kalvolevyt on yleensä valmistettu ruostumattomasta teräksestä ja titaaniseoksesta, ja ne käsitellään erityisillä tekniikoilla, jotta niillä olisi korkea lujuus ja korroosionkestävyys. Kumikalvo on valmistettu erityisestä synteettisestä kumimateriaalista, jolla on hyvä elastisuus ja tiivistysominaisuudet. Kalvoalusta ja kalvon painolevy kiinnittävät kalvon varmistaen, että kalvo ei vääntyile tai rikkoudu käytön aikana.

1.5 Kaasuventtiili ja jäähdytysjärjestelmä

Kaasuventtiili on kalvokompressorin komponentti, joka ohjaa kaasun sisään- ja ulosvirtausta, ja sen suorituskyky vaikuttaa suoraan kompressorin tehokkuuteen ja luotettavuuteen. Ilmaventtiilissä käytetään yleensä automaattista venttiiliä tai pakkoventtiiliä, ja se valitaan kompressorin käyttöpaineen ja virtausvaatimusten mukaan. Jäähdytysjärjestelmää käytetään kompressorin käytön aikana tuottaman lämmön vähentämiseen ja kompressorin normaalin toiminnan varmistamiseen.

Esimerkiksi automaattisissa venttiileissä käytetään yleensä jousta tai kalvoa venttiilin ytimenä, joka avautuu ja sulkeutuu automaattisesti kaasunpaineen muutosten mukaan. Pakotettua venttiiliä on ohjattava ulkoisilla käyttömekanismeilla, kuten sähkömagneettisella käyttölaitteella, pneumaattisella käyttölaitteella jne. Jäähdytysjärjestelmä voi olla joko ilmajäähdytteinen tai vesijäähdytteinen käyttöympäristöstä ja kompressorin vaatimuksista riippuen.

2. Kalvokompressorin toimintaperiaate

Kalvokompressorin työprosessi voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen: imu, puristus ja poisto:

2.1 Hengitysvaihe

Kun mäntä liikkuu oikealle, sylinterin sisäinen paine laskee, imuventtiili avautuu ja ulkoista kaasua tulee sylinterirunkoon imuputken kautta. Tällöin kalvolevy taipuu vasemmalle sylinterin sisäisen paineen ja kalvokammion paineen vaikutuksesta, ja kalvokammion tilavuus kasvaa muodostaen imuprosessin.

Esimerkiksi sisäänhengitysprosessin aikana imuventtiilin avautumista ja sulkeutumista säätelee sylinterilohkon sisä- ja ulkopuolinen paine-ero. Kun sylinterin sisäinen paine on pienempi kuin ulkoinen paine, imuventtiili avautuu automaattisesti ja ulkoinen kaasu tulee sylinterirunkoon. Kun sylinterin sisäinen paine on yhtä suuri kuin ulkoinen paine, imuventtiili sulkeutuu automaattisesti ja imuprosessi päättyy.

2.2 Puristusvaihe

Kun mäntä liikkuu vasemmalle, sylinterin sisäinen paine kasvaa vähitellen, imuventtiili sulkeutuu ja pakoventtiili pysyy suljettuna. Tässä vaiheessa kalvolevy taipuu oikealle sylinterin sisäisen paineen alla, mikä pienentää kalvokammion tilavuutta ja puristaa kaasua. Männän jatkaessa liikettä sylinterin sisäinen paine kasvaa jatkuvasti, kunnes se saavuttaa asetetun puristuspaineen.

Esimerkiksi puristuksen aikana kalvon taivutusmuodonmuutos määräytyy sylinterin sisäisen paineen ja kalvokammion paineen välisen eron perusteella. Kun sylinterin sisäinen paine on korkeampi kuin kalvokammion paine, kalvolevy taipuu oikealle puristaen kaasua; kun sylinterin sisäinen paine on yhtä suuri kuin kalvokammion paine, kalvo on tasapainossa ja puristusprosessi päättyy.

3.3 Pakokaasuvaihe

Kun sylinterin sisäinen paine saavuttaa asetetun puristuspaineen, pakoventtiili avautuu ja puristettua kaasua poistuu sylinteristä pakoputken kautta. Tässä vaiheessa kalvolevy taipuu vasemmalle sylinterin ja kalvokammion sisäisen paineen alaisena, mikä lisää kalvokammion tilavuutta ja valmistautuu seuraavaan imuprosessiin.

Esimerkiksi pakokaasun poistoprosessin aikana pakoventtiilin avautumista ja sulkeutumista säätelee sylinterin sisäisen paineen ja pakoputken paineen välinen ero. Kun sylinterin sisäinen paine on korkeampi kuin pakoputken paine, pakoventtiili avautuu automaattisesti ja puristettua kaasua poistuu sylinterirungosta. Kun sylinterin sisäinen paine on yhtä suuri kuin pakoputken paine, pakoventtiili sulkeutuu automaattisesti ja pakokaasuprosessi päättyy.

3. Kalvokompressorien ominaisuudet ja sovellukset

3.1 Ominaisuudet

Painekaasun korkea puhtaus: Painekaasun voiteluöljystä erottavan kalvon ja käyttömekanismin ansiosta painekaasu ei saastuta voiteluöljyllä ja epäpuhtauksilla, mikä johtaa korkeaan puhtauteen.

Hyvä tiivistys: Kalvokompressorissa on erityinen tiivistysrakenne, joka estää tehokkaasti kaasuvuodon ja varmistaa puristustehokkuuden ja turvallisuuden.

Sujuva toiminta: Kalvokompressorin työprosessin aikana männän liikenopeus on suhteellisen alhainen, eikä metalliosien välillä ole suoraa kosketusta, joten toiminta on sujuvaa ja melutaso alhainen.

Vahva sopeutumiskyky: Kalvokompressorit voivat sopeutua erilaisiin kaasunpuristusvaatimuksiin, mukaan lukien korkeapaineiset, erittäin puhtaat, syttyvät ja räjähtävät erikoiskaasut.

3.2 Sovellus

Petrokemian teollisuus: käytetään kaasujen, kuten vedyn, typen, maakaasun jne., puristamiseen, mikä tarjoaa raaka-aineita ja energiaa kemianteollisuudelle.

Elintarvike- ja lääketeollisuus: käytetään kaasujen, kuten ilman ja typen, puristamiseen, mikä tarjoaa puhtaan kaasuympäristön elintarvikkeiden jalostukseen ja lääketuotantoon.

Elektroninen puolijohdeteollisuus: käytetään erittäin puhtaiden kaasujen, kuten typen, vedyn, heliumin jne., puristamiseen, mikä tarjoaa erittäin puhtaan kaasuympäristön elektronisten sirujen valmistukseen ja puolijohteiden tuotantoon.

Tieteellisten tutkimuskokeiden alalla sitä käytetään erilaisten erikoiskaasujen puristamiseen ja vakaan kaasun toimittamiseen tieteellisiä tutkimuskokeita varten.

Lyhyesti sanottuna kalvokompressoreilla on tärkeä rooli monilla aloilla ainutlaatuisen rakenteensa ja toimintaperiaatteensa ansiosta. Kalvokompressorien toimintaperiaatteen ymmärtäminen voi auttaa käyttämään ja huoltamaan tätä laitetta paremmin sekä parantamaan sen tehokkuutta ja luotettavuutta.