Før du kan lære om de forskellige kompressorer og komprimeringsmetoder, skal vi først introducere dig til de to grundlæggende principper for komprimering af gas. Derefter sammenligner vi de to og ser på de forskellige kompressorer i disse kategorier.
Der er to generiske principper for komprimering af luft (eller gas): Komprimering med positiv fortrængning og dynamisk komprimering. Disse principper er baseret på teorien om, hvordan luft komprimeres og udledes.
Ved komprimering med positiv fortrængning suges luften ind i et eller flere kompressionskamre, som derefter lukkes fra indsugningen. Gradvist reduceres volumen i hvert kammer, og luften komprimeres indvendigt. Når trykket har nået det indbyggede trykforhold, åbnes en port eller ventil. Luften ledes derefter ud i afgangssystemet på grund af den fortsatte reduktion af kompressionskammerets volumen.
Ved dynamisk komprimering trækkes der luft mellem vingerne på et hurtigroterende kompressionsskovlhjul, som accelereres til en høj hastighed. Gassen ledes derefter ud gennem en luftfordeler, hvor den kinetiske energi omdannes til statisk tryk.
Kompressorer med positiv fortrængning leverer en ensartet luftstrøm uanset systemtrykket. De komprimerer luften ved at opfange et fast volumen og komprimere det mekanisk, f.eks. med stempler eller skruer.
Disse kompressorer leverer højere trykforhold selv ved lavere hastigheder og er ideelle til mindre, stabile anvendelser som f.eks. produktion og bilindustrien. Deres enkle design sikrer pålidelighed og nem vedligeholdelse.
Dynamiske kompressorer anvender roterende vinger med høj hastighed til at komprimere store mængder luft.
Deres flowhastighed og tryk varierer afhængigt af driftshastigheden, hvilket gør dem velegnede til anvendelser med store volumener som f.eks. elproduktion og HVAC. Deres komplekse design er optimeret til variable flowhastigheder og effektiv højhastighedsdrift.
En cykelpumpe er det enkleste eksempel på en komprimering med positiv fortrængning. Luften suges ind i en cylinder og komprimeres af et stempel, der bevæger sig. Stempelkompressorer har samme funktionsprincip. De anvender et stempel, hvis bevægelse fremad og bagud opnås med en plejlstang og en roterende krumtapaksel.
Hvis kun den ene side af stemplet anvendes til kompression, kaldes dette en enkeltvirkende kompressor. Hvis både stemplets øverste og undersider anvendes, er kompressoren dobbeltvirkende. Trykforholdet er forholdet mellem det absolutte tryk på indløbs- og udløbssiden.
En maskine, der suger luft ind ved atmosfærisk tryk (1 bar(A)) og komprimerer den til et overtryk på 7 bar, arbejder derfor ved et trykforhold på (7+1)/1=8.
I de to grafer nedenfor finder du forholdet mellem tryk og volumen for en teoretisk kompressor og et realistisk diagram for en stempelkompressor illustreret (henholdsvis).
Slagvolumen er det cylindervolumen, som stemplet bevæger sig under sugetabet. Spillerummet er volumen under indløbs- og udløbsventilerne og over stemplet. Den skal forblive ved stemplets øverste drejepunkt af mekaniske årsager.
Forskelle mellem slagvolumen og sugevolumen skyldes den udvidelse af luften, der er tilbage i rumfanget, før sugerne starter. Den praktiske udformning af en kompressor, f.eks. en stempelkompressor, resulterer i en forskel mellem det teoretiske p/V-diagram og det faktiske diagram.
Ventilerne er aldrig helt tætte, og der er altid en vis lækage mellem stempelskørtet og cylindervæggen. Desuden kan ventilerne ikke åbnes og lukkes helt uden en minimal forsinkelse. Dette resulterer i et trykfald, når der strømmer gas gennem kanalerne. Gassen opvarmes også, når den strømmer ind i cylinderen som følge af denne konstruktion.
I en dynamisk kompressor sker trykstigningen, mens gassen strømmer. Den flydende gas accelererer til en høj hastighed ved hjælp af de roterende blade på et vingehjul. Gassens hastighed omdannes derefter til statisk tryk, når den tvinges til at decelerere under udvidelse i en diffuser.
Afhængigt af hovedretningen for det anvendte gasflow kaldes disse kompressorer radiale eller aksiale kompressorer. Sammenlignet med fortrængningskompressorer medfører en lille ændring i arbejdstrykket for dynamiske kompressorer en stor ændring i flowhastigheden.
Hver skovlhjulshastighed har en øvre og nedre flowhastighedsgrænse. Den øvre grænse betyder, at gasflowhastigheden når sonisk hastighed. Den nedre grænse betyder, at modtrykket bliver større end kompressorens trykopbygning, hvilket betyder returflow inde i kompressoren. Dette resulterer i pulsering, støj og risiko for mekanisk skade.
Læs denne vejledning om dynamisk kompressorregulering for at få mere at vide om, hvordan dynamiske kompressorer reguleres, og hvordan ydeevnen optimeres.
30 juni, 2022
Der er mange ting, du skal overveje, når du vælger en luftkompressor til din virksomhed. I denne artikel vil vi forklare, hvilken kompressor der passer bedst til dig, baseret på din anvendelse og dine behov.
16 marts, 2023
Når du har brug for mange hestekræfter, er en dynamisk kompressor det ideelle valg. De fås i både aksial og radial konstruktion.
4 august, 2022
Trykluft er overalt omkring os, men hvad er det helt præcist? Lad os præsentere dig for trykluftens verden og kompressorens grundlæggende funktioner.