Voordat we de verschillende compressoren en compressiemethoden gaan behandelen, moet u eerst kennismaken met de twee basisprincipes voor de compressie van gas. Daarna vergelijken we die twee en kijken we naar de verschillende compressoren in deze categorieën.
Er zijn twee algemene principes voor de compressie van lucht (of gas): Verdringercompressie en dynamische compressie. Deze principes zijn gebaseerd op de theorie van de manier waarop lucht wordt gecomprimeerd en afgevoerd.
Bij compressie met positieve verdringing wordt de lucht in een of meer compressiekamers gezogen, die vervolgens vanaf de luchtinlaat worden afgesloten. Het volume van elke kamer neemt geleidelijk af en de lucht wordt intern samengeperst. Als de beoogde drukverhouding is bereikt, wordt een poort of klep geopend en wordt de lucht afgelaten naar het uitlaatsysteem als gevolg van een verdere reductie van het volume van de compressiekamer.
Bij dynamische compressie wordt lucht tussen de schoepen van een snel draaiende compressiewaaier gezogen en versneld tot een hoge snelheid. Het gas wordt vervolgens afgevoerd via een diffusor, waar de kinetische energie wordt omgezet in statische druk.
Verdringercompressoren zorgen voor een constante luchtstroom, ongeacht de systeemdruk. Ze comprimeren lucht door een vast volume op te vangen en dit mechanisch samen te drukken, bijvoorbeeld met zuigers of roterende schroeven.
Deze compressoren leveren hogere drukverhoudingen, zelfs bij lagere toerentallen, en zijn ideaal voor kleinere, stabiele toepassingen zoals de productie- en automobielindustrie. Het eenvoudige ontwerp garandeert betrouwbaarheid en eenvoudig onderhoud.
Dynamische compressoren maken gebruik van roterende bladen met een hoog toerental om grote luchtvolumes te comprimeren.
Hun debiet en druk variëren afhankelijk van de bedrijfssnelheid, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met grote volumes, zoals energieopwekking en HVAC. Hun complexe ontwerp is geoptimaliseerd voor variabele debieten en efficiënte bewerkingen met hoge snelheid.
Een fietspomp is het eenvoudigste voorbeeld van positieve-verdringingscompressie, waarbij de lucht in een cilinder wordt gezogen en wordt samengeperst door een bewegende zuiger. De zuigercompressor heeft hetzelfde werkingsprincipe en gebruikt een zuiger waarvan de voorwaartse en achterwaartse beweging wordt gegenereerd door een drijfstang en een draaiende krukas.
Als slechts één kant van de zuiger wordt gebruikt voor compressie, heet dit een enkelwerkende compressor. Als zowel de bovenkant als de onderkant van de zuiger wordt gebruikt, is de compressor dubbelwerkend. De drukverhouding is de verhouding tussen de absolute druk aan de inlaat- en uitlaatzijde.
Daarom werkt een machine die lucht aanzuigt met atmosferische druk (1 bar(a)) en perst deze samen tot 7 bar overdruk met een drukverhouding van (7 + 1)/1 = 8.
De twee onderstaande grafieken illustreren (respectievelijk) de druk-volumerelatie voor een theoretische compressor en een realistischer compressordiagram van een zuigercompressor.
Het slagvolume is het volume van de cilinder waar de zuiger zich doorheen beweegt tijdens de aanzuigfase. Het vrijslagvolume is het volume net onder de inlaat- en uitlaatklep en boven de zuiger, dat om mechanische redenen moet overblijven bij het bovenste keerpunt van de zuiger.
Het verschil tussen het slagvolume en het aanzuigvolume is te wijten aan de expansie van de lucht in het vrijslagvolume vóór het zuigen kan beginnen. Het verschil tussen het theoretische p/V-diagram en het werkelijke schema is te wijten aan de praktische vormgeving van een compressor, bijv. een zuigercompressor.
De kleppen zijn nooit volledig afgedicht en er is altijd een zekere mate van lekkage tussen de zuigermantel en de cilinderwand. Daarnaast kunnen de kleppen niet volledig open- en dichtgaan zonder een minimale vertraging, wat resulteert in een drukval wanneer het gas door de kanalen stroomt. Het gas wordt ook verwarmd wanneer het de cilinder in stroomt als gevolg van dit ontwerp.
In een dynamische compressor vindt de drukstijging plaats terwijl het gas stroomt. Het stromende gas wordt sterk versneld door de draaiende bladen van een waaier. De snelheid van het gas wordt vervolgens omgezet in statische druk wanneer het gas wordt gedwongen om te vertragen bij expansie in een diffusor.
Afhankelijk van de hoofdrichting van de gasstroom heten deze compressoren radiale of axiale compressoren. Vergeleken met verdringingscompressoren hebben dynamische compressoren een karakteristiek waarbij een kleine verandering in de werkdruk leidt tot een grote verandering in de stroomsnelheid.
Elk waaiertoerental heeft een boven- en ondergrens voor de stroomsnelheid. De bovengrens betekent dat de gasstroom de geluidssnelheid bereikt. De ondergrens betekent dat de tegendruk groter wordt dan de drukopbouw in de compressor, wat leidt tot retourstroom in de compressor. Dit resulteert op zijn beurt in pulseren, lawaai en het risico van mechanische schade.
Lees deze handleiding over dynamische compressorregeling om meer te weten te komen over hoe dynamische compressoren worden geregeld en hoe de prestaties worden geoptimaliseerd.
30 juni, 2022
Er zijn veel dingen die u moet overwegen bij het kiezen van een luchtcompressor voor uw bedrijf. In dit artikel leggen we uit welke compressor voor u het meest geschikt is, op basis van uw toepassing en persluchtbehoefte.
16 maart, 2023
Wanneer u veel vermogen nodig hebt, is een dynamische compressor de ideale keuze. Ze zijn verkrijgbaar in zowel axiale als radiale uitvoeringen.
4 augustus, 2022
Perslucht bevindt zich overal om ons heen, maar wat is het precies? Laten we kennismaken met de voordelen van perslucht en de elementaire werking van een compressor.