شاید تصور اینکه هوایی که نفس می‌کشیم می‌تواند چنان قدرتی داشته باشد که بزرگترین تایرهای کامیون‌ها را باد بزند یا سفت‌ترین پیچ‌ها را باز بکند یا حتی سخت‌ترین چوب‌ها را میخکوبی کند، در نگاه اول سخت باشد. هوا گازی تراکم‌پذیر است و می‌تواند فشرده شود.
کمپرسور باد یا پمپ باد دستگاهی است که قابلیت فشرده‌سازی هوا را دارد و برای مصارفی مثل مواردی که در بالا به آنها اشاره شد به کار می‌آید. در ادامه مقاله به معرفی کمپرسور باد، کاربردها، انواع، اجزا و نحوه عملکرد آن پرداخته خواهد شد.
کمپرسور باد چیست؟
کمپرسور باد یا پمپ باد تجهیزی است که قابلیت مکش هوا و گاز و متراکم‌کردن آنها را دارد. کمپرسور باد، هوا را به داخل مخزن ذخیره منتقل و جمع‌آوری می‌کند. هوای فشرده شده داخل مخزن برای زمان‌هایی که مورد نیاز است به راحتی قابل استفاده است.
کاربردهای کمپرسور باد
کمپرسور باد در تمام کاربردهایی که نیاز به هوای فشرده دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- انواع سیستم‌های نیوماتیک
- تعمیرات خودرو و ابزارآلات بادی مثل چکش بادی، مته بادی و آچار ضربه‌ای
- رنگ‌کاری صنایع مختلف مثل خودروسازی و صنایع چوب
- ماشین‌های پاک‌کننده سطوح و جابجاکننده گرد و غبار و ذرات ریز
- مراکز سرگرمی برای پرکردن باد تفنگ‌های پینت بال
- تعمیرات اتومبیل و آپاراتی‌ها برای بادکردن تایرها
- صنایع برقی و الکترونیک برای زدودن بردها از آلودگی و گرد و غبار
انواع کمپرسور باد
- کمپرسور باد پیستونی
- کمپرسور باد پیچی
- کمپرسور باد توربینی
- کمپرسور باد سانتریفیوژ
کمپرسور باد پیستونی پرکاربردترین نوع است که خود شامل دو نوع است؛ کمپرسور باد پیستونی تک مرحله‌ای به عنوان متداول‌ترین نوع و ساده‌ترین فشرده‌ساز، عمل متراکم کردن هوا را انجام می‌دهد. پمپ‌های باد تک مرحله‌ای قادر به تولید فشار تا 8 بار و دبی حداکثر تا 750 لیتر بر دقیقه هستند.
کمپرسور باد دو مرحله‌ای توانایی ایجاد فشار بالاتری را دارد و دارای دو مرحله کاری می‌باشد، به این صورت که ابتدا هوا به سیلندر بزرگ‌تر وارد شده و مقداری فشرده می‌شود و سپس از طریق لوله‌ای به سیلندر دوم که کوچک‌تر است وارد شده و در آنجا فشرده‌سازی نهایی صورت می‌گیرد و در نهایت هوای فشرده شده به مخزن ذخیره‌سازی هدایت می‌شود.
اجزای اصلی کمپرسور باد
اجزای تشکیل دهنده کمپرسور باد می‌تواند در هر مدل و برند متفاوت باشد، اما قطعات به کار رفته در ساخت همه آنها یکسان است. راندمان کمپرسور باد به کارایی و عملکرد این اجزا بستگی دارد. از جمله مهمترین اجزای تشکیل‌دهنده آن می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
1) واحد هواساز کمپرسور باد
اصلی‌ترین بخش یک کمپرسور باد واحد هواساز آن است. هواساز با الکتروموتور کوپل می‌شود و وظیفه مکش هوا و سپس فشرده‌سازی آن را برعهده دارد. سپس هوای فشرده شده را به مخزن ذخیره کمپرسور باد انتقال می‌دهد.
2) موتور کمپرسور باد
جز مهم دیگر کمپرسور باد بخش موتور آن است و توان موردنیاز برای انجام کار توسط آن تأمین می‌شود. در فرایند ساختن پمپ‌های باد موتورها به 4 دسته تقسیم می‌شوند:
- موتورهای تسمه‌ای مانند دینام و هواساز
- موتورهای کوبل یا پیستونی
- موتورهای بدون روغن یا oil free
- موتورهای هرمتیک یا یخچالی
از آنجا که موتورهای هرمتیک و بدون روغن بدون صدا هستند از آنها برای ساخت پمپ‌های هوا بدون صدا و سایلنت استفاده می‌شود این در حالی است که پمپ‌های تولید شده با موتورهای تسمه‌ای و پیستونی دارای صدای خیلی بیشتری نسبت به دو مدل دیگر هستند. معمولا در کارگاه‌های صنعتی و کارخانه‌ها که صدای زیاد و بخار روغن در محیط مشکلی ایجاد نمی‌کند و مهم تلقی نمی‌شود از پمپ‌های پیستونی و تسمه‌ای استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که برای مصارف بهداشتی و در مکان‌هایی که نیاز است تا هوای پاک و تمیز و فشرده‌ای داشته باشیم لازم است تا از موتورهای بدون روغن استفاده کنیم که هم بدون صدا هستند و هم آلودگی از بابت بخار روغن در هوا ندارند.
در نهایت اگر به پمپی نیاز دارید که قیمت پایینی داشته باشد و صدای بسیار کمی تولید کند می‌توانید از موتورهای یخچالی که بهترین گزینه هستند استفاده کنید. موتورهای هرمتیک یا یخچالی نسبت به نمونه‌های قبل قیمت کمتری داشته و صدای خیلی کمتری دارند فقط در هنگام استفاده از آنها باید به این موضوع توجه داشت که روغن آنها هر 6 ماه یکبار تعویض شود.
3) مخزن ذخیره سازی پمپ باد
یکی از مهم ترین قطعات هر کمپرسور باد، مخزن آن است که باید در انتخاب آن دقت کرد. در هنگام انتخاب نوع مخزن باید حتما به ضخامت ورق آن توجه داشت؛ چون ورقی با ضخامت مناسب می‌تواند عمر مخزن شما را افزایش دهد. هرچه ضخامت ورق بیشتر باشد مقاومت آن هم بیشتر است و به همین نسبت وزن آن نیز افزایش پیدا می‌کند؛ از این رو به طور کل توصیه می‌شود برای مخزن از ورقی به ضخامت 1.5 تا 3 میلی‌متر استفاده شود.
مورد دیگری که در مخزن باید توجه داشت این است که مخزن دارای رنگ کوره‌ای و جوش زیر پودری باشد چرا که در غیر این صورت رنگ آن خشک شده و پوسته پوسته می‌شود. در کاربردهای پزشکی و آزمایشگاهی که شرایط حساس‌تری را دارند داخل مخزن را اپوکسی می‌زنند تا هم از پوسیدگی جلوگیری شود و هم هوای تمیزتری در اختیار باشد؛ بنابراین در انتخاب مخزن توجه لازم داشته باشید.
4) قطع و وصل کن یا پرشر سوئیچ
از دیگر قطعات مهم در پمپ‌های باد کلید قطع و وصل یا کلید فشار است که کار آن تنظیم فشار باد داخل مخزن است. به عنوان مثال اگر ما این کلید را روی بازه 5 تا 8 بار تنظیم کنیم هنگامی که فشار داخل مخزن به 8 بار برسد پرشر سوئیچ برق موتور را قطع کرده و آن را خاموش می‌کند و هنگامی هم که فشار داخل مخزن به 5 بار برسد مجددا برق موتور را وصل و موتور را روشن می‌کند. پس می‌توان گفت این کلید یک قطعه ایمنی است تا از اتلاف انرژی جلوگیری کند.
5) سوپاپ اطمینان
از دیگر قطعات مهم در پمپ باد سوپاپ اطمینان است که قطعه ای ایمنی است و بروی مخزن نصب می‌شود تا از افزایش بیش از حد فشار داخل مخزن جلوگیری کند. زمانی‌که کلید قطع کن به هر دلیلی نتواند موتور را خاموش کند با جمع شدن فنر و باز شدن سوپاپ اطمینان فشار اضافی داخل مخزن خالی شده و به این ترتیب از خطرات احتمالی و انفجار مخزن جلوگیری می‌شود. پس باید به این نکته توجه شود که تحت هر شرایطی پمپ‌های باد دارای سوپاپ اطمینان باشند.
6) شیر یک طرفه
یک قطعه برنجی است که بین موتور و مخزن نصب می‌شود و تنها اجازه عبور هوا از سمت موتور به مخزن را به صورت یک طرفه می‌دهد پس امکان برگشت هوا از سمت مخزن به موتور وجود ندارد. اگر به هر دلیلی شیر یک طرفه خراب شود یا کیفیت بدی داشته باشد احتمال برگشت هوا از مخزن به سمت موتور و در نتیجه صدمه دیدن موتور وجود دارد و از طرفی دیگر هوای فشرده ای داخل مخزن ذخیره نمی‌شود؛ بنابراین هنگام خرید شیر یک طرفه توجه لازم را داشته باشید.
7) مانومتر یا گیج فشار
از دیگر وسایلی است که برروی مخزن نصب می‌شود تا میزان فشار هوای داخل مخزن را نمایش دهد. اگر این وسیله از کیفیت خوبی برخوردار نباشد شما قادر به تشخیص میزان فشار موجود و استفاده مناسب از هوای فشرده برای کارهای مختلف نخواهید بود. انتخاب نوع گیج فشار با مشورت کارشناس قطعا انتخاب را برای شما راحت‌تر می‌کند.
8) رگولاتور
این قطعه تنظیم کننده فشار باد خروجی است و زمانی بکار می‌رود که بخواهیم فشار باد خروجی بدون نوسان و تنظیم شده داشته باشیم.
9) فیلترها و میکروفیلتر‌ها
ذرات معلق در هوا می‌توانند به سیستم کمپرسور باد آسیب بزنند پس هوای ورودی به پمپ باید عاری از ذرات معلق مزاحم باشد. از این رو در مسیر ورودی هوای پمپ باد، فیلتر هوا نصب می‌شود تا از ورود این ناخالصی‌ها جلوگیری کند. دیگر فیلتر مورداستفاده فیلتر روغن است تا کیفیت روغن روانکاری قطعات متحرک کمپرسور باد حفظ شود.
میکروفیلتر‌ها نیز از دیگر قطعات جانبی هستند که رطوبت باد خروجی را جذب کرده و هوای فشرده را خشک می‌کنند. از میکروفیلتر‌ها در کمپرسورهای باد صنایع غذایی و بهداشتی که رطوبت باعث خرابی محصول می‌شود استفاده می‌کنند.
10) شیر تخلیه خودکار
در زیر کمپرسور شیرخودکار نصب می‌شود تا در زمان‌های مقرر شده به طور اتوماتیک باز شود و مایعات جمع شده در پمپ را تخلیه کند. این شیر معمولا برای پمپ بادی مناسب است که دسترسی به قسمت پایین آنها دشوار است.
نحوه عملکرد کمپرسور باد
بطور کلی نحوه عملکرد انواع پمپ‌های باد متراکم‌کردن هوای مکش شده توسط کاهش حجم و افزایش فشار است. برای اینکه با رویه فشرده‌سازی هوا توسط کمپرسور باد آشنا شوید، نحوه عملکرد پمپ باد پیستونی در زیر شرح داده شده است:
یک پمپ باد پیستونی دارای محفظه‌ای به نام سیلندر است که در آن دریچه‌هایی جهت مکش و تخلیه هوای فشرده تعبیه شده و در داخل این سیلندر پیستونی توسط میل لنگ حرکت رفت و برگشتی را انجام می‌دهد و بدین طریق عمل متراکم‌سازی هوا انجام می‌شود. در این مکانیزم با روشن‌شدن موتور دریچه ورودی هوا باز شده و هم‌زمان پیستون توسط میل لنگی که دوران به وسیله موتور است شروع به حرکت کرده و حجم داخل سیلندر افزایش پیدا می‌کند و بدین طریق محفظه سیلندر از هوای ورودی پر می‌شود.
با پرشدن محفظه سیلندر و درست در زمانی که پیستون به پایین‌ترین حد خود رسیده دریچه ورودی بسته شده و جهت حرکت پیستون به سمت بالا تغییر پیدا می‌کند تا در این هنگام هوای داخل محفظه توسط پیستون متراکم شود. در روی پیستون رینگ‌هایی تعبیه شده که با سطح داخل سیلندر بسیار منطبق هستند و بدین ترتیب از هدررفت هوای داخل سیلندر جلوگیری می‌کنند.
زمانی که هوای داخل سیلندر به اندازه کافی متراکم شود شیر تخلیه به صورت اتوماتیک باز شده و این حجم از هوای فشرده شده با فشار بالا از سیلندر به داخل مخزن ذخیره‌سازی هدایت می‌شود. از آنجایی که در این پمپ‌ها جریان هوا به طور مداوم تحت کنترل است پس می‌توان گفت که با روش‌های دیگر متراکم‌سازی متفاوت هستند به نوعی که قدرت کاری یک پمپ باد به حجم محفظه سیلندر و کارایی پیستون، شاتون و میل لنگ بستگی دارد.
جمع‌بندی
هوای متراکم یک مزیت بزرگ دارد و می‌تواند با فشار زیاد از محل ذخیره آن خارج شود؛ از این مزیت در کاربردهای زیادی در حوزه صنعت، خانگی و بسیاری از مشاغل می‌توان بهره برد. اما هوای یا گاز به چه صورت فشرده می‌شود؟ توسط کمپرسور باد.
کمپرسور باد هوای اتمسفر را مکش کرده و در داخل یک مخزن فشرده می‌کند تا در مواقع نیاز از آن استفاده شود. از جمله کاربردهای کمپرسور باد می‌توان به رنگ‌کاری، صنایع خودرسازی، صنایع مبلمان و نجاری، سیستم‌های نیوماتیک، انواع ابزارآلات بادی، تعمیراتی و آپاراتی اتومبیل و... اشاره کرد.