کمپرسور اسکرو اویل فری با کمپرسور اسکرو روغنی چه فرقی دارد؟

روغن کمپرسور نقش‌های متعددی را در کمپرسور اسکرو بر عهده دارد. روغن کمپرسور اسکرو در حقیقت تمام نقش‌هایی را که روغن در ماشین‌آلات مختلف ایفا میکند در این ماشین خاص به طور یک جا گردن گرفته است. نخست آنکه کمپرسور اسکرو از قلبی حساس برخوردار است. در قلب کمپرسور واحد هواساز یا المنت کمپرسور قرار گرفته که متشکل از دو روتور نر و ماده‌ی در هم پیچیده است. این روتورها کاملا در یکدیگر لولیده‌اند، اما نباید تماس داشته باشند. نباید تماس داشته باشند، ولی باید در تمام نقاط به قدری به یکدیگر نزدیک باشند که ذره‌ای هوا فرار نکرده و کاملا محاصره شده، در تنگنا قرار گرفته و فشرده شود. فشرده‌سازی گاز یا هوا به طور عمده به هدف تراکم انرژی در ذرات آن است تا بعدتر یا به صورت واحد انتقال نیرو یا برای جابجایی خود گاز و هوا به کار انداخته شود.

همانطور که گفته شد کمپرسور اسکرو قلبی پیچیده و متشکل از دو روتور فولادی و در هم‌تنیده دارد. روتورها در جای جای برجستگی‌های خود به خوبی با یکدیگر چفت میشوند، اما فاصله‌ای در حد میکرومتر میان خود باقی میگذارند تا هوا یا گاز فرآیندی در آنجا فشرده شود و روتورها با یکدیگر برخورد نکنند که برخورد آنها آغاز فاجعه است. برخورد روتورهای کمپرسور اسکرو، به هر شکلی و به هر اندازه‌ای یعنی تخریب سطحی، تجمیع براده، سروصدای کمپرسور، ویبره و لرزش دستگاه، تخریب بلبرینگ و محور کمپرسور، تخریب نمایی خود روتورها و در نهایت نابودی کمپرسور هوای فشرده. برای جلوگیری از این تماس فاصله‌ای در حد میکرومتر میان روتورها وجود دارد که در کمپرسور اسکرو روغنی با لایه و فیلمی نازک از روغن کمپرسور پر میشود. اینجا با نخستین وظیفه‌ی روغن کمپرسور آشنا میشویم: کاهش کلیرانس

در کمپرسور روغنی کلیرانس یا فواصل میکرومتری میان روتورها با یکدیگر و روتورها با بدنه‌ی کمپرسور را لایه‌ای نازک یا اصطلاحا فیلمی از روغن پر میکند. فیلم روغن امکان نشت هوا یا گاز از کمپرسور را به شدت کاهش میدهد و فرار هوا به صورت جریان برگشتی را نیز به صفر میرساند. در کمپرسور اویل فری که ترجمه‌ی آن یعنی کمپرسور بدون روغن، داخل محفظه‌ی اصلی کمپرسور هیچگونه روغنی ورود نمیکند.

مشکل اول، راهکار اول

جای خالی روغن کمپرسور در کمپرسور اسکرو اویل فری را دقت مهندسی پر میکند. همانطور که گفته شد وظیفه‌ی اصلی روغن کمپرسور شکلدهی فیلمی نازک برای ارتقای بهره‌وری کمپرسور است. فواصلی که پیش از آن هم بسیار اندک و در حد میکرومتر بودند بایستی برای ساخت کمپرسور اسکرو اویل فری به شدت کمتر هم بشوند. از جمله دلایلی که در کشورهای کمتر توسعه یافته و جهان سومی کمپرسور اسکرو روغنی میسازیم ولی کمپرسور اسکرو بدون روغن نه میسازیم و نه تعمیر میکنیم در همین نقطه نهفته است. ماشین‌کاری بسیار دقیق و ریزه‌کاری روتورهای کمپرسور بایستی

کلیرانس در کمپرسور اسکرو اویل فری

ریزفواصل در کمپرسور اسکرو روغنی و کمپرسور اسکرو بدون روغن چه تفاوتی دارد؟ در جواب این سوال نمیتوان اعدادی ثابت و جهان‌شمول را برشمرد. ریز فواصل داخل کمپرسور ارقامی بسیار حساس است و برای هر دستگاه کمپرسور به طور دقیق و جداگانه محاسبه میشود. اما یک نکته‌ی نادیده هم باید در نظر داشت:‌ کمپرسور اسکرو اویل فری در دماهایی بسیار بالاتر از مشابه روغنی کار میکند. اگر ریز فواصل را تا مقدار زیادی کاهش دهیم، انبساط حرارتی حداقلی روتورها را منبسط کرده و در نتیجه در یکدیگر قفل خواهند شد. ساخت کمپرسور اسکرو بدون روغن سخت بود، سخت‌تر هم شد.

در کمپرسور اسکرو چند نوع ریز فاصله یا کلیرانس داریم

عملکرد کمپرسور اسکرو به ۳ پارامتر از جنس فاصله وابسته است:

۱. فاصله شعاعی یا رادیال که به شکاف میان نوک برجستگی‌های روتور و دیواره‌ی داخلی سیلندر یا هوزینگ گفته میشود.

۲. فاصله‌ی محوری یا اکسیال که به شکاف بین نوک روتورها با درپوش انتهایی محفظه گفته میشود.

۳. فاصله‌ی میان برجستگی‌های روتورها با یکدیگر یا اینترلوب که به شکاف کوچک میان روتورهای نر و ماده گفته میشود.

مثال عددی از کلیرانس کمپرسور اسکرو

کمپرسورهای بدون روغن به گونه‌ای طراحی میشوند که حتی الامکان دمای خروجی کاهش یابد. برای این منظور قریب به اتفاق آنها به صورت دو مرحله‌ای و با بکارگیری اینترکولر یا خنک کننده‌ی میانی ساخته میشود. همچنین در صورت امکان از توربوشارژر به عنوان بوستر نیز بهره میبرند. ریز فواصل گفته شده در چنین کمپرسوری در حدود ۲۰ تا ۴۰ میکرومتر است. در کمپرسورهای اسکرو روغنی و در نسبت‌های تراکم تا ۸/۵ تلفات ناشی از کلیرانس محوری دو سوم و ناشی از کلیرانس شعاعی حدود یک سوم از کل تلفات را شامل شده و تلفات سهم فواصل میان دو روتور ناچیز است. چنین تحلیلی میتواند برای طراحان کمپرسور نمایان سازد که کجا جای بازی بیشتری داشته و کجا دستشان بسته‌تر است. کلیرانس محوری پاشنه‌ آشیل تمامی طراحی‌های کمپرسور اسکرو است و نشتی حفره دمشی یا Blow hole کمپرسور بسیار در مقالات مورد توجه قرار گرفته است.

 تفاوت‌های طراحی کمپرسور اسکرو روغنی و کمپرسور اسکرو خشک در طراحی

همانطور که گفته شد روغن کمپرسور در کمپرسور اسکرو آچار فرانسه است. تا بدینجا به اصلی‌ترین نقش آن یعنی شکل‌دهی فیلمی از روغن هر جا که لازم است و افزایش بهره‌وری کمپرسور اسکرو اشاره شد. غیبت روغن در کمپرسور اویل فری یعنی افت جدی بهره‌وری، اما مسیر طراحی کمپرسور اویل فری همچنان پر از غصه و بدبیاری است. روغن کمپرسور در کمپرسور اسکرو وظیفه‌ی خنک‌کاری هم بر عهده دارد. همانطور که گفته شد غیاب روغن در این کمپرسورها به معنای افزایش جدی دمای کاری این کمپرسورهاست. در طراحی کمپرسور اسکرو اویل فری این مشکل را با ۱. پذیرش کمبود‌ها و طراحی برای فشار و هوادهی پایینتر و ۲. خنک‌کاری میان‌مرحله‌ای رفع و رجوع کرده اند. کمپرسورهای اویل فری حتما دو مرحله ای و حتما دارای اینترکولر یا خنک‌کننده‌ی میانی هستند. برخلاف کمپرسور اسکرو روغنی که در آن میتوان تنها به خنک‌کاری پایانی یا افتر کولر بسنده کرد، کمپرسور اویل فری مجهز به افترکولر، اینترکولر و همچنین اویل کولر است.

دیگر وظیفه‌ی روغن در کمپرسورهای اسکرو پاک‌سازی و تمیزکاری هرگونه‌ براده است. براده‌های ریز و غبارها را هر نوبت روغن شستشو داده و با خود از المنت کمپرسور اسکرو خارج میکند. لیستی از بدبختی‌ها و کمبودهایی که غیبت روغن کمپرسور به کمپرسور اویل فری تحمیل میکند در اینجاست:

پس خنک‌کاری بهتر و پرقدرت‌تر به معنای به کارگیری انواع کولرهای قویتر کمپرسور در این کمپرسورهاست. در کاهش کلیرانس دستشان بسته است، اما آس برنده‌ای که سازندگان کمپرسور اسکرو رو کرده اند چیز دیگری است: روکش روتور کمپرسور اسکرو.

عموم سازندگان مشهور کمپرسور از اطلس کوپکو تا کایزر، اینگرسولرند و سول ایر کمپرسور هوای خشک تولید میکنند و همگی از تفلون یا ماده‌ی پلیمری با فرمول پلی تترا فلوئورو اتیلن به عنوان روکش روتور استفاده میکنند. تفلون، میدانیم، نچسب است؛ پس مشکل براده‌ و غبار و سایر آلودگی‌هایی که روغن پاک میکرد حل میشود. همچنین انتقال حرارت بهبود پیدا میکند، انبساط تا حد خوبی کنترل میشود و حتی در صورت نیاز و برای مصارفی که دمای کمپرسور اسکرو خشک قرار است بالاتر هم برود، از روکش‌های صنعتی پیچیده و بهتری همچون مولیبدنوم دی سولفید بهره میبرند.

در اینجا، که سخت‌ترین جای کار برای ساخت کمپرسور اسکرو بدون روغن است، نیازمند روکش‌دهی هستیم. روکش‌دهی سطحی بسیار پیچیده و پر از خمیدگی و برجستگی، با دقت بسیار بالا و به درجه‌ای بسیار نازک نیازمند تکنولوژی‌های پیشرفته ای است.

روکش روتور کمپرسور اسکرو چطور انجام میشود؟

روش‌های زیر برای این منظور در کارخانجات معتبر به کار گرفته میشود. این کارخانجات معمولا از روش‌های ترکیبی نیز که با ترکیب دو یا چند روش از نمونه‌های زیر است استفاده میکنند.

۱. اسپری حرارتی که برای روکشهای سرامیکی و کامپوزیتی کاربرد دارد. اسپری حرارتی خود به دو شکل اسپری سرعت بالای سوخت اکسیژنه و اسپری پلاسما انجام میشود و چسبندگی و مقاومت سایشی بالا از مزایای آن است.

۲. اسپری یا کوتینگ پلیمری که برای پلیمرهای مختلفی چون تفلون و دیگر پلیمرهای اصلاح‌شده با فرمول خاص در اختیار شرکتهای بزرگی چون اطلس کوپکو و اینگرسولرند یا کوبلکوی ژاپن استفاده میشود. مزایای این روش یکنواختی بالا و دقت در ضخامت است.

۳. برای پلیمرها از آبکاری نیکل و فسفر نیز استفاده میشود و سطح یکدست و چسبندگی بهتر برای لایه‌های بعدی دارد.

۴. پوشش‌دهی خلا که اصطکاک حداقلی، ضخامت بسیار نازک و دقت بالا دارد و فقط برای کمپرسورهای رده بالا استفاده میشود.

۵. اسپری الکترواستاتیک

ترکیبی از روشهای مختلف روکش در کارخانجات حرفه‌ای استفاده میشود. در کمپرسور اسکرو هوای خشک یا اویل فری گاز به تنهایی و بدون روغن وارد محفظه کمپرسور شده و به هیچ عنوان آغشته به روغن نخواهد شد. چرخ‌دنده‌های تنظیم کننده (Timing Gear) که عمل همزمانی حرکت (Synchronization)، عدم سایش و برخورد روتورها با یکدیگر و انتقال دور از روتور محرک (نرینه) به روتور متحرک (مادینه) را باعث می شود. به دلیل عدم نشت روغن به محفظه فشار، یاتاقان‌ها و سیستم آب‌بندی در خارج از محفظه‌ی فشار طراحی و نصب شده اند. همانطور که مشاهده میکنید غیبت روغن، که در کمپرسور روغنی حتی وظیفه‌ی انتقال حرکت از روتور محرک به روتور متحرک یا ماده را داشت در انتقال نیرو نیز مشکل‌آفرین شده است و بایستی از چرخ‌دنده‌های مخصوصی برای ترتیب همزمانی حرکت استفاده شود.

شرکت جهان کمپرسور

شرکت جهان کمپرسور از سال ۱۳۶۲ تاکنون همواره با ارائه خدمات معتبر حامی مشتریان گرانقدر خود از صنایع و معادن کشور بوده است. بذر تاسیس این شرکت به سفارش مدیرعامل وقت شرکت اطلس کوپکو ایران، لیندستن، کاشته شد و نخست با عنوان تعمیرگاه مجاز ماشین آلات اطلس کوپکو شروع به کار نمود. به مرور گروهی از مدیران و مهندسان سابق اطلس کوپکو ایران به این شرکت مهاجرت کرده و مسیر را برای ادامه‌ راه خدمت به صنعت و به ویژه‌ معادن کشور هموار کردند. اکنون جهان کمپرسور در زمینه‌ تامین کمپرسور صنعتی برای کارخانجات، حفاران و راهسازها و همچنین ارائه‌ خدمات پس از فروش معتبر و تامین قطعات مشغول به کار است. قدردان اعتماد شما هستیم.

همانطور که مشاهده کردید مهندسان و طراحان صنعتی در ساخت کمپرسور اسکرو اویل فری نقشی هنرمندانه و در مرز پیشرفته‌ترین و دقیق‌ترین طراحی‌های مهندسی بر عهده دارند.