Principiul de funcționare al compresorului cu diafragmă

Compresorul cu diafragmă este un tip special de compresor care joacă un rol important în multe domenii datorită structurii și principiului său de funcționare unic.

1. Compoziția structurală a compresorului cu diafragmă

Compresorul cu diafragmă este alcătuit în principal din următoarele părți:

1.1 Mecanismul de acționare

De obicei, alimentat de un motor electric sau de un motor cu ardere internă, puterea este transmisă arborelui cotit al compresorului prin transmisie prin curea, transmisie prin angrenaje sau conexiune directă. Funcția mecanismului de acționare este de a furniza o sursă stabilă de alimentare pentru compresor, asigurând că acesta poate funcționa normal.

De exemplu, în unele compresoare cu diafragmă mici, se poate utiliza un motor monofazat ca mecanism de acționare, în timp ce în compresoarele industriale cu diafragmă mari se pot utiliza motoare trifazate de mare putere sau motoare cu ardere internă.

1.2 Mecanismul bielei arborelui cotit

Mecanismul bielei arborelui cotit este una dintre componentele principale ale compresorului cu diafragmă. Acesta este alcătuit dintr-un arbore cotit, o bielă, o traversă etc., care transformă mișcarea de rotație a mecanismului de acționare în mișcarea liniară alternativă a pistonului. Rotația arborelui cotit acționează biela pentru a o roti, împingând astfel traversa pentru a efectua o mișcare alternativă în glisieră.

De exemplu, în proiectarea arborilor cotiți se utilizează de obicei materiale din oțel aliat de înaltă rezistență, care sunt supuse unor prelucrări precise și tratamente termice pentru a asigura o rezistență și o rigiditate suficiente. Biela este fabricată dintr-un material excelent din oțel forjat și, prin prelucrare și asamblare precise, asigură o conexiune fiabilă cu arborele cotit și traversa.

1.3 Corpul pistonului și al cilindrului

Pistonul este componenta aflată în contact direct cu gazul într-un compresor cu diafragmă, care efectuează o mișcare alternativă în interiorul cilindrului pentru a realiza compresia gazului. Corpul cilindrului este de obicei fabricat din fontă de înaltă rezistență sau oțel turnat, care are o bună rezistență la presiune. Între piston și cilindru se utilizează garnituri pentru a preveni scurgerile de gaz.

De exemplu, suprafața pistonului este de obicei tratată cu tratamente speciale, cum ar fi cromarea, nichelarea etc., pentru a-i îmbunătăți rezistența la uzură și la coroziune. Alegerea componentelor de etanșare este, de asemenea, crucială, de obicei utilizând garnituri de etanșare de înaltă performanță din cauciuc sau metal pentru a asigura un efect bun de etanșare.

1.4 Componentele diafragmei

Componenta diafragmei este o componentă cheie a compresorului cu diafragmă, care izolează gazul comprimat de uleiul de ungere și de mecanismul de acționare, asigurând puritatea gazului comprimat. Componentele diafragmei sunt de obicei compuse din foi de diafragmă, tăvi de diafragmă, plăci de presiune a diafragmei etc. Foile de diafragmă sunt în general fabricate din materiale metalice sau de cauciuc de înaltă rezistență, care au o bună elasticitate și rezistență la coroziune.

De exemplu, plăcile metalice ale diafragmei sunt de obicei fabricate din materiale precum oțel inoxidabil și aliaj de titan și sunt prelucrate prin tehnici speciale pentru a avea o rezistență ridicată și rezistență la coroziune. Diafragma de cauciuc este fabricată dintr-un material special de cauciuc sintetic, care are o elasticitate bună și proprietăți de etanșare. Tava diafragmei și placa de presiune a diafragmei sunt utilizate pentru a fixa diafragma, asigurându-se că aceasta nu se va deforma sau rupe în timpul funcționării.

1.5 Supapă de gaz și sistem de răcire

Supapa de gaz este o componentă a unui compresor cu diafragmă care controlează admisia și evacuarea gazului, iar performanța sa afectează direct eficiența și fiabilitatea compresorului. Supapa de aer adoptă de obicei o supapă automată sau o supapă forțată și este selectată în funcție de presiunea de lucru și cerințele de debit ale compresorului. Sistemul de răcire este utilizat pentru a reduce căldura generată de compresor în timpul funcționării, asigurând funcționarea normală a compresorului.

De exemplu, supapele automate folosesc de obicei un arc sau o diafragmă ca miez al supapei, care se deschide și se închide automat la schimbările de presiune a gazului. Supapa forțată trebuie controlată prin mecanisme de acționare externe, cum ar fi acționarea electromagnetică, acționarea pneumatică etc. Sistemul de răcire poate fi fie răcit cu aer, fie răcit cu apă, în funcție de mediul de funcționare și de cerințele compresorului.

2. Principiul de funcționare al compresorului cu diafragmă

Procesul de funcționare al unui compresor cu diafragmă poate fi împărțit în trei etape: aspirație, compresie și evacuare:

2.1 Etapa de inhalare

Când pistonul se mișcă spre dreapta, presiunea din interiorul cilindrului scade, supapa de admisie se deschide, iar gazul extern intră în corpul cilindrului prin conducta de admisie. În acest moment, placa diafragmei se curbează spre stânga sub acțiunea presiunii din interiorul cilindrului și a presiunii din camera diafragmei, iar volumul camerei diafragmei crește, formând un proces de aspirație.

De exemplu, în timpul procesului de inhalare, deschiderea și închiderea supapei de admisie este controlată de diferența de presiune din interiorul și exteriorul blocului cilindrilor. Când presiunea din interiorul cilindrului este mai mică decât presiunea externă, supapa de admisie se deschide automat și gazul extern intră în corpul cilindrului; Când presiunea din interiorul cilindrului este egală cu presiunea externă, supapa de admisie se închide automat și procesul de aspirație se termină.

2.2 Etapa de compresie

Când pistonul se mișcă spre stânga, presiunea din interiorul cilindrului crește treptat, supapa de admisie se închide, iar supapa de evacuare rămâne închisă. În acest moment, placa diafragmei se curbează spre dreapta sub presiunea din interiorul cilindrului, reducând volumul camerei diafragmei și comprimând gazul. Pe măsură ce pistonul continuă să se miște, presiunea din interiorul cilindrului crește continuu până când atinge presiunea de compresie setată.

De exemplu, în timpul compresiei, deformarea prin încovoiere a diafragmei este determinată de diferența dintre presiunea din interiorul cilindrului și presiunea din camera diafragmei. Când presiunea din interiorul cilindrului este mai mare decât presiunea din camera diafragmei, placa diafragmei se îndoaie spre dreapta, comprimând gazul; Când presiunea din interiorul cilindrului este egală cu presiunea din camera diafragmei, diafragma este în echilibru și procesul de compresie se termină.

3.3 Treapta de evacuare

Când presiunea din interiorul cilindrului atinge presiunea de compresie setată, supapa de evacuare se deschide și gazul comprimat este evacuat din cilindru prin țeava de evacuare. În acest moment, placa diafragmei se curbează spre stânga sub presiunea din interiorul cilindrului și a camerei diafragmei, mărind volumul camerei diafragmei și pregătind următorul proces de aspirație.

De exemplu, în timpul procesului de evacuare, deschiderea și închiderea supapei de evacuare este controlată de diferența dintre presiunea din interiorul cilindrului și presiunea din țeava de eșapament. Când presiunea din interiorul cilindrului este mai mare decât presiunea din țeava de eșapament, supapa de evacuare se deschide automat și gazul comprimat este evacuat din corpul cilindrului; Când presiunea din interiorul cilindrului este egală cu presiunea din țeava de eșapament, supapa de evacuare se închide automat și procesul de evacuare se termină.

3. Caracteristicile și aplicațiile compresoarelor cu diafragmă

3.1 Caracteristici

Puritate ridicată a gazului comprimat: Datorită diafragmei care separă gazul comprimat de uleiul de ungere și de mecanismul de acționare, gazul comprimat nu este contaminat cu ulei de ungere și impurități, rezultând o puritate ridicată.

Etanșare bună: Compresorul cu diafragmă adoptă o structură specială de etanșare, care poate preveni eficient scurgerile de gaz, asigurând eficiența și siguranța compresiei.

Funcționare lină: În timpul procesului de funcționare al compresorului cu diafragmă, viteza de mișcare a pistonului este relativ mică și nu există contact direct între piesele metalice, astfel încât funcționarea este lină și zgomotul este redus.

Adaptabilitate puternică: Compresoarele cu diafragmă se pot adapta la diverse cerințe de compresie a gazelor, inclusiv presiune ridicată, puritate ridicată, gaze speciale inflamabile și explozive.

3.2 Aplicare

Industria petrochimică: utilizată pentru comprimarea gazelor precum hidrogenul, azotul, gazele naturale etc., furnizând materii prime și energie pentru producția chimică.

Industria alimentară și farmaceutică: utilizată pentru comprimarea gazelor precum aerul și azotul, asigurând un mediu gazos curat pentru procesarea alimentelor și producția farmaceutică.

Industria semiconductorilor electronici: utilizată pentru comprimarea gazelor de înaltă puritate, cum ar fi azotul, hidrogenul, heliul etc., oferind un mediu de gaz de înaltă puritate pentru fabricarea cipurilor electronice și producția de semiconductori.

În domeniul experimentelor de cercetare științifică, este utilizat pentru a comprima diverse gaze speciale și a asigura o alimentare stabilă cu gaz pentru experimentele de cercetare științifică.

Pe scurt, compresoarele cu diafragmă joacă un rol important în multe domenii datorită structurii și principiului lor de funcționare unic. Înțelegerea principiului de funcționare al compresoarelor cu diafragmă poate ajuta la o mai bună utilizare și întreținere a acestui echipament, la îmbunătățirea eficienței și fiabilității acestuia.