เครื่องอัดอากาศทำงานอย่างไรกันแน่?

มีคอมเพรสเซอร์หลายประเภท เช่น คอมเพรสเซอร์แบบสโครล คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ คอมเพรสเซอร์แบบสกรูโรตารี และคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง แต่ทั้งหมดก็ทำสิ่งเดียวกัน นั่นคือ อัดอากาศ

แต่เครื่องอัดอากาศทำงานอย่างไรกันแน่? อากาศได้รับการบีบอัดแตกต่างกันอย่างไรขึ้นอยู่กับประเภทของคอมเพรสเซอร์ แล้วเรื่องใหญ่ล่ะ?

เริ่มจากคำถามสุดท้ายและจัดการมัน

ขนาดของกระแสลมขึ้นอยู่กับการใช้งานลมอัดที่ต้องการ ความดัน ความเร็ว และคุณภาพของอากาศโดยรอบคือปัจจัยที่สำคัญที่สุด คอมเพรสเซอร์ทั้งหมดมีการอัดอากาศในลักษณะเดียวกัน แต่ขั้นตอนเฉพาะที่แต่ละประเภทใช้ในการอัดอากาศนั้นไม่ซ้ำกัน ประเภทของคอมเพรสเซอร์ที่คุณต้องการนั้นส่วนหนึ่งถูกกำหนดโดยวัตถุประสงค์ที่จะใช้อากาศอัด เนื่องจากรูปแบบที่กล่าวมาข้างต้นสามารถจำกัดค่าในทางปฏิบัติสำหรับมิติต่างๆ ของกระแสลมที่สร้างขึ้นได้

คำถามแรกอาจถูกกลับมาทบทวนอีกครั้งในตอนนี้เมื่อเรามีความเข้าใจดีขึ้นแล้วว่าทำไมประเภทของคอมเพรสเซอร์จึงมีความสำคัญ แต่ก่อนที่เราจะพูดถึงเรื่องนั้น เรามาดูกันก่อนว่าเครื่องอัดอากาศได้รับพลังงานมาจากไหน

แหล่งพลังงานหลักของคอมเพรสเซอร์

อากาศอัดสามารถนำมาใช้จ่ายพลังงานให้กับเครื่องมือและเครื่องมือได้หลากหลาย แต่ตัวคอมเพรสเซอร์จำเป็นต้องได้รับพลังงานจึงจะทำงานได้ โดยทั่วไปแล้วคอมเพรสเซอร์จะดึงพลังงานจากแหล่งต่อไปนี้:

คอมเพรสเซอร์กลางแจ้งขนาดเล็กมักขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เบนซิน โดยปกติแล้ว ผลผลิตจะน้อยกว่า 50 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที (1.4 ลบ.ม./นาที) ซึ่งวัดเป็นลูกบาศก์ฟุตต่อนาที พวกเขาถือด้วยมือ (มักจะอยู่ในภาชนะสไตล์กระเป๋าเดินทางขนาดใหญ่ติดล้อ)

คอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่ที่ใช้ในงานกลางแจ้ง เช่น การก่อสร้างเชิงพาณิชย์ มักขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ดีเซล รวมคอมเพรสเซอร์ที่ติดตั้งถาวรและไม่สามารถต่อเข้ากับเต้ารับไฟฟ้าได้ เชื้อเพลิงดีเซลมีพลังงานต่อปริมาตรมากกว่าน้ำมันเบนซิน ทำให้เครื่องยนต์ดีเซลประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้น

คอมเพรสเซอร์ที่ใช้ในอาคารใช้พลังงานจากมอเตอร์ไฟฟ้า และการใช้งานมีตั้งแต่งาน DIY ไปจนถึงการดำเนินงานทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เช่น การผลิตในโรงงาน โดยทั่วไปแล้วไฟเฟสเดียวจะใช้สำหรับคอมเพรสเซอร์ในบ้านและร้านค้าขนาดเล็ก ในขณะที่ไฟสามเฟสใช้สำหรับร้านค้าขนาดใหญ่และกิจกรรมทางอุตสาหกรรม

การอัดอากาศ: พื้นฐาน

การรับเข้า การบีบอัด การจัดเก็บแบบรวม การทำความเย็นแบบรวม และการระบายเป็นขั้นตอนหลักของการอัดอากาศ แม้ว่าคอมเพรสเซอร์บางรุ่นไม่จำเป็นต้องมีการจัดเก็บหรือการทำความเย็นแบบรวมก็ตาม

1. การบริโภค

แน่นอนว่าขั้นตอนแรกในกระบวนการอัดอากาศคือการสูดอากาศเข้าไป วาล์วทางเข้าอากาศช่วยให้อากาศภายนอกเข้าสู่คอมเพรสเซอร์ในระหว่างกระบวนการไอดี

โดยทั่วไปจะมีการติดตั้งตัวกรองก่อนวาล์วทางเข้าอากาศเพื่อป้องกันคอมเพรสเซอร์จากเศษซากและฝุ่น

2. การบีบอัด

จากนั้นอากาศอัดจะออกจากห้องอัด

• เมื่ออากาศถูกอัด พลังงานจลน์จากแหล่งพลังงานจะเปลี่ยนเป็นพลังงานศักย์

เมื่อเราพูดถึงประเภทคอมเพรสเซอร์ เราจะมาดูอย่างใกล้ชิดว่าคอมเพรสเซอร์แต่ละประเภทบรรลุผลสำเร็จได้อย่างไร แต่สำหรับตอนนี้ โปรดทราบว่าแนวคิดพื้นฐานสองประการที่เป็นรากฐานของคอมเพรสเซอร์ทั้งหมด

การกระจัด

คอมเพรสเซอร์ใช้การแทนที่เชิงบวกหรือการเคลื่อนที่แบบไดนามิก (บางครั้งเรียกว่าการแทนที่เชิงบวก) เพื่อบีบอากาศให้มีปริมาตรน้อยลง

• คอมเพรสเซอร์ที่ใช้การกระจัดเชิงบวกเพื่อบีบอากาศออกจากพื้นที่ที่กำหนดมากขึ้น

• การแทนที่ในการเคลื่อนที่ คอมเพรสเซอร์ (หรือที่เรียกว่าการกระจัดที่ไม่เป็นบวก) เป็นอุปกรณ์ที่เพิ่มความดันบรรยากาศโดยการเพิ่มความเร็วของอากาศ (และพลังงานจลน์ของอากาศด้วย) จากนั้นจึงทำให้ความดันบรรยากาศช้าลงอีกครั้ง

คอมเพรสเซอร์แบบหล่อลื่นด้วยน้ำมันและคอมเพรสเซอร์แบบไม่มีน้ำมัน

คอมเพรสเซอร์ทั้งหมดไม่ว่าจะใช้วิธีใดก็ตาม เป็นแบบหล่อลื่นด้วยน้ำมันหรือแบบไม่มีน้ำมัน

• คอมเพรสเซอร์ที่มีการหล่อลื่นด้วยน้ำมัน (หรือที่เรียกว่าคอมเพรสเซอร์ที่มีน้ำมันท่วม) จะใช้น้ำมันในห้องอัดเพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย รวมถึงการหล่อลื่น การปิดผนึก และการทำความเย็น การอัดอากาศเป็นผลมาจากการนำน้ำมันปริมาณเล็กน้อยเข้าไปในอากาศ นี่อาจไม่ใช่การใช้อากาศอัดให้เกิดประโยชน์สูงสุด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเป้าหมายสุดท้าย

• เมื่อไม่ใช้น้ำมันในห้องอัด เช่นเดียวกับในคอมเพรสเซอร์ไร้น้ำมัน (หรือที่เรียกว่าคอมเพรสเซอร์ไร้น้ำมัน) จะไม่มีน้ำมันถูกปล่อยออกสู่กระแสลม

อย่างไรก็ตาม นั่นไม่ได้ตัดความเป็นไปได้ที่น้ำมันจะถูกใช้ในกลไกการบีบอัดใดๆ (เช่น ตลับลูกปืน จำเป็นต้องใช้น้ำมันเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ)

3. พื้นที่เก็บข้อมูลแบบรวม

หลังจากการบีบอัด คอมเพรสเซอร์บางตัวจะส่งอากาศอัดโดยตรงไปยังถังรับที่ติดตั้งในตัว (หรือที่เรียกว่าถังเก็บหรือถังลม)

ประเภทของคอมเพรสเซอร์จะได้รับการพิจารณาโดยละเอียด เช่นเดียวกับการใช้งานระบบจัดเก็บข้อมูลแบบรวมหลายรายการ อย่างไรก็ตาม มีคำอธิบายอยู่สองข้อทั่วกระดาน

• คอมเพรสเซอร์ที่มีรอบการทำงานที่จำกัด ตรงกันข้ามกับรอบการทำงานต่อเนื่อง มีช่องเก็บของในตัวเพื่อให้แน่ใจว่าอากาศจะพร้อมใช้งานตลอดเวลา แม้ในระหว่างการบำรุงรักษา

• เพื่อให้เข้าถึงอากาศได้ในขณะที่ทำงานด้วยความจุที่ลดลง คอมเพรสเซอร์แบบมอดูเลต (คอมเพรสเซอร์ที่มีส่วนควบคุมที่อนุญาตให้มีการทำงานที่ลดลง) จะรวมที่เก็บข้อมูล

โปรดทราบว่าคอมเพรสเซอร์แบบมอดูเลตไม่เหมือนกับคอมเพรสเซอร์ที่มีรอบการทำงานที่จำกัด

• คอมเพรสเซอร์ที่มีรอบการทำงานจำกัดจะปิดการทำงานหากเปิดทิ้งไว้นานเกินไป (แม้ว่านี่จะไม่ใช่การทำงานของคอมเพรสเซอร์เชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ แต่ก็เป็นเรื่องปกติสำหรับคอมเพรสเซอร์ขนาดเล็กที่ใช้ในบ้านและเวิร์คช็อป)

• คอมเพรสเซอร์แบบมอดูเลตสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง หากจำเป็น แต่ยังสามารถลดกำลังขับลงเพื่อประหยัดพลังงานในช่วงที่มีความต้องการต่ำ

4. เครื่องปรับอากาศแบบครบวงจร

เมื่ออากาศถูกบีบจะเกิดความร้อน แม้ว่าไม่จำเป็นต้องทำให้อากาศเย็นก่อนที่จะระบายออกจากคอมเพรสเซอร์ แต่คอมเพรสเซอร์ไฟฟ้าแบบสามเฟสส่วนใหญ่และคอมเพรสเซอร์ดีเซลบางประเภท (ทุกประเภท) ก็มีอาฟเตอร์คูลเลอร์ในตัวเพื่อทำเช่นนั้น

เครื่องแยกน้ำได้รับการติดตั้งในคอมเพรสเซอร์พร้อมระบบระบายความร้อนเพื่อรวบรวมความชื้นที่ควบแน่นจากกระแสลมเย็น

5. การคายประจุ

หลังจากผ่านชุดเครื่องทำลมแห้งและตัวกรอง (เช่น อากาศของอุปกรณ์ในโรงงานผลิต) อากาศจะถูกปล่อยผ่านวาล์วระบายและส่งไปตามทาง

การอัดอากาศด้วยคอมเพรสเซอร์ต่างๆ

เครื่องอัดอากาศทั้งหมดทำงานคล้ายกัน แต่จุดปลีกย่อยมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ เรามาดูกันว่าวิธีการบีบอัดสี่วิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและส่งผลต่องานสำคัญอย่างไร

1. คอมเพรสเซอร์สำหรับสโครล

คอมเพรสเซอร์แบบไม่มีน้ำมันแทนที่เชิงบวกเรียกว่าคอมเพรสเซอร์แบบสโครล

การบีบอัด

คอมเพรสเซอร์แบบสโครลมีสองสโครลที่สลับกันเพื่ออัดอากาศ การออกแบบอาจกำหนดให้ม้วนกระดาษทั้งสองหมุนตามกันหรือให้ม้วนหนึ่งอยู่นิ่ง ไม่ต้องใช้น้ำมันเพราะม้วนหนังสือจะถูกแยกออกจากกันตลอดเวลา

เนื่องจากลูกกลิ้งเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและไม่ขาดตอน คอมเพรสเซอร์แบบสโครลจึงทำงานอย่างเงียบเชียบ โดยมีการสั่นสะเทือนน้อยที่สุด และไม่มีการสร้างพัลส์ใดๆ ในกระแสลม

การไหลเวียนของอากาศสูงสุดที่คอมเพรสเซอร์แบบสโครลสามารถจัดการได้ถือเป็นข้อเสียเปรียบที่สำคัญ แม้ว่าตามทฤษฎีแล้วสโครลคอมเพรสเซอร์สามารถปรับขนาดได้อย่างไม่มีกำหนด แต่ขีดจำกัดในทางปฏิบัติ (อย่างน้อยก็ในแง่ของการผลิตอากาศอย่างมีประสิทธิภาพ) จะถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของสโครลที่ต้องการ อัตราการไหลสูงสุดนั้นต่ำที่สุดในบรรดาคอมเพรสเซอร์ทุกประเภทที่กล่าวถึงในที่นี้

หน่วยความจำแบบรวม

คอมเพรสเซอร์แบบสโครลไม่จำเป็นต้องมีที่เก็บข้อมูลในตัว เว้นแต่ว่าจะใช้การปรับเนื่องจากสร้างอากาศที่ปราศจากพัลส์และปราศจากน้ำมัน

2. คอมเพรสเซอร์โรตารี-วอร์เท็กซ์

คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบที่หล่อลื่นด้วยน้ำมันหรือปราศจากน้ำมัน (หรือที่รู้จักในชื่อคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ) เป็นคอมเพรสเซอร์แบบแทนที่เชิงบวก

การบีบอัด

ห้องอัดในเครื่องยนต์รถยนต์เป็นการเปรียบเทียบที่ดีสำหรับคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ ในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้น จะเกิดสุญญากาศขึ้น ทำให้อากาศเข้าไปในห้องอัดได้ อากาศจะถูกบีบและไล่ออกจากห้องเมื่อจังหวะลง การออกแบบบางแบบใช้การบีบอัดสองขั้นตอน ซึ่งอากาศที่ถูกบดในขั้นตอนแรกจะถูกบีบอัดเพิ่มเติมในขั้นตอนที่สอง เพื่อให้ได้แรงดันที่สูงขึ้นและปริมาตรที่มากขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ

คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบเป็นคอมเพรสเซอร์ประเภทที่ดังที่สุดที่กล่าวถึงในที่นี้ คล้ายกับเสียงเครื่องยนต์ของรถยนต์

การเคลื่อนไหวที่ราบรื่นของลูกสูบถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง จะต้องหล่อลื่นโดยปล่อยให้น้ำมันปริมาณเล็กน้อยถูกปล่อยออกสู่อากาศ หรือเคลือบด้วยวัสดุที่ช่วยลดแรงเสียดทาน

อากาศที่ออกจากห้องเพาะเลี้ยงจะมี "พัลส์" มากกว่าการไหลและความดันคงที่ เนื่องจากการบีบอัดจะเกิดขึ้นในช่วงครึ่งรอบการทำงานเท่านั้น

หน่วยความจำแบบรวม

คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบจำเป็นต้องมีพื้นที่จัดเก็บในตัวเสมอ แม้ว่าจะไม่ใช้น้ำมันก็ตาม เนื่องจากกลไกการบีบอัดทำให้เกิดพัลส์ในกระแสลม โดยการดึงอากาศจากถังตัวรับแทนที่จะดึงจากห้องอัด จะทำให้กระแสลมคงที่และความดันสามารถรักษาไว้ได้

3. สกรูคอมเพรสเซอร์ที่หมุนได้

คอมเพรสเซอร์แบบสกรูแบบใช้น้ำมันหรือแบบไม่มีน้ำมันเป็นคอมเพรสเซอร์แบบแทนที่เชิงบวก

การบีบอัด

คอมเพรสเซอร์ที่ใช้สกรูโรตารีจะมีสกรูเกลียว (โรเตอร์) สองตัวที่มีแฉกตลอดความยาว การอัดอากาศเกี่ยวข้องกับการบังคับจากปริมาตรที่มากขึ้นไปหาปริมาตรที่น้อยลงขณะเคลื่อนที่ไปตามความยาวของกลีบของคอมเพรสเซอร์ เช่นเดียวกับคอมเพรสเซอร์แบบกลับกัน การออกแบบบางอย่างใช้การบีบอัดสองขั้นตอนเพื่อให้ได้แรงดันที่สูงขึ้นและปริมาตรที่มากขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ

ปริมาณน้ำมันเล็กน้อยถูกฉีดเข้าไปในกระแสลม แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่สำคัญในคอมเพรสเซอร์แบบสกรูที่หล่อลื่นด้วยน้ำมัน เนื่องจากของเหลวที่ใช้ในการปิดผนึกช่องว่างระหว่างโรเตอร์ยังช่วยให้โรเตอร์ตัวหนึ่งขับเคลื่อนอีกตัวหนึ่งได้

คอมเพรสเซอร์แบบสกรูไร้น้ำมันช่วยลดความจำเป็นในการใช้ของไหลโดยอาศัยจังหวะเวลาที่มีพิกัดความเผื่อที่ใกล้เคียงกันมากระหว่างกลีบโรเตอร์

การหมุนของโรเตอร์อย่างต่อเนื่องส่งผลให้อากาศไหลเวียนสม่ำเสมอโดยไม่มีความผันผวนที่เห็นได้ชัดเจน คอมเพรสเซอร์ประเภทนี้เงียบกว่าคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ แม้ว่าจะยังไม่เงียบเท่ากับคอมเพรสเซอร์แบบสโครลก็ตาม

หน่วยความจำแบบรวม

ไม่ว่าคอมเพรสเซอร์แบบสกรูโรตารีจะมีการหล่อลื่นด้วยน้ำมันหรือมีน้ำมันท่วมหรือไม่ก็ตาม เป็นตัวกำหนดว่าจะต้องมีการจัดเก็บแบบรวมหรือไม่

• ในการรีไซเคิลน้ำมันส่วนหนึ่งที่สูญเสียไปในกระบวนการอัด คอมเพรสเซอร์แบบสกรูที่มีน้ำมันท่วมจำเป็นต้องมีการจัดเก็บในตัวในรูปแบบของถังรับ

• เนื่องจากไม่มีน้ำมันในการดึงกลับคืน คอมเพรสเซอร์แบบสกรูไร้น้ำมันจึงไม่จำเป็นต้องมีการจัดเก็บในตัว เว้นแต่จะใช้การปรับ

4. คอมเพรสเซอร์แบบสกรูโรตารี

คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงไม่จำเป็นต้องใช้น้ำมันเนื่องจากมีการออกแบบการเคลื่อนที่แบบไดนามิก

การบีบอัด

สำหรับการเพิ่มความเร็วลมในช่วงแรก คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงอาศัยใบพัดที่หมุนอย่างรวดเร็ว จากนั้นอากาศจะถูกบังคับผ่านตัวกระจายอากาศ ซึ่งความเร็วจะลดลงและความดันจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากการเติมน้ำมันให้กับกระแสลมนั้นไม่จำเป็น จึงไม่ได้ดำเนินการในห้องอัด อากาศถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องในขณะที่ใบพัดหมุน ดังนั้นจึงไม่มีการเต้นเป็นจังหวะในกระแสลมหรือแรงดัน

หน่วยความจำแบบรวม

คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงไม่จำเป็นสำหรับการมอดูเลชั่น เนื่องจากคอมเพรสเซอร์เหล่านี้ผลิตอากาศที่ปราศจากพัลส์และปราศจากน้ำมัน

ทำวิจัยของคุณก่อนตัดสินใจซื้อ

แม้ว่าความคุ้นเคยกับการทำงานของคอมเพรสเซอร์จะช่วยจำกัดรุ่นที่เป็นไปได้ให้แคบลง แต่ก็มีปัจจัยอื่นๆ ที่ต้องคำนึงถึง เช่น ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา เวลาทำงานที่คาดหวัง และอื่นๆ เลือกคอมเพรสเซอร์ที่เหมาะกับความต้องการของคุณโดยอาศัยความช่วยเหลือจากความเชี่ยวชาญของผู้จัดจำหน่ายในพื้นที่