Diyaframlı kompresörün çalışma prensibi

Diyaframlı kompresör, kendine özgü yapısı ve çalışma prensibiyle birçok alanda önemli rol oynayan özel bir kompresör türüdür.

1. Diyaframlı kompresörün yapısal bileşimi

Diyaframlı kompresör esas olarak aşağıdaki parçalardan oluşur:

1.1 Tahrik mekanizması

Genellikle elektrik motoru veya içten yanmalı motorla çalışan kompresörün gücü, kayış tahriki, dişli tahriki veya doğrudan bağlantı yoluyla krank miline iletilir. Tahrik mekanizmasının işlevi, kompresör için istikrarlı bir güç kaynağı sağlamak ve kompresörün normal şekilde çalışmasını sağlamaktır.

Örneğin, bazı küçük diyaframlı kompresörlerde tahrik mekanizması olarak tek fazlı bir motor kullanılabilirken, büyük endüstriyel diyaframlı kompresörlerde yüksek güçlü üç fazlı motorlar veya içten yanmalı motorlar kullanılabilir.

1.2 Krank mili bağlantı çubuğu mekanizması

Krank mili ve biyel kolu mekanizması, diyaframlı kompresörün temel bileşenlerinden biridir. Krank mili, biyel kolu, çapraz kafa vb. parçalardan oluşur ve tahrik mekanizmasının dönme hareketini pistonun doğrusal ileri geri hareketine dönüştürür. Krank milinin dönmesi, biyel kolunun salınımını sağlar ve böylece çapraz kafayı iterek kızakta ileri geri hareket etmesini sağlar.

Örneğin, krank millerinin tasarımında genellikle yüksek mukavemetli alaşımlı çelik malzemeler kullanılır ve bu malzemeler yeterli mukavemet ve sertliğe sahip olmaları için hassas işleme ve ısıl işlemden geçirilir. Biyel kolu ise mükemmel dövme çelik malzemeden üretilir ve doğru işleme ve montaj sayesinde krank mili ve çapraz başlık ile güvenilir bir bağlantı sağlanır.

1.3 Piston ve silindir gövdesi

Diyaframlı kompresörde piston, gazla doğrudan temas eden ve gaz sıkıştırmasını sağlamak için silindir içinde ileri geri hareket eden bileşendir. Silindir gövdesi genellikle yüksek mukavemetli dökme demir veya dökme çelik malzemeden yapılır ve iyi basınç dayanımına sahiptir. Piston ile silindir arasında gaz sızıntısını önlemek için contalar kullanılır.

Örneğin, pistonun yüzeyi genellikle aşınma ve korozyon direncini artırmak için krom kaplama, nikel kaplama vb. özel işlemlerle işlenir. Sızdırmazlık bileşenlerinin seçimi de çok önemlidir; iyi bir sızdırmazlık etkisi sağlamak için genellikle yüksek performanslı kauçuk veya metal contalar kullanılır.

1.4 Diyafram bileşenleri

Diyafram bileşeni, sıkıştırılmış gazı yağlama yağından ve tahrik mekanizmasından izole ederek sıkıştırılmış gazın saflığını sağlayan diyafram kompresörünün önemli bir bileşenidir. Diyafram bileşenleri genellikle diyafram levhaları, diyafram tepsileri, diyafram basınç plakaları vb.'den oluşur. Diyafram levhaları genellikle iyi esneklik ve korozyon direncine sahip yüksek mukavemetli metal veya kauçuk malzemelerden yapılır.

Örneğin, metal diyafram plakaları genellikle paslanmaz çelik ve titanyum alaşımı gibi malzemelerden yapılır ve yüksek mukavemet ve korozyon direnci sağlamak için özel tekniklerle işlenir. Kauçuk diyafram ise iyi esneklik ve sızdırmazlık özelliklerine sahip özel sentetik kauçuk malzemeden üretilir. Diyafram tepsisi ve diyafram basınç plakası, diyaframı sabitlemek ve çalışma sırasında diyaframın deforme olmamasını veya kırılmamasını sağlamak için kullanılır.

1.5 Gaz vanası ve soğutma sistemi

Gaz vanası, diyaframlı kompresörde gaz giriş ve çıkışını kontrol eden bir bileşendir ve performansı kompresörün verimliliğini ve güvenilirliğini doğrudan etkiler. Hava vanası genellikle otomatik veya zorlamalı vana olarak kullanılır ve kompresörün çalışma basıncı ve akış gereksinimlerine göre seçilir. Soğutma sistemi, çalışma sırasında kompresör tarafından üretilen ısıyı azaltmak ve kompresörün normal çalışmasını sağlamak için kullanılır.

Örneğin, otomatik vanalar genellikle vana çekirdeği olarak yay veya diyafram kullanır ve gaz basıncındaki değişikliklerle otomatik olarak açılıp kapanır. Zorlamalı vananın ise elektromanyetik tahrik, pnömatik tahrik vb. gibi harici tahrik mekanizmalarıyla kontrol edilmesi gerekir. Soğutma sistemi, kompresörün çalışma ortamına ve gereksinimlerine bağlı olarak hava soğutmalı veya su soğutmalı olabilir.

2. Diyaframlı kompresörün çalışma prensibi

Diyaframlı kompresörün çalışma süreci üç aşamaya ayrılabilir: emme, sıkıştırma ve egzoz:

2.1 Solunum aşaması

Piston sağa doğru hareket ettiğinde, silindir içindeki basınç azalır, emme valfi açılır ve dışarıdaki gaz emme borusu yoluyla silindir gövdesine girer. Bu sırada, silindir içindeki basınç ve diyafram odasındaki basıncın etkisiyle diyafram plakası sola doğru bükülür ve diyafram odasının hacmi artarak bir emme işlemi oluşur.

Örneğin, solunum işlemi sırasında, giriş vanasının açılıp kapanması, silindir bloğunun içindeki ve dışındaki basınç farkı tarafından kontrol edilir. Silindir içindeki basınç dış basınçtan düşük olduğunda, giriş vanası otomatik olarak açılır ve dışarıdaki gaz silindir gövdesine girer; silindir içindeki basınç dış basınca eşit olduğunda ise giriş vanası otomatik olarak kapanır ve emme işlemi sona erer.

2.2 Sıkıştırma aşaması

Piston sola doğru hareket ettiğinde, silindir içindeki basınç kademeli olarak artar, emme valfi kapanır ve egzoz valfi kapalı kalır. Bu noktada, silindir içindeki basınç altında diyafram plakası sağa doğru bükülerek diyafram odasının hacmini azaltır ve gazı sıkıştırır. Piston hareket etmeye devam ettikçe, silindir içindeki basınç, ayarlanan sıkıştırma basıncına ulaşana kadar sürekli olarak artar.

Örneğin, sıkıştırma sırasında diyaframın bükülme deformasyonu, silindir içindeki basınç ile diyafram haznesindeki basınç arasındaki fark tarafından belirlenir. Silindir içindeki basınç diyafram haznesindeki basınçtan yüksek olduğunda, diyafram plakası sağa doğru bükülerek gazı sıkıştırır; silindir içindeki basınç diyafram haznesindeki basınca eşit olduğunda ise diyafram dengede olur ve sıkıştırma işlemi sona erer.

3.3 Egzoz aşaması

Silindir içindeki basınç ayarlanan sıkıştırma basıncına ulaştığında, egzoz valfi açılır ve sıkıştırılmış gaz egzoz borusu aracılığıyla silindirden dışarı atılır. Bu noktada, silindir ve diyafram odası içindeki basınç altında diyafram plakası sola doğru bükülerek diyafram odasının hacmini artırır ve bir sonraki emme işlemine hazırlık yapar.

Örneğin, egzoz işlemi sırasında, egzoz valfinin açılıp kapanması, silindir içindeki basınç ile egzoz borusundaki basınç arasındaki farkla kontrol edilir. Silindir içindeki basınç egzoz borusundaki basınçtan yüksek olduğunda, egzoz valfi otomatik olarak açılır ve sıkıştırılmış gaz silindir gövdesinden dışarı atılır; silindir içindeki basınç egzoz borusundaki basınca eşit olduğunda ise egzoz valfi otomatik olarak kapanır ve egzoz işlemi sona erer.

3. Diyaframlı Kompresörlerin Özellikleri ve Uygulamaları

3.1 Özellikler

Yüksek saflıkta sıkıştırılmış gaz: Sıkıştırılmış gazı yağlama yağından ve tahrik mekanizmasından ayıran diyafram sayesinde, sıkıştırılmış gaz yağlama yağı ve safsızlıklarla kirlenmez, bu da yüksek saflık sağlar.

İyi sızdırmazlık: Diyaframlı kompresör, gaz kaçağını etkili bir şekilde önleyebilen, sıkıştırma verimliliğini ve güvenliğini sağlayan özel bir sızdırmazlık yapısına sahiptir.

Sorunsuz çalışma: Diyaframlı kompresörün çalışma sürecinde pistonun hareket hızı nispeten düşüktür ve metal parçalar arasında doğrudan temas yoktur, bu nedenle çalışma sorunsuz ve gürültü seviyesi düşüktür.

Yüksek uyarlanabilirlik: Diyaframlı kompresörler, yüksek basınç, yüksek saflık, yanıcı ve patlayıcı özel gazlar da dahil olmak üzere çeşitli gaz sıkıştırma gereksinimlerine uyum sağlayabilir.

3.2 Uygulama

Petrokimya endüstrisi: Hidrojen, azot, doğal gaz vb. gazları sıkıştırarak kimyasal üretim için hammadde ve enerji sağlayan bir sektördür.

Gıda ve ilaç endüstrisi: Hava ve azot gibi gazları sıkıştırmak için kullanılır ve gıda işleme ve ilaç üretimi için temiz bir gaz ortamı sağlar.

Elektronik yarı iletken endüstrisi: Azot, hidrojen, helyum vb. yüksek saflıktaki gazları sıkıştırmak için kullanılır ve elektronik çip üretimi ve yarı iletken üretimi için yüksek saflıkta bir gaz ortamı sağlar.

Bilimsel araştırma deneyleri alanında, çeşitli özel gazları sıkıştırmak ve bilimsel araştırma deneyleri için istikrarlı gaz tedariki sağlamak amacıyla kullanılır.

Özetle, diyaframlı kompresörler benzersiz yapıları ve çalışma prensipleri nedeniyle birçok alanda önemli bir rol oynamaktadır. Diyaframlı kompresörlerin çalışma prensibini anlamak, bu ekipmanın daha iyi kullanılmasına ve bakımının yapılmasına, verimliliğinin ve güvenilirliğinin artırılmasına yardımcı olabilir.