اگر نگاهی به زمین و اتمسفر اطراف آن بیاندازیم، میتوانیم آن را به عنوان دریایی از هوا تفسیر کنیم. هرچه قدر در این اقیانوس بالاتر برویم، فشار کاهش می یابد و برعکس. به عبارت دیگر، هوا در سطح های پایینی اقیانوس فشرده تراست تا در لایه های بالایی. هوای فشرده مصارف بسیار زیادی در صنایع تولیدی و غیرتولیدی دارد.
هوای فشرده همه جنبه های زندگی ما دیده میشود، از هوای درون بادکنک گرفته شده تا هوایی که داخل چرخ دوچرخه پمپ میشود. در این مطلب میخواهیم هوای فشرده و چگونگی تولید آن را توضیح میدهیم. عنصر اصلی هوای فشرده ، همان طور که حدس زده اید، هواست. هوا یک گاز ترکیبی است پس شامل گازهای مختلف می باشد.
هوا شامل مولکول های مختلفی میشود که هر کدام از آنها دارای مقدار انرژی جنبشی مشخصی هستند. دمای هوا رابطه ی مستقیمی با میانگین انرژی جنبشی این مولکول ها دارد. این به آن معنی است که اگر میانگین انرژی جنبشی این مولکول ها زیاد باشد ( مولکول های هوا سریعتر حرکت کنند) ، دمای هوا نیز بالا خواهد بود. و برعکس، اگر دمای میانگین انرژی جنبشی مولکول ها کم باشد، دمای هوا نیز پایین است.
فشرده کردن هوا باعث افزایش انرژی جنبشی مولکول های هوا، در نتیجه باعث بالا رفتن دمای هوا میشود. این پدیده را حرارت فشرده سازی می نامند. فشرده سازی به کوچیک کردن فضا با فشار است که باعث میشود مولکول ها بهم نزدیک تر شوند. انرژي که هنگام انجام اين کار آزاد مي شود، برابر با انرژي لازم براي جابجايي هوا به فضاي کوچکتر است و این انرژی برای استفاده در آینده در مولکول های هوا ذخیره میشود.
هوای فشرده یک محیط عالی برای ذخیره و انتقال انرژی است و نسبت به بقیه روش های ذخیره ی انرژی مانند بخار و باتری، این روش منعطف تر، همه کاره و نسبتا امن تر می باشد. باتری ها دارای عمر می باشند و بعد از تعداد مشخصی شارژ شدن، دیگر قابل استفاده نیستند. استفاده از بخار برای ذخیره ی انرژی نه تنها ارزان نیست، بلکه به دلیل داغی زیاد خطرناک نیز هست و استفاده از آن دشوار می باشد. به همین دلایل استفاده از هوای فشرده برای ذخیره ی انرژی گزینه ی بهتر و مناسب تری محسوب میشود.
به اطراف خود نگاه کنید، چه میبینید؟ چیزی مشابه کامپیوتر در جلوی شماست؟ احتمالا شما پشت میز خود نشسته اید و چند ورق هم بر روی میزتان است. به چه فکر میکنید؟ تعطیلات بعدیتان چه زمانی خواهد بود؟ هر برنامه ای برای تفریح انتخاب کنید، هوای فشرده به نوعی در آن دیده میشود، مثلا اسکی کردن، غواصی کردن.
هوای فشرده برای چه استفاده میشود؟
زمانی که به مثال های بالا فکر میکنید، شاید با خود فکر کنید چگونه هوای فشرده در این موقعیت ها استفاده میشود؟ در صنعت، هوای فشرده به دو روش استفاده میشود: به عنوان انرژی و به عنوان بخشی از فرآيند. به این دو روش استفاده به ترتیب هوای انرژی (Energy Air) و هوای فعال (Active Air) گفته میشود.
“هوای انرژی” به عنوان ذخیره کننده و جابجا کنندهی انرژی برای انجام کارهای مکانیکی، استفاده میشود. اگر به صورت دقیق تر بخواهیم آن را بیان کنیم، در ابزار تولید نیروی پنوماتیک، مرغکهای ماشین تراشی که با هوا کار میکنند، تمیز کردن قطعات با فشار هوا و انتقال و خنک کردن قطعات در طول تولید، از انرژی هوا استفاده میشود.
در دیگر سو، “هوای فعال” به عنوان یک بخش فعال و جزئی از فرایندی خاص و یکپارچه محسوب میشود. در این مورد، چون هوا با محصول در تماس است، کیفیت آن حائز اهمیت خواهد بود. کیفیت هوای خشک و تمیز، یا به اختصار کیفیت CDA، با استفاده از کمپرسورهای بدون روغن یا استفاده از یکی از ابزارهای متعددی که برای بالا بردن کیفیت هوا وجود دارد، قابل دستیابی است. این نوع کمپرسور باد صنعتی در صنایع زیر کاربرد دارند:
- شیمیایی
- دارویی
- غذایی
- هوادهی و همزنی
- کنداکتور و الکترونیک
- هوای تنفسی پزشکی
برخی از موارد استفادهی هوای فشرده
آیا جدیدا به پارکهای شهربازی رفته اید؟ احتمالا از مقابل بعضی کمپرسورهای باد صنعتی بدون آنکه بدانید رد شده اید. به عنوان مثال، در ترن هوایی، ترمزها، گیت ها و دیگر سیستم های امنیتی مانند محدود کننده ی مسافرین، از کمپرسور استفاده شده است. همچنین در سیستم های راه اندازی در برخی سواری ها حضور هوای فشرده دیده میشود یا در به حرکت در آوردن فیگورهای متحرک. هوای فشرده همچنین برای تعمیر و نگهداری، واشرهای برق و دیگر ابزارهای تمیز کردن استفاده میشود و به نگهداری پارک ها و جاذبه های کمک میکند.
ممکن است از آخرین باری که به شهربازی رفته اید، زمان زیادی گذشته باشد، اما ممکن است امروز در مسیر خود به سر کار اتوبوسی را دیده باشید. هوای فشرده در عملکرد اتوبوس هم تاثیر زیادی دارد. برای تولید لاستیکها و روکش صندلیها، پر کردن لاستیکها، تمیز کردن اگزوزها و غیره. مهم تر از همه، هوای فشرده در قلب سیستم ایمنی اتوبوس دیده میشود، در سیستم ترمز و کیسه های هوا.
چرا ما از هوای فشرده استفاده میکنیم؟
یکی از مهمترین دلایلی که ما به جای برق از هوای فشرده استفاده میکنیم، بحث ایمنی است. در مواردی که مصرف دستگاه بیش از حد باشد، دستگاه های برقی خطر ایمنی ایجاد میکنند. شوک الکتریکی و آتش سوزی میتواند باعث آسیب رساندن به ملک و کارکنان بشود. کمپرسور باد صنعتی و تجهیزات پنوماتیک تحت شرایط مختلفی مانند طبقات خیس و یا در فضاهایی با رطوبت بالا گزینه ی مناسب تری هستند.
یکی دیگر از مزیت های هوای فشرده، انعطاف بالای آن می باشد. استفاده از هوای فشرده در معادن و سایت های ساخت و ساز آسان تر است. ابزارهای هوایی از هوای خنک استفاده می کنند و همچنین مزیت استفاده از سرعت متغیر و گشتاور را نیز دارند. به عنوان مثال دریل های سنگی یا تجهیزاتی مشابه که از روش ضربه ای استفاده میکنند، را در نظر داشته باشید، تولید نیرویی مشابه نیرویی که توسط هوای فشرده به وجود می آید، به وسیله ی برق، غیر ممکن است، به خصوص در مناطق دور افتاده.
دریل پنوماتیک یا دریل هیدرولیک؟ کدام برای نیاز شما مناسبتر است؟
همچنین دستگاه هایی که با نیروی هوای فشرده کار میکنند، بسیار سبک تر هستند. در تولید این تجهیزات می توان از موادی استفاده کرد که نتیجهی نهایی سبک تر و ارگونومیک تر باشد. با استفاده از دستگاه سبکتر، میتوانیم یک تعادلی بین هزینه ی هوا و هزینه ی کار پیدا کنیم تا میزان خستگی کارکنان را کاهش دهیم.
و به عنوان آخرین دلیل استفاده از هوای فشرده به هزینه اشاره میکنیم. هزینهی استفاده از هوای فشرده میتواند هفت تا هشت برابر استفاده از برق باشد، لیکن تجهیزاتی که برای استفاده از هوای فشرده وجود دارد بسیار ارزان تر بوده و به دلیل سادگی طراحی، قطعات کمتری در آنها استفاده میشود. همچنین ابزارهای پنوماتیک معمولا زمختترهستند و به همین دلیل در محیط تولید، طول عمر بیشتری دارند.
آیا میدانستید کمپرسورهای باد به عنوان چهارمین “ابزار” پرکاربرد بشریت شناخته می شوند؟ سه ابزاری که در رده های بالاتر قرار دارند آب، برق و گاز هستند که همه ی ما به صورت روزانه از آنها استفاده میکنیم. با این حال، به دلیل استفاده ی همه جانبه از کمپرسور باد صنعتی، این دستگاه عنوان چهارمین ابزار برای کسب و کارهای کوچک و بزرگ را یدک می کشد. و البته که در زندگی روزانهی همهی ما هوای فشرده هم نقش دارد، به مثال سادهی اتوبوس دقت کنید.
کمپرسورهای هوا در صنایع تولیدی
قرن بیستم قرن تاثیرگذاری کمپرسورهای هوا، و به طور ویژه کمپرسور اسکرو صنعتی، در گسترهی وسیعی از کاربردهای صنعتی بوده است. فشردهسازی هوا و بکارگیری هوای فشرده افزایش چشمگیر بهرهوری کارخانجات و خطوط تولید در صنایع مبلمان، شیشه، مواد غذایی و فلزات را به همراه داشته است.
نقش پررنگ هوای فشرده در صنعت کاهش نیافت و امروزه صنایع بیش از هر زمان دیگری به انرژی هوای فشرده برای حرکت نوارهای نقاله، ابزارآلات و ماشینآلات وابسته اند. در میان کمپرسورهای مورد استفاده در تولید، کمپرسور روتاری اسکرو قدرتمندترین و پرکاربردترین گزینه هاست.
کمپرسور اسکرو
کمپرسور اسکرو نوعی از ماشینالات فشردهسازی گازهاست که دو روتور مارپیچی دارد و حرکت دورانی پیوستهی آن دو حجم هوا را کاسته و فشار آن را می افزاید. در این سیستم روتورهای نر و ماده با کمک مکانیزمهای داخلی زمانبندی همراستا نگه داشته میشود.
حرکت چرخشی پیوستهی این کمپرسور با کمپرسور پیستونی متفاوت بوده و تفاوت عمدهی آن در چرخش و پیوستگی است. در کمپرسور پیستونی از حرکت رفت و برگشتی بهره میرود و امکان کار پیوسته ندارد. کمپرسور اسکرو صنعتی توان تولید بسیار بالای مناسب تولیدات بزرگمقیاس را دارد.
کاربردهای کمپرسور هوا در تولید چیست؟
در تمام بخشهای تولیدی کمپرسور هوا نقش کلیدی و موثری برای سرعت و بهرهوری خطوط مونتاژ دارد.
کلمپینگ: کمپرسورهای کارخانجات تولیدی نیروی لازم برای تجهیزات نگهدارندهی قطعات یا اصطلاحا گیرهها را فراهم میکنند تا اجزا در طول مونتاژ ثابت بمانند. این فرآیند دقت و یکنواختی طراحی را ارتقا میدهد.
علامتگذاری یا استمپینگ: محصولات موجود در بازار نام یا لوگوی تولیدکننده را بر دوش میکشند. کمپرسور اسکرو ابزار قالبگیری و رنگآمیزی علامتگذاری و نشانهگذاری را به حرکت درمیاورد.
راهاندازی ابزارآلات و تمیزکاری: ابزارهای پنوماتیک خط تولید با هوای فشرده کار میکند. بازوهای بالابر در کارخانهی خودرو، تجهیزات فیلر و لیبلزن در صنایع نوشیدن و شستشو و خشک کردن قطعات از جمله وظایف کمپرسور هواست.
کنترل و حرکت نوار نقاله: در بسیاری از کارخانجات حرکت خطوط انتقال با سیستمهای پنوماتیکی کنترل میشود. این پروسه از ورود مواد اولیه تا مراحل نهایی مونتاژ را شامل میشود. نوار نقاله و سیستمهای انتقال شالودهی کارخانه هستند، در غیاب آنها چطور میتوان در یک سالن قسمتی از کار و در سالن بعدی بخش دیگر را انجام داد؟ قطعات را بر دوش حمل میکنیم؟
تولید مبلمان: مبلمان امروزی در خط تولید ساخته میشود و بسیاری از مراحل آن محتاج هوای فشرده است. در صنعت مبلمان نیز بازوهای پنوماتیک، پیچها و اتصالات مبلمان با هوای فشرده کار میکند.
در این صنعت هوای فشرده قطعات را در موقعیت دقیق نگاه داشته و امکان تولید یکنواخت محصولات مشابه و یکسان را ایجاد میکند. ماشینآلات مدرن و مجهز به کمپرسور هوا عملیات پیچیدهی دوخت و روکش را سریع و دقیق انجام میدهد. رنگ و پرداخت مرحلهی بعدی است.
پوششدهی و خشک کردن یکنواخت سطوح رنگ شده با ابزارهای پنوماتیک انجام میشود. در نهایت اکچویتورهای پنوماتیکی سرعت و حرکت قطعات در طول خط مونتاژ را کنترل و تضمین میکند.
تولید پلاستیک، سیلیکون و لاستیک: پلاستیک ابتدا ذوب شده و سپس به قالبها تزریق میشود. کمپرسور امکان تولید ایمن و سریع فرآیند قالبگیری را ایجاد میکند. ابزارهای مختلف کارخانه با هوای فشرده راهاندازی شده و زمانبندی دقیق مراحل تولید میسر میشود. دستگاههای پنوماتیکی مسئول فرمدهی قطعات لاستیکی و سیلیکونی هستند. در قالبگیری تزریقی قطعات پیچیده با جزئیات دقیق تولید میشود.
ساخت و فرآوری فلزات: سرعت و دقت امروزی صنایع فلزی بدون کمپرسور هوا غیرممکن است. در این کارخانجات و در ایستگاههای مونتاژ بازوها و تجهیزات بالابر پنوماتیکی امکان تولید انبوه قطعات فلزی را فراهم میکند. همچنین ماشینآلات هوای فشرده در تمامی مراحل شکلدهی فلز، یعنی ریختهگری، آزادسازی و خنککاری حضور دارد.
انرژی پنوماتیک قدرت لازم برای کار ابزارهای صنعتی سنگین را فراهم میکند. برای محافظت از فلزات در برابر خوردگی، پوششهای یکنواختی با اسپری پنوماتیک اعمال میشود. در نهایت به پرداخت پایانی میرسیم که از ابزارهای سنباده و پرداخت پنوماتیکی برای ظاهر نهایی استفاده میشود.
تولید شیشه و سنگ و آجرپزی: کمپرسور اسکرو در تمام مراحل تولید این محصولات کاربرد دارد. این مراحل عبارت است از حرکت نوار نقاله، ترکیب مواد اولیه، قالبگیری و شکلدهی و خنکسازی و تثبیت ساختار محصول.
به کمک این سیستمهاست که تولید انبوه بطریها،ظروف شیشهای و آجر و محصولات سنگ میسر شده است.
صنایع غذایی و نوشیدنی: در کارخانجات مواد غذایی نیز تمام مراحل بستهبندی به هوای فشرده نیازمند هستند. خشک کردن مواد غذایی که برای افزایش ماندگاری و جلوگیری از رشد باکتری هاست، پاکسازی محصولات قبل از بستهبندی و ساخت بطریها، آمادهسازی، پر کردن، بستن در و لیبلگذاری آنها بخشی از این حضور کمپرسور هوا در صنایع غذایی و نوشیدنی است. دستگاههای پنوماتیکی دقت بالایی در نصب برچسبها دارند و سیستمهای پنوماتیکی به طور ویژه در تخلیهی هوای داخل بسته و ایجاد خلا برای افزایش عمر محصول نقش دارند.
