فشار کلیدواژه‌ای از جهان فیزیک است که مبنای کاری تکنولوژی‌های خلاء و تراکم است. فشرده‌سازی یا تراکم قصد افزایش فشار و خلاء یا وکیوم قصد کاهش آن را دارد. در نهایت، هر دوی این تکنولوژی‌ها از منطق یکسانی پیروی میکنند: جابجایی و مهار جریان هوا یا گازهای دیگر.
در فشرده سازی هدف افزایش تعداد مولکولهای موجود در حجمی معین از فضاست. فشار بالاتر به چگالی بالاتر گاز می انجامد و انرژی آن، در اینجا یعنی دمای آن، افزایش می یابد. از نظر مکانیکی و علم ماشین، کمپرسور دستگاهی است که انرژی مکانیکی را از منبعی الکتریکی یا دیزلی دریافت کرده و آن را به انرژی پتانسیل در دل گاز و به شکل فشار تبدیل میکند. مسیر در فناوری خلاء متفاوت و در حقیقت، برعکس است: مولکولهای گاز از محفظه خارج میشود تا محیط رقیق شود و فشار کاهش یابد. پمپ خلاء نیز مشابه با کمپرسور از انرژی مکانیکی بهره میبرد، ولی در جهت عکس و برای تخلیه‌ی مولکولهای گازی.
مکانیک
از لحاظ ساختار و پیکربندی کمپرسور و پمپ خلاء شباهتهایی دارد. در هر دوی این تجهیزات از قطعاتی همچون روتور، استاتور و پیستون استفاده میشود. کمپرسور اسکرو همان روتورهای اسکرو را دارد که با چرخش خود حجم را کاسته و هوا را متراکم میکنند. نکته‌ی جالب شباهت این مکانیسم عملکردی با پمپهای خلاء اسکروست: در پمپهای خلاء اسکرو همین ساز و کار، منتهی در جهت عکس اتفاق میفتد. به جای فشرده سازی، گاز از ناحیه‌ی فشار پایین به بیرون رانده میشود و فشار داخلی کاهش می یابد. پمپ خلاء اسکرو را اگر در جهت معکوس بچرخانید به کمپرسور هوا تبدیل میشود. در مهندسی سیالات چند مورد مشابه از این قرینگی ها داریم.
فیزیک
هر دوی فرآیندها بر پایه‌ی معادلات گازهای کامل و به ویژه PV=nRT کار میکند. در کمپرسور حجم کاهش می یابد و فشار افزایش می یابد. در پمپ خلاء حجم موثر افزایش می یابد تا تعداد مولکولها کاسته شود و فشار پایین بیاید. مشابهت دیگر هر دوی اینها، که از روی فرمول هم میتوان حدس زد، اهمیت همدمایی یا ثبات دمای است. ایده آلی که دستیابی به آن دشوار است ولی بهره‌وری و بازدهی دستگاه را ارتقا میدهد. این عمل در کمپرسور با بکارگیری اینترکولرها یا کولرهای میانی که بین مراحل مختلف تراکم گاز را خنک میکند اتفاق میفتد. اگر حرارت بیش از حد معینی بالا برود، بازدهی کاهش یافته و مواد داخلی آسیب میبیند. این سیستمها مجهز به خنک کننده ها، مبدل های حرارتی بوده و روغن و روانکاری بخش جدانشدنی آنهاست.
مهندسی
تکنولوژی کمپرسور برای تامین هوای فشرده‌ی مورد نیاز ابزارها، احتراق موتور جت، انتقال گاز در خطوط لوله و همچنین برای ذخیره سازی انرژی استفاده میشود. در مقابل پمپهای خلاء در فرآیندهای آزمایشگاهی، ساخت نیمه هادی ها، تامین خلاء در فضاپیماها و بسته‌بندی غذاها کاربرد دارد. پمپ خلاء پاکی و مهمتر از توان کنترل محیط را به ارمغان میاورد.
در جزئیات فنی، کمپرسور پیستونی با حرکت رفت و برگشتی پیستونها هوا را در سیلندر فشرده میسازد. داخل کمپرسور روتاری اسکرو روتورهای نر و ماده‌ی در هم تنیده که به دقت ماشینکاری شده اند در کنار یکدیگر و در داخل هوزینگ میچرخند هیچگونه تماسی میان سطوح فلزی آنها رخ نمیدهد تا حجم هوا کاهش یابد. در سوی دیگر، داخل پمپهای خلاء روتاری، همین اصل و قاعده برقرار است، با این تفاوت که گاز سمت ورودی بیرون کشیده میشود. در پمپهای خلاء توربومولکوی که از پیشرفته ترین مدلهای پمپ خلاء هستند نیز پره‌هایی با سرعت زیاد مولکولهای گاز را به سمت خروجی می رانند و عکس کمپرسورهای سانتریفیوژ یا گریز از مرکز و در مقیاس مولکولی عمل میکنند.
همکاری پمپ خلاء و کمپرسور
در برخی از صنایع این دو تکنولوژی در جوار یکدیگر به کار میروند. در کارخانجات تولید دارو پمپهای خلاء برای خشک کردن مواد در فشار پایین و کمپرسورهای هوا در پاکسازی و سیستمهای انتقال مواد کاربرد دارند. در خطوط تولید تجهیزات پیشرفته‌ی الکترونیکی تکنولوژی خلاء، مشابه با داروسازی، برای خلق محیطهای بسیار تمیز و پاک استفاده میشود. در این خطوط تولید که چیپهای الکترونیکی محصول انهاست کمپرسور هوا ابزار پنوماتیک و بادی را راه می اندازد. در صنایع غذایی اوج همکاری این دو تکنولوژی را مشاهده میکنیم: در بسته بندی خلاء اکسیژن را از فضای داخلی بسته‌بندی تخلیه میکند و هوای فشرده‌ی بدون روغن کیسه‌ها راه پر کرده و تجهیزات را پاکسازی میکند. و در نهایت، در تحقیقات آزمایشگاهی شیمیایی و فیزیکی، ابتدا پمپهای خلاء محیط را از هوا تهی میکنند و بعد کمپرسور گاز، به دقت، مقدار معینی از گازی خاص را به محیط تزریق میکند.
کار بر روی هوا
هر دوی این تکنولوژی‌ها بر هوا بیشترین تغییر و کاربرد را دارند. هر دو با چالش‌هایی چون نشت هوا، افزایش بازدهی، کنترل دما و سروصدا و اطمینان از دوام قطعات در شرایط سخت روبرو هستند. از طرفی چالشهای مخصوص خود هم دارند. کمپرسور هوا نیازمند تلاش مهندسان برای طراحی و بهینه‌سازی پروفیل روتورها و بهره گیری از پوشش‌های ضدسایش است تا اتلاف انرژش کاهش یابد. برای مثال مهندسان کمپرسور کایزر بر ایرودینامیک روتورها دقت ویژه ای دارند. در پمپهای خلاء تمرکز بر بکارگیری مواد مقاوم در برابر خلاء و سیستمهای آب بندی ویژه است. این شباهت ها معمولا به نقطه‌ای میرسد که تولیدکنندگان بزرگ و معتبر هر دوی این تجهیزات را تولید میکنند.
