الکتروموتور کمپرسور معمولا با سرعتی در محدودهی ۱۵۰۰ تا ۳۰۰۰ دور بر دقیقه کار میکند، اما برای تولید فشار مطلوب، واحد کمپرسور، چه کمپرسور اسکرو و چه کمپرسور سانتریفیوژ، به سرعتی در فراتر از ۵۰۰۰ دور بر دقیقه و حتی فراتر از ۲۰ هزار دور بر دقیقه نیاز دارد. این اختلاف سرعت را دندهی کمپرسور حل و فصل میکند. یک وظیفهی دیگر هم بر عهدهی دندههای کمپرسور است و آن به کمپرسورهای اسکرو خشک یا اویل فری برمیگردد:
در کمپرسور اسکرو هوای خشک یا اویل فری گاز به تنهایی و بدون روغن وارد محفظه کمپرسور شده و به هیچ عنوان آغشته به روغن نخواهد شد. چرخدندههای تنظیم کننده (Timing Gear) عمل همزمانی حرکت (Synchronization)، جلوگیری از سایش و برخورد روتورها با یکدیگر و انتقال دور از روتور محرک (نر) به روتور متحرک (ماده) را باعث می شود. برای جلوگیری از نشت روغن به محفظه فشار، یاتاقانها و سیستم آببندی در خارج از محفظهی فشار طراحی و نصب شده اند.
دنده کمپرسور بر ۳ نوع است
این سه نوع متناسب با نوع گیربکس و به انگلیسی عبارتند از Planetary، Helical و Worm
که در فارسی آنها را به ترتیب سیارهای، هلیکال و حلزونی نام گذاشته ایم.
دنده سیارهای = کیفیت و عملکرد بهتر
در این پیکربندی یک دنده خورشیدی در مرکز قرار دارد و چندین دنده یا چرخدندهی سیارهای به دور آن میچرخند. کل این مجموعه در داخل یک رینگ ثابت قرار میگیرد. در کمپرسورهای صنعتی قدرتمند، کمپرسورهای پرتابل و کمپرسورهای سانتریفیوژی که از گیربکس یکپارچه یا اینتگرال بهره میبرد استفاده میشود. بهترین دندهی کمپرسور چه مزایایی دارد؟
دندهی سیارهای در حجم کم بیشترین قدرت را ارائه میدهد که به آن چگالی گشتاور گفته میشود. این دندهها راندمان بسیار عالی در حدود ۹۷ یا ۹۸ درصد و صدای کمی دارند. عیب آنها چیست؟ مشابه هر چیز گران دیگری: قیمت و پیچیدگی.
دنده هلیکال = پرکاربردترین دنده کمپرسور
بیشترین و متداولترین دندهی کمپرسوری که همهی ما هم دیدهایم و دنده را با این چهره میشناسیم دندهی هلیکال است. دندهای با دندانههای مارپیچ و زاویهدار که بر روی شافت قرار داشته و درگیری تدریجی ایجاد میکنند. این دندهها در کمپرسور اسکرو کاربرد بسیار داشته و در فنهای سانتریفیوژ هم استفاده میشود. تا همینجا میدانیم که کمپرسور سانتریفیوژ نیازمند گرانترین نوع دندهی کمپرسور است و افرادی که با این کمپرسورها سر و کار دارند به خوبی مسئلهی قیمت را دریافته اند.
دندهی هلیکال دندههای ساده که دندانههای راست و بیزاویه دارند بیصداتر است، نرم و روان کار کرده و راندمانی قابل قبول در سرعتهای متوسط ارائه میدهد. بلبرینگهای کمپرسور اسکرو چرا سنگین هستند؟ به دلیل بکارگیری همین دندههاست. دندههای هلیکال نیروی رانش محوری ایجاد میکند که برای دفع آن به بلبرینگهای سنگینتر نیازمندیم.
دنده حلزونی = دنده اکونومیک
در این نوع دنده مارپیچی که همان حلزون یا Worm محسوب میشود چرخ دندانهدار بزرگی را میچرخاند. این دندهها به کار کمپرسورهای پیستونی کوچک و ارزانقیمت و کولرهای کمکی می آید. راندمان آن چنگی به دل نمیزند، در محدودهی ۵۰ تا ۸۰ درصد قرار میگیرد و گرمای تولیدی بسیار زیاد آن کار مداوم را ناممکن ساخته است. این گرما نتیجهی اصطکاک بالاست. (میدانیم که کمپرسور پیستونی خود نیز اهل کار پیوسته نیست و نیازمند استراحت است.)
از مزایای دنده حلزونی میتوان به کاهش سرعت بسیار خوب در یک مرحله، قابلیت خودقفلشوندگی و البته قیمت پایین گفت.
هر مدل کمپرسور از چه دندهای بهره میبرد؟
در کمپرسورهای خانواده جابجایی مثبت که مشتمل بر کمپرسور اسکرو و کمپرسور پیستونی است از چرخدندههای تایمینگ و محرک استفاده میشود. به ترتیب دندهی تایمینگ مربوط به کمپرسور بدون روغن و دندهی محرک برای کمپرسورهای روغنی است. در کمپرسور اویل فری یا بدون روغن دندهها معمولا از نوع هلیکال و در خارج از محفظهی تراکم نصب میشود. این دندهها از تماس فلز به فلز روتورها جلوگیری میکند. در کمپرسور اسکرو روغنی از دندههای هلیکال یا سیارهای استفاده میکنند.
دنده در کمپرسور روغنی روی شافت موتور و شافت روتور نر قرار میگیرد و سرعت دورانی را افزایش میدهد. در این کمپرسورها دنده محرک روی شافت موتور قرار میگیرد که دندانههای کمتری داشته و دندهی متحرک روی شافت کمپرسور قرار میگیرد و دندانههای بیشتری دارد. نسبت شمار دندانههای دندهی سمت کمپرسور به دندهی سمت موتور را نسبت تبدیل سرعت میگویند.
سرعت کمپرسور = سرعت دورانی موتور × نسبت تبدیل دندهها
برای آگاهی از شمار دندانههای دندهی هر کمپرسوری، بایستی به لیست قطعات یا Parts List آن رجوع کنید. به هنگام بازدید فیزیکی از دندهی کمپرسور نیز امکان شمارش آنها وجود دارد و هر زمان کوپلینگ باز باشد میتوان شمرد. شمار دندانهها و نسبت تبدیل دندههای کمپرسورهای برندهای مشهوری چون اطلس کوپکو را همکاران و کارشناسان قدیمی نیز از بر هستند.
در کمپرسورهای دینامیک که مشتمل بر کمپرسور سانتریفیوژ و توربوکمپرسور است ماجرا کمی متفاوت است. در این کمپرسورها و در گیربکس یکپارچه یک چرخدندهی بزرگ یا Bull Gear چندین پینیون کوچک را میگرداند. هر پینیون با سرعتی متفاوت مانند ۱۵ هزار و ۲۵ هزار دور بر دقیقه یک مرحله از کمپرسور را میچرخاند. راندمان در این سیستمها بسیار بالا و در حدود ۹۹ درصد بوده و سرعت چرخش گاه تا سرعت دیوانهوار ۶۳ هزار دور بر دقیقه میرسد.
راندمان بالاتر کمپرسور به معنای کاهش اتلاف انرژی است. اگرکمپرسور ۱۰۰ کیلوواتی شما با گیربکس و دنده حلزونی کار میکند، سالانه دارید پول اضافهی برق و البته استهلاک بیدلیل کمپرسور را دور میریزد، چون هدررفت انرژی به معنای کار مضاعف کمپرسور است.
بک لش یا لقی جانبی دندانهها
دیتاشیتهای فنی این پارامتر را با واحد آرکمین یا آرکدقیقه تعریف میکنند.
بکلش (Backlash) یا پسزنی را به طور کلی میتوان ضربه یا تکان ناشی از فاصله یا گپ بین دو بخش درگیر از یک مکانیزم تعریف کرد. بسته به کاربرد مکانیزم، وجود بکلش ممکن است مفید و مطلوب و یا اضافی و نامطلوب باشد. بکلش یا لقی جانبی در چرخدندهها به بیان ساده فاصله یا لقی جانبی بین دندانههای درگیر است. این مفهموم باید هنگام کاربرد چرخدندهها در بخشهای مختلف از جمله گیربکسها مورد توجه قرار گیرد. پیش از پرداختن به انواع بکلش و توضیحات بیشتر، برای درک بیشتر این مفهوم بهتر است مقادیر تعریف شده روی دندههای یک چرخدنده مرور شود.
هر آرک دقیقه برابر با یک شصتم درجه یا ۰/۰۱۶۷ درجه است. در دقتهای بالاتر به آرک ثانیه هم خواهیم رسید. در کمپرسور هوای فشرده معمولی این پارامتر در حدود ۱۵ تا ۲۰ آرک دقیقه است. در مواردی که به دقت بالاتری نیاز باشد، مانند کمپرسور گاز پرفشار یا هیدروژن این رقم به کمتر از ۳ آرک دقیقه میرسد. بک لش بالا به معنای لرزش و در نهایت خرابی بلبرینگ و سیلهاست.
دنده کمپرسور از چه جنسی ساخته شده است؟
شاید در کمپرسور معمولی از دنده فولادی استفاده شود، اکا در کمپرسور گاز طبیعی و هیدروژن سرعت بالاست و به ۵۰ هزار دور بر دقیقه میرسد. در این کمپرسورها از دندههای فولادی معمولی استفاده نمیشود و آلیاژی از نیکل، کروم و مولیبدن که با عملیات حرارتی تقویت شده به کار گرفته میشود. در چنین سرعت ترکهای میکروسکوپی به راحتی شکل میگیرد و برای جلوگیری از آن، باید درجه خلوص مواد استفاده شده بسیار بالا و در حد گرید ME یا MX باشد.
