کمپرسور دیافراگمی از جمله تجهیزات فشرده‌سازی است که برای گازها به کار میرود و خروجی آن گاز یا هوای فشرده‌ای پاک و خالص از آلودگی هاست. این کمپرسورها همچنین ایمنی و دقت فشرده‌سازی بالایی ارائه میدهد و به ویژه برای مصارف غیرصنعتی مناسب است.
در کمپرسورهای دیگر، چه کمپرسورهایی که مشابه با کمپرسور دیافراگمی از مکانیسم تراکم جابجایی مثبت بهره میبرد و چه کمپرسورهایی که با ساز و کار دینامیکی گاز را متراکم میسازد، گاز به طور مستقیم با قطعات فلزی در تماس است. قطعات فلزی متحرک نیازمند روغنکاری مداوم است و آلاینده‌هایی چون ذرات، روغن، بخار روغن و غبار بر روی آنها مینشیند. عدم تماس با این قطعات یعنی عدم آلودگی به ذرات هم‌جوار آنها و در کمپرسور دیافراگمی این مسئله به شکلی هوشمندانه پیاده شده است. در این مدل کمپرسور قطعات مکانیکی با دیافراگمی انعطاف‌پذیر و کشسان همچون پرده‌ای حاجب از گاز فرآیندی جدا شده است و در نتیجه گاز یا هوا کاملا پاک، بدون روغن و آلودگی متراکم میشود.
کمپرسور دیافراگمی با کمک میل لنگ یا سیستمی هیدرولیکی دیافراگم را جلو و عقب میبرد. مشابه با قفسه‌ی سینه‌ی انسان که عضله‌ی دیافراگم عملکردی اینچنینی دارد، با حرکت دیافراگم به عقب گاز وارد محفظه شده و با جلو آمدنش گاز فشرده میشود و از دریچه خروجی تخلیه میشود. همانطور که در کمپرسورهای دینامیکی نسبت تراکم هر مرحله کوچک است و برای دستیابی به فشارهای بالاتر از چندین مرحله یا استیج استفاده میکنیم، در کمپرسور دیافراگمی نیز چندین مرحله از این حرکت رفت و برگشتی به صورتی متوالی چیده میشود تا فشار گاز تا حد بسیار زیادی افزایش یابد. در مدلهای صنعتی کمپرسور دیافراگمی فشار خروجی تا چند صد بار یا چند هزار پی اس آی ارائه میشود. از این روست که برای نیازهای به فشار قوی و بسیار قوی ناگهان کمپرسورهای رفت و برگشتی مانند کمپرسور پیستونی و کمپرسور دیافراگمی میدرخشد. هر دوی این مدل کمپرسورهای رفت و برگشتی در دو سر طیف، یعنی نیازهای خُرد غیرصنعتی و نیازهای افراطی و فشار بسیار بالای صنعتی کاربرد دارد.
مزایای کمپرسور دیافراگمی
با دو مزیت اصلی این کمپرسورها، یعنی قابلیت افزایش فشار تا چندصد بار و ارائه هوای فشرده‌ی پاک و بدون روغن اشاره رفت. هوای فشرده‌ی پاک به ویژه در کاربردهایی که مربوط به صنایع پزشکی، دارویی، غذایی و آزمایشگاهی است استفاده میشود. این مصارف شوخی‌بردار نیست؛ تنها ذره‌ای روغن کل فرآیند را نابود کرده یا سلامت تجهیزات و حتی جان انسانها را قربانی میکند. مزیت دیگر کمپرسور دیافراگم به هنگام کار با گازهای بسیار خطرناکی چون هیدروژن، آمونیاک و کلر برجسته میشود. این مدل کمپرسور گاز را داخل محفظه‌ای کاملا بسته و با کمترین احتمال نشتی فرآوری و فشرده میسازد و همین طراحی ایمن منجر به کاربرد آن در صنایع پتروشیمی و گاز طبیعی شده است.
پیشتر شنیده ایم و خوانده و دیده ایم که کمپرسور اسکرو بر کمپرسور پیستونی یک برتری برجسته دارد. کمپرسور اسکرو در مقایسه با کمپرسور پیستونی قطعات متحرک کمتری دارد و قطعات متحرک کمتر یعنی؟ استهلاک کمتر. همین مسئله در مورد کمپرسور دیافراگمی هم صادق است و عدم تماس گاز با قطعات فلزی سایش‌پذیر، خوردگی و خراش را کاسته و عمر دستگاه را ارتقا میدهد. همچنین غیبت آلاینده‌ها به معنای صرفه‌جویی در هزینه‌های فیلترها و سپراتور است. در مقابل اصلی‌ترین قطعه‌ی این کمپرسور، یعنی دیافراگم، قطعه‌ای مصرفی است و هرچندوقت یک بار و مناسب با دوره‌های سفارش سازنده تعویض میشود.
اپراتور کمپرسور دیافراگمی بر فشار خروجی کنترل دقیق و کامل دارد و در سیستمهای نیازمند پایداری و ثبات مصرف‌کننده راضی خواهد بود. گاز یا هوای فشرده‌ی خروجی این دستگاه نوسان اندکی داشته و برای تجهیزات حساسی چون انژکتورهای راکتور گازهای حساس نعمتی است.
در نهایت کمپرسور دیافراگمی به دلیل ممانعت از تماس گاز با بخش‌های مکانیکی امکان کار با گازهای بدقلق و خورنده‌ای چون هیدروژن سولفید را دارد. توجه ضروری است که جنس دیافراگم مناسب کاربرد مدنظر نصب شده باشد.
جنس دیافراگم
دیافراگم از مواد پلیمری مقاوم در برابر فشار زیاد، حرارت متوسط و مواد خورنده ساخته میشود. از جمله‌ی این مواد میتوان به پلی تترا فلوئورو اتیلن یا تفلون و دیگر لاستیک‌های تقویت‌شده‌ای چون لاستیک نیتریل، ویتون و اتیلن پروپیلن دی‌ان مونومر اشاره کرد.
تحمل فشارهای بسیار زیاد نیازمند طراحی ویژه‌ی دستگاه است. محفظه‌ی کمپرسور دیافراگمی چندلایه بوده و سیستم خنک کاری قدرتمندی در کنار آن نصب است. این مهم از آن روست که تراکم گاز، به ویژه فشرده‌سازی جابجایی مثبت گرما ایجاد میکند و در فشارهای بالاتر این مسئله اهمیت بیشتری دارد. همچنین دیافراگم قطعه‌ای لاستیکی است که در مقابل حرارت حساس است و برای جلوگیری از آسیب به قطعه‌ی اصلی تجهیزات هم که شده بایستی طراحی حرارتی دقیقی برای دستگاه پیش‌بینی شود.
کمپرسورهای دیافراگمی در کنار کمپرسورهای پیستونی از جمله تجهیزات پرسروصدا هستند، ولی دیافراگمی‌ها صدا و لرزش کمتری تولید میکنند. چنین پروفیل صدا و لرزشی در فشارهای بالا پایداری بهتر را به همراه دارد که آن را به محبوب تجهیزات کالیبراسیون گازهای آزمایشگاهی، فرآیند تولید گازهای ویژه و ذخیره‌سازی هیدروژن تبدیل ساخته است.
در طراحی کمپرسور اسکرو که پرکاربردترین مصارف و کاربردهای عمومی کارخانجات و معادن را پوشش میدهد، کلاس صفر به معنای کمترین میزان آلایندگی است که از طریق حذف روغن از المنت کمپرسور، ماشین‌کاری دقیق و کلیرانس بسیار کم روتورها و دیواره، روکش‌های مخصوص روتورها و فیلتراسیون چندمرحله‌ای بدان دست پیدا میکنند. در اینجا صحبت از پاکی مطلق است. در کار با هیدروژن خالص یا دیگر گازهای اشتعال‌زا، در مصارفی چون تولید سوخت هیدروژنی، پیل سوختی و کار بر روی انرژی‌های نو کمپرسورهای دیافراگمی با پاکی مطلق بسیار دیده میشود.
ضعفهای کمپرسور دیافراگمی
کمپرسور دیافراگمی نقطه مقابل کمپرسور دینامیکی است و زیباست که مهندسان این چنین برای کل طیف مصارف بشری و صنعتی انواع کمپرسور را توسعه داده اند. نقطه مقابل کمپرسور دینامیکی، که فشار پایین و دبی بسیار بالا دارد، یعنی کمپرسوری که فشار بسیار بالا و دبی بسیار پایینی دارد. ضعف کمپرسور دیافراگمی هم در همینجاست. دبی یا شارش حجمی یا ظرفیت گازدهی این کمپرسور از کمپرسورهای پیستونی و اسکرو پایینتر است. انتخاب این کمپرسور برای پروژه‌های نیازمند حجم زیادی گاز مناسب نیست.
از طرف دیگر ساخت دیافراگم باکیفیت و محفظه‌ی کاملا ایزوله ارزان تمام نخواهد شد و درنتیجه قیمت تمام شده‌ی کمپرسور دیافراگمی بالاست. این بدین معناست که تنها برای مصارفی مناسب است که فواید بیشتر بر هزینه‌ی بالاتر بچربد.
