Princip činnosti membránového kompresoru

Membránový kompresor je speciální typ kompresoru, který hraje důležitou roli v mnoha oblastech díky své jedinečné konstrukci a principu fungování.

1. Strukturální složení membránového kompresoru

Membránový kompresor se skládá hlavně z následujících částí:

1.1 Pohonný mechanismus

Obvykle je kompresor poháněn elektromotorem nebo spalovacím motorem a jeho výkon se přenáší na klikový hřídel řemenovým převodem, ozubeným převodem nebo přímým připojením. Funkcí hnacího mechanismu je poskytovat stabilní zdroj energie pro kompresor a zajistit jeho normální provoz.

Například u některých malých membránových kompresorů může být jako hnací mechanismus použit jednofázový motor, zatímco u velkých průmyslových membránových kompresorů mohou být použity výkonné třífázové motory nebo spalovací motory.

1.2 Mechanismus ojnice klikového hřídele

Ojniční mechanismus klikového hřídele je jednou z hlavních součástí membránového kompresoru. Skládá se z klikového hřídele, ojnice, příčníku atd., které převádějí rotační pohyb hnacího mechanismu na vratný lineární pohyb pístu. Otáčení klikového hřídele pohání ojnici k výkyvu, čímž tlačí na příčník a vykonává vratný pohyb v saních.

Například konstrukce klikových hřídelí obvykle používá vysokopevnostní legované ocelové materiály, které procházejí přesným obráběním a tepelným zpracováním, aby byla zajištěna dostatečná pevnost a tuhost. Ojnice je vyrobena z vynikajícího kovaného ocelového materiálu a díky přesnému zpracování a montáži zajišťuje spolehlivé spojení s klikovým hřídelem a příčníkem.

1.3 Píst a těleso válce

Píst je součást, která je v membránovém kompresoru v přímém kontaktu s plynem a vykonává vratný pohyb uvnitř válce za účelem dosažení komprese plynu. Těleso válce je obvykle vyrobeno z vysokopevnostní litiny nebo lité oceli, která má dobrou odolnost vůči tlaku. Mezi pístem a válcem se používají těsnění, která zabraňují úniku plynu.

Například povrch pístu je obvykle ošetřen speciálními úpravami, jako je chromování, niklování atd., aby se zlepšila jeho odolnost proti opotřebení a korozi. Důležitý je také výběr těsnicích komponentů, obvykle se používají vysoce výkonná pryžová nebo kovová těsnění pro zajištění dobrého těsnicího účinku.

1.4 Součásti membrány

Membránová komponenta je klíčovou součástí membránového kompresoru, která izoluje stlačený plyn od mazacího oleje a hnacího mechanismu, čímž zajišťuje čistotu stlačeného plynu. Membránové komponenty se obvykle skládají z membránových desek, membránových misek, membránových přítlačných desek atd. Membránové desky jsou obvykle vyrobeny z vysoce pevných kovových nebo pryžových materiálů, které mají dobrou elasticitu a odolnost proti korozi.

Například kovové membránové desky jsou obvykle vyrobeny z materiálů, jako je nerezová ocel a titanová slitina, a jsou zpracovávány speciálními technikami, aby dosáhly vysoké pevnosti a odolnosti proti korozi. Pryžová membrána je vyrobena ze speciálního syntetického kaučuku, který má dobrou elasticitu a těsnicí vlastnosti. Membránová miska a přítlačná deska membrány slouží k upevnění membrány, což zajišťuje, že se membrána během provozu nedeformuje ani nepraskne.

1.5 Plynový ventil a chladicí systém

Plynový ventil je součástí membránového kompresoru, která řídí přívod a odtok plynu a jeho výkon přímo ovlivňuje účinnost a spolehlivost kompresoru. Vzduchový ventil je obvykle automatický nebo nucený a je vybrán podle požadavků kompresoru na pracovní tlak a průtok. Chladicí systém se používá ke snížení tepla generovaného kompresorem během provozu a zajišťuje tak normální provoz kompresoru.

Například automatické ventily obvykle používají jako jádro ventilu pružinu nebo membránu, která se automaticky otevírá a zavírá v závislosti na změnách tlaku plynu. Nucený ventil musí být ovládán externími pohonnými mechanismy, jako je elektromagnetický pohon, pneumatický pohon atd. Chladicí systém může být chlazený vzduchem nebo vodou, v závislosti na provozním prostředí a požadavcích kompresoru.

2. Princip činnosti membránového kompresoru

Pracovní proces membránového kompresoru lze rozdělit do tří fází: sání, komprese a výfuk:

2.1 Fáze nádechu

Když se píst pohybuje doprava, tlak uvnitř válce se snižuje, sací ventil se otevře a vnější plyn vstupuje do tělesa válce sacím potrubím. V tomto okamžiku se membránová deska pod vlivem tlaku uvnitř válce a tlaku v membránové komoře ohne doleva a objem membránové komory se zvětší, čímž vzniká sací proces.

Například během nádechu je otevírání a zavírání sacího ventilu řízeno tlakovým rozdílem uvnitř a vně bloku válců. Když je tlak uvnitř válce nižší než vnější tlak, sací ventil se automaticky otevře a vnější plyn vstupuje do tělesa válce; když je tlak uvnitř válce roven vnějšímu tlaku, sací ventil se automaticky uzavře a proces sání se ukončí.

2.2 Fáze komprese

Když se píst pohybuje doleva, tlak uvnitř válce se postupně zvyšuje, sací ventil se uzavře a výfukový ventil zůstává uzavřený. V tomto bodě se membránová deska pod tlakem uvnitř válce ohne doprava, čímž se zmenší objem membránové komory a stlačí se plyn. S pokračujícím pohybem pístu se tlak uvnitř válce nepřetržitě zvyšuje, dokud nedosáhne nastaveného kompresního tlaku.

Například během komprese je ohybová deformace membrány určena rozdílem mezi tlakem uvnitř válce a tlakem v membránové komoře. Když je tlak uvnitř válce vyšší než tlak v membránové komoře, membránová deska se ohne doprava a stlačí plyn; když se tlak uvnitř válce rovná tlaku v membránové komoře, membrána je v rovnováze a proces komprese končí.

3.3 Výfukový stupeň

Když tlak uvnitř válce dosáhne nastaveného kompresního tlaku, otevře se výfukový ventil a stlačený plyn je z válce vypouštěn výfukovým potrubím. V tomto bodě se membránová deska pod tlakem uvnitř válce a membránové komory ohne doleva, čímž se zvětší objem membránové komory a připraví se na další sací proces.

Například během procesu výfuku je otevírání a zavírání výfukového ventilu řízeno rozdílem mezi tlakem uvnitř válce a tlakem ve výfukovém potrubí. Když je tlak uvnitř válce vyšší než tlak ve výfukovém potrubí, výfukový ventil se automaticky otevře a stlačený plyn je uvolňován z tělesa válce; když je tlak uvnitř válce roven tlaku ve výfukovém potrubí, výfukový ventil se automaticky uzavře a proces výfuku se ukončí.

3. Charakteristika a použití membránových kompresorů

3.1 Charakteristiky

Vysoká čistota stlačeného plynu: Díky membráně oddělující stlačený plyn od mazacího oleje a hnacího mechanismu není stlačený plyn kontaminován mazacím olejem a nečistotami, což vede k vysoké čistotě.

Dobré utěsnění: Membránový kompresor využívá speciální těsnicí strukturu, která účinně zabraňuje úniku plynu a zajišťuje účinnost a bezpečnost komprese.

Plynulý provoz: Během pracovního procesu membránového kompresoru je rychlost pohybu pístu relativně nízká a nedochází k přímému kontaktu mezi kovovými částmi, takže provoz je plynulý a hlučný.

Silná přizpůsobivost: Membránové kompresory se dokáží přizpůsobit různým požadavkům na kompresi plynu, včetně vysokotlakých, vysoce čistých, hořlavých a výbušných speciálních plynů.

3.2 Použití

Petrochemický průmysl: používá se ke kompresi plynů, jako je vodík, dusík, zemní plyn atd., a poskytuje suroviny a energii pro chemickou výrobu.

Potravinářský a farmaceutický průmysl: používá se ke kompresi plynů, jako je vzduch a dusík, a zajišťuje čisté plynové prostředí pro zpracování potravin a farmaceutickou výrobu.

Elektronický polovodičový průmysl: používá se ke kompresi vysoce čistých plynů, jako je dusík, vodík, hélium atd., čímž se vytváří vysoce čisté plynné prostředí pro výrobu elektronických čipů a polovodičů.

V oblasti vědeckých výzkumných experimentů se používá ke kompresi různých speciálních plynů a zajištění stabilního přívodu plynu pro vědecké výzkumné experimenty.

Stručně řečeno, membránové kompresory hrají důležitou roli v mnoha oblastech díky své jedinečné struktuře a principu fungování. Pochopení principu fungování membránových kompresorů může pomoci lépe využívat a udržovat toto zařízení, zlepšit jeho účinnost a spolehlivost.