Zasada działania sprężarki membranowej

Sprężarka membranowa to specjalny rodzaj sprężarki, który dzięki swojej unikalnej budowie i zasadzie działania odgrywa istotną rolę w wielu dziedzinach.

1. Skład strukturalny sprężarki membranowej

Sprężarka membranowa składa się głównie z następujących części:

1.1 Mechanizm napędowy

Zwykle napędzany silnikiem elektrycznym lub silnikiem spalinowym, moc jest przenoszona na wał korbowy sprężarki poprzez przekładnię pasową, przekładnię zębatą lub bezpośrednie połączenie. Funkcją mechanizmu napędowego jest zapewnienie stabilnego źródła zasilania dla sprężarki, zapewniając, że sprężarka może działać normalnie.

Na przykład w niektórych małych sprężarkach membranowych jako mechanizm napędowy można zastosować silnik jednofazowy, natomiast w dużych przemysłowych sprężarkach membranowych można stosować trójfazowe silniki dużej mocy lub silniki spalinowe.

1.2 Mechanizm korbowodu wału korbowego

Mechanizm korbowodu wału korbowego jest jednym z głównych elementów sprężarki membranowej. Składa się z wału korbowego, korbowodu, poprzeczki itp., które zamieniają ruch obrotowy mechanizmu napędowego na posuwisto-zwrotny ruch liniowy tłoka. Obrót wału korbowego napędza korbowód do ruchu wahadłowego, popychając w ten sposób poprzeczkę do wykonania ruchu posuwisto-zwrotnego w suwaku.

Na przykład, konstrukcja wałów korbowych zazwyczaj wykorzystuje materiały ze stali stopowej o wysokiej wytrzymałości, które przechodzą precyzyjną obróbkę mechaniczną i cieplną, aby zapewnić im wystarczającą wytrzymałość i sztywność. Korbowód wykonany jest z doskonałego kutego materiału stalowego, a dzięki dokładnej obróbce i montażowi zapewnia niezawodne połączenie z wałem korbowym i wodzikiem.

1.3 Tłok i korpus cylindra

Tłok jest elementem w bezpośrednim kontakcie z gazem w sprężarce membranowej, który wykonuje ruch posuwisto-zwrotny wewnątrz cylindra, aby uzyskać sprężanie gazu. Korpus cylindra jest zwykle wykonany z żeliwa o wysokiej wytrzymałości lub staliwa, które ma dobrą odporność na ciśnienie. Uszczelki są stosowane między tłokiem a cylindrem, aby zapobiec wyciekom gazu.

Na przykład powierzchnia tłoka jest zwykle poddawana specjalnym zabiegom, takim jak chromowanie, niklowanie itp., aby poprawić jej odporność na zużycie i korozję. Wybór elementów uszczelniających jest również kluczowy, zwykle stosuje się wysokowydajne uszczelki gumowe lub metalowe, aby zapewnić dobry efekt uszczelniający.

1.4 Elementy membrany

Komponent membrany jest kluczowym komponentem sprężarki membranowej, który izoluje sprężony gaz od oleju smarującego i mechanizmu napędowego, zapewniając czystość sprężonego gazu. Komponenty membrany są zazwyczaj złożone z arkuszy membrany, tacek membrany, płyt dociskowych membrany itp. Arkusze membrany są zazwyczaj wykonane z wysoce wytrzymałych materiałów metalowych lub gumowych, które mają dobrą elastyczność i odporność na korozję.

Na przykład metalowe płyty membranowe są zwykle wykonane z materiałów takich jak stal nierdzewna i stop tytanu i są przetwarzane za pomocą specjalnych technik, aby uzyskać wysoką wytrzymałość i odporność na korozję. Gumowa membrana jest wykonana ze specjalnego syntetycznego materiału gumowego, który ma dobrą elastyczność i właściwości uszczelniające. Tacka membrany i płyta dociskowa membrany służą do mocowania membrany, zapewniając, że membrana nie odkształci się ani nie pęknie podczas pracy.

1.5 Zawór gazowy i układ chłodzenia

Zawór gazowy jest elementem sprężarki membranowej, który kontroluje dopływ i odpływ gazu, a jego działanie bezpośrednio wpływa na wydajność i niezawodność sprężarki. Zawór powietrza zwykle przyjmuje zawór automatyczny lub zawór wymuszony i jest wybierany zgodnie z wymaganiami ciśnienia roboczego i przepływu sprężarki. Układ chłodzenia służy do redukcji ciepła wytwarzanego przez sprężarkę podczas pracy, zapewniając normalną pracę sprężarki.

Na przykład, zawory automatyczne zazwyczaj wykorzystują sprężynę lub membranę jako rdzeń zaworu, który automatycznie otwiera się i zamyka poprzez zmiany ciśnienia gazu. Zawór wymuszony musi być kontrolowany za pomocą zewnętrznych mechanizmów napędowych, takich jak napęd elektromagnetyczny, napęd pneumatyczny itp. Układ chłodzenia może być chłodzony powietrzem lub wodą, w zależności od środowiska pracy i wymagań sprężarki.

2. Zasada działania sprężarki membranowej

Proces pracy sprężarki membranowej można podzielić na trzy etapy: ssanie, sprężanie i wydech:

2.1 Etap inhalacji

Gdy tłok przesuwa się w prawo, ciśnienie wewnątrz cylindra spada, zawór dolotowy otwiera się, a gaz zewnętrzny dostaje się do korpusu cylindra przez rurę dolotową. W tym momencie płyta membrany wygina się w lewo pod wpływem ciśnienia wewnątrz cylindra i ciśnienia w komorze membrany, a objętość komory membrany wzrasta, tworząc proces ssania.

Na przykład podczas procesu wdechu otwieranie i zamykanie zaworu wlotowego jest kontrolowane przez różnicę ciśnień wewnątrz i na zewnątrz bloku cylindra. Gdy ciśnienie wewnątrz cylindra jest niższe od ciśnienia zewnętrznego, zawór wlotowy automatycznie się otwiera, a gaz zewnętrzny dostaje się do korpusu cylindra; Gdy ciśnienie wewnątrz cylindra jest równe ciśnieniu zewnętrznemu, zawór wlotowy automatycznie się zamyka, a proces ssania kończy się.

2.2 Stopień sprężania

Gdy tłok przesuwa się w lewo, ciśnienie wewnątrz cylindra stopniowo wzrasta, zawór dolotowy zamyka się, a zawór wydechowy pozostaje zamknięty. W tym momencie płyta membrany wygina się w prawo pod wpływem ciśnienia wewnątrz cylindra, zmniejszając objętość komory membrany i sprężając gaz. W miarę jak tłok nadal się porusza, ciśnienie wewnątrz cylindra stale wzrasta, aż osiągnie ustawione ciśnienie sprężania.

Na przykład podczas kompresji, odkształcenie zginające membrany jest określane przez różnicę między ciśnieniem wewnątrz cylindra a ciśnieniem w komorze membrany. Gdy ciśnienie wewnątrz cylindra jest wyższe niż ciśnienie w komorze membrany, płyta membrany wygina się w prawo, sprężając gaz; Gdy ciśnienie wewnątrz cylindra jest równe ciśnieniu w komorze membrany, membrana znajduje się w stanie równowagi i proces kompresji się kończy.

3.3 Stopień wydechowy

Gdy ciśnienie wewnątrz cylindra osiągnie ustawione ciśnienie sprężania, zawór wydechowy otwiera się, a sprężony gaz jest odprowadzany z cylindra przez rurę wydechową. W tym momencie płyta membrany wygina się w lewo pod wpływem ciśnienia wewnątrz cylindra i komory membrany, zwiększając objętość komory membrany i przygotowując się do następnego procesu ssania.

Na przykład podczas procesu wydechu otwieranie i zamykanie zaworu wydechowego jest kontrolowane przez różnicę między ciśnieniem wewnątrz cylindra a ciśnieniem w rurze wydechowej. Gdy ciśnienie wewnątrz cylindra jest wyższe niż ciśnienie w rurze wydechowej, zawór wydechowy automatycznie się otwiera, a sprężony gaz jest odprowadzany z korpusu cylindra; Gdy ciśnienie wewnątrz cylindra jest równe ciśnieniu w rurze wydechowej, zawór wydechowy automatycznie się zamyka, a proces wydechu kończy się.

3. Charakterystyka i zastosowania sprężarek membranowych

3.1 Charakterystyka

Wysoka czystość sprężonego gazu: Dzięki membranie oddzielającej sprężony gaz od oleju smarującego i mechanizmu napędowego, sprężony gaz nie jest zanieczyszczony olejem smarującym i zanieczyszczeniami, co zapewnia jego wysoką czystość.

Dobre uszczelnienie: Sprężarka membranowa wykorzystuje specjalną strukturę uszczelniającą, która skutecznie zapobiega wyciekom gazu, gwarantuje wydajność sprężania i bezpieczeństwo.

Płynna praca: Podczas pracy sprężarki membranowej prędkość ruchu tłoka jest stosunkowo niska, a między częściami metalowymi nie ma bezpośredniego kontaktu, dzięki czemu praca jest płynna, a hałas niski.

Duża adaptowalność: Sprężarki membranowe mogą dostosować się do różnych wymagań w zakresie sprężania gazów, w tym gazów specjalnych o wysokim ciśnieniu, wysokiej czystości, łatwopalnych i wybuchowych.

3.2 Zastosowanie

Przemysł petrochemiczny: zajmuje się sprężaniem gazów takich jak wodór, azot, gaz ziemny itp., dostarczając surowców i energii do produkcji chemicznej.

Przemysł spożywczy i farmaceutyczny: zajmuje się sprężaniem gazów, takich jak powietrze i azot, zapewniając czyste środowisko gazowe w przetwórstwie żywności i produkcji farmaceutycznej.

Przemysł półprzewodników elektronicznych: zajmuje się sprężaniem gazów o wysokiej czystości, takich jak azot, wodór, hel itp., zapewniając środowisko gazowe o wysokiej czystości do produkcji układów scalonych i półprzewodników.

W dziedzinie eksperymentów naukowo-badawczych wykorzystuje się go do sprężania różnych gazów specjalnych i zapewniania stabilnego zasilania gazowego na potrzeby eksperymentów naukowo-badawczych.

Krótko mówiąc, sprężarki membranowe odgrywają ważną rolę w wielu dziedzinach ze względu na swoją unikalną strukturę i zasadę działania. Zrozumienie zasady działania sprężarek membranowych może pomóc w lepszym użytkowaniu i konserwacji tego sprzętu, poprawie jego wydajności i niezawodności.