เครื่องอัดอากาศเป็นอุปกรณ์ที่บีบอัดอากาศและเก็บไว้ในถังแก๊สสำหรับการใช้อากาศอัด มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตอุตสาหกรรมการบำรุงรักษารถยนต์การก่อสร้างอุปกรณ์การแพทย์และสาขาอื่น ๆ หลักการทำงานของเครื่องอัดอากาศส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับกระบวนการบีบอัดและการขยายตัวของก๊าซและอากาศจะถูกบีบอัดเป็นสถานะแรงดันสูงผ่านพลังงานเชิงกล ต่อไปนี้เป็นการแนะนำรายละเอียดเกี่ยวกับหลักการทำงานของเครื่องอัดอากาศและเนื้อหาที่เกี่ยวข้อง:
1. หลักการทำงานพื้นฐานของเครื่องอัดอากาศ
ฟังก์ชั่นหลักของคอมเพรสเซอร์อากาศคือการบีบอัดอากาศในสถานะอิสระในอากาศอัดด้วยแรงดันและอัตราการไหลที่แน่นอน หลักการทำงานสามารถสรุปได้ดังนี้:
(i) กระบวนการสูดดม
ทางเข้าอากาศของคอมเพรสเซอร์อากาศเชื่อมต่อกับบรรยากาศภายนอกผ่านท่อ เมื่อเริ่มต้นคอมเพรสเซอร์อากาศมอเตอร์จะขับโรเตอร์หรือลูกสูบของคอมเพรสเซอร์เพื่อเคลื่อนย้ายสร้างแรงดันลบเพื่อให้อากาศภายนอกถูกดูดเข้าไปในกระบอกสูบหรือห้องบีบอัดของคอมเพรสเซอร์ผ่านทางเข้าอากาศ ในเวลานี้วาล์วไอดีถูกเปิดและวาล์วไอเสียถูกปิดเพื่อให้แน่ใจว่าอากาศสามารถเข้าได้อย่างราบรื่น
(ii) กระบวนการบีบอัด
อากาศดูดเข้าไปในกระบอกสูบหรือห้องบีบอัดถูกบีบอัดภายใต้การกระทำของคอมเพรสเซอร์ เครื่องอัดอากาศประเภทต่าง ๆ ใช้วิธีการบีบอัดที่แตกต่างกัน แต่หลักการพื้นฐานคือการเพิ่มความดันของก๊าซโดยการลดปริมาตร ตัวอย่างเช่นในคอมเพรสเซอร์อากาศลูกสูบลูกสูบลูกสูบในกระบอกสูบเพื่อบีบอัดอากาศให้อยู่ในสถานะความดันสูง ในคอมเพรสเซอร์สกรูอากาศสองใบพัดสกรู intermeshing หมุนเพื่อค่อยๆบีบอัดอากาศในร่องสกรู
(iii) กระบวนการไอเสีย
เมื่ออากาศถูกบีบอัดไปยังแรงดันที่ตั้งค่าวาล์วไอเสียจะเปิดขึ้นและอากาศอัดจะเข้าสู่ถังอากาศผ่านพอร์ตไอเสีย ฟังก์ชั่นของถังอากาศคือการเก็บอากาศอัดและปรับสมดุลความดันอากาศเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันอากาศอัดออกมามีความเสถียร ในเวลานี้วาล์วไอดีถูกปิดเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศอัดจากการไหลกลับ
(iv) การระบายความร้อนและการกรอง
ในระหว่างกระบวนการบีบอัดอุณหภูมิอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญดังนั้นอากาศอัดจะต้องเย็นลง เครื่องอัดอากาศมักจะติดตั้งระบบระบายความร้อนเช่นการระบายความร้อนของอากาศหรืออุปกรณ์ระบายความร้อนด้วยน้ำเพื่อลดอุณหภูมิของอากาศอัด ในเวลาเดียวกันเพื่อให้แน่ใจว่าความสะอาดของอากาศอัดแรงอัดอากาศยังติดตั้งตัวกรองอากาศและตัวกรองน้ำมันเพื่อกำจัดฝุ่นละอองสิ่งสกปรกและน้ำมันในอากาศ
2. ประเภทหลักและหลักการทำงานของเครื่องอัดอากาศ
(i) คอมเพรสเซอร์อากาศลูกสูบ
เครื่องอัดอากาศลูกสูบเป็นหนึ่งในเครื่องอัดอากาศที่พบมากที่สุด หลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหวแบบลูกสูบของลูกสูบในกระบอกสูบ เมื่อลูกสูบเคลื่อนลงแรงดันลบจะถูกสร้างขึ้นในกระบอกสูบและอากาศจะถูกดูดเข้าไปในกระบอกสูบผ่านวาล์วไอดี เมื่อลูกสูบเคลื่อนขึ้นไปด้านบนอากาศในกระบอกสูบจะถูกบีบอัดความดันจะเพิ่มขึ้นวาล์วไอเสียจะเปิดขึ้นและอากาศอัดจะถูกปล่อยออกมาและเข้าสู่ถังอากาศ คอมเพรสเซอร์อากาศลูกสูบมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ แต่มีเสียงดังในระหว่างการทำงานและต้องมีการบำรุงรักษาเป็นประจำ
(ii) สกรูอากาศคอมเพรสเซอร์
หลักการทำงานของคอมเพรสเซอร์สกรูอากาศขึ้นอยู่กับการหมุนของใบพัดสกรู intermeshing สองตัว อากาศเข้าสู่ร่องของโรเตอร์สกรูจากทางเข้าอากาศและเมื่อโรเตอร์หมุนอากาศจะค่อยๆบีบอัดในร่อง เครื่องอัดอากาศสกรูมีข้อดีของการจ่ายอากาศอย่างต่อเนื่องความดันที่มั่นคงเสียงรบกวนต่ำและการบำรุงรักษาอย่างง่ายและใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตอุตสาหกรรม ข้อเสียเปรียบหลักคือราคาค่อนข้างสูงและความต้องการความสะอาดทางอากาศสูง
(iii) เครื่องอัดอากาศเลื่อน
หลักการทำงานของคอมเพรสเซอร์อากาศเลื่อนขึ้นอยู่กับการหมุนของดิสก์เลื่อน มันประกอบด้วยดิสก์สกรอลล์ intermeshing สองแผ่นหนึ่งแก้ไขและอีกอันหมุนรอบแกนกลาง อากาศเข้าสู่ร่องของดิสก์ม้วนจากทางเข้าอากาศและอากาศจะค่อยๆบีบอัดเมื่อดิสก์เลื่อนหมุน เครื่องอัดอากาศแบบเลื่อนมีข้อดีของขนาดเล็กน้ำหนักเบาเสียงรบกวนต่ำและการทำงานที่ราบรื่น เหมาะสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กและสถานที่ที่มีความต้องการเสียงรบกวนสูง
(iv) เครื่องอัดอากาศแบบแรงเหวี่ยง
หลักการทำงานของเครื่องอัดอากาศแบบแรงเหวี่ยงนั้นขึ้นอยู่กับแรงเหวี่ยงที่เกิดจากใบพัดหมุนความเร็วสูง หลังจากอากาศเข้าสู่ใบพัดมันจะถูกเร่งและบีบอัดภายใต้การกระทำของแรงเหวี่ยงและจากนั้นความดันจะเพิ่มขึ้นผ่านตัวกระจาย เครื่องอัดอากาศแบบแรงเหวี่ยงมีข้อดีของการไหลขนาดใหญ่ความดันที่มั่นคงและประสิทธิภาพสูง แต่กระบวนการเริ่มต้นและหยุดนั้นซับซ้อนกว่าและความต้องการคุณภาพการบริโภคจะสูงขึ้น มันมักจะใช้ในการผลิตอุตสาหกรรมขนาดใหญ่
iii. ระบบระบายความร้อนของเครื่องอัดอากาศ
ในระหว่างการทำงานของเครื่องอัดอากาศอุณหภูมิของอากาศอัดจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญดังนั้นระบบทำความเย็นที่มีประสิทธิภาพจะต้องลดอุณหภูมิและป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ร้อนเกินไป วิธีการทำความเย็นทั่วไปรวมถึงสิ่งต่อไปนี้:
(i) การระบายความร้อนแบบระบายความร้อนด้วยอากาศ
ระบบระบายความร้อนแบบระบายความร้อนด้วยอากาศใช้พัดลมเพื่อเป่าลมผ่านหม้อน้ำเพื่อกำจัดความร้อนในอากาศอัด วิธีการระบายความร้อนนี้มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ แต่เอฟเฟกต์การระบายความร้อนค่อนข้าง จำกัด เหมาะสำหรับเครื่องอัดอากาศขนาดเล็กหรือโอกาสที่มีอุณหภูมิต่ำ
(ii) การระบายความร้อนด้วยน้ำเย็น
ระบบระบายความร้อนที่ระบายความร้อนด้วยน้ำจะหมุนเวียนน้ำเย็นในหม้อน้ำเพื่อกำจัดความร้อนในอากาศอัด การระบายความร้อนแบบระบายความร้อนด้วยน้ำมีเอฟเฟกต์การระบายความร้อนที่ดีและสามารถลดอุณหภูมิของอากาศอัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ต้องใช้ระบบน้ำเย็นเพิ่มเติมซึ่งมีราคาแพงกว่าและเหมาะสำหรับเครื่องอัดอากาศขนาดใหญ่หรือโอกาสที่มีอุณหภูมิสูง
(iii) การระบายความร้อนด้วยน้ำมันระบายความร้อน
ระบบระบายความร้อนที่ระบายความร้อนด้วยน้ำมันจะหมุนเวียนน้ำมันหล่อลื่นภายในคอมเพรสเซอร์เพื่อกำจัดชิ้นส่วนความร้อนและหล่อลื่น วิธีการระบายความร้อนนี้ไม่เพียง แต่สามารถลดอุณหภูมิได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังปกป้องอุปกรณ์และยืดอายุการใช้งาน เครื่องอัดอากาศที่ระบายความร้อนด้วยน้ำมันมักจะใช้การระบายความร้อนของอากาศหรือการระบายความร้อนด้วยน้ำเป็นวิธีการระบายความร้อนเสริมเพื่อปรับปรุงเอฟเฟกต์การระบายความร้อน
iv. ระบบหล่อลื่นของเครื่องอัดอากาศ
เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปกติของคอมเพรสเซอร์อากาศระบบหล่อลื่นเป็นสิ่งจำเป็น ฟังก์ชั่นหลักของระบบหล่อลื่นคือการให้การหล่อลื่นสำหรับชิ้นส่วนเชิงกลของคอมเพรสเซอร์ลดแรงเสียดทานและการสึกหรอ วิธีการหล่อลื่นทั่วไปมีดังนี้:
(i) การหล่อลื่นสาด
การหล่อลื่นสาดคือการสร้างฟิล์มหล่อลื่นโดยการสาดน้ำมันหล่อลื่นในสระน้ำมันบนพื้นผิวของชิ้นส่วนเครื่องจักรกลระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ วิธีการหล่อลื่นนี้มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ แต่เอฟเฟกต์การหล่อลื่นค่อนข้างไม่เสถียรและเหมาะสำหรับเครื่องอัดอากาศขนาดเล็ก
(ii) การหล่อลื่นความดัน
การหล่อลื่นความดันคือการขนส่งน้ำมันหล่อลื่นไปยังส่วนต่าง ๆ ของชิ้นส่วนเครื่องจักรกลผ่านปั๊มน้ำมันน้ำมันหล่อลื่นเพื่อสร้างฟิล์มหล่อลื่นที่มั่นคง วิธีการหล่อลื่นนี้มีเอฟเฟกต์การหล่อลื่นที่ดีและสามารถปกป้องอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ต้องใช้ปั๊มน้ำมันน้ำมันหล่อลื่นและระบบท่อเพิ่มเติมซึ่งมีราคาแพงและเหมาะสำหรับเครื่องอัดอากาศขนาดใหญ่
(iii) การหล่อลื่นหมอกน้ำมัน
การหล่อลื่นหมอกของน้ำมันคือการให้การหล่อลื่นสำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักรกลโดยการทำให้เป็นอะตอมน้ำมันหล่อลื่นและฉีดพ่นลงในคอมเพรสเซอร์ วิธีการหล่อลื่นนี้มีเอฟเฟกต์การหล่อลื่นที่ดีและสามารถครอบคลุมพื้นผิวของชิ้นส่วนกลไกได้อย่างสม่ำเสมอ แต่ต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมอกและระบบควบคุมน้ำมันเพิ่มเติมซึ่งมีราคาแพงและเหมาะสำหรับเครื่องอัดอากาศที่มีความแม่นยำสูง
V. การบำรุงรักษาและการดูแลเครื่องอัดอากาศ
เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่มั่นคงในระยะยาวของคอมเพรสเซอร์อากาศการบำรุงรักษาและการดูแลเป็นประจำเป็นสิ่งจำเป็น ต่อไปนี้เป็นมาตรการบำรุงรักษาและการดูแลทั่วไป:
(i) ตรวจสอบและแทนที่ตัวกรองอากาศเป็นประจำ
ฟังก์ชั่นของตัวกรองอากาศคือการกรองฝุ่นและสิ่งสกปรกในอากาศที่เข้าสู่คอมเพรสเซอร์เพื่อป้องกันไม่ให้พวกเขาเข้าสู่คอมเพรสเซอร์ ตรวจสอบการอุดตันของตัวกรองอากาศเป็นประจำและแทนที่ทันเวลาเพื่อรักษาคุณภาพการบริโภคอากาศของคอมเพรสเซอร์และปรับปรุงประสิทธิภาพการบีบอัด
(ii) ตรวจสอบและเปลี่ยนตัวกรองน้ำมันเป็นประจำ
ฟังก์ชั่นของตัวกรองน้ำมันคือการกรองสิ่งสกปรกในน้ำมันหล่อลื่นและรักษาความสะอาดของน้ำมันหล่อลื่น ตรวจสอบการอุดตันของตัวกรองน้ำมันอย่างสม่ำเสมอและแทนที่ในเวลาเพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งสกปรกเข้าสู่ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลและลดการสึกหรอ
(iii) ตรวจสอบและเปลี่ยนน้ำมันหล่อลื่นเป็นประจำ
ฟังก์ชั่นของน้ำมันหล่อลื่นคือการหล่อลื่นชิ้นส่วนเชิงกลลดแรงเสียดทานและลดอุณหภูมิ ตรวจสอบระดับน้ำมันและคุณภาพของน้ำมันหล่อลื่นเป็นประจำและเปลี่ยนให้ทันเวลาเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปกติของระบบหล่อลื่นและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
(iv) ตรวจสอบระบบทำความเย็นเป็นประจำ
ฟังก์ชั่นของระบบทำความเย็นคือการลดอุณหภูมิของอากาศอัดและป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ร้อนเกินไป ตรวจสอบหม้อน้ำพัดลมน้ำระบายความร้อนและส่วนประกอบอื่น ๆ ของระบบทำความเย็นเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปกติของพวกเขาซึ่งสามารถปรับปรุงเอฟเฟกต์การระบายความร้อนและป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ร้อนเกินไป
(v) การตรวจสอบชิ้นส่วนเชิงกลอย่างสม่ำเสมอ
การตรวจสอบชิ้นส่วนเชิงกลของเครื่องอัดอากาศเป็นประจำเช่นลูกสูบสกรูแบริ่ง ฯลฯ เพื่อตรวจสอบการสึกหรอของพวกเขาและการซ่อมแซมหรือทดแทนในเวลาที่เหมาะสมสามารถมั่นใจได้ว่าการทำงานปกติของอุปกรณ์และป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์เนื่องจากความล้มเหลวทางกล
VI. ฟิลด์แอปพลิเคชันของเครื่องอัดอากาศ
ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สำคัญเครื่องอัดอากาศถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา:
(i) การผลิตอุตสาหกรรม
ในการผลิตอุตสาหกรรมเครื่องอัดอากาศจะใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องมือนิวเมติกระบบควบคุมนิวเมติกอุปกรณ์พ่นเครื่องพ่นระบบนิวเมติก ฯลฯ ตัวอย่างเช่นในโรงงานผลิตรถยนต์เครื่องอัดอากาศให้พลังงานสำหรับการเชื่อมร่างกายและกระบวนการอื่น ๆ ในโรงงานอิเล็กทรอนิกส์เครื่องอัดอากาศใช้สำหรับการควบคุมนิวเมติกในกระบวนการผลิตชิป
(ii) การก่อสร้าง
ในการก่อสร้างเครื่องอัดอากาศจะใช้ในการขับเคลื่อนการเลือกนิวเมติก, การฝึกซ้อมแบบนิวเมติก, อุปกรณ์พ่นทราย ฯลฯ ตัวอย่างเช่นในการก่อสร้างอุโมงค์เครื่องอัดอากาศให้พลังงานสำหรับการเลือกนิวเมติกเพื่อบดหิน ในการก่อสร้างสะพานเครื่องอัดอากาศให้พลังงานสำหรับอุปกรณ์พ่นทรายเพื่อทำความสะอาดพื้นผิวของเหล็ก
(iii) อุปกรณ์การแพทย์
ในอุปกรณ์การแพทย์เครื่องอัดอากาศจะใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องช่วยหายใจอุปกรณ์ทันตกรรมเครื่องมือผ่าตัด ฯลฯ ตัวอย่างเช่นในหน่วยดูแลผู้ป่วยหนักของโรงพยาบาลเครื่องอัดอากาศให้แหล่งอากาศที่มั่นคงสำหรับเครื่องช่วยหายใจเพื่อช่วยผู้ป่วย ในคลินิกทันตกรรมการฝึกซ้อมทางทันตกรรมของเครื่องอัดอากาศสำหรับการซ่อมแซมและรักษาฟัน
(iv) การแปรรูปอาหาร
ในการแปรรูปอาหารเครื่องอัดอากาศจะใช้ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์นิวเมติกระบบการลำเลียงนิวเมติก ฯลฯ ตัวอย่างเช่นในโรงงานเครื่องดื่มเครื่องอัดอากาศจะเพิ่มพลังงานให้กับอุปกรณ์เติมขวดและขวดเครื่องดื่ม ในโรงงานแปรรูปอาหารเครื่องอัดอากาศให้พลังงานกับระบบสื่อมวลชนของอาหารเพื่อให้แน่ใจว่าความสะอาดและความปลอดภัยของอาหาร
(v) การซ่อมแซมอัตโนมัติ
ในการซ่อมแซมอัตโนมัติเครื่องอัดอากาศจะใช้ในการขับประแจนิวเมติก, ปืนพ่นนิวเมติก, แจ็คนิวเมติก, ฯลฯ ตัวอย่างเช่นในร้านซ่อมรถยนต์, เครื่องอัดอากาศประปาลม และปืนสเปรย์นิวเมติกสำหรับการวาดภาพอัตโนมัติ
vii. สรุป
เครื่องอัดอากาศเป็นอุปกรณ์ที่บีบอัดอากาศเข้าสู่สถานะความดันสูงผ่านพลังงานเชิงกล มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขาเช่นการผลิตอุตสาหกรรมการก่อสร้างอุปกรณ์การแพทย์การแปรรูปอาหารและการบำรุงรักษารถยนต์ หลักการทำงานส่วนใหญ่รวมถึงกระบวนการต่าง ๆ เช่นการดูดการบีบอัดไอเสียการระบายความร้อนและการกรอง ตามวิธีการบีบอัดที่แตกต่างกันคอมเพรสเซอร์อากาศจะถูกแบ่งออกเป็นลูกสูบสกรูกระแสน้ำวนและแรงเหวี่ยงแต่ละชนิดมีลักษณะของตัวเองและสถานการณ์การใช้งาน เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่มั่นคงในระยะยาวของเครื่องอัดอากาศการบำรุงรักษาและการบำรุงรักษาเป็นสิ่งจำเป็น ด้วยการทำความเข้าใจหลักการทำงานและจุดบำรุงรักษาของเครื่องอัดอากาศคุณสามารถเลือกและใช้เครื่องอัดอากาศได้ดีขึ้นและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและอายุการใช้งานอุปกรณ์
