مبانی کمپرسورهای هوا: پمپهای لوب روتاری
پمپهای لوب روتاری از اواخر دهه 1800 در مصارف صنعتی مورد استفاده بوده‌اند. آنها توسط برادران Roots در حوالی سال 1860 اختراع شدند. این برادران به دنبال راهی برای ساختن “موتور آبی” کارآمدتر برای کارخانه‌ها بودند. هنگامی که آنها بر روی این موتورها کار می‌کردند، یکی از برادران شفت را چرخاند و باعث شد کلاهک شفتی که در دست برادر دیگر بود به بیرون پرت شود. سرپرست یک ریخته گری آهن این اتفاق را دید و اذعان کرد که این اتفاق برای کارخانه‌های ذوب آهن مفید و کاربردی است.
از آن پس شرکت دمنده Roots شروع به کار کرد و دمنده‌های “Blowers Roots” را به کارخانه‌های ذوب آهن و تهویه معادن فروخت. برنامه‌های کاربردی که دمنده‌های لوب روتاری از آن زمان تاکنون در بسیاری از برنامه‌های مختلف گسترش یافته‌اند و صدها شرکت مختلف شروع به ساخت آنها کرده‌اند. آنها همچنان تحت عنوان “Blowers Roots” شناخته می‌شوند، و این شرکت هنوز هم امروزه به عنوان بخشی از شرکت جنرال الکتریک کار می‌کند.
پمپهای لوب روتاری در انواع مختلفی از برنامه‌ها استفاده می‌شوند و فقط محدود به کمپرسور هوا نیستند. اولین سوپرشارژر موتور پمپ لوب روتاری بود. جالب توجه است که یکی از رایج‌ترین کاربردهای آنها در کارخانه‌ها است، اگرچه آنها در اصل توسط برادران Roots در نظر گرفته نشده بودند. دمنده‌های لوب روتاری تقریبا در هر بخش صنعتی، سیلوهای برنج یا آرد مورد استفاده قرار می‌گرفتند، اما از آنها برای انتقال پنوماتیکی نیز استفاده می‌شود.
پمپهای لوب روتاری پمپ‌هایی با جابجایی مثبت هستند. با این حال، بر خلاف فناوری‌هایی که قبلا از آن استفاده کرده‌ایم، هیچ فشاری در داخل پمپ ایجاد نمی‌شود. کاهش حجم برای ایجاد فشار رخ می‌دهد، اما این اتفاق در داخل پمپ اتفاق نمی‌افتد.
پمپهای لوب روتاری چگونه هوا را فشرده می‌کنند؟
در داخل محفظه پمپ، دو روتور وجود دارد که هرکدام دو یا سه لوب دارند. اگر روتورها دو لوب داشته باشند، ظاهری شبیه به عدد 8 خواهند داشت.
پمپهای لوب روتاری با بیش از سه لوب نیز وجود دارند، اما تا آنجا که می‌دانم در زمینه کمپرسور هوا از آنها استفاده نمی‌شود.
یکی از روتورها توسط موتور یا دستگاه پیشران تغذیه می‌شوند و روتور دیگر توسط چرخ دنده هدایت می‌شود. وقتی یکی از آنها می‌چرخد ??، لوب دیگر با زمان بندی دقیق و فاصله مناسب، در جهت مخالف می‌چرخند.
هوا به داخل ورودی مکیده می‌شود و توسط لوب‌ها به اطراف حرکت داده می‌شوند و سپس از آن خارج می‌شوند. مقدار بسیار کمی از هوا می‌تواند از طریق فاصله آزاد بین روتورها فرار کند و به این حالت “لغزش” گفته می‌شود. این لغزش به این دلیل است که از دمنده‌ها فقط برای فشارهای بسیار کم استفاده می‌شوند.
هنگامی که هوا از پمپ تخلیه می‌شود، کاهش حجم نیز رخ می‌دهد. هوا از زیر لوله با فشار به بیرون رانده می‌شود. برخلاف سایر پمپهای جابجایی مثبت که ما قبلا پوشش داده‌ایم، مقدار مشخصی از هوا مصرف می‌کنند و به تدریج با کاهش حجم افزایش فشار اتفاق می‌افتد. پمپهای لوب روتاری دارای یک حجم ثابت هستند و به طور مداوم هوای بیشتری را برای افزایش فشار وارد دستگاه می‌کنند.
مقدار فشاری که یک پمپ لوب روتاری می‌تواند ایجاد کند در مقایسه با کاری که یک پیستون یا پمپهای پیچی می‌توانند انجام دهند بسیار اندک است. آنها تحت عنوان دمنده شناخته می‌شوند، زیرا فشار کمتری را در حجم بالا ایجاد می‌کنند. آنها همچنین برای مکش سبک با حجم بالا نیز استفاده می‌شوند.
مزایا و معایب این نوع از پمپ
هر پمپی مزایای مخصوص به خود را دارد که در زیر به آنها خواهیم پرداخت.
مزایا:
- می‌توانند حجم بسیار بالایی از هوا تولید کنند.
- به تعمیر و نگهداری بسیار کمی نیاز دارند و محفظه تراکم فاقد روغن است، بنابراین شما فقط به روغن گیربکس و یا شاید یک فیلتر هوا یا یک صدا خفه کن نیاز دارید.
- اتصال و اجرا – بیشتر تولید کنندگان طراحی را به گونه‌ای انجام می‌دهند که بتوانید پمپ‌ها را در موقعیت مشابه با مارک‌های دیگر نصب کنید. علاوه بر این، این طرح‌های استاندارد برای چندین دهه مورد استفاده بوده‌اند. بنابراین ممکن است شما سیستم‌هایی از دهه 50 برای دمنده‌های خود داشته باشید و به احتمال زیاد می‌توانید یک پمپ جدید بخرید و بدون هیچ گونه تغییراتی بر روی سیستم خود نصب کنید و عملکرد مشابه را انتظار داشته باشید.
- با دوام. پمپ‌ها می‌توانند عملکرد بادوامی داشته باشند. آنها اغلب در محیط‌های با شرایط سخت استفاده می‌شوند. فقط اطمینان حاصل کنید که اگر محیط خیلی داغ می‌شود، روغن گیربکس را تعویض کنید.
معایب:
- محدوده فشار محدود. آنها فقط می‌توانند فشاری در حدود 15 psi به شما ارائه دهند.
- آنها به دلیل لغزش همیشه از نظر مصرف انرژی کارآمدترین گزینه نیستند. بعضی اوقات فن آوری‌های دیگر می‌توانند عملکرد بهتری نسبت به آنها داشته باشند.
- صدای بلند. معمولا این مشکل بزرگی نیست، زیرا از آنها در محیط‌های صنعتی استفاده می‌شود که صدا در آنها مهم نیست. با این وجود، می‌توانید یک جعبه صدا خفه کن را در اطراف آنها قرار داده و یا تعدادی صدا خفه کن به آنها اضافه کنید تا سطح سر و صدا در آنها کاهش یابد