کمپرسور هوا یا پمپ باد ؟ معرفی ، کاربرد و قیمت انواع کمپرسور و پمپ باد

بسياري از پيشرفتهاي تكنولوژي امروزي اقتباس تكامل يافته اي ازدستاورد های مراحل نخستين زندگی بشر می باشند. به عنوان مثال ، اولين مورد استفاده از هوای فشرده مربوط به زمانی است كه انسان نخستين با دميدن به كنده های نيم سوزی كه بر اثر صاعقه بوجود آمده بود ، آتش را روشن نگه می داشت.

اولين  كمپرسور باد خدادادی با مشخصات شگفت انگيز شش انسان است كه قادر است 100 ليتر در دقيقه و يا شش متر مكعب در ساعت را با فشاري معادل 0.08-0.02 بار تامين كند.

در سال 1762 ميلادي اولين كمپرسور باد سنتي يا موتودهاي محرك آبی و ولوهاي چوبی توسط جان اسمتين اختراع شد .و در سال 1776 ميلادی اولين كمپرسور باد  يا سيلندر چدني و يا محدك بخار توسط جان ويلكينس توليد و منجر به تحول در تونل سازي و صنايع ذوب فلزات شد.

هواي مورد نياز براي دميدن را شش هاي وي كه كمپرسوري خدادادي با مشخصات شگفت انگيز است، تأمين مي كرد. شش هاي انسان عادي قادر است ١٠٠ ليتر در دقیقه و يا شش متر مكعب در ساعت با فشاري معادل08/-02/ بار تأمين كند . درصورت سالم بودن ، اين كمپرسور اوليه انساني به نحو شايسته و بدون رقيب و بي وقفه كاركرده و هزينه نگهداري و تعميرات آن درحد صفر مي باشد.

اهميت كيفي اين  كمپرسور باد طبيعي در روشن كردن اولين آتش است . چون اگر شش های انسان در انجام اين امر مهم قاصر بود ، بدون شك تمدن امروزي بشر مسير ديگری را طي مي كرد. امادر سه هزارسال قبل از ميلاد حضرت مسيح ، زمانيكه بشر فلزاتي از قبيل ، طلا ، مس ، قلع و سرب را كه بصورت خالص در طبيعت وجود داشت كشف كرد . و همچنين پس از گذشت چندي ، هنگاميكه براي احياء اكسيد اين فلزات ،كه در واقع اولين مواد خام برای استفاده فلز كاران جهت مصنوعات فلزي آن روز بود ، احتياج به عمل ذوب و توليد هواي فشرده براي ايجاد حرارت مورد نياز را داشت. در اين هنگام  كمپرسور هوای  انسانی يعنی شش ها ديگر قادر به تأمين هواي مورد نياز نبودند . برای رفع اين مشكل و ايجاد دمای حدود يك هزار درجه سانتی گراد از كمپرسور هوای قویتری  كه آن هم به دست طبيعت ساخته شده بود ، استفاده كرد

اهميت كيفی كمپرسور باد طبيعي در روشن كردن اولين آتش است . چون اگر شش های انسان در انجام اين امر مهم قاصر بود، بدون شك تمدن امروزي بشر، مسير ديگري را طي مي كرد. اما در سه هزارسال قبل از ميلاد حضرت مسيح ، زمانيكه بشر فلزاتي از قبيل ، طلا ، مس ، قلع و سرب را كه بصورت خالص در طبيعت وجود داشت كشف كرد .همچنين پس از گذشت مدتی ، هنگاميكه براي احياء اكسيد اين فلزات ،كه در واقع اولين مواد خام براي استفاده فلز كاران جهت مصنوعات فلزي آن روز بود ، احتياج به عمل ذوب و توليد هوای فشرده براي ايجاد حرارت مورد نياز را داشت. در اين هنگام كمپرسور باد انساني يعنی شش ها ديگر قادر به تأمين هوای مورد نياز نبودند .برای رفع اين مشكل و ايجاد دماي حدود يك هزار درجه سانتي گراد از كمپرسور قوی تر ديگري كه آنهم به دست طبيعت ساخته شده بود، استفاده كرد.

بايد توجه داشت كه اختراع دم ( اولين كمپرسور باد مكانيكي ) را بايد به عنوان تولدی تازه برای توليد هوای فشره به حساب آورد. اين وسيله و دستگاه هايی كه توسط چرخ دوار آبی كار می كردند، تا دويست سال بعد بدون وقفه مورد استفاده قرار گرفتند.

درحدود سال های ١٧٠٠ ميلادي حجم كوره هاي ذوب فلزات روبه افزايش گذاشت . ولی دستگاه های دمی موجود در آن زمان از عهده انجام كارهاي مربوط به گداخت اين كوره ها بر نمي آمدند.تا سرانجام در سال ١٧٦٢ ميلادي جان اسميتون (John  Smeaton)  براي اولين بار سيلندر هوائي را اختراع كرد .اين دستگاه هرچند بسيار ابتدایی بود ولي به هر صورت براي كوره های موجود مورد استفاده قرار گرفت . زيرا ساخت يك سيلندر دقيق و خوب برای توليد هواي فشرده در آن زمان امكان پذير نبود.

وضعيت كار به همين منوال ادامه داشت تا اينكه درسال ١٧٧٦ ميلادي جان ويلكينسون  (JohnWilkinson)  دستگاه ماشين تراشي براي ساختن توپ اختراع كرد كه توسط آن ميشد سيلندرهاي دقيقي از فولاد ريخته را تراشيد. اولين دستگاه هواي فشرده دقيق توسط ويلكينسون ساخته و در كارگاهش نصب شد . اين  كمپرسور باد مكانيكی فقط قادر بود هواي فشرده ای با فشاري برابر يك بار توليد كند و تراكم بيش از آن امكان پذير نبود . چرا كه در صورت افزايش فشار ،دماي كمپرسور زياد شده و بندها و تسمه هاي چرمي كه به سوپاپ هاي چوبي اتصال داشتند تاب حرارت را نياورده و از بين مي رفتند.

اولين انتقال عظيم و موفق هوای فشرده هنگام تسريع در ساختمان تونل مونت سنيس(Mt.Ce Nis) در كوه هاي آلپ سويس صورت گرفت . اين تونل پس از تكميل دارای دو ريل و طولي برابر ۶/۱۳كيلومتربود . عمليات احداث تونل در سال ١٨٥٧ با استفاده از چكش های دستی شروع شد. ولی با سرعتی كه كار حفاری پيش مي رفت، ساختن اين تونل سی سال به طول می انجاميد. بنابراين از روی ضرورت و اجبار مديران راه آهن تصميم گرفتند از چكش های بادی كه با هوای فشرده با فشار ٦ آتمسفر كار می كردند استفاده كنند.

ساختن كمپرسور باد  چهار سال طول كشيد و در دو دهانه تونل نصب شد. در طول اين مدت نيز چكش هاي بادي، توسط مهندس ارشد تونلها جرمن سوميلر(Germain Sommeiller) طراحي شد تا مورد استفاده قرار گيرد . بايد توجه داشت كه مشكلات و گرفتاريهائي كه در كار اين كمپرسورها و چكش هاي مربوطه به وجود آمد ، باعث پيشرفتهای فراوانی در زمينه ساختمان كمپرسورها و چكش های بعدی شد و در فنون حفاری تونل گامی بزرگ به سوی تكامل برداشت . لازم به توضيح است كه هر دو كمپرسور از نوع خنك شونده آبی بودند ، كه آب برای خنك كردن هوای داخل سيلندرها استفاده می شد.

اين طرح ظاهرًا قديمی ، سعی و كوششی بود كه در جهت تكامل و پيشرفت و توسعه دم های هوائی قبلی صورت گرفته بود .زيرا مهندسين و طراحان از بوجود آمدن يك ديواره حرارتی بين سيلندرها، سوپاپها ، شيرها و دريچه ها كه به صورت مشكله غيرقابل حلی جلوه گر ميی شد ، ترس داشتند. خوشبختانه دردسرهاي جدي و متعدد اين سوپاپها و دريچه ها كه به صورت ظاهر شدن فواره آب در آنها به سرعت بروز كرد ، باعث به وجود آمدن تكنيك هاي جديد و ماندني به صورت پيستون هاي آبي شد .همچنين مشكلات موجود در اولين كوشش برای استفاده از اين چكش های سنگ شكن در حدی بود كه برای بهره برداری  به تعداد زیادی دریل نیاز بود و مشکل اصلی ، خراب شدن مدام این دریل ها بود.

هنگاميكه دو گروه حفاری به يكديگر رسيدند ، تقريبًا از ٧٠٠٠ متر لوله برای انتقال هوای فشرده ای كه از دهانه ها تا قسمت اصلي حفاري كشيده شده بود ، استفاده مي شد. اين اقدام نشان داد كه نيروي هواي فشرده تا مسافت هاي دور نيز قابل انتقال و استفاده مي باشد. اخبار مربوط به حفر تونل مونت سنيس در روزنامه ها و مجلات صنعتی چاپ شد و مورد توجه اكثر مردم و مهندسين و دانشمندان در سراسر جهان قرار گرفت.

بحث و ابراز عقيده و دادن راهكارهاي لازم درباره امكانات ايجاد و ساخت شبكه هاي انتقال نيروی” هوای فشرده ” و تغذيه و استفاده صنايع و تجارت از اين نيرو ، رونق گرفت . در سال ١٨٧٥ در نزديكي منطقه اي صنعتي واقع در جنوب سوئد ، بزرگترين كارخانه هيدرو الكتريك (توليد نيروي برق از آب ) به قدرت اوليه ٣٦٠٠kw و قابل توسعه تا  ١٣٠٠٠٠kw  براي تأمين نيروي لازم و به حركت در آوردن  كمپرسور های توليد هوای فشرده ايجاد شد . ولی اين پروژه موفقيت اقتصادي مطلوبي را در پی نداشت.

با استفاده از ابزارها و وسايل بادي ، قدرت و شعاع عمل دست بشر ، بدون آنكه از ميزان حساسيت ،دقت و انعطاف پذيري غيرقابل رقابتش كاسته شود به مقدار قابل ملاحظه اي توسعه يافته و پيشرفت كرده است و اين ضروري ترين مسئله اي است كه در انجام كار بايد صورت بگيرد .ابزارهاي هوایی كم وزن ، جمع و جور ، بادوام ، مطمئن و دقيق اند .كاركردن با آنها براي فرد ايجاد خستگي نكرده و داراي ايمنی بالايی مي باشند.

هوای فشرده برای كنترل و نظارت ، تنظيم از راه دور و نزديك و انجام فرمان هاي متناوب و زماندار و گاهي نيز همراه و همزمان و هماهنگ با سيستم هاي هيدروليكي ، الكتريكي و الكترونيكي براي انجام مقاصد مورد نظر، در خدمت بشر در آمده است.

با گسترش چشمگيري كه در نيمه دوم قرن نوزدهم براي صنايع به وقوع پيوست ، توليد انبوه محصولات و ضرورت دستيابي به دبي و فشار بالاتر و محدوديت هایی كه  كمپرسور های تناوبي در دبي زياد دارند باعث شد تا صنعتگران مجبور شوند در فكر طراحی و ساخت انواع جديدتری از كمپرسور ها باشند.

هر چند كه پمپ باد های تناوبي از نظر قابليت دستيابي به فشار بالا و راندمان هنوز هم مناسب ترین كمپرسور های باد می باشند ولی بالا بودن قيمت اوليه ، محدوديت دستيابي به دبی زياد ، پائين بودن قابليت اعتماد ، توقف هاي ناخواسته همراه با بالا بودن هزينه هاي تعميرات عملا باعث گرديد تا اين كمپرسور ها قادر به تأمين تمامي نيازهاي صنايعي كه با رشدي شتابان درحال گسترش بودند نباشد . به همين خاطر از اواخر دهه ١٨٦٠ نسل جديدی از كمپرسور های باد كه در عين دارا بودن بسياری از ويژگيهاي مطلوب كمپرسور های باد تناوبی ، قادر به تراكم و جابجا كردن حجم وسيعتری از گاز بودند ابداع گرديد كه به لحاظ ماهيت رفتار ظاهری به كمپرسورهای دورانی ( Rotary) معروف شدند.

” كمپرسور های باد “گوشواره ای را(Lobe) مي توان اولين نمونه از كمپرسور های باد  دورانی دانست كه توليد آن از دهه ١٨٦٠ شروع گرديد . در اواخر قرن نوزدهم شركت Roots  نمونه اي از دمنده فوق را كه داراي گوشواره هائی به قطر۵/۷ متر بودند براي تهويه معادن بكار گرفت كه قادر بود ١٧٤٠۰۰  متر مكعب در ساعت هوا را جهت تهويه به داخل تونل های معدنی بفرستد. قابليت هاي اين دمنده آنچنان بالا بود كه بنام  شركت سازنده(Roots) معروف گرديد و هنوز هم در بسياري از مراجع علمي  كمپرسور هوای گوشواره ای بنام Roots  ناميده مي شوند .

اولين  كمپرسور هوا  تيغه لغزنده ( Sliding Vane ) در سال ١٨٩٠ در آمريكا ساخته شد كه بصورت خشك (Dry) طراحی شده بودند . پائين بودن راندمان و مشكل گرم كردن جزء معايب اساسي اين  پمپ باد بوده تا اينكه در سال ١٩٤٧ با تزريق روغن كه نقش آب بند كننده و خنك كاري  كمپرسور را بر عهده داشت، كارایی ، عمر مفيد و قابليت هاي اين كمپرسور هوا به مقدار چشمگيری افزايش داده شد و امروزه نسل جديدي از كمپرسور های باد دورانی بصورت روغن كاری شونده(Lubricated) درصد بالائي از بازار فروش كمپرسور های باد را به خود اختصاص داده است . هرچند كه كمپرسور هاي دورانی در مقايسه با كمپرسور های تناوبی از قابليت بالاتري در امر متراكم كردن گازها با دبی بيشتر برخوردار بودند ولي با اين وجود قادر به تأمين تمامیه نيازهای صنايع رو به گسترش كه هر ساله از نظر ظرفيت توسعه می يافتند  را نبودند.

”  كمپرسور باد ” گريز از مركز را مي توان پاسخ مناسبي براي مشكل ظرفيت كمپرسور ها دانست . اولين ” پمپ باد ” گريز از مركز درسال ١٨٩٩ توسط يك مهندس فرانسوي بنام Rateau با  ظرفيت ٢٠٠٠ مترمكعب در ساعت و با نسبت تراكم۱ :۶/۱(فشار خروجی۲۶/۱بار مطلق)ساخته شد. در سال ١٩٠٣ كمپرسور باد گريز از مركز ٥ مرحله اي با نسبت تراكم كلي ۵:۱ طراحی و بکار گرفته شد.

توليد كمپرسور های گريز از مركز با ظرفيت و فشار خروجی بالاتر دائمًا در دستور كار شركت های سازنده قرار گرفته ، به نحوي كه امروزه اين ” پمپ باد ” در ظرفيت بيش از ١٢٥٠٠٠٠ متر مكعب در ساعت ساخته می شود. فشار قابل دسترسی در اين دسته از کمپرسور های هوا از طريق افزايش تعداد طبقات تا ١٦ طبقه به بيش از ٧٠٠ بار نيز رسانيده شد. ” كمپرسور های باد گريز از مركز ذاتًا از نوع خشك (oil free) بوده و بعلت بالا بودن قابليت اعتماد آن ، دوره های بهره برداري بدون توقف آن به بيش از سه سال نيز ميرسد.

کمپرسور با سیستم روان کننده نوع روغنی، برای کاربری های سنگین استفاده می شوند . نوعی از کمپرسور ها به شکل ثابت هستند و قابلیت جابحایی ندارند. از این نوع کمپرسور برای پارکینگ ها و تعمیرگاه ها استفاده می شود و به سیستم سیم کشی ساختمان متصل می شوند.

کمپرسور های کوچک تر و قابل حمل برای باد کردن لاستیک، میخ کوب ها و منگنه کوب ها و انواع ابزار آلات بادی در کارگاه ها کاربرد دارند. معمولا کمپرسور های باد را بر اساس صدا دار و بدون صدا دسته بندی میکند. کمپرسور های باد صدا دار شامل انواع کمپرسور های باد پیستونی و سیلندری مانند کمپرسور های صنعتی تسمه ای ، اسکرو و کوپل هستند.

کمپرسور های بدون صدا که مدل های بسیار کمتری دارند، که شامل انواع کمپرسور های یخچالی و اویل فری هستند . لازم به توضیح است که از لحاظ کم صدا بودن اول کمپرسور های یخچالی و سپس کمپرسور های بدون روغن یا oil free قرار دارند.

کاربرد کمپرسور های صدا دار بیشتر صنعتی و کاربرد کمپرسور های بدون صدا نیمه صنعتی هستند.