Stempelkompressorer
En stempelkompressor består i hovedsak av et
stempel festet til en stempelstang og et svinghjul drevet av en elektromotor.
En kompressor, slik navnet
tilsier, komprimerer en gass eller væske. Dette gjøres for å øke energi, slik
at denne energien kan brukes et annet sted. Denne prosessen skaper mye varme,
som gjør at kompressoren, enten den er for væske eller gass, må avkjøles. Dette
gjøres som regel mellom trinn ved flertrinnskompresjon, og/eller ved hjelp av
kjølekammer.
«Pneumatic
cylinder (animation)» av Kamarton - Eget verk. Lisensiert under GFDL via
Wikimedia Commons -
Virkemåte (i sylinderet)
Denne linken
viser hvordan stempelstanga beveger stempelet i en dobbeltvirkende
stempelkompressor.
Over ser du et
bilde av prinsippet til en dobbeltvirkende stempelkompressor. Når stempelet
beveger seg til av sidene, ved hjelp av stempelstanga, vil det ene
sylinderrommet bli mindre. I det forminskede rommet vil gassen komprimeres og
trykket vil øke. Når trykket har økt til over hva sylinderen er beregnet for,
vil trykkventilen åpne seg og den komprimerte luften vil strømme ut i et rør.
På den andre siden, i det andre
sylinderrommet, vil rommet bli større. Det vil her skapes et undertrykk grunnet
at volumet øker mens massen forblir den samme. På dette tidspunktet hvor
undertrykket blir for stort vil sugeventilen åpne seg, og ny frisk luft vil
strømme inn. Disse to hendelsene skaper mye varme, og derfor er vi nødt til å
ha kjølekammer rundt sylinderrommet.
Hovedoppgaven til et kjølekammer, som navnet tilsier, er å kjøle noe
ned. I dette tilfellet er det sylinderrommet. Sylinderrommet blir varmt av den
simple grunnen at det skapes varme via energien som dannes under
komprimeringen. Det finnes mange forskjellige væsker og tilsetningsstoffer én
kan ha inne i et kjølekammer. Glykol er et typisk frysepunktnedsettende stoff,
og det brukes som regel som et komponent eller som en tilsetning i andre
kjølevæsker. Grunnen til at høy varme i sylinderrommet er uønsket, er at varmen
vil få sylinderrommet til å ekspandere, og stemplet som brukes for
komprimeringen vil ikke ha full effekt. Ekspanderer sylinderrommet for mye vil
det ikke skje en komprimering, da lufta vil «gli» over/under stempelet i stedet
for å bli presset sammen.
Virkemåte (Resterende deler av stempelkompressoren)
Over ser du
et snittbilde av en dobbeltvirkende stempelkompressor. Som du kanskje ser, så
har vi selve sylinderen, som jeg forklarte tidligere er hvor komprimeringen
skjer, på venstre side. Men for at arbeidet i sylinderen skal gå som det skal,
er svinghjulet, samt komponentene som får svinghjulet til å gå, ytterst
nødvendig.
Svinghjulet drives av en
elektromotor som får det til å gå rundt. På tegningen over kan du se at
svinghjulet går mot venstre. I dette tilfellet vil selve stempelet først bli
«dyttet» mot venstre av stempelstanga den er festet til, som igjen er festet
til svinghjulet. For at svinghjulet ikke skal slites ut og for å hindre friksjoner.
Smøringa skjer ved hjelp av et
oljekar. Dette er olje som smører svinghjulet, og vi kan si at det er en
konstant smøring, da svinghjulet konstant dyppes ned i badet.
Flertrinnskompresjon
for å oppnå et høyere trykk enn det et enkelt stempel kan gi (som regel 4 bar), bruker vi kompresjon over flere trinn. Disse trinnene koples sammen inn etter hverandre, og for hvert trinn blir volumet til sylinderen mindre og mindre med et stigende trykktrinn. Mellom hvert trinn strømmer gassen gjennom kjølere, der den blir kjølt ned til utgangstampereturen.
Det gjennomsnittlige kompresjonsforholdet mellom trinnene p2/p1 = 4, dette vil si at trykket øker fra trinn til trinn med faktoren 4.
eks.
1. trinn: frigass 1 bar => 4 bar
2. trinn 4 bar => 16 bar
3. trinn 16 bar => 64 bar
4. trinn 64 bar => 256 bar
.gif#mediaviewer/File:Pneumatic_cylinder_(animation).gif){kind=link}