עקרון הפעולה של מדחס דיאפרגמה

מדחס דיאפרגמה הוא סוג מיוחד של מדחס אשר ממלא תפקיד חשוב בתחומים רבים בזכות מבנהו ועקרון העבודה הייחודיים שלו.

1. הרכב מבני של מדחס דיאפרגמה

מדחס הסרעפת מורכב בעיקר מהחלקים הבאים:

1.1 מנגנון הנעה

בדרך כלל, המדחס מופעל על ידי מנוע חשמלי או מנוע בעירה פנימית, והכוח מועבר לגל הארכובה של המדחס באמצעות תיבת הילוכים עם רצועה, תיבת הילוכים עם גלגלי שיניים או חיבור ישיר. תפקידו של מנגנון ההנעה הוא לספק מקור כוח יציב למדחס, ולהבטיח שהמדחס יוכל לפעול כרגיל.

לדוגמה, במדחסי דיאפרגמה קטנים מסוימים, מנוע חד פאזי עשוי לשמש כמנגנון הנעה, בעוד שבמדחסי דיאפרגמה תעשייתיים גדולים, ניתן להשתמש במנועים תלת פאזיים בעלי הספק גבוה או במנועי בעירה פנימית.

1.2 מנגנון מוט חיבור גל ארכובה

מנגנון מוט החיבור של גל הארכובה הוא אחד המרכיבים המרכזיים של מדחס הסרעפת. הוא מורכב מגל ארכובה, מוט חיבור, ראש צלב וכו', אשר ממירים את התנועה הסיבובית של מנגנון ההנעה לתנועה ליניארית הדדית של הבוכנה. סיבוב גל הארכובה מניע את מוט החיבור להתנדנד, ובכך דוחף את ראש הצלב לביצוע תנועה הדדית במגלשה.

לדוגמה, תכנון גלי ארכובה משתמש בדרך כלל בחומרי סגסוגת פלדה בעלי חוזק גבוה שעוברים עיבוד שבבי מדויק וטיפול בחום כדי להבטיח חוזק וקשיחות מספקים. מוט החיבור עשוי מחומר פלדה מחושל מעולה, ובאמצעות עיבוד והרכבה מדויקים, הוא מבטיח חיבור אמין עם גל הארכובה וראש הצלב.

1.3 גוף בוכנה וגליל

הבוכנה היא הרכיב הנמצא במגע ישיר עם גז במדחס דיאפרגמה, המבצע תנועה הדדית בתוך הצילינדר כדי להשיג דחיסת גז. גוף הצילינדר עשוי בדרך כלל מברזל יצוק או פלדה יצוקה בעלי חוזק גבוה, בעלי עמידות טובה ללחץ. אטמים משמשים בין הבוכנה לצילינדר כדי למנוע דליפת גז.

לדוגמה, פני השטח של הבוכנה מטופלים בדרך כלל בטיפולים מיוחדים כגון ציפוי כרום, ציפוי ניקל וכו' כדי לשפר את עמידות הבלאי והקורוזיה שלה. בחירת רכיבי האיטום היא גם קריטית, בדרך כלל משתמשים באטמי גומי או מתכת בעלי ביצועים גבוהים כדי להבטיח אפקט איטום טוב.

1.4 רכיבי הסרעפת

רכיב הסרעפת הוא רכיב מפתח במדחס הסרעפת, המבודד את הגז הדחוס משמן הסיכה וממנגנון ההנעה, ומבטיח את טוהר הגז הדחוס. רכיבי הסרעפת מורכבים בדרך כלל מיריעות סרעפת, מגשי סרעפת, לוחות לחץ סרעפת וכו'. יריעות סרעפת עשויות בדרך כלל מחומרי מתכת או גומי בעלי חוזק גבוה, בעלי גמישות טובה ועמידות בפני קורוזיה.

לדוגמה, לוחות דיאפרגמה ממתכת עשויים בדרך כלל מחומרים כמו נירוסטה וסגסוגת טיטניום, ומעובדים בטכניקות מיוחדות כדי לקבל חוזק גבוה ועמידות בפני קורוזיה. דיאפרגמת הגומי עשויה מחומר גומי סינתטי מיוחד, בעל גמישות ותכונות איטום טובות. מגש הדיאפרגמה ולוח הלחץ של הדיאפרגמה משמשים לקיבוע הדיאפרגמה, ומבטיחים שהדיאפרגמה לא תתעוות או תישבר במהלך הפעולה.

1.5 שסתום גז ומערכת קירור

שסתום הגז הוא רכיב במדחס דיאפרגמה השולט על זרימת הגז הנכנסת והיצוא, וביצועיו משפיעים ישירות על יעילות ואמינות המדחס. שסתום האוויר מאמץ בדרך כלל שסתום אוטומטי או שסתום מאולץ, ונבחר בהתאם ללחץ העבודה ולדרישות הזרימה של המדחס. מערכת הקירור משמשת להפחתת החום הנוצר על ידי המדחס במהלך הפעולה, ובכך מבטיחה את פעולתו התקינה של המדחס.

לדוגמה, שסתומים אוטומטיים משתמשים בדרך כלל בקפיץ או בדיאפרגמה כליבה של השסתום, אשר נפתחים ונסגרים אוטומטית באמצעות שינויים בלחץ הגז. יש לשלוט על השסתום הכפוי באמצעות מנגנוני הנעה חיצוניים, כגון הנעה אלקטרומגנטית, הנעה פנאומטית וכו'. מערכת הקירור יכולה להיות מקוררת באוויר או מקוררת במים, בהתאם לסביבת ההפעלה ולדרישות המדחס.

2、 עקרון העבודה של מדחס הסרעפת

ניתן לחלק את תהליך העבודה של מדחס דיאפרגמה לשלושה שלבים: יניקה, דחיסה ופליטה:

2.1 שלב שאיפה

כאשר הבוכנה נעה ימינה, הלחץ בתוך הצילינדר יורד, שסתום היניקה נפתח, וגז חיצוני נכנס לגוף הצילינדר דרך צינור היניקה. בשלב זה, לוחית הסרעפת מתכופפת שמאלה תחת פעולת הלחץ בתוך הצילינדר והלחץ בתא הסרעפת, ונפח תא הסרעפת גדל, ויוצר תהליך יניקה.

לדוגמה, במהלך תהליך השאיפה, הפתיחה והסגירה של שסתום היניקה נשלטות על ידי הפרש הלחצים בתוך ומחוץ לבלוק הצילינדר. כאשר הלחץ בתוך הצילינדר נמוך מהלחץ החיצוני, שסתום היניקה נפתח אוטומטית והגז החיצוני נכנס לגוף הצילינדר; כאשר הלחץ בתוך הצילינדר שווה ללחץ החיצוני, שסתום היניקה נסגר אוטומטית ותהליך היניקה מסתיים.

2.2 שלב הדחיסה

כאשר הבוכנה נעה שמאלה, הלחץ בתוך הצילינדר עולה בהדרגה, שסתום היניקה נסגר ושסתום הפליטה נשאר סגור. בנקודה זו, לוחית הסרעפת מתכופפת ימינה תחת הלחץ בתוך הצילינדר, מה שמקטין את נפח תא הסרעפת ודוחס את הגז. ככל שהבוכנה ממשיכה לנוע, הלחץ בתוך הצילינדר עולה ברציפות עד שהוא מגיע ללחץ הדחיסה שנקבע.

לדוגמה, במהלך דחיסה, עיוות הכיפוף של הסרעפת נקבע על ידי ההפרש בין הלחץ בתוך הצילינדר ללחץ בתא הסרעפת. כאשר הלחץ בתוך הצילינדר גבוה מהלחץ בתא הסרעפת, לוח הסרעפת מתכופף ימינה, ודוחס את הגז; כאשר הלחץ בתוך הצילינדר שווה ללחץ בתא הסרעפת, הסרעפת נמצאת בשיווי משקל ותהליך הדחיסה מסתיים.

3.3 שלב פליטה

כאשר הלחץ בתוך הצילינדר מגיע ללחץ הדחיסה שנקבע, שסתום הפליטה נפתח וגז דחוס משתחרר מהצילינדר דרך צינור הפליטה. בנקודה זו, לוחית הסרעפת מתכופפת שמאלה תחת הלחץ בתוך הצילינדר ותא הסרעפת, מה שמגדיל את נפח תא הסרעפת ומתכונן לתהליך היניקה הבא.

לדוגמה, במהלך תהליך הפליטה, הפתיחה והסגירה של שסתום הפליטה נשלטות על ידי ההפרש בין הלחץ בתוך הצילינדר ללחץ בצינור הפליטה. כאשר הלחץ בתוך הצילינדר גבוה מהלחץ בצינור הפליטה, שסתום הפליטה נפתח אוטומטית וגז דחוס משתחרר מגוף הצילינדר; כאשר הלחץ בתוך הצילינדר שווה ללחץ בצינור הפליטה, שסתום הפליטה נסגר אוטומטית ותהליך הפליטה מסתיים.

3. מאפיינים ויישומים של מדחסים דיאפרגמטיים

3.1 מאפיינים

טוהר גבוה של גז דחוס: בשל הסרעפת המפרידה בין הגז הדחוס לשמן סיכה ולמנגנון ההנעה, הגז הדחוס אינו מזוהם על ידי שמן סיכה וזיהומים, וכתוצאה מכך טוהר גבוה.

איטום טוב: מדחס הסרעפת מאמץ מבנה איטום מיוחד, אשר יכול למנוע ביעילות דליפת גז, להבטיח יעילות דחיסה ובטיחות.

פעולה חלקה: במהלך תהליך העבודה של מדחס הסרעפת, מהירות התנועה של הבוכנה נמוכה יחסית, ואין מגע ישיר בין חלקי המתכת, כך שהפעולה חלקה והרעש נמוך.

יכולת הסתגלות חזקה: מדחסי דיאפרגמה יכולים להסתגל לדרישות דחיסת גז שונות, כולל לחץ גבוה, טוהר גבוה, גזים מיוחדים דליקים ונפיצים.

3.2 יישום

תעשייה פטרוכימית: משמשת לדחיסת גזים כגון מימן, חנקן, גז טבעי וכו', ומספקת חומרי גלם ואנרגיה לייצור כימיקלים.

תעשיית המזון והתרופות: משמשת לדחיסת גזים כגון אוויר וחנקן, ומספקת סביבת גז נקייה לעיבוד מזון וייצור תרופות.

תעשיית מוליכים למחצה אלקטרוניים: משמשת לדחיסת גזים בעלי טוהר גבוה כגון חנקן, מימן, הליום וכו', ומספקת סביבת גזים בעלת טוהר גבוה לייצור שבבים אלקטרוניים וייצור מוליכים למחצה.

בתחום ניסויי המחקר המדעי, הוא משמש לדחיסת גזים מיוחדים שונים ולמתן אספקת גז יציבה לניסויי מחקר מדעיים.

בקיצור, מדחסים דיאפרגמטיים ממלאים תפקיד חשוב בתחומים רבים בשל המבנה הייחודי שלהם ועקרון העבודה שלהם. הבנת עקרון הפעולה של מדחסים דיאפרגמטיים יכולה לסייע בשימוש טוב יותר בציוד זה ותחזוקה שלו, לשפר את יעילותו ואמינותו.