Een membraancompressor is een speciaal type compressor dat met zijn unieke structuur en werkingsprincipe een belangrijke rol speelt in veel sectoren.
1. Structurele samenstelling van de membraancompressor
De membraancompressor bestaat hoofdzakelijk uit de volgende onderdelen:
1.1 Aandrijfmechanisme
Meestal aangedreven door een elektromotor of verbrandingsmotor, wordt het vermogen via een riemoverbrenging, tandwieloverbrenging of directe verbinding overgebracht op de krukas van de compressor. De functie van het aandrijfmechanisme is om een stabiele energiebron voor de compressor te leveren, zodat deze normaal kan functioneren.
Zo kan bij sommige kleine membraancompressoren een éénfasemotor als aandrijfmechanisme worden gebruikt, terwijl bij grote industriële membraancompressoren krachtige driefasemotoren of verbrandingsmotoren kunnen worden gebruikt.
1.2 Krukas-drijfstangmechanisme
Het krukas-drijfstangmechanisme is een van de kerncomponenten van de membraancompressor. Het bestaat uit een krukas, drijfstang, kruiskop, enz., die de roterende beweging van het aandrijfmechanisme omzet in een lineaire heen-en-weergaande beweging van de zuiger. De rotatie van de krukas drijft de drijfstang aan tot slingeren, waardoor de kruiskop een heen-en-weergaande beweging in de slede maakt.
Zo wordt bij het ontwerp van krukassen doorgaans gebruikgemaakt van hoogwaardige gelegeerde staalsoorten die een nauwkeurige bewerking en warmtebehandeling ondergaan om voldoende sterkte en stijfheid te garanderen. De drijfstang is gemaakt van hoogwaardig gesmeed staal en zorgt door nauwkeurige bewerking en montage voor een betrouwbare verbinding met de krukas en de kruiskop.
1.3 Zuiger- en cilinderlichaam
De zuiger is het onderdeel dat in direct contact staat met het gas in een membraancompressor en dat een heen-en-weergaande beweging in de cilinder maakt om gascompressie te bereiken. De cilinderbehuizing is meestal gemaakt van hoogwaardig gietijzer of gegoten staal, dat een goede drukbestendigheid heeft. Tussen de zuiger en de cilinder worden afdichtingen gebruikt om gaslekkage te voorkomen.
Zo wordt het oppervlak van de zuiger meestal behandeld met speciale behandelingen zoals verchromen, vernikkelen, enz. om de slijtvastheid en corrosiebestendigheid te verbeteren. De keuze van de afdichtingscomponenten is ook cruciaal, meestal met hoogwaardige rubberen of metalen afdichtingen om een goede afdichting te garanderen.
1.4 Membraancomponenten
Het membraan is een belangrijk onderdeel van de membraancompressor. Het isoleert het samengeperste gas van de smeerolie en het aandrijfmechanisme, waardoor de zuiverheid van het samengeperste gas wordt gewaarborgd. Membraancomponenten bestaan meestal uit membraanplaten, membraanschotels, membraandrukplaten, enz. Membraanplaten zijn over het algemeen gemaakt van hoogwaardig metaal of rubber, dat een goede elasticiteit en corrosiebestendigheid heeft.
Metalen membraanplaten zijn bijvoorbeeld meestal gemaakt van materialen zoals roestvrij staal en titaniumlegeringen en worden met speciale technieken bewerkt om een hoge sterkte en corrosiebestendigheid te verkrijgen. Het rubberen membraan is gemaakt van speciaal synthetisch rubber, dat goede elastische en afdichtende eigenschappen heeft. De membraanbak en de membraandrukplaat worden gebruikt om het membraan te fixeren, zodat het membraan tijdens bedrijf niet vervormt of breekt.
1.5 Gasklep en koelsysteem
De gasklep is een onderdeel van een membraancompressor dat de in- en uitstroom van gas regelt. De prestaties ervan zijn direct van invloed op de efficiëntie en betrouwbaarheid van de compressor. De luchtklep maakt meestal gebruik van een automatische klep of een geforceerde klep en wordt geselecteerd op basis van de werkdruk en de stroomvereisten van de compressor. Het koelsysteem wordt gebruikt om de warmte die de compressor tijdens bedrijf genereert te verminderen en zo de normale werking van de compressor te garanderen.
Automatische kleppen gebruiken bijvoorbeeld meestal een veer of membraan als klepkern, die automatisch opent en sluit bij veranderingen in de gasdruk. De geforceerde klep moet worden aangestuurd door externe aandrijfmechanismen, zoals een elektromagnetische of pneumatische aandrijving. Het koelsysteem kan luchtgekoeld of watergekoeld zijn, afhankelijk van de bedrijfsomgeving en de vereisten van de compressor.
2. Werkingsprincipe van membraancompressor
Het werkproces van een membraancompressor kan worden onderverdeeld in drie fasen: aanzuigen, comprimeren en afblazen:
2.1 Inhalatiefase
Wanneer de zuiger naar rechts beweegt, neemt de druk in de cilinder af, opent de inlaatklep en stroomt er via de inlaatpijp gas van buitenaf de cilinder binnen. Op dit moment buigt de membraanplaat naar links onder invloed van de druk in de cilinder en de druk in de membraankamer, waardoor het volume van de membraankamer toeneemt en er een zuigproces ontstaat.
Tijdens het inademen wordt het openen en sluiten van de inlaatklep bijvoorbeeld geregeld door het drukverschil binnen en buiten het cilinderblok. Wanneer de druk in de cilinder lager is dan de externe druk, opent de inlaatklep automatisch en stroomt het externe gas de cilinder binnen. Wanneer de druk in de cilinder gelijk is aan de externe druk, sluit de inlaatklep automatisch en eindigt het aanzuigproces.
2.2 Compressiefase
Wanneer de zuiger naar links beweegt, neemt de druk in de cilinder geleidelijk toe, sluit de inlaatklep en blijft de uitlaatklep gesloten. Op dit punt buigt de membraanplaat onder invloed van de druk in de cilinder naar rechts, waardoor het volume van de membraankamer afneemt en het gas wordt gecomprimeerd. Naarmate de zuiger verder beweegt, neemt de druk in de cilinder continu toe totdat de ingestelde compressiedruk is bereikt.
Tijdens compressie wordt de buigvervorming van het membraan bijvoorbeeld bepaald door het drukverschil in de cilinder en de druk in de membraankamer. Wanneer de druk in de cilinder hoger is dan de druk in de membraankamer, buigt de membraanplaat naar rechts, waardoor het gas wordt gecomprimeerd. Wanneer de druk in de cilinder gelijk is aan de druk in de membraankamer, is het membraan in evenwicht en is het compressieproces voltooid.
3.3 Uitlaatfase
Wanneer de druk in de cilinder de ingestelde compressiedruk bereikt, opent de uitlaatklep en wordt het samengeperste gas via de uitlaatpijp uit de cilinder afgevoerd. Op dit punt buigt de membraanplaat naar links onder invloed van de druk in de cilinder en de membraankamer, waardoor het volume van de membraankamer toeneemt en het volgende aanzuigproces wordt voorbereid.
Tijdens het uitlaatproces wordt het openen en sluiten van de uitlaatklep bijvoorbeeld geregeld door het drukverschil tussen de cilinder en de uitlaatpijp. Wanneer de druk in de cilinder hoger is dan de druk in de uitlaatpijp, opent de uitlaatklep automatisch en wordt het samengeperste gas uit de cilinder afgevoerd. Wanneer de druk in de cilinder gelijk is aan de druk in de uitlaatpijp, sluit de uitlaatklep automatisch en eindigt het uitlaatproces.
3. Kenmerken en toepassingen van membraancompressoren
3.1 Kenmerken
Hoge zuiverheid van het samengeperste gas: doordat het membraan het samengeperste gas scheidt van de smeerolie en het aandrijfmechanisme, wordt het samengeperste gas niet verontreinigd met smeerolie en onzuiverheden, wat resulteert in een hoge zuiverheid.
Goede afdichting: De membraancompressor maakt gebruik van een speciale afdichtingsstructuur die effectief gaslekkage voorkomt en de compressie-efficiëntie en veiligheid garandeert.
Soepele werking: Tijdens het werkproces van de membraancompressor is de bewegingssnelheid van de zuiger relatief laag en is er geen direct contact tussen metalen onderdelen, waardoor de werking soepel is en er weinig geluid is.
Sterk aanpassingsvermogen: Membraancompressoren kunnen worden aangepast aan uiteenlopende gascompressievereisten, waaronder hoge druk, hoge zuiverheid, brandbare en explosieve speciale gassen.
3.2 Toepassing
Petrochemische industrie: comprimeert gassen zoals waterstof, stikstof, aardgas, enz. en levert grondstoffen en energie voor de chemische productie.
Voedings- en farmaceutische industrie: wordt gebruikt om gassen zoals lucht en stikstof te comprimeren, waardoor een schone gasomgeving ontstaat voor voedselverwerking en farmaceutische productie.
Elektronische halfgeleiderindustrie: comprimeert gassen met een hoge zuiverheid, zoals stikstof, waterstof, helium, enz., waardoor een gasomgeving met een hoge zuiverheid ontstaat voor de productie van elektronische chips en halfgeleiders.
Op het gebied van wetenschappelijke experimenten wordt het gebruikt om verschillende speciale gassen te comprimeren en een stabiele gasvoorziening te bieden voor wetenschappelijke experimenten.
Kortom, membraancompressoren spelen een belangrijke rol in veel sectoren dankzij hun unieke structuur en werkingsprincipe. Inzicht in het werkingsprincipe van membraancompressoren kan helpen bij een beter gebruik en onderhoud van deze apparatuur, en bij het verbeteren van de efficiëntie en betrouwbaarheid.
Plaatsingstijd: 12-09-2024