ضاغط الهواء

Air compressor supplies air into a nail gun

ضاغط الهواء Air compressor جهاز يُستخدم لضغط الهواء. وهناك نوع رائج يعمل وفقًا لنفس مبدأ عمل المِضَخَّة. وله كبَّاس يتحرك للخلف وللأمام داخل أسطوانة مجوفة، ضاغطًا الهواء، ودافعًا إياه إلى داخل حجيرة مغلقة. وتقوم أنابيب أوخراطيم متصلة بالحجيرة، بتمرير الهواء إلى الأدوات، أوالأجهزة الأخرى التي تعمل بالهواء المضغوط. وتقوم مثل تلك الأجهزة بأعمال مهمة؛ فالقاطرات، ومركبات الطرق الثقيلة، لديها ضاغطات هواء تزوِّد بالهواء المستخدم لتشغيل مكابحها. كما تزوِّد ضاغطات الهواء أيضًا بالهواء المستخدم لتشغيل الأدوات الهوائية ـ أي التي تعمل بالهواء ـ في المنشآت الصناعية، ومواقع البناء، والوِرَش المنزلية. ويمكن حتى تُدَار مثل تلك الضاغطات بوساطة محركات كهربائية، أومحركات تعمل بالبنزين أوالديزل. كما تُستخدم ضاغطات متضامَّة، تدار بمحركات كهربائية، في البيوت لتشغيل مرشات الدهان، من نوع المروحة، كما أنّها تستخدم في التوربينات الغازيَّة، والمحركات النفاثة، وأجهزة أخرى.

تصنيف الضواغط

تُصنف الضواغط حسب مبدأ عملها، في ثلاثة أنواع:

ـ الضواغط الحجمية (أوذات الإزاحة الموجبة positive-displacement compressors)، وتعمل عن طريق الضغط المباشر على السائل من خلال تغير الحجم الذي يحوي هذا السائل (الهواء أوالغاز).

ـ الضواغط الحركية dynamic compressors (أوذات الريش)، وتعمل عن طريق تحريك الغاز قسرياً وتحويل طاقته الحركية إلى طاقة كامنة (طاقة ضغط).

ـ وهناك نوع ثالث، هوالضواغط النفاثة jet - type compressors التي تعتمد على مزج تيارين مختلفي القدرة من سائلين، مما يؤدي إلى حمل طاقة السائل ذي الطاقة الأخفض.

يحتوي جميع صنف من الصنفين الأولين على أشكال وأنواع مختلفة من حيث التصميم والأداء، إلا أنها تعمل وفق المبدأ ذاته.

الشكل (1)

الضواغط الحجمية

-الضاغط المكبسي reciprocating compressor: وهومؤلف من مكبس يتحرك داخل أسطوانة بشوطين؛ شوط سحبقد يكون خلاله صمام السحب مفتوحاً ويدخل الهواء (الغاز) إلى حجرة المكبس، وشوط دفع (ضغط) يتحرك خلاله المكبس بالاتجاه المعاكس، مما يؤدي إلى تقليل حجم الحجرة التي تحوي الهواء ومن ثم انضغاطه عند وصول قيمة ضغط الهواء إلى حد معين، يؤدي إلى حتى يُفتح صمام الدفع ويخرج الهواء المضغوط من الحجرة، كما هومبين في الشكل 1.

ـ الضاغط الدوراني rotary compressor: وهومحور دوران متوضع بشكل لا مركزي داخل الغلاف الخارجي للضاغط، ومزود بصفائح قابلة للحركة قطرياً، بحيث تظل ملامسة للجدار الداخلي لجسم الضاغط. يتغير الحجم الذي يحوي السائل في أثناء دوران المحور، مما يؤدي إلى انضغاطه في أثناء حركته من قسم السحب إلى قسم الدفع، كما هومبين في الشكل 2، ويميز من هذه الضواغط نوعان:

الشكل (2)

ـ الضاغط الحلزوني screw compressor: يتكون من محورين مسننين معشقين فيما بينهما، أحدهما قائد والثاني مقاد، يملأ الغاز التجاويف بين المسننات وفي أثناء الدوران يضغط وينتقل من جزء السحب إلى جزء الدفع.

الضواغط الحركية

وهي على نوعين أيضاً:

1ـ الضواغط النابذة المركزية centrifugal compressors: وهي دوارة تحوي مجموعة من الريش، بحيث يدخل الهواء إلى الجزء العامل موازياً محور الدوران، ويخرج منه عمودياً على هذا المحور (أي بشكل قطري).

2ـ الضواغط المحورية axial compressors: وتتألف أيضاً من مجموعة من الريش، يدخل إليها الهواء ويخرج منها موازياً محور الدوران.

يبيّن الجدول (1) مقارنة بين الأنواع الأربعة المذكورة أعلاه من حيث مجالات التدفق ومعامل الانضغاط وعدد الدورات التي يمكن حتى تعمل بها.

الجدول (1)

"الضواغط الحجمية"
النوع	m ثلاثة /min	معامل الانضغاطε	عدد الدورات (n[r.p.m])!
مكبسي	s300ـs0	s1000ـs2.5	s300ـs3000
دوراني	s500ـs0	s12ـs3	s15000ـs300
نابذ	s4000ـs100	s20ـs3	s45000ـs1300
محوري	s15000ـs100s	s20ـs2	s20000ـs500

تطبيقات ضاغط الهواء

يستخدم ضاغط الهواء في الكثير من المنشآت الصناعية وفي الكثير من الاستخدامات اليومية التي تصادف. فمثلاً يستخدم الضاغط في ورشات صيانة السيارات، حيث يوفر الهواء المضغوط من أجل ملء الإطارات المطاطية، ومن أجل تنظيف هذه السيارات بالهواء، كما يُشاهد استخدام آخر له في ورشات الدهان، حيث يستخدم الهواء المضغوط في بخ السطوح المراد دهانها؛ وذلك عبر تمرير الهواء المضغوط إلى حجرة مزج يمتزج فيها مع الدهان ويخرجان معاً عند الاستخدام. كما يستخدم في عيادات أطباء الأسنان لإدارة العنفة (التوربين) في المقبض الحامل لريش الحفر، ويستخدم في المشافي لضغط الأكسجين وتخزينه في عبوات للاستخدام عند الحاجة.

الشكل (3)

يُعدّ ضاغط الهواء عنصراً أساسياً لا يمكن الاستغناء عنه في دارات التبريد بجميع أنواعها (المكيفات وأنظمة التكييف المركزي، البرادات، …) وكذلك في محطات توليد الطاقة الغازية والبخارية. ومن الجدير بالذكر حتى اختيار الضاغط العامل في هذه الحالات يعتمد إضافة إلى ما ذكر أعلاه من مواصفات على الدورة الحرارية التي يخضع لها الغاز أثناء في عملية الانضغاط ضمن الضاغط، ومن ثم على المواصفات الحرارية للغاز الخارج من الضاغط وملحقاته (المكثف في حالة دارات التبريد).

تلاقي الضواغط الهدروليكية استخداماً واسع الانتشار في الآلات الهندسية الإنشائية، ويستخدم ضاغط الهواء بفاعلية في الكثير من أنواع هذه الآلات، عملى سبيل المثال لا الحصر، فهويمثل العنصر الرئيسي في:

ـ مطارق التكسير اليدوية jackhammers: إذ يوفر ضاغط الهواء، الهواء المضغوط اللازم لتحريك إزميل الحفر، والذي يتحرك حركةً ترددية بوساطة حجز الهواء المضغوط وتحريره عبر آلية محددة صممت لهذا الغرض (الشكل 3).

ـ مكنات التثقيب الهوائيةpneumatic drilling machines : يعمل ضاغط الهواء فيها على توفير الهواء المضغوط اللازم لتحريك مكنة الحفر، أما في مكنات التثقيب الهدروليكية hydraulic drilling machines فيستخدم ضاغط الهواء من أجل تنظيف الثقوب المحفورة من نواتج الحفر (الشكل 4).

وتستخدم الضواغط أيضاً في تطبيقات كثيرة أخرى للحفر في أعمال التنقيب واستكشاف النفط، وحفر القنوات والأنفاق وغيرها.