Αεροσυμπιεστές. Η εξελικτική πορεία των μηχανών που τροφοδοτούν με πεπιεσμένο
αέρα τη βιομηχανία από το 1888 μέχρι σήμερα. Αρχές λειτουργίας, είδη, και εφαρμογές.
ΤΟΥ ΓΙΩΡΓΟΥ ΚΟΝΤΗ*
Από τα πρώτα χρόνια της ανάπτυξης της βαριάς βιομηχανίας κρίθηκε απαραίτητη η χρήση του πεπιεσμένου αέρα για αρκετές εφαρμογές. Η αρχική ιδέα αφορούσε μία παροχή αέρα η οποία θα συνδεόταν με ένα δίκτυο διανομής σε όλη τη βιομηχανική εγκατάσταση. Το 1888 ο Αυστριακός μηχανικός Viktor Popp, εγκατέστησε σε βιομηχανία στο Παρίσι, μονάδα παροχής 1.500 kW η οποία έφτασε τα 18.000 kW μέχρι το 1891.
Από εκείνη τη στιγμή όμως μέχρι και σήμερα, πολλά είναι εκείνα τα οποία έχουν αλλάξει τόσο στη βιομηχανία, όσο και στη τεχνολογία του πεπιεσμένου αέρα. Η πληθώρα των εφαρμογών του σε αρκετούς τομείς, καθιστά την ανάγκη για συνεχή εξέλιξη επιτακτική.
Πλέον, η βασική εγκατάσταση σε βιομηχανία, και γενικά όπου απαιτείται πεπιεσμένος αέρας, αποτελείται από τη μονάδα παραγωγής αέρα, το αεροφυλάκιο όπου αποθηκεύεται ο αέρας και ο ξηραντήρας μαζί με φίλτρα, όπου εκεί γίνεται ο καθαρισμός του αέρα.
Οι πρώτοι αεροσυμπιεστές οι οποίοι τέθηκαν σε μαζική παραγωγή πεπιεσμένου αέρα ήταν εμβολοφόροι και οι πτερυγιοφόροι . Οι απαιτήσεις για μεγαλύτερη απόδοση σε συνάρτηση με τη μείωση του κόστους λειτουργίας και συντήρησης οδήγησαν στην εξέλιξη των κοχλιοφόρων και τέλος των κοχλιοφόροι τεχνολογίας Inverter.
Στις μέρες μας ένα από τα πιο διαδεδομένα είδη αεροσυμπιεστών είναι οι εμβολοφόροι. Πλέον, κατά κύριο λόγο χρησιμοποιούνται για ερασιτεχνικές ασχολίες αλλά και για ελαφριές εργασίες επαγγελματικού επιπέδου και η λειτουργία τους βασίζεται στις ίδιες αρχές τις οποίες ακολουθεί ο κινητήρας του αυτοκινήτου. Πρόκειται δηλαδή, για μοτέρ με κυλίνδρους, μέσα στους οποίου κινείται το έμβολο το οποίο αιχμαλωτίζει τον αέρα και τον συμπιέζει. Ο κύριος διαχωρισμός ο οποίος μπορεί να γίνει στους εμβολοφόρους αεροσυμπιεστές, αφορά τη λειτουργία τους και συγκεκριμένα χωρίζονται σε μονής και διπλής ενέργειας. Οι αεροσυμπιεστές μονής ενέργειας, συμπιέζουν τον αέρα μόνο προς τη μία πλευρά του εμβόλου, ενώ οι διπλής ενέργειας εκμεταλλεύονται όλη τη κίνηση του εμβόλου συμπιέζοντας και προς τις δύο πλευρές του. Η λειτουργία αυτή όμως, όταν το ζητούμενο είναι η υψηλή παραγωγικότητα σε αέρα, θεωρείται ασύμφορη. Γεγονός το οποίο συνεπάγεται την χρήση αυτών κυρίως σε εργασίες όπου δεν απαιτείται υψηλή παροχή αέρα.
Η μεγάλη αλλαγή στο χώρο των αεροσυμπιεστών ήρθε με την εδραίωση των κοχλιοφόρων κυρίως, για εργασίες όπου απαιτείται πεπιεσμένος αέρας πίεσης από 5 έως 15 bar. Πρόκειται για αεροσυμπιεστές οι οποίοι έχουν τη δυνατότητα παροχής καλής ποιότητας αέρα, με δυνατότητα λειτουργίας 24 ώρες το εικοσιτετράωρο. Είναι εξαιρετικά αξιόπιστοι στη λειτουργία τους, οικονομικοί στην χρήση και χαρακτηρίζονται από τα αρκετά μεγάλα διαστήματα συντήρησης.
Η τεχνολογική εξέλιξη η οποία περικλείεται μέσα σε έναν κοχλιοφόρο αεροσυμπιεστή είναι αξιοσημείωτη. Αρκεί να σημειωθεί, πως για τη παραγωγή συμπιεσμένου αέρα χρησιμοποιούνται δύο δρομείς, με μορφή ατέρμονων κοχλίων, οι οποίοι δεν πρέπει να είναι όμως σε άμεση επαφή. Παράλληλα, τα μεταξύ τους διάκενα δεν πρέπει να υπερβαίνουν το 1/10 του mm. Το γεγονός αυτό από μόνο του καθιστά τη κατασκευή τους ιδιαίτερα δύσκολη και δαπανηρή. Οι δύο αυτοί κοχλίες είναι εκείνοι οι οποίοι κάνουν τη συμπίεση. Ο αέρας εισέρχεται μέσω του φίλτρου αέρα στο μπλοκ των κοχλίων, εκεί κατά την περιστροφή τους ο αέρας εγκλωβίζεται και με τη μείωση του χώρου μεταξύ των λοβών επιτυγχάνεται η συμπίεση.
Οι κοχλιοφόροι αεροσυμπιεστές χαρακτηρίζονται από τα παρακάτω αξιοσημείωτα πλεονεκτήματα:
- Δεν απαιτούν ειδική εγκατάσταση στο χώρο λειτουργίας, τόσο το ίδιο το μηχάνημα όσο και οι σωληνώσεις της εγκατάστασης.
- Είναι αθόρυβοι, συγκριτικά με τους αντίστοιχους εμβολοφόρους.
- Υπόκεινται σε μικρότερες φθορές κατά την εργασία και έχουν μικρό κόστος λειτουργίας, δεδομένου ότι μεσολαβούν μεγάλα διαστήματα συντήρησης.
- Είναι φιλικοί προς το περιβάλλον, διότι παράγουν καθαρότερο αέρα.
- Αποτελούν τη πλέον αξιόπιστη λύση.
Στα γενικότερα πλαίσια της εξοικονόμησης ενέργειας αλλά και της μείωσης των λειτουργικών εξόδων της βιομηχανίας, μία νέα γενιά αεροσυμπιεστών ήρθε για να αλλάξει τα δεδομένα. Ο λόγος γίνεται για τους κοχλιοφόρους αεροσυμπιεστές μεταβλητών στροφών ή αλλιώς τεχνολογίας Inverter. Οι απλοί κοχλιοφόροι, σύμφωνα με μελέτες, παρέχουν κατά μέσο όρο το 60% της πραγματικής παροχής, ενώ το 100% γίνεται εφικτό μόνο σε μικρές περιόδους. Η νέα γενιά των κοχλιοφόρων αεροσυμπιεστών έχει τη δυνατότητα προσαρμογής της παροχής ανάλογα με την ανάγκη της κάθε εφαρμογής. Ακόμα, υπάρχει η δυνατότητα επιλογής της πίεσης μεταξύ 5 και 13 bar. Με τον τρόπο αυτό η συνολική εξοικονόμηση ενέργειας ενδέχεται να φτάσει ακόμα και το 35%.
Πλεονεκτήματα
Τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα των αεροσυμπιεστών με inverter είναι τα παρακάτω:
- Ακόμα μεγαλύτερα μεσοδιαστήματα συντήρησης, χάρη στη σημαντική μείωση των καταπονήσεων του κινητήρα
- Δυνατότητα επιλογής πίεσης από 5 έως 13 bar
- Δεν υπάρχει «σπατάλη ενέργειας» διότι δεν υπάρχουν διαστήματα λειτουργίας εν κενώ
- Παρέχουν σταθερή πίεση του αέρα σε όλο το δίκτυο
Εφαρμογές
Οι εφαρμογές των αεροσυμπιεστών στο βιομηχανικό και μη τομέα ποικίλουν. Χαρακτηριστικά αξίζει να αναφερθούν οι παρακάτω:
- Σε συνεργεία πάσης φύσεως (όπως αυτοκινήτων, μηχανημάτων κλπ), δηλ. εκεί όπου η χρήση εργαλείων αέρος είναι απαραίτητη
- Σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις όπως για παράδειγμα μονάδες παραγωγής, συναρμολόγησης, βαφής
- Σε φαρμακοβιομηχανίες
- Σε βιομηχανίες τροφίμων
- Σε νοσοκομεία
- Σε ναυπηγεία
- Στη Ναυτιλία
- Στο κλάδο των κατασκευών κ.α.
Εν κατακλείδι, ο πεπιεσμένος αέρας είναι μια εξαιρετικά σημαντική συνιστώσα της βιομηχανίας. Για το λόγο αυτό συνέχεια εξελίσσεται ο συγκεκριμένος τομέας με στόχο τη βελτιστοποίηση της παραγωγικής διαδικασίας.
*Ο κ. Γιώργος Κόντης, εργάζεται στο τμήμα πωλήσεων βιομηχανικού εξοπλισμού της Ergon Τζανιδάκης
