O princípio de funcionamento do compressor de diafragma

O compressor de diafragma é um tipo especial de compressor que desempenha um papel importante em muitos campos com sua estrutura e princípio de funcionamento exclusivos.

1. Composição estrutural do compressor de diafragma

O compressor de diafragma consiste principalmente nas seguintes peças:

1.1 Mecanismo de acionamento

Geralmente alimentado por um motor elétrico ou motor de combustão interna, a potência é transmitida ao virabrequim do compressor por meio de transmissão por correia, engrenagem ou conexão direta. A função do mecanismo de acionamento é fornecer uma fonte de energia estável para o compressor, garantindo que ele possa operar normalmente.

Por exemplo, em alguns compressores de diafragma pequenos, um motor monofásico pode ser usado como mecanismo de acionamento, enquanto em grandes compressores de diafragma industriais, podem ser usados ​​motores trifásicos de alta potência ou motores de combustão interna.

1.2 Mecanismo da biela do virabrequim

O mecanismo da biela do virabrequim é um dos principais componentes do compressor de diafragma. Ele consiste em um virabrequim, biela, cruzeta, etc., que converte o movimento rotacional do mecanismo de acionamento em movimento linear reciprocante do pistão. A rotação do virabrequim aciona a biela, empurrando assim a cruzeta para realizar movimento reciprocante no cursor.

Por exemplo, o projeto de virabrequins normalmente utiliza materiais de aço-liga de alta resistência, que passam por usinagem de precisão e tratamento térmico para garantir resistência e rigidez suficientes. A biela é feita de aço forjado de excelente qualidade e, por meio de processamento e montagem precisos, garante uma conexão confiável com o virabrequim e a cruzeta.

1.3 Corpo do pistão e do cilindro

O pistão é o componente em contato direto com o gás em um compressor de diafragma, realizando movimento reciprocante dentro do cilindro para obter a compressão do gás. O corpo do cilindro é geralmente feito de ferro fundido ou aço fundido de alta resistência, que possui boa resistência à pressão. Vedações são utilizadas entre o pistão e o cilindro para evitar vazamentos de gás.

Por exemplo, a superfície do pistão geralmente recebe tratamentos especiais, como cromagem, niquelagem, etc., para melhorar sua resistência ao desgaste e à corrosão. A seleção dos componentes de vedação também é crucial, geralmente utilizando vedações de borracha ou metal de alto desempenho para garantir um bom efeito de vedação.

1.4 Componentes do diafragma

O componente do diafragma é um componente essencial do compressor de diafragma, isolando o gás comprimido do óleo lubrificante e do mecanismo de acionamento, garantindo a pureza do gás comprimido. Os componentes do diafragma são geralmente compostos por folhas de diafragma, bandejas de diafragma, placas de pressão de diafragma, etc. As folhas de diafragma são geralmente feitas de metal ou borracha de alta resistência, que apresentam boa elasticidade e resistência à corrosão.

Por exemplo, as placas de diafragma metálicas são geralmente feitas de materiais como aço inoxidável e liga de titânio, e são processadas por meio de técnicas especiais para obter alta resistência e resistência à corrosão. O diafragma de borracha é feito de um material especial de borracha sintética, que possui boa elasticidade e propriedades de vedação. A bandeja do diafragma e a placa de pressão do diafragma são usadas para fixar o diafragma, garantindo que ele não se deforme ou quebre durante a operação.

1.5 Válvula de gás e sistema de refrigeração

A válvula de gás é um componente do compressor de diafragma que controla a entrada e a saída de gás, e seu desempenho afeta diretamente a eficiência e a confiabilidade do compressor. A válvula de ar geralmente adota válvula automática ou válvula forçada, e é selecionada de acordo com a pressão de trabalho e os requisitos de fluxo do compressor. O sistema de resfriamento é usado para reduzir o calor gerado pelo compressor durante a operação, garantindo o funcionamento normal do compressor.

Por exemplo, válvulas automáticas geralmente utilizam mola ou diafragma como núcleo da válvula, que abre e fecha automaticamente com mudanças na pressão do gás. A válvula forçada precisa ser controlada por mecanismos de acionamento externos, como acionamento eletromagnético, acionamento pneumático, etc. O sistema de refrigeração pode ser refrigerado a ar ou a água, dependendo do ambiente de operação e dos requisitos do compressor.

2. Princípio de funcionamento do compressor de diafragma

O processo de trabalho de um compressor de diafragma pode ser dividido em três etapas: sucção, compressão e exaustão:

2.1 Estágio de inalação

Quando o pistão se move para a direita, a pressão dentro do cilindro diminui, a válvula de admissão se abre e o gás externo entra no corpo do cilindro através do tubo de admissão. Nesse momento, a placa do diafragma se curva para a esquerda sob a ação da pressão dentro do cilindro e da pressão na câmara do diafragma, e o volume da câmara do diafragma aumenta, formando um processo de sucção.

Por exemplo, durante o processo de inalação, a abertura e o fechamento da válvula de admissão são controlados pela diferença de pressão dentro e fora do bloco de cilindros. Quando a pressão dentro do cilindro é menor que a pressão externa, a válvula de admissão abre automaticamente e o gás externo entra no corpo do cilindro; quando a pressão dentro do cilindro é igual à pressão externa, a válvula de admissão fecha automaticamente e o processo de sucção termina.

2.2 Estágio de compressão

Quando o pistão se move para a esquerda, a pressão dentro do cilindro aumenta gradualmente, a válvula de admissão se fecha e a válvula de escape permanece fechada. Nesse ponto, a placa do diafragma se curva para a direita sob a pressão interna do cilindro, reduzindo o volume da câmara do diafragma e comprimindo o gás. À medida que o pistão continua se movendo, a pressão dentro do cilindro aumenta continuamente até atingir a pressão de compressão definida.

Por exemplo, durante a compressão, a deformação por flexão do diafragma é determinada pela diferença entre a pressão dentro do cilindro e a pressão na câmara do diafragma. Quando a pressão dentro do cilindro é maior que a pressão na câmara do diafragma, a placa do diafragma se curva para a direita, comprimindo o gás; quando a pressão dentro do cilindro é igual à pressão na câmara do diafragma, o diafragma está em equilíbrio e o processo de compressão termina.

3.3 Estágio de exaustão

Quando a pressão dentro do cilindro atinge a pressão de compressão definida, a válvula de escape abre e o gás comprimido é descarregado do cilindro através do tubo de escape. Nesse ponto, a placa do diafragma se curva para a esquerda sob a pressão dentro do cilindro e da câmara do diafragma, aumentando o volume da câmara do diafragma e preparando-a para o próximo processo de sucção.

Por exemplo, durante o processo de exaustão, a abertura e o fechamento da válvula de exaustão são controlados pela diferença entre a pressão dentro do cilindro e a pressão no tubo de exaustão. Quando a pressão dentro do cilindro é maior que a pressão no tubo de exaustão, a válvula de exaustão abre automaticamente e o gás comprimido é descarregado do corpo do cilindro; quando a pressão dentro do cilindro é igual à pressão no tubo de exaustão, a válvula de exaustão fecha automaticamente e o processo de exaustão termina.

3. Características e aplicações dos compressores de diafragma

3.1 Características

Alta pureza do gás comprimido: Devido ao diafragma que separa o gás comprimido do óleo lubrificante e do mecanismo de acionamento, o gás comprimido não é contaminado por óleo lubrificante e impurezas, resultando em alta pureza.

Boa vedação: O compressor de diafragma adota uma estrutura de vedação especial, que pode efetivamente evitar vazamentos de gás, garantindo eficiência de compressão e segurança.

Operação suave: Durante o processo de trabalho do compressor de diafragma, a velocidade de movimento do pistão é relativamente baixa e não há contato direto entre as peças metálicas, portanto, a operação é suave e o ruído é baixo.

Alta adaptabilidade: Os compressores de diafragma podem se adaptar a vários requisitos de compressão de gás, incluindo gases especiais de alta pressão, alta pureza, inflamáveis ​​e explosivos.

3.2 Aplicação

Indústria petroquímica: utilizada para comprimir gases como hidrogênio, nitrogênio, gás natural, etc., fornecendo matéria-prima e energia para a produção química.

Indústria alimentícia e farmacêutica: usada para comprimir gases como ar e nitrogênio, proporcionando um ambiente de gás limpo para processamento de alimentos e produção farmacêutica.

Indústria de semicondutores eletrônicos: usada para comprimir gases de alta pureza, como nitrogênio, hidrogênio, hélio, etc., fornecendo um ambiente de gás de alta pureza para fabricação de chips eletrônicos e produção de semicondutores.

No campo de experimentos de pesquisa científica, ele é usado para comprimir vários gases especiais e fornecer fornecimento estável de gás para experimentos de pesquisa científica.

Em suma, os compressores de diafragma desempenham um papel importante em diversos setores devido à sua estrutura e princípio de funcionamento únicos. Compreender o princípio de funcionamento dos compressores de diafragma pode ajudar a melhorar o uso e a manutenção deste equipamento, além de aumentar sua eficiência e confiabilidade.