17. srpna 2021
Vzduchové kompresory: zapomenutí pomocníci, kteří změnili svět
Co jsou vzduchové kompresory? Technicky jsou vzduchové kompresory stroje, které přeměňují jednu formu energie na jinou formu, kterou lze poté uskladnit a použít později. Ale ani toto stručné vysvětlení, ani podrobnější popis níže, nedokáží vystihnout jaký měl tento vynález obrovský a hluboký dopad na náš život.
Proto je na netechnické úrovni odpověď na výše uvedenou otázku „Stroje, které změnily náš svět více než téměř jakýkoli jiný vynález“.
To, co může znít jako nadsázka, je ve skutečnosti velmi přesný popis dopadu vzduchových kompresorů na naši společnost - a zejména na průmyslový sektor. Za méně než 150 let, kdy rakouský inženýr Viktor Popp postavil první kompresorovou továrnu, se stlačený vzduch stal natolik nepostradatelným, že je nyní spolu s elektřinou, vodou a plynem označován jako „čtvrtý nástroj“.
Čísla potvrzují toto odvážné tvrzení. Odhaduje se, že 10 % veškeré elektřiny spotřebované zpracovatelským průmyslem se používá na stlačený vzduch.
Témata
Abychom pochopili význam stlačeného vzduchu – a kompresorů, které jej vyrábějí – podívejme se nejprve blíže na jeho fyzikální podstatu. Stlačený vzduch je jednoduše obyčejný vzduch, který je natlačen do mnohem menšího prostoru. Když se tak stane, jeho molekuly se zrychlí a vznikne takzvaná "kinetická energie". Tuto kinetickou energii lze buď ihned využít, nebo ji lze uložit a uvolnit později.
Jedním z důvodů, proč se stlačený vzduch stal tak nepostradatelným, je jeho všestrannost. Téměř každé odvětví se v nějaké formě spoléhá na stlačený vzduch - od výrobních závodů přes automobily, lodě a vlaky, staveniště až po nemocnice, všude se stlačený vzduch používá.
Vzhledem k tolika různým aplikacím je také logické, že existuje mnoho různých typů vzduchových kompresorů. Koneckonců malý a tichý kompresor, který pohání zubařskou vrtačku, by neměl být stejný jako průmyslový kompresor, který udržuje v chodu celý výrobní závod.
Mnoho možností však také ztěžuje laikům výběr vhodného kompresoru. Pro usnadnění vám přinášíme přehled různých typů kompresorů a technologií.
Nejprve se podívejme na to, jak kompresory fungují. Existují dvě hlavní technologie komprese:
- Kompresory s pozitivním výtlakem mají dutinu, která je naplněna běžným vzduchem (nebo jiným plynem o atmosférickém tlaku). Tato dutina se pak zmenšuje, což znamená, že stejné množství vzduchu se musí vejít do menšího prostoru a jeho tlak a kinetická energie se zvyšuje.
- Dynamické kompresory (turbokompresory) dosahují požadovaného zvýšení tlaku urychlením vzduchu (nebo plynu) pomocí oběžného kola a jeho následným zpomalením v difuzoru.
Mnohem častěji se používají kompresory s pozitivním výtlakem, které jsou vybaveny různými technologiemi vytlačování vzduchu. Pístové kompresory používají vratný pohyb, rotační šroubové kompresory jednoduchý rotor a vzácněji používané spirálové kompresory mají dvojitý rotor..
Každý z nich má své odlišné výhody a použití.
Například pístové kompresory jsou poměrně jednoduché stroje, jejichž pořízení je levné. Často jsou vhodným řešením pro provozy s nízkou potřebou stlačeného vzduchu.
Rotační šroubové kompresory jsou pokročilejší a nabízejí nízké celkové náklady na vlastnictví. Jsou energeticky účinnější a dokáží vyrobit mnohem více stlačeného vzduchu.
Dynamické kompresory se naproti tomu používají především pro provozy a aplikace, které vyžadují velmi vysoké objemy vzduchu.
Kromě principu fungování existují i další vlastnosti, které určují silné stránky kompresoru a způsob jeho nejlepšího využití.
Olejem mazaný versus bezolejový kompresor: Ne každá aplikace vyžaduje vzduch špičkové kvality. Například k nafouknutí pneumatiky postačí téměř jakýkoli stlačený vzduch, ale stlačený vzduch, který přichází do styku s léčivy nebo potravinami, musí být velmi čistý a splňovat přísné předpisy. Prvnímu se říká "energetický vzduch" a druhému "aktivní vzduch". Obecně platí, že energetický vzduch musí být méně čistý a práci s ním zvládne kompresor se vstřikováním oleje. Jejich pořízení a provoz jsou ekonomičtější, ale vzduch, který produkují, obsahuje stopy oleje.
To je činí nevhodnými pro aplikace s aktivním vzduchem, které vyžadují čistší vzduch. V takovém případě je bezolejový kompresor mnohem lepší volbou, protože produkuje absolutně čistý vzduch.
1stupňové nebo 2stupňové pístové kompresory: Pístové kompresory se vyrábějí ve dvou verzích a jsou k dispozici buď jako jednostupňové, nebo dvoustupňové modely. Pro malé práce, které nevyžadují nepřetržitou dodávku vzduchu, postačí levnější 1stupňová verze. Pro provoz vysoce výkonného nářadí a zaručení nepřetržité dodávky stlačeného vzduchu je však pravděpodobně lepším řešením 2stupňový píst.
Řemenový pohon versus přímý poho: Kompresory s řemenovým pohonem jsou lepší volbou v případech, kdy nejvíce záleží na spolehlivosti, snadné obsluze, hospodárnosti a výkonu. Pokud však aplikace vyžadují, aby kompresor reguloval své otáčky a výkon, je obvykle vhodnější přímý pohon.
Pevná rychlost versus pohon s proměnlivou rychlostí: Stlačený vzduch (a jeho výroba) má sice mnoho aplikací a široké využití, ale je tu ještě jeden faktor, který je hlavním důvodem, proč stlačený vzduch (a jeho výroba) tvoří tak velký podíl veškeré energie spotřebované v průmyslovém odvětví: Stlačení vzduchu vyžaduje velké množství energie. Dokonce tolik, že po dobu životnosti kompresoru tvoří náklady na energii většinu jeho celkových nákladů na vlastnictví.
Tím se dostáváme k rozdílu mezi kompresory s pevnými a proměnnými otáčkami. Modely s pevnými otáčkami mají, jak už jejich název napovídá, pouze jednu rychlost. To se dobře hodí pro aplikace nebo provozy, které vyžadují stálý průtok vzduchu (samozřejmě by výkon kompresoru musel být stále přizpůsoben poptávce, aby nedocházelo k plýtvání energií).
Je však velmi neefektivní, pokud výrobní místo má kolísavou poptávku po vzduchu. V takových případech jsou mnohem lepší volbou kompresory s proměnnými otáčkami. Jejich počáteční cena je vyšší, ale protože díky přizpůsobení otáček kompresoru potřebě vzduchu spotřebují mnohem méně energie, jsou mnohem účinnější a nabízejí výrazně nižší náklady na vlastnictví.
Doufejme, že vám tento průvodce nabídne užitečný výchozí bod pro pochopení různých typů kompresorů, jejich vlastností a výhod a aplikací, pro které jsou nejvhodnější.
Přečtěte si více z našeho blogu o stlačeném vzduchu a staňte se odborníkem na stlačený vzduch ještě dnes!