ضاغط الحجاب الحاجز هو نوع خاص من الضواغط الذي يلعب دورًا مهمًا في العديد من المجالات بفضل بنيته ومبدأ عمله الفريد.
1. التركيب الهيكلي لضاغط الحجاب الحاجز
يتكون ضاغط الحجاب الحاجز بشكل أساسي من الأجزاء التالية:
1.1 آلية القيادة
عادةً ما يُشغَّل الضاغط بمحرك كهربائي أو محرك احتراق داخلي، وتُنقل الطاقة إلى عمود مرفق الضاغط عبر ناقل حركة بالسير أو التروس أو التوصيل المباشر. وظيفة آلية التشغيل هي توفير مصدر طاقة ثابت للضاغط، مما يضمن عمله بشكل طبيعي.
على سبيل المثال، في بعض ضواغط الحجاب الحاجز الصغيرة، قد يتم استخدام محرك أحادي الطور كآلية قيادة، بينما في ضواغط الحجاب الحاجز الصناعية الكبيرة، قد يتم استخدام محركات ثلاثية الطور عالية الطاقة أو محركات الاحتراق الداخلي.
1.2 آلية قضيب توصيل العمود المرفقي
آلية قضيب توصيل العمود المرفقي هي أحد المكونات الأساسية لضاغط الحجاب الحاجز. تتكون من عمود مرفقي، وقضيب توصيل، ورأس متقاطع، وغيرها، والتي تحوّل الحركة الدورانية لآلية التشغيل إلى حركة خطية ترددية للمكبس. يدفع دوران العمود المرفقي قضيب التوصيل إلى التأرجح، مما يدفع رأس المتقاطع إلى حركة ترددية في الشريحة.
على سبيل المثال، عادةً ما يستخدم تصميم أعمدة الكرنك مواد فولاذية سبائكية عالية القوة تخضع لعمليات تشغيل دقيقة ومعالجة حرارية لضمان قوتها وصلابتها الكافية. أما قضيب التوصيل، فهو مصنوع من مادة فولاذية مطروقة ممتازة، ومن خلال المعالجة والتجميع الدقيقين، يضمن اتصالاً موثوقًا به مع عمود الكرنك ورأس التقاطع.
1.3 جسم المكبس والأسطوانة
المكبس هو الجزء الملامس مباشرةً للغاز في ضاغط الحجاب الحاجز، ويقوم بحركة ترددية داخل الأسطوانة لتحقيق ضغط الغاز. عادةً ما يُصنع جسم الأسطوانة من الحديد الزهر عالي القوة أو الفولاذ المصبوب، مما يتميز بمقاومة جيدة للضغط. تُستخدم أختام بين المكبس والأسطوانة لمنع تسرب الغاز.
على سبيل المثال، عادةً ما يُعالَج سطح المكبس بمعالجات خاصة، مثل طلاء الكروم والنيكل، لتحسين مقاومته للتآكل والتآكل. كما يُعد اختيار مكونات الختم أمرًا بالغ الأهمية، حيث تُستخدم عادةً أختام مطاطية أو معدنية عالية الأداء لضمان فعالية ختم ممتازة.
1.4 مكونات الحجاب الحاجز
يُعدّ غشاء الضاغط مكونًا أساسيًا في ضاغط الضاغط، إذ يعزل الغاز المضغوط عن زيت التشحيم وآلية التشغيل، مما يضمن نقاءه. تتكون مكونات الغشاء عادةً من صفائح غشاء، وصواني غشاء، وألواح ضغط غشاء، وغيرها. تُصنع صفائح الغشاء عادةً من مواد معدنية أو مطاطية عالية القوة، تتميز بمرونة جيدة ومقاومة للتآكل.
على سبيل المثال، تُصنع صفائح الغشاء المعدنية عادةً من مواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك التيتانيوم، وتُعالَج بتقنيات خاصة لتحقيق قوة عالية ومقاومة عالية للتآكل. أما الغشاء المطاطي، فيُصنع من مادة مطاطية صناعية خاصة تتميز بمرونة عالية وخصائص إحكام. تُستخدم صينية الغشاء ولوحة ضغط الغشاء لتثبيت الغشاء، مما يضمن عدم تشوهه أو كسره أثناء التشغيل.
1.5 صمام الغاز ونظام التبريد
صمام الغاز هو أحد مكونات ضاغط الحجاب الحاجز، ويتحكم في تدفق الغاز الداخل والخارج، ويؤثر أداؤه بشكل مباشر على كفاءة الضاغط وموثوقيته. عادةً ما يكون صمام الهواء صمامًا أوتوماتيكيًا أو قسريًا، ويُختار وفقًا لمتطلبات ضغط وتدفق عمل الضاغط. يُستخدم نظام التبريد لتقليل الحرارة الناتجة عن الضاغط أثناء التشغيل، مما يضمن التشغيل الطبيعي للضاغط.
على سبيل المثال، عادةً ما تستخدم الصمامات الأوتوماتيكية زنبركًا أو غشاءً كنواة للصمام، والذي يُفتح ويُغلق تلقائيًا عند تغير ضغط الغاز. يجب التحكم في الصمام القسري من خلال آليات تشغيل خارجية، مثل الدفع الكهرومغناطيسي والدفع الهوائي، إلخ. يمكن تبريد نظام التبريد بالهواء أو بالماء، حسب بيئة التشغيل ومتطلبات الضاغط.
2. مبدأ عمل ضاغط الحجاب الحاجز
يمكن تقسيم عملية عمل ضاغط الحجاب الحاجز إلى ثلاث مراحل: الشفط والضغط والعادم:
2.1 مرحلة الاستنشاق
عندما يتحرك المكبس إلى اليمين، ينخفض الضغط داخل الأسطوانة، وينفتح صمام السحب، ويدخل الغاز الخارجي إلى جسم الأسطوانة عبر أنبوب السحب. في هذه الحالة، ينحني لوح الحجاب الحاجز إلى اليسار تحت تأثير الضغط داخل الأسطوانة والضغط في حجرة الحجاب الحاجز، ويزداد حجم حجرة الحجاب الحاجز، مما يُحدث عملية شفط.
على سبيل المثال، أثناء عملية الاستنشاق، يتم التحكم في فتح وإغلاق صمام السحب من خلال فرق الضغط داخل وخارج كتلة الأسطوانة. عندما يكون الضغط داخل الأسطوانة أقل من الضغط الخارجي، يُفتح صمام السحب تلقائيًا ويدخل الغاز الخارجي إلى جسم الأسطوانة؛ وعندما يكون الضغط داخل الأسطوانة مساويًا للضغط الخارجي، يُغلق صمام السحب تلقائيًا وتنتهي عملية الشفط.
2.2 مرحلة الضغط
عندما يتحرك المكبس إلى اليسار، يزداد الضغط داخل الأسطوانة تدريجيًا، فيُغلق صمام السحب، ويبقى صمام العادم مغلقًا. عند هذه النقطة، ينحني لوح الحجاب الحاجز إلى اليمين تحت تأثير الضغط داخل الأسطوانة، مما يقلل حجم حجرة الحجاب الحاجز ويضغط الغاز. ومع استمرار حركة المكبس، يزداد الضغط داخل الأسطوانة باستمرار حتى يصل إلى ضغط الانضغاط المحدد.
على سبيل المثال، أثناء الضغط، يتحدد تشوه انحناء الحجاب الحاجز بالفرق بين الضغط داخل الأسطوانة والضغط في حجرة الحجاب الحاجز. عندما يكون الضغط داخل الأسطوانة أعلى من الضغط في حجرة الحجاب الحاجز، ينحني لوح الحجاب الحاجز إلى اليمين، مما يؤدي إلى ضغط الغاز. عندما يتساوى الضغط داخل الأسطوانة مع الضغط في حجرة الحجاب الحاجز، يكون الحجاب الحاجز في حالة توازن، وتنتهي عملية الضغط.
3.3 مرحلة العادم
عندما يصل الضغط داخل الأسطوانة إلى ضغط الانضغاط المُحدد، يُفتح صمام العادم ويُفرّغ الغاز المضغوط من الأسطوانة عبر أنبوب العادم. عند هذه النقطة، ينحني لوح الحجاب الحاجز إلى اليسار تحت تأثير الضغط داخل الأسطوانة وحجرة الحجاب الحاجز، مما يزيد حجم حجرة الحجاب الحاجز ويُهيئها لعملية الشفط التالية.
على سبيل المثال، أثناء عملية العادم، يتم التحكم في فتح وإغلاق صمام العادم من خلال فرق الضغط داخل الأسطوانة وضغط أنبوب العادم. عندما يكون الضغط داخل الأسطوانة أعلى من ضغط أنبوب العادم، يُفتح صمام العادم تلقائيًا ويُفرّغ الغاز المضغوط من جسم الأسطوانة؛ وعندما يكون الضغط داخل الأسطوانة مساويًا لضغط أنبوب العادم، يُغلق صمام العادم تلقائيًا وتنتهي عملية العادم.
3. خصائص وتطبيقات ضواغط الحجاب الحاجز
3.1 الخصائص
نقاء عالي للغاز المضغوط: بفضل الحجاب الحاجز الذي يفصل الغاز المضغوط عن زيت التشحيم وآلية القيادة، فإن الغاز المضغوط غير ملوث بزيت التشحيم والشوائب، مما يؤدي إلى نقاء عالي.
ختم جيد: يعتمد ضاغط الحجاب الحاجز على هيكل ختم خاص، والذي يمكنه منع تسرب الغاز بشكل فعال، وضمان كفاءة الضغط والسلامة.
التشغيل السلس: أثناء عملية تشغيل ضاغط الحجاب الحاجز، تكون سرعة حركة المكبس منخفضة نسبيًا، ولا يوجد اتصال مباشر بين الأجزاء المعدنية، وبالتالي يكون التشغيل سلسًا والضوضاء منخفضة.
قدرة قوية على التكيف: يمكن لضواغط الحجاب الحاجز التكيف مع متطلبات ضغط الغاز المختلفة، بما في ذلك الغازات الخاصة عالية الضغط وعالية النقاء والقابلة للاشتعال والانفجار.
3.2 التطبيق
صناعة البتروكيماويات: تستخدم لضغط الغازات مثل الهيدروجين والنيتروجين والغاز الطبيعي وغيرها، مما يوفر المواد الخام والطاقة لإنتاج المواد الكيميائية.
صناعة الأغذية والأدوية: تستخدم لضغط الغازات مثل الهواء والنيتروجين، مما يوفر بيئة غازية نظيفة لمعالجة الأغذية وإنتاج الأدوية.
صناعة أشباه الموصلات الإلكترونية: تستخدم لضغط الغازات عالية النقاء مثل النيتروجين والهيدروجين والهيليوم وما إلى ذلك، مما يوفر بيئة غازية عالية النقاء لتصنيع الرقائق الإلكترونية وإنتاج أشباه الموصلات.
في مجال تجارب البحث العلمي، يتم استخدامه لضغط الغازات الخاصة المختلفة وتوفير إمداد مستقر بالغاز لتجارب البحث العلمي.
باختصار، تلعب ضواغط الحجاب الحاجز دورًا هامًا في العديد من المجالات بفضل بنيتها الفريدة ومبدأ عملها. إن فهم مبدأ تشغيل ضواغط الحجاب الحاجز يُسهم في تحسين استخدامها وصيانتها، وتحسين كفاءتها وموثوقيتها.
وقت النشر: ١٢ سبتمبر ٢٠٢٤