پیستون کمپرسور

عامل اصلی حرکت گاز در داخل سیلندر کمپرسور پیستون کمپرسور (compressor piston) است که به صورت یک استوانه در داخل سیلندر (cylinder) از طریق دسته پیستون (piston rod) حرکت رفت و برگشتی انجام می‌دهد.

بسته به شرایط عملیاتی معمولاً پیستون‌ها از جنس آلومینیوم (به جهت سبک بودن) یا چدن (cast iron) ساخته می‌شوند. برای کم کردن وزن پیستون برای سایزهای بزرگ‌تر (بیشتر از 7 اینچ) آنها را به صورت تو خالی می‌سازند.

به دلیل حساسیت بالای پیستون کمپرسور که در شرایط عملیاتی سختی کار می‌کند، محکم کردن پیستون روی دسته پیستون از اهمیت زیادی برخوردار است که گاهاً نیز به همین دلیل اقدام به ساخت پیستون و دسته پیستون به صورت یک تکه می‌نمایند. در صورتی که مهره سر پیستون کمتر از حد مورد نیاز سفت شود باعث شل شدن آن در حین کار و برخورد پیستون با سر سیلندر و… می‌گردد و در صورتی هم که بیشتر از حد مجاز سفت شود باعث ترک خوردن پیستون و اعمال نیروی زیاد روی راد پیستون و مسائل بعدی می‌گردد و لذا باید سفت کردن این مهره طبق پروسه خاصی انجام شود که ذیلا به شرح آن پرداخته می‌شود.

برای مهار کردن پیستون کمپرسور هنگام سفت کردن مهره سر آن از ابزارخاصی استفاده می‌شود. بدین صورت که دو عدد بلوک روی میز کار پیچ می‌شود و سپس پیستون روی آن قرار می‌گیرد (در قسمت‌های بالا و پایین آن شیمز قرار داده می‌شود تا زخمی نشود) و کفه‌های بالائی روی آن قرار داده می‌شود و پیچ های مربوطه محکم می‌شوند تا در حین سفت کردن مهره نچرخد.

روش سفت کردن مهره نگهدارنده راد پیستون روی پیستون به این صورت است که پس از قرار دادن دسته پیستون روی این وسیله و محکم کردن V-block ها اقدام به سفت کردن مهره سر پیستون با تورک مناسبی، که از جداول استاندارد بدست می‌آید، می‌شود. در مرحله بعد برای سفت کردن نهائی به اندازه زاویه مناسبی مجددا سفت می‌شود که زاویه مناسب طبق یک جدول و بر اساس مشخصات قطر و دنده‌ها بدست می‌آید. به عبارت دیگر پس از سفت کردن مهره با تورک متر مجدداً به اندازه زاویه قرائت شده از جدول مربوطه، آن را دوباره سفت می‌کنیم که در این حالت دسته پیستون آماده نصب می‌باشد.

رایدر رینگ‌ها، رینگ‌هایی هستند که پیستون روی آنها سوار می‌شود و وظیفه آنها تحمل وزن پیستون است. به خصوص روی کمپرسورهایی که پیستون‌های آنها سنگین است و به صورت افقی نصب می‌شوند. رایدر رینگ‌ها معمولاً از متریال غیر فلزی ساخته شده و به دو صورت روی پیستون نصب می‌شوند:

به صورت یک تکه که برای نصب آنها باید قطعات پیستون از همدیگر جدا شوند (پیستون‌های چند تکه). این رایدر رینگ‌ها با expand کردن، روی پیستون نصب می‌شوند.

رینگ‌های چاکدار نوعی دیگر از رایدر رینگ‌ها هستند که بر روی تعدادی از کمپرسورهای رفت و برگشتی نصب می‌شوند. این رینگ‌ها به صورت مورب بریده شده‌اند و بدون نیاز به Expand یا جدا کردن قطعات پیستون روی آن نصب می‌شوند.

جنس این رینگ‌ها باید طوری انتخاب شود که ضعیف‌تر از جداره سیلندر یا Liner باشد و باعث خرابی آنها نشود و همین طور بسته به نوع گاز باید گاز داخل سیلندر تأثیرات خورندگی روی آنها نداشته باشد و همچنین دارای کمترین ضریب اصطکاک باشد.

رینگ‌ها معمولاً از موادی مثل برنز، تفلون، کربن یا موادی مشابه اینها ساخته می‌شوند.

لازم به توضیح است که Bore داخل سیلندر باید کاملاً صاف و دایره‌ای باشند و در محدوده‌های تلرانس‌های پیشنهادی کارخانه سازنده بوده و شیارهایی که رینگ‌ها در داخل آنها قرار می‌گیرند خیلی دقیق، صاف و کاملا عمود بر سطح پیستون باشند و در رینگ‌های چند تکه محل‌های برش رینگ روبه روی همدیگر نصب می‌شوند.

پیستون رینگ‌ها از نوع آب بندی‌های شناور اتوماتیک Floating Automatic هستند که نحوه کار آنها بر اساس فشار گاز داخل کمپرسور است که روی رینگ اعمال می‌شود و باعث چسبیدن رینگ در داخل سیلندر و روی پیستون (به صورت محوری در داخل شیار رینگ) که باعث کم شدن فاصله آن با جداره سیلندر و شیار روی پیستون شده و جلوی فرار گاز گرفته می‌شود. لازم به توضیح است که علاوه بر صاف و صیقلی بودن داخل سیلندر دیواره‌های شیار رینگ‌ها (محل قرارگیری رینگ) باید کاملاً صاف و صیقلی بوده و بر سطح پیستون عمود باشد تا بیشترین سطح تماس بین آنها وجود داشته باشد.

وقتی سیکل تراکم در حال انجام است گاز فشرده شده داخل کمپرسور زیر رینگ‌ها نفود کرده و باعث چسباندن رینگ به جداره سیلندر می‌شود و با کم شده فاصله از فرار گاز جلوگیری می‌شود و همین طور فشار گاز روی سطح پیشانی رینگ اعمال می‌شود و باعث چسباندن رینگ روی جداره پیستون شده (سطح داخل شیار) و کلاً راه خروج گاز بسته می‌شود و بدین ترتیب عملیات آب بندی رینگ انجام می‌شود.

پهنای شیارها روی پیستون (جای رینگ) باید کمی بیشتر از پهنای رینگ‌ها باشد و همچنین قطر خارجی رینگ جمع شده نیز باید کمتر از قطر داخلی سیلندر باشد تا گاز بتواند در این نواحی نفوذ کند و کار آب بندی را انجام دهد یعنی رینگ در جای خودش آزادی حرکت داشته باشد که البته میزان این لقی‌ها باید در حد مجاز خود باشد. اگر این لقی از حد مجاز بیشتر باشد باعث لرزش و ارتعاش رینگ و برخورد شدید با جداره شیار رینگ روی پیستون شده و باعث صدمه دیدن شیار و ناصاف شدن آن شده و باعث عدم کارایی رینگ می‌شود. محدوده تلرانس‌ها و اندازه‌ها بسته به نوع رینگ، سیاز رینگ و … دارد که توسط کارخانه‌های سازنده ارائه می‌شود.

برای کمپرسورهایی که فشار آنها خیلی زیاد است، برای کم کردن اصطکاک بین سطح خارجی رینگ و جداره یلندر یا Liner روی سطح خارجی رینگ شیار محیطی Balancing Groove تعبیه می‌شود و با راه دادن آن به زیر سطح داخلی رینگ گاز از طریق سوراخ‌های شعاعی یا Balancing Hole به قسمت زیر رینگ مرتبط می‌شود. این موضوع باعث می‌شود که گاز بین رینگ و جداره سیلندر نفوذ کرده و باعث افزایش فاصله بین آنها شود. به عبارت دیگر این موضوع باعث جمع شدن رینگ می‌شود که این باعث کم شدن نیروی فشاری و نهایتاً کم شدن اصطکاک بین رینگ و جداره سیلندر می‌شود.