کمپرسور روتاری، توسط چرخش 360 درجه‌ای تیغه‌ها؛ عمل مکش و تراکم مبرد انجام می‌دهد. بدین ترتیب که وقتی گاز از دریچه ورودی وارد کمپرسور می‌شود، در اثر چرخش تیغه‌ها و برخورد پره‌ها با گاز، آن را با فشار به سوی لوله دهش هدایت می‌کند.
کمپرسورهای روتاری نسبت به کمپرسورهای پیستونی مصرف برق کمتر و راندمان بیشتری دارند و صدا و لرزش آن‌ها نیز بسیار کم است.
انواع کمپرسور روتاری
دو نوع کمپرسور روتاری وجود دارد.
غلتكی كه از يك غلتك و يك سيلندر تشكيل شده و محور با همان غلتك (روتور) بطور خارج از مركز در داخل سيلندر می‌چرخد و يك تيغه به كمك متری قسمت مكش و رانش را جدا می‌كند.
نوع تيغه‌ای كه روتور و تيغه‌ها هر دو می‌چرخند. روتور روی محور خودش می‌چرخد ولی سيلندر و غلتك هم محور نمی‌باشند و تيغه‌ها به علت خاصيت گريز از مركز در حال چرخش بوده و به بدنه سيلندر فشرده می‌شوند. تراكم در كمپرسورهای دورانی بر اساس كم شدن حجم بين سطح داخلی سيلندر، سطح خارجی روتور و تيغه‌ها می‌باشد. كمپرسورهای روتاری نوع اول دارای قدرت برودتی كم و معمولاً فريونی بوده و در يخچال‌ها بكار می‌رود.
كمپرسورهای روتاری بزرگ به كمپرسور فشار (پوستری) معروفند و در سيستم‌های آمونياكی دو مرحله‌ای مورد استفاده قرار می‌گيرند. در مقايسه با كمپرسورهای پيستونی دارای ابعاد كمتر و كار آن‌ها متعادل‌تر است و نبودن سوپاپ‌های مکش و دهش باعث كم شدن تلفات هيدروليكی در اين نوع كمپرسورها می‌شود و اين امر به خصوص در سرمای پايين بسيار مشهود است. كمپرسورهای روتاری خيلی كوچك فريونی بصورت هرمتيك (بسته) ساخته می‌شوند.
اجزاء اساسی كمپرسورهای روتاری سيلندر ثابت، پيستون يا روتور و تيغه (پره) متحرك است.
مزایای کمپرسور روتاری
بازدهی و راندمان بالاتر به علت کمتر بودن اتلاف شیر تخلیه و اتلاف ناشی از فضای کلیرانس پیستون.
ابعاد کوچکتر و نسبت وزن به ظرفیت پایین‌تر (حدود 40% سبکتر و کم حجم‌تر).
لرزش و صدای بسیار کمتر که این ویژگی کمپرسور روتاری آن را برای مصارف تهویه مسکونی و آپارتمانی بسیار مناسب کرده است.
قطعات کمتر نسبت به انواع دیگر کمپرسورهای برودتی.
قابلیت اطمینان بالاتر به علت نداشتن قطعاتی برای تبدیل حرکت دورانی به خطی.
جریان مداوم و خطی حرکت مبرد که به تعادل سیستم تهویه مطبوع تابستانی کمک زیادی می‌کند.
معایب کمپرسور روتاری
ظرفیت برودتی کمپرسور روتاری به دلیل ساختار آن پایین است و نمی‌توان از آن در ظرفیت‌های بالای برودتی استفاده کرد.
نداشتن قابلیت تعمیرات و تعویض قطعات معیوب.
از کمپرسورهای روتاری (Rotary Compressors) در فشارهای متوسط و حجم جابجای پایین مبرد استفاده می‌شود و برای سیستم‌های برودتی زیر صفری پیشنهاد نمی‌شود.
ساختمان اجزاء كمپرسورهای روتاری
ساختمان تيغه
تيغه‌ها ممكن است از آهن، فولاد، چدن، آلومينيوم يا ذغال ساخته شده باشند. لبه آن‌ها صاف و صيقلی بوده و طول آن‌ها بايد اندازه ارتفاع سيلندر باشد.
ساختمان سيلندر
سيلندر كمپرسورهای روتاری از چدن درست می‌شود. سطح داخلی آن به دقت تراش داده شده و صيقلی می‌گردد. دريچه ورودی و خروجی روی جدار سيلندر تعبيه می‌شوند. بر روی صفحه انتهايی سوار و صفحه سوپاپ در خروجی دريچه تخليه و حتی‌الامكان نزديك به محفظه فشار سوار می‌شود. به وسيله چند پيچ سيلندر به بدنه محكم شده و چند خار سيلندر را در جای مناسب بر روی صفحه نگه می‌دارد.
ساختمان قسمت متحرك
قسمت متحرك در كمپرسورهای نوع تيغه متحرك جزئی از خود محور است. تيغه‌ها در شكاف‌هايی كه برای نصب آن‌ها تعبيه شده قرار می‌گيرند. امتداد تيغه‌ها در شعاع محور است.
در كمپرسورهای نوع تيغه ثابت، قسمت متحرك شامل غلتكی است كه دقيقاً با قسمت خارج از مركز محور كه جزئی از محور است چفت می‌شود. در بعضی از اين نوع تيغه ثابت به برشی روی غلتك متصل شده كه اين امر باعث تماس بهتر پره با لنگ خارج از مركز و آب‌بندی خوب آن بوده و هم وسيله مؤثری جهت حرکت پره در شكاف می‌شود.
ساختمان ميله (محور)
ميله معمولاً از فولاد كوبيده شده يا فولاد با كربن متوسط ساخته شده و آب داده می‌شود. در كمپرسورهای باز، انتهای ميله مخروطی است و در آن شياری جهت نصب خار نگهدارنده چرخ طيار تعبيه شده است. ميله بايد كاملاً صاف و صيقلی باشد و با پوسته ياتاقان فاصله‌ای در حدود 0.012 ميلی متر داشته باشد. انتهای محور بعضی از كمپرسورهای مستقيم يك قطعه اتصال قابل انعطاف دارد كه غير هم راستايی جزئی محور موتور و كمپرسور را خنثی می‌كند.
ساختمان سوپاپ
سوپاپ تخليه بخار از آلياژ فولاد كربن آب داده شده كه خاصيت فنری پيدا كرده ساخته می‌شود. پاشنه سوپاپ معمولاً جزئی از يكی از صفحات سر سيلندر است و از همان جنس صفحه و بايد به صفحه چسبيده و يا نزديك باشد تا فضای مرده سرسيلندر كم باشد. بعضی از سوپاپ‌ها دارای فنر ظريفی هستند كه بهتر بسته شدن دريچه و بيشتر باز شدن سوپاپ را در مواردی كه كمپرسور روغن را از خود عبور می‌دهد، امكان‌پذير می‌سازد.
كاسه نمد
كاسه نمد ميل لنگ كمپرسورهای دورانی شبيه كمپرسورهای تناوبی بوده و معمولاً در طرف پرفشار بسته می‌شود. ميله دارای برجستگی است كه يك واشر حلقه‌ای شياردار لاستيكی به آن تكيه می‌كند و يك فنر حلقه‌ای در شيار واشر قرار دارد كه آن را به طرف خارج می‌فشارد تا از چرخش آن با ميله جلوگيری كند. در بعضی از انواع يك كاسه نمد فانوسی با يك واشر زغالی يا لاستيكی در داخل فانوس به ميل لنگ متصل می‌شود. اين واشر زغالی يا لاستيكی به همراه ميله می‌چرخد.
روغن كاری
در كمپرسورهای روتاری يك لايه نازك روغن در روی سيلندر در غلتك گردان و سطوح تيغه‌ها بايد باشد. روغن تحت تأثیر مکش از طريق ياتاقان اصلی داخل سيلندر وارد می‌شود و سطح روغن تا نيمه ياتاقان را می‌گيرد. در بيشتر كمپرسورهای روتاری روغن‌کاری تحت فشار انجام می‌پذيرد و برای اين منظور از پمپ جداگانه‌ای استفاده می‌شود و در بعضی ديگر از حركت جلو عقب رفتن تيغه در شكاف‌شان به عنـوان پمپ روغن استفاده می‌شود.
مبرد
نوع و کیفیت مبرد استفاده شده در کمپرسور تأثیر مهم و مستقیم در کیفیت عملکرد و طول عمر آن دارد.
کمپرسورهای اسکرال معمولاً برای کار با چند نوع مبرد طراحی و تولید می‌شوند. بعنوان مثال عمده کمپرسورهای روتاری امکان کار با مبردهای R22 و R134a و R407c را دارند برای شارژ هر یک از این مبردها می‌بایست روغن متناسب با آن نیز به کمپرسور شارژ شود.
باید توجه داشت در صورت تعویض مبرد می‌بایست روغن کمپرسور بطور کامل تخلیه شده و داخل کمپرسور توسط گاز R141b شستشو شود و سپس اقدام به شارژ مبرد شود.
باید توجه داشت نوع کمپرسورهای روتاری برای مبردهای با فشار بالا مانند R410a متفاوت می‌باشند و نمی‌توان از این مدل کمپرسورها جهت مبردهای ذکر شده استفاده نمود.
روغن
یکی از مهم‌ترین مواردی که در کارکرد و طول عمر کمپرسور مؤثر است نوع و کیفیت روغن کمپرسور می‌باشد.
استفاده از روغن با فرمولاسیون، دانسیته و حجم مناسب از مهم‌ترین مواردی است که در هنگام راه‌اندازی کمپرسور می‌بایست به آن توجه داشت.
از مهم‌ترین مواردی که در انتخاب روغن می‌بایست مورد توجه قرار گیرد سازگاری آن با نوع مبردی است که در سیستم در جریان می‌باشد.
در صورتی که نوع مبرد با نوع روغن سازگار نباشد می‌تواند پدپده عدم بازگشت روغن به کمپرسور رخ دهد و باعث بروز خسارات جبران ناپذیری به آن شود.
در گام بعدی میزان روغن موجود در کارتر کمپرسور بسیار حائز اهمیت است و مقدار آن نباید از حد تعیین شده کمتر باشد و در آخر استفاده از برندهای معتبر تولید کننده روغن خطر بروز مشکل در کمپرسور را کاهش می‌دهد.
انواع سوختگی کمپرسور
در کمپرسورهای نوع بسته و نیمه بسته سیلندر پیستونی الکتروموتور توسط گاز مبرد خنک می‌شود. همان‌طور که می‌دانید استاتور (سیم پیچ) در مسیر گاز قرار گرفته و هنگامی که گاز آلوده و اسیدی شود، بلافاصلـه عـایق روی سیم پیچ را خـورده و باعث اتصال کوتاه و در نهایت سوختن الکتروموتور خواهد شد. تحت این شرایط دو نوع سوختگی اتفاق خواهد افتاد.
سوختگی خفیف و نقطه‌ای (Mild burnout)
سیم پیچ الکتروموتور کمپرسور اتصال کوتاه به وقوع پیوسته و کمپرسور از کار افتاده است. در اینگونه مواقع اگر اپراتور دستگاه سریعاً متوجه سوختگی شده و اقدام به توقف سیستم نماید امکان آلودگی کل مدار خیلی کم بوده و پس از تعویض سیم پیچ کمپرسور می‌توان با تعویض فیلتر درایر و روغن کمپرسور دستگاه را مجدداً راه اندازی کرده و مورد بهره بـرداری قرار داد.
سوختگی شدید (Severe burnout)
بر اثر گرمای زیاد تقریباً بخش اعظم عایق سیم پیچ کمپرسور دچار سوختگی شدید گردیده که باعث آلودگی مدار تبرید و دستگاه‌ها خواهد شد.
تعمیرات و نگهداری
موضوع تعمیرات و نگهداری کمپرسورهای برودتی بسیار مهم بوده و تأثیر مستقیمی بر روی کیفیت عملکرد و طول عمر آن‌ها دارد.
در کمپرسورهای روتاری به دلیل اینکه از نوع نوع بسته هستند و امکان باز کردن کمپرسور و تعمیرات آن وجود ندارد.
بروز هرگونه خرابی در قسمت مکانیکال یا سیم پیچ کمپرسور بهره بردار را ملزم به تعویض کمپرسور می‌نماید.
از این رو دقت و توجه در موضوع نگهداری چیلرهای مجهز به کمپرسور اسکرال از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
در جدول زیر به مواردی که می‌بایست در طول کارکرد کمپرسور به آن توجه شود اشاره شده است:
| ردیف | موارد مهم |
|---|---|
| 1 | کنترل جریان نامی کمپرسور |
| 2 | کنترل مقدار مبرد در سیستم در حین کار |
| 3 | کنترل میزان روغن موجود در کارتر کمپرسور در حین کار |
| 4 | کنترل دمای قسمت سیم پیچ |
| 5 | کنترل دمای مکش و دهش کمپرسور |
| 6 | کنترل فشار مکش و دهش کمپرسور |
| 7 | کنترل صدا و لرزش کمپرسور |
| 8 | کنترل پیچ‌های پایه کمپرسور |
| 9 | کنترل نشت روغن در اتصالات |
| 10 | کنترل فیلتر روغن |
| 11 | کنترل ترمیستور کمپرسور |
| 12 | کنترل عملکرد اویل پمپ |
ضریب عملکرد
در بین کمپرسورهای برودتی ضریب عملکرد کمپرسور روتاری بسیار نزدی به کمپرسورهای اسکرال است و مقدار نسبتاً بالایی است.
ضریب عملکرد کمپرسورهای روتاری بیش از 3 است و گاها تا عدد 4 نیز می‌رسد.
این مزیت کمپرسور روتاری استفاده از آن‌ها را در ساخت مینی چیلرها و داکت اسپیلت‌ها به شدت افزایش داده است که علت آن مصرف پایین برق و تولید برودت بالا می‌باشد.
بطور کلی کمپرسورهای نوع روتاری دارای ضریب عملکرد بالا و مصرف برق پایینی هستند و سطح صدا و لرزش آن‌ها در هنگام کار بسیار کمتر از انواع دیگر کمپرسور می‌باشد.
از این نوع کمپرسورها به طور گسترده‌ای در ساخت مینی چیلرها و داکت اسپیلت‌ها استفاده می‌شود.
تنها عیب این نوع کمپرسور بسته بودن آن است که امکان تعمیر را از آن می‌گیرد.
به دلیل اینکه ظرفیت و توان کمپرسور روتاری پایین است. این نوع کمپرسورها معمولاً به صورت تک فاز تولید می‌شوند.
پرسش‌های متداول
بله، در صورتیکه توان برودتی آن‌ها یکسان باشد این امکان وجود دارد.
بله، از کمپرسورهای روتاری هم در ساخت داکت اسپیلت‌ها استفاده می‌شود.
ضریب عملکرد هر دو بسیار نزدیک به هم است و می‌توان گفت نهایتاً ضریب عملکرد کمپرسور اسکرال بیشتر است.
در بازار تبرید ایران عمدتاً نوع تکفاز آن موجود می‌باشد.
خیر، به دلیل ساختار تراکم و فشار پایین روغن در این نوع کمپرسور نمی‌توان از آن در سیستم‌های زیر صفری استفاده نمود.
