Sprężarka tłokowa – w jaki sposób powietrze jest sprężane?

Sprężarka, znana również jako kompresor, to fundament funkcjonowania większości instalacji sprężonego powietrza. Służy do podnoszenia ciśnienia gazu do wybranej wartości, jak i do nadania mu odpowiedniego kierunku przepływu. Na rynku znajdziemy kilka wariantów tych urządzeń. Prym wiedzie sprężarka tłokowa, która łączy niską cenę z wysoką sprawnością. Dowiedz się, w jaki sposób dochodzi w niej do sprężania powietrza.

Czym jest sprężarka tłokowa?

Sprężarka tłokowa to jedna z wielu konstrukcji służących we współczesnym przemyśle do podnoszenia ciśnienia gazu. Jest także w dalszym ciągu najpopularniejsza i to zarówno wśród małych, jak i dużych przedsiębiorców. Wynikiem tego stanu rzeczy jest przede wszystkim jej niska cena, która stanowi rezultat nieskomplikowanej budowy, a tym samym łatwości produkcji.

Sprężarki tłokowe składają się z kilku dobrze znanych podzespołów – większość z nich można spotkać również w motoryzacji. Należy do nich przede wszystkim zespół tłoka pracującego we wnętrzu cylindra, który to, podobnie jak w samochodzie osobowym, porusza się wzdłuż jego wnętrza. Tłok szczelnie wypełnia cylinder, aby podczas jego ruchu w górę powietrze po podwyższeniu ciśnienia nie mogło przedostać się w przestrzeni pomiędzy ścianką a pierścieniami cylindra.

Powietrze zassane przez otwór ssący zostaje uwięzione pomiędzy górną częścią tłoka a ściankami cylindra, gdzie jest sprężane poprzez zmniejszenie jego objętości przy zachowaniu identycznej masy. Proces ten następuje w chwili, gdy tłok coraz bardziej zbliża się do górnej ścianki cylindra, ściskając coraz bardziej uwięziony w środku czynnik (gaz). Po maksymalnym sprężeniu, czyli dotarciu tłoka do miejsca docelowego w cylindrze, następuje wypchnięcie sprężu (skompresowanego powietrza) bezpośrednio do zaworu wylotowego. Cykl powtarza się w chwili, gdy przez otwór ssawny dostanie się nowa dawka powietrza.

Zatem reasumując, sprężarka tłokowa: 

• W fazie ssania zasysa powietrze z atmosfery poprzez wytworzenie podciśnienia w cylindrze za pomocą tłoka poruszającego się w dół. Gaz od razu wpada do cylindra i wypełnia całą wolną przestrzeń.
• W fazie sprężania następuje zamknięcie zaworu ssącego oraz natychmiastowe wykonanie ruchu tłoka w górę cylindra. To kluczowy moment, który odpowiada za zwiększenie ciśnienia gazu, gdyż tłok „ściska” powietrze wraz ze zbliżaniem się do górnej części cylindra. 

• W fazie wylotowej następuje otwarcie zaworu wylotowego po osiągnięciu odpowiedniego ciśnienia w cylindrze, czyli po dotarciu tłoka aż do samego końca. Wtedy też spręż może zasilić cały układ.
• Cykl pracy powtarza się w chwili, gdy tłok po sprężeniu powietrza oraz wypchnięciu sprężu do układu pneumatycznego wraca do swojej pierwotnej pozycji, wytwarzając w międzyczasie podciśnienie, w praktyce ponawiając fazę ssania.

Warto wiedzieć, że cały proces ma charakter ciągły, zatem wytwarza nieprzerwany przepływ gazu, choć nie w sposób jednolity. Cykl pracy obejmuje chwilową przerwę w chwili zasysania powietrza do cylindra, kiedy to spręż przez ułamek sekundy nie jest generowany i nie zasila odbiorników.

Diametralną różnicę stanowi jednak konstrukcja sprężarki, która to ma bezpośredni wpływ na jej pracę. Wyróżniamy sprężarki olejowe oraz bezolejowe. W tych pierwszych wykorzystuje się olej, czyli płynny czynnik smarny, przeznaczony do uszczelnienia połączenia cylindrów z tłokiem, lecz także do obniżenia temperatury i zwiększenia wydajności. W urządzeniach bezolejowych jest odwrotnie – czynnik smarny został zastąpiony przez specjalne materiały o zminimalizowanym tarciu, które zachowują się bez oleju tak, jak standardowa stal czy inne tworzywo z filmem olejowym na ich powierzchni.

Jakie zalety ma sprężarka tłokowa?

Sprężarki powietrza tłokowe nie bez powodu stanowią lwią część kompresorów spotykanych w praktycznie każdej gałęzi przemysłu. Wynika to z kilku zalet, przez które nie ma powodu w wielu przypadkach sięgać po modele nieco wydajniejsze. Należy do nich:

• Wysoka wydajność – kompresory tłokowe cechują się dużą sprawnością i wysokim ciśnieniem generowanego sprężu, przez co zapewniają duże ciśnienie w stosunku do kosztu zakupu.
• Niska awaryjność – sprężarka tłokowa jest urządzeniem dość prostym konstrukcyjnie, przez co także idealnie dopracowanym przez większość producentów. Solidność konstrukcji przekłada się także na niskie koszty eksploatacji oraz bieżącej konserwacji.
• Duży wybór – na rynku można znaleźć setki interesujących sprężarek tłokowych, dostępnych w zupełnie różnych cenach i o zupełnie odmiennych zaletach oraz wadach. To sprawia, że zakup tej odpowiedniej jest z reguł dobrą inwestycją, która dość szybko się zwraca.

Przez te zalety (oraz wiele innych), sprężarki tłokowe cechują się niesłabnącą popularnością oraz szerokim zastosowaniem.

Gdzie znajdą zastosowanie sprężarki tłokowe?

Sprężarki tłokowe mają mnóstwo zastosowań i sprawdzą się idealnie w zasadzie wszędzie – zarówno w przemyśle farmaceutycznym, gdzie odpowiadają za sprężanie powietrza w celach produkcyjnych, jak i w przemyśle spożywczym. W nim z kolei sprawdzą się idealnie do pakowania czy transportu artykułów w obrębie zakładu produkcyjnego. Ponadto wykorzystuje się je również w obrębie warsztatów mechanicznych, a nawet w lakierniach oraz – co bardzo ciekawe – w prywatnych gospodarstwach domowych.