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공기 압축기는 어떻게 작동합니까?

2023년 3월 21일

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공기 압축기는 전 세계 공장 및 작업장 운영에 필수적입니다. 그러나 항상 그런 것은 아닙니다. 기계 시대의 역사적 맥락에서 공기 압축기는 비교적 새로운 발명품입니다.

공기 압축기가 등장하기 전에는 바퀴, 벨트 및 기타 대형 구성 요소가 있는 복잡한 시스템에 의해 많은 도구가 구동되었습니다. 이러한 기계는 무겁고 비용이 많이 들며 많은 소규모 작업을 수행할 수 없는 경우가 많습니다. 요즘 공기 압축기는 다양한 크기와 디자인으로 제공되며 거대한 작업장에서 이웃집 차고에 이르기까지 어디에서나 찾을 수 있습니다.

이 기사에서는 공기 압축기가 어떻게 작동하는지, 기본 목적부터 다양한 압축기가 공기를 처리하는 방법에 이르기까지 모든 것을 다룰 것입니다.

공기 압축기는 어떻게 작동합니까?

공기 압축기는 대기의 힘을 활용하여 공기를 가압하여 나중에 사용할 수 있도록 저장할 수 있는 잠재적 에너지를 생성함으로써 작동합니다. 팽창된 풍선을 상상해 보십시오. 풍선을 놓으면 축적된 압력이 방출되어 위치 에너지가 운동 에너지로 변환됩니다. 이 에너지 변환은 다양한 공압 도구를 구동하는 데 활용될 수 있습니다.

산업용 공기 압축기의 작동 원리는 연소 엔진의 작동 원리와 유사합니다. 일반적으로 공기 압축기의 기능에는 펌프 실린더, 피스톤 및 크랭크샤프트가 포함되며, 모두가 함께 작동하여 수많은 작업에 필요한 에너지를 전달합니다. 이러한 기본 요소를 통해 압축기는 타이어나 당구장난감 등의 팽창 품목은 물론 드릴, 못총, 그라인더, 샌더, 스프레이 건과 같은 전동 공구에 공기를 공급할 수 있습니다.

공기 압축기는 임팩트 렌치부터 에어컨 장치에 이르기까지 우리의 일상 생활을 향상시키는 다양한 도구와 기계에 필수적입니다. 편안함, 쉼터, 자동화 및 효율성을 제공하는 역할은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 강력한 성능에도 불구하고 공기 압축기는 다른 중앙 집중식 전원에 비해 작고 가볍습니다. 또한 내구성이 뛰어나고 유지 관리가 덜 필요하며 기존 기계보다 이동성이 뛰어나 많은 산업에서 선호되는 선택입니다.

용적식 공기 압축기의 유형

정변위가 보다 일반적인 공기 압축 방식이므로 많은 유형의 정변위 공기 압축기가 존재합니다. 그러나 모든 사람은 다르게 작동합니다. 다음은 다양한 양변위 공기 압축기 유형의 몇 가지 유형입니다.

로터리 스크류 공기 압축기

로터리 스크류 압축기는 산업용으로 일반적이며 많은 응용 분야에 적합한 크기로 제공됩니다. 이 압축기의 모터 내부에는 반대 방향으로 계속 회전하는 두 개의 나사가 있습니다. 나사의 움직임은 공기를 흡입하는 진공을 생성합니다. 나사산 사이에 공기가 갇히고 나사산 사이에 힘이 가해지면 압축됩니다. 마지막으로 배출구를 통과하거나 안전한 탱크로 들어갑니다. 대부분의 로터리 스크류 압축기는 산업용 크기이며 오일로 윤활되지만 오일이 없는 압축기 디자인도 사용할 수 있습니다.

다음은 급유식 로터리 스크류 압축기의 작동 방식에 대한 보다 기술적인 소개입니다.

대기 공기는 흡기 밸브에서 압축기로 들어갑니다.
레귤레이터 밸브는 시스템의 공기 압력을 설정하는 프로세스인 압력 제어 라인을 통해 공기를 받습니다.
그런 다음 공기는 압축기로 들어가 오일과 결합하여 미스트를 형성합니다.
두 개의 내부 나사가 반대 방향으로 회전하면 공기가 길이 방향으로 이동합니다.
나사 동작은 나사 사이의 공간에 공기를 가두어 압축하는 진공을 생성합니다.
미스트 형태로 오일과 혼합되는 동안 압축 공기는 출력을 통해 1차 오일 분리기 탱크로 밀려 들어갑니다.
탱크 내의 원심력으로 인해 대부분의 오일 분자가 작은 물방울을 형성하고 재사용 가능한 오일로 바닥에 모입니다.
그런 다음 공기는 2차 분리 필터로 들어가 더 많은 오일을 제거하고 공기를 더욱 정화합니다.
오일이 없는 공기는 시스템을 떠나 탱크에 저장되거나 연결된 공기 도구 또는 기계에서 즉시 사용됩니다.

보답/피스톤 공기 압축기

가장 일반적인 종류의 공기 압축기는 왕복식입니다. 왕복동 공기 압축기에서 로터의 회전은 피스톤을 위아래로 움직입니다. 피스톤이 하강하면 별도의 공기가 챔버로 유입됩니다. 그런 다음 피스톤이 위로 올라가면 공기가 압축되어 바깥쪽으로 밀려납니다. 하나의 피스톤만 사용하는 일부 압축기를 단일 단계 압축기라고 합니다. 2단계 압축기라고 하는 다른 압축기는 2개의 피스톤을 사용하며 더 많은 공기를 가압할 수 있습니다. 공기 압축기가 작동하는 방식은 설계에 따라 다를 수 있습니다. 피스톤 기반 공기 압축기에 사용할 수 있는 두 가지 압축 사이클이 있습니다. 싱글 스테이지 공기 압축기 vs 2단계 공기 압축기

단단 공기 압축기

피스톤은 공기를 한 번 압축합니다. 스트로크는 크랭크축 구동 피스톤의 완전한 1회전입니다. 이러한 압축기 중 다수는 간단한 단일 단계 구조로 인해 민간 프로젝트에 적합합니다.

다음은 단일 단계 공기 압축기 작동을 위한 기술 단계입니다.

로터가 회전하면 개별 피스톤이 위아래로 움직입니다.
피스톤이 아래로 이동하면 열린 밸브를 통해 대기가 압축실로 유입됩니다.
공기는 피스톤이 위로 움직일 때 출력 챔버로 밀려나면서 압축됩니다.
그런 다음 압축 공기는 압축기의 출력을 통해 밀려납니다.

2단계 공기 압축기

첫 번째 피스톤은 공기를 압축한 다음 더 작은 실린더로 이동시키고 다른 피스톤은 공기를 더 압축합니다. 압축기는 이러한 설계 덕분에 더 큰 압력을 생성할 수 있어 공장 및 작업장에 적합합니다.

2단계 공기 압축기의 작동 방식은 다음과 같습니다.

로터가 회전하여 두 피스톤을 동시에 제어하여 각 피스톤이 반대 방향으로 위아래로 움직입니다.
더 큰 피스톤은 공기를 첫 번째 압축실로 끌어들여 인터쿨러로 밀어냅니다.
인터쿨러는 공기를 냉각시키기 위해 연속적인 물 흐름을 사용합니다.
더 작은 피스톤은 많은 양의 공기를 작은 공간으로 압축하여 더 많은 압력을 가합니다.
그런 다음 작은 피스톤이 압축 공기를 배출구를 통해 밀어냅니다.

축류 압축기

축 압축기는 유체를 압축하기 위해 일련의 회전 및 고정 익형을 사용하는 압축기입니다. 축류 압축기의 작동 원리는 작동 유체가 입구를 통해 압축기로 들어간 다음 로터의 축과 평행한 방향으로 흐른다는 것입니다. 유체가 움직이는 블레이드를 통과함에 따라 운동 에너지가 유체에 추가되고 유체의 압력이 증가하지만 유체의 상대 속도는 감소합니다. 압축기는 중앙 드럼과 고정 케이싱 사이에 위치한 에어포일 열로 구성되며 각 열은 번갈아 가며 드럼 또는 케이싱에 부착됩니다. 압축기는 하우징 내부의 베어링에 의해 제자리에 고정되는 샤프트에 의해 구동됩니다. 베인 사이에 디퓨저 채널을 제공하여 유체의 압력을 더 높일 수 있습니다.

원심 압축기

원심 압축기는 회전하는 임펠러를 사용하여 공기 입자에 운동 에너지를 추가한 다음 갑자기 감속하여 압력을 증가시키는 방식으로 작동합니다. 임펠러는 하우징 또는 케이싱에 수용되며 입구와 출구가 있습니다. 공기가 임펠러로 유입되면 레이디얼 블레이드에 의해 임펠러 중앙으로 흡입된 후 임펠러가 계속 회전하면서 원심력에 의해 중앙으로 밀려납니다. 가스 또는 공기의 방사형 이동은 압력을 증가시키고 운동 에너지를 생성합니다. 그런 다음 압축 공기는 임펠러를 빠져나와 고속 저압 공기를 고압 저속 공기로 변환하는 디퓨저를 통과합니다. 그런 다음 압축 공기는 콜렉터를 통해 압축기를 나갑니다.

어떤 공기 압축기가 필요합니까?

로서 공기 압축기 제조업체, 고객의 요구 사항을 이해하는 것이 중요합니다. 필요한 공기 압축기의 크기는 주로 사용하는 공압 도구의 유형과 사용 빈도에 따라 결정됩니다.

적절한 공기 압축기 크기를 결정할 때 다음과 같은 필수 요소를 고려하십시오.

CFM(분당 입방피트): 이는 압축기가 전달할 수 있는 공기의 양을 나타냅니다. CFM이 높을수록 더 많은 공기 도구를 동시에 작동할 수 있습니다.
PSI(평방 인치당 파운드): 이 측정 단위는 압축기가 생성할 수 있는 공기 압력을 나타냅니다. PSI 값이 높을수록 더 강력한 공기 도구로 변환됩니다.
탱크 크기: 탱크 용량은 재충전이 필요하기 전까지 압축기가 작동할 수 있는 기간을 나타냅니다. 더 큰 탱크를 선택하면 가동 중지 시간이 줄어듭니다.
휴대성: 압축기를 자주 이동해야 하는 경우 휴대성을 고려하여 설계된 모델이 유리할 것입니다.

작업 강도에 따라 공기 압축기 크기를 선택하기 위한 몇 가지 일반적인 권장 사항은 다음과 같습니다.

가벼운 작업: 1~5 CFM의 압축기와 2~5갤런 탱크로 충분합니다.
중간 작업: 5~10갤런 탱크에 5~10CFM을 제공하는 압축기를 권장합니다.
중부하 작업: 10~15CFM을 제공하는 압축기와 10~20갤런의 탱크 크기가 적합해야 합니다.

이는 광범위한 지침이며 모든 상황에 적용되는 것은 아닙니다. 특정 요구 사항에 가장 적합한 공기 압축기 크기를 확인하려면 공기 압축기 전문가와 상담하거나 철저한 온라인 조사를 수행하는 것이 좋습니다. 올바른 공기 압축기를 선택하면 생산성이 향상될 뿐만 아니라 공기 도구의 수명도 연장된다는 점을 기억하십시오.