Kompresör Nedir? Çalışma Prensibi, Çeşitleri ve Tarihçesi Nasıldır?

Kompresör nedir? 

Havayı veya diğer gazları atmosfer basıncından daha yüksek basınçlara sıkıştırmak için kullanılan motorlu makineye kompresör denir. Diğer bir tanım ise, atmosferden aldığı havayı sıkıştırarak basıncını arttıran makinelere hava kompresörü denir.

Basınçlı havanın gerekli olduğu ortamlarda hava desteği sağlamak amacı ile ve pnömatik çalışma sisteminde kullanılmaktadır. Havayı sıkıştırarak basınçlı olarak kullanmamıza, belirli bir oranda kısmi vakum elde etmek veya atmosfer basıncının altına inmek için de kullanılan cihazlardır. Bu durumda pompa, havalı yerdeki hava yada gazı dışarı atar.

Kompresör Tarihçesi: 

1650 Otto von Guericke’nin kompresör ve vakum pompalarında önemli gelişmeler yapmıştır. 1829’da William Mann basınçlı hava kompresör makinasının patentini almıştır. Bu gelişmeler ile, ekonomik alanda daha hafif makinalar elde edildi. 1872 yılından sonra sıkıştırma ile birlikte soğutma da yapıldı. Soğutmada, silindirin içinde su jeti fışkırtılmaktaydı. Bu sistemde çalışan kompresörler bazı sorunlarıda yanında getirdi. Bu tür işlem terk edilerek etrafında su elbisesi bulunan kompresörler kullanılmaya başlandı. Bu tür ıslak kompresörler günümüzde hala kullanılmaktadır.

Kompresör Çalışma Prensibi :

Kompresörlerin genel olarak çalışma prensibi, dışarıdan aldığı havayı daha yüksek basınçlarda kullanıma arz eder. Basınçlı hava, birçok avantajlara sahip olmakla birlikte maliyeti yüksektir. Basınçlı havanın maliyeti elektrik fiyatlarından daha fazla olduğu için pahalıdır. Bu nedenden dolayı basınçlı havanın ekonomik olarak kullanılması için uygun bir kompresör seçilmelidir. Kompresörün sürekli çalışmasını sağlamak işletmeler için elektrik enerjisi kadar önemlidir.

Kompresör seçiminde şu faktörlere dikkat edilmelidir: 

İşletme basıncı
Hava miktarı
Kompresör tipi
Özgül güç tüketimi
Yüksüz güç tüketimi
Temiz (yağsız) basınçlı hava

İşletmenin ihtiyacından fazla basınçlı hava kompresörü seçmek, ekonomik olarak büyük kayıplara sebep olur. Kaliteli bir kompresör, kullanım süresi içinde en düşük elektrik enerjisi ile en verimli havayı elde eder. Kompresör boşta (yüksüz) çalışırken, en az güç tüketilmelidir.

Kompresör soğutma sistemlerinin kalbidir. Kompresör arızaları meydana gelirse çalışamazlar. Kompresör arıza yaptığında sistem de arızalı demektir. Çünkü kompresör sorunları önemlidir ve derhal çözülmelidir.

Kompresör Çeşitleri :

Kompresörler, hava basıncını arttırmakta kullanılan yöntem bakımından dinamik kompresör ve pozitif deplasmanlı pompalar ve kompresörler olmak üzere iki ana grupta toplanır.

Dinamik Kompresör :

Dinamik kompresörlere turbo kompresör de denir. Havanın basıncı hava akışı sırasında arttırılır. Dinamik kompresör, havanın türbinler vasıtasıyla yüksek hızlara getirilmesi ve daha sonra hızının düşürülerek basınç elde edilmesi prensibi ile çalışır. İşletmelerde pozitif deplasmanlı kompresörler kullanılır. Çok yüksek (yaklaşık 50-60 m³/dk ve üstü) ve sabit hava debisi ihtiyaçlarında ise dinamik kompresör tercih edilir.

Havanın akış yönüne göre santrifüj kompresör ve eksenel kompresörler olmak üzere iki grupta toplanır. Pozitif deplasmanlı kompresörlerden farklı olarak dinamik kompresörlerde küçük basınç değişimleri büyük debi değişimlerini beraberinde getirir. Bu da motor gücünü değiştirmeye gerek kalmadan geniş bir aralıkta debi değişimini sağlar.

Pozitif Deplasmanlı Kompresör :

Pozitif deplasmanlı kompresörler, havanın belli bir hacim içinde sıkıştırılmasıyla basıncın arttırılması prensibine dayanır. Pozitif deplasmanlı kompresörlerde, belirtilen miktarda hava sıkıştırma haznesine emiş regülatörü yardımıyla alındıktan sonra hazne hacmi mekanik olarak azaltılır ve istenilen basınca ulaşıncaya kadar bu azalma oranında havanın basıncı arttırılır.

Pozitif deplasmanlı kompresörler, hacmi azaltmak için kullanılan mekanizma tiplerine göre iki gruba ayrılır; dönel mekanizmalı ve doğrusal mekanizmalı kompresörler.

Dönel mekanizmalı kompresör örnekleri arasında çengel rotorlu, sarmal, sıvı çemberli, vidalı ve paletli kompresörler vardır. Doğrusal mekanizmalı kompresörlerde ise kullanım olarak piston tipi ve diyafram pompa kullanılmaktadır.

Günümüzde işletmelerin çoğunda çeşitli tiplerde pozitif deplasmanlı kompresörler kullanılmaktadır. Daha önceleri kullanılan kompresörlerin çoğu pistonlu kompresörlerdi. Ama pistonlu kompresörler gürültülü çalışmalarının yanında yüksek hava debisi üretebilmesi için çok büyük boyutlarda imal edilmesi gerekmektedir. Gelişen teknolojiyle kompresör çalışma prensibi ve verimi açısından vidalı kompresörler daha çok tercih edilmektedir. Vidalı kompresör kullanımı kolay, bakım maliyetleri daha ucuz ve verimleri pistonlu kompresörlerden yüksektir. Vidalı kompresörlerde üretilen havanın kalitesi, pistonlu kompresörlerden daha yüksektir (havanın sıcaklığı ve içinde bulunan partikül miktarına göre).

Çalışma şekline göre;

Pistonlu kompresörler (ileri- geri çalışan kopresör)
Vidalı kompresörler
Merkezkaç kompresör
Eksenel akımlı kompresör
Dönel pozitif yer değiştirmeli kompresör
Jet kompresör
Hidrolik kompresör
Gaz ve buhar kompresörü

Bunlardan başka hermetik kompresör, hava kompresör, dizel kompresör vb gibi türleride vardır. Piyasada birçok kompresör markaları vardır. Kompresör fiyatları da marka, kalite ve çeşidine göre değişir.

Pistonlu Kompresörler :

Pistonun ileri-geri hareketiyle ortamdaki hava emilerek kuru hava filtresinde temizlenir ve emme sübaplarından geçer. Pistonun hareketiyle beraber basma sübapları ile sıkıştırılır. Pistonun etkisiyle hava elde edilmesini sağlayan kompresörlere pistonlu kompresör denir.

Vidalı Kompresörler :

Piston yerine birbirine geçmiş rotor çifti kullanılan kompresörlere vidalı kompresör denir. Piston veya benzeri bir parça bulunmaz. Rotor çiftinin dönmesiyle emiş kısmında vakum oluşur.

Merkezkaç Kompresör :

Merkezkaç kompresör çalışma prensibi hava veya gaz merkezi olarak dairesel hazneye alınır. Hava dairesel merkezin içinde dönme hareketi ile, merkezkaç kuvveti etkisiyle hızlanır. Ancak dış kısma ulaştığında hızı düşer. Bernoulli prensibine göre, hız düşer basınç artar. Hava toplama halkasına alınarak dışarı iletilir.

Bernoulli prensibi: Akışkanlar dinamiğinde, sürtünmesiz bir akış boyunca, hızda gerçekleşen bir artışın aynı anda ya basınçta ya da akışkanın potansiyel enerjisinde azalmaya neden olduğunu ifade eder.

Endüstriyel makine yüksek hızla döndüğünden, dengelenmiş ağırlık merkezinin dönme ekseni üzerinde olmalıdır. Küçük bir sapma dahi makinede büyük titreşimlere ve hasarlara sebep olabilir.

Merkezkaç kompresör çeşitleri basit ve kullanışlıdır. Kapakçıklara gerek yoktur. Yağlama yapmadığı için basınçlı hava da yağ buharı meydana getirmez. Dönme yataklarından başka sürtünen parçaları olmadığı için üretim maliyeti düşüktür.

Yüksek hız, büyük miktardaki havayı fazla yüksek olmayan basınca getirir. Basınçlı hava devamlı dışarı çıkar ve basınç dalgalanmalarını düzenleyecek bir ana hazneye gerek duyulmaz.

0,5 kgf/cm2 lik basınca kadar tek kompresör yeterlidir. Yüksek basınçlar için seri şekilde düzenlenen komprasor gerekir. Ayrıca 2,5 kgf/cm2 nin üstündeki basınçlar için ana soğutma kompresörleri gerekebilir. Bu gibi haller de bir devreden diğer devreye geçen havanın sıcaklığı düşürülerek soğutulur.

Eksenel Akımlı Kompresörler :

Bu kompresörlerde hava dönme eksenine paralel olarak hareket eder ve helisel şekilde devam eder. Bu durumda sürekli basınç artar. Eksenel akımlı kompresör çalışma prensibi türbinin tersine uygundur.

Eksenel akımlı kompresör parçaları;
Pervane veya türbin kanatları olan ve kompresörün iç duvarını oluşturan bölüm.
Çıkış bölümünü meydana getiren ve dönen bölümleri destekleyen yatak bölümü.
Duran ve kompresörün dış duvarlarını meydana getiren bölüm. Eksenel akımlı kompresörlerin montajı kolay olduğu için kompresör firmaları tarafından iki yarı daire şeklinde kompresör imalatı yapılır. İçinde helisel olan ve pervane bölümleriyle uyumlu olan kanallar vardır.

Üretim sırasında giren hava hızlandırılır, sonra hızı düşürülür. Bernouilli prensibine göre basınç yükselir.

Eksenel akımlı kompresör özellikleri: Puzzle mantığı ile çalışması (birbirine eklenen), küçük hacim kaplaması, dönen bölümlerinin merkezi bulunması ve bundan dolayı merkezkaç kuvvetinin düşük olması tercih nedenidir.

Dönel Pozitif Yer Değiştirmeli Kompresörler :

Bu tür pompalarda, hava dış merkezi pompalar ile birbirini izleyen küçük hacimlere alınırlar. Hacim azaldıkça, basıncın artmasını sağlarlar. Motorun dönen parçası, akışkanı girişten çeker, etrafında dairesel olarak döndürür ve çıkıştaki yüksek basınç kısmına verir.

Bu kompresörler doğalgaz endüstrisinde gaz ölçmek için kullanılır. İçerisinde is vs. gibi yabancı madde bulunan gazlar, kolay bir şekilde bu kompresörden geçirilebilir.

Jet Kompresör :

Bu kompersörlerin iki çeşidi vardır.
Hidrolik kompresörler
Gaz ve buhar kompresörleri.

Hidrolik Kompresör :

Düşen suyu yada basınç altındaki suyu, mekanik hareketli bir parça kullanmadan, havaya basınç tatbik ederek kullanılır. En basitinde yüksek seviyeli su kütlesi, düşük seviyeye getirilirken havaya da basınç tatbik eder. Daha sonra basınçlı havadan su hemen ayrılır. Bunların en yenileri Taylor kompresörü olarak isimlendirilir. Bu kompersörlerin ilk kurulma maliyeti yüksektir ama ileriye dönük verimi hesaplandığı zaman işletme masraflarını aşağıya düşürür.

Gaz ve Buhar Kompresörleri :

Basınçlı havanın veya buharın çıktığı bir ağız vardır. Bu ağızdan yüksek basınçlı hava çıkarken genişler ve hızlı hareketi ile havayı da birlikte götürür. Sonra azalan kinetik enerji, basıncın artmasına neden olur. Bu tür pompalar, buharın zararlı etkisinin bulunmadığı ortamlarda hava üfleyici ve ısı pompalarında ve havalandırma cihazlarında termokompresör olarak kullanılmaktadır. Bu çeşit kompresörler basittir. Hareketli bir parçası bulunmaz. Kullanımı kolaydır. Servis bakım masrafı düşüktür. Bu tür pompaların verimi düşük olduğu için tek dezavantajı budur.

Kompresör Kullanım Alanları :

(Petrol) Gaz sıkıştırma işlemi, kontrol ve işletme mekanizmaları (ham metal) vakum çözülmeleri, sıkma, kontrol ve işletme mekanizmaları, form verme, kalıp baskı, püskürtme kalıbında, (taş, kil, cam) konveyör, harmanlama, karıştırma, kontrol ve işletme mekanizmaları, kontrol ve işletme mekanizmaları, kaldırma, (kâğıt) taşıma, kontrol ve işletme mekanizmaları (kauçuk ve plastik) tezgâh tahriki cam üfleme ve kalıplarda, soğutma (tekstil) sıvıları çalkalama, bağlama sıkma, konveyör, otomatik ekipmanlar, kontrol ve işletme mekanizmaları, dokuma tezgâhların da, eğme, bükme gibi alanlarda kullanılmaktadır.