공기압축기란?/공기압축기의 종류와 특징은?/콤프레셔 모든 것!

 

공기압축기, 에어콤프레셔란?

공기압축기란 공기를 대기압 이상의 압력으로 압축해 이를 통해 압축공기를 만들어주는 기계를 말합니다. 공기압축기 또는 에어컴프레셔라고 부르며 원리는 대기를 흡입해 피스톤의 왕복운동 또는 베인의 회전운동을 이용해 다단압축을 한 공기를 중간냉각 과정을 거쳐 고압공기를 만들어 주기의 시동공기, 제어공기 및 각종 작업에 필요한 공기를 만들게 되는 것입니다.

 

공기압축기의 종류는?

 

① 원심식 압축기는 소용량, 송풍기와 비슷한 압축기를 말하며 압축압력 1.5 - 10K 정도 입니다.

② 축류식 압축기는 대용량으로 압축하기 위해서 회전날개와 고정날개의 조합을 통해 조정할 수 있습니다.

③ 선전식 압축기는 압축압력이 7K 미만의 압축기를 말합니다.

④ 왕복식 압축기는 일반적으로 많이 사용되며 다른 압축기와 달리 피스톤의 왕복운동으로 공기를 압축합니다.

 

왕복식 압축기의 구조와 특징

 

왕복식압축기는 피스톤 상부가 저압이며 피스톤 하부가 고압 실린더로 이뤄져 있습니다. 공기는 스트레이너를 통과한 후 저압 실린더에 흡입되고 여기서 압축된 공기는 중간 냉각기를 거쳐서 고압 실린더에 흡입됩니다. 그리고 다시 한번 더 압축을 진행합니다. 고압 토출밸브를 나온 공기는 다시 한 번 냉각기를 거친 후에 공기 탱크로 들어가게 됩니다.

 

① 실린더 (CYLINDER)
실린더는 고온 고압에 견딜 수 있어야 하며 마모가 적은 양질의 특수 주철로 만들어야 합니다.상부에 흡입밸브와 토출밸브가 설치되어 있으며, 케이싱의 냉각은 대부분 수냉식을 사용합니다. 내부 구조는 상부의 저압측은 넓고, 하부의 고압측은 상부에 비해서 좁습니다.

 

② 피스톤 (PISTON)
피스톤은 실린더와 마찬가지로 특수 주철로 만들고, 고속의 경우에는 경합금으로 만들기도 합니다. 입형의 직경이 큰 것은 피스톤 원주에 백색합금 또는 청동제 슈우링(SHOE RING)을 기워서 피스톤의 마모를 감소시킵니다. 피스톤의 모양은 실린더의 내부 모양과 동일하게 상부는 넓고 하부는 좁습니다.

 

③  흡입밸브 (SUCTION VALVE), 토출밸브 (DELIVERY VALVE)

 

흡입, 토출 밸브는 공기 압축기에서 가장 중요한 부분이 밸브이며, 재질은 스케인레스강, 니켈크롬강, 니켈 몰리브덴강과 같은 합금강을 사용합니다. 밸브는 다른 부분과 달리 마모가 심하므로 정기적으로 정비를 해야 합니다. 흡입, 토출 밸브의 구비 조건은 아래를 참고합니다.

 

▶ 개폐가 신속하여 피스톤의 운동에 뒤지지 않아야 한다.
▶ 닫힐 때의 충격이 적으며 밸브 시트를 손상 마모시키지 않아야 한다.
▶ 밸브 시트와 밀착하여 기밀성이 좋아야 한다.

 

④  중간 냉각기 (INTER OR 1ST COOLER), 후부 냉각기 (AFTER OR 2ND COOLER)

 

공기 온도가 고온으로 되면 압축 실린더의 용적효율이 나쁘게 되므로 다단식에서는 저압 실린더를 나온 공기를 다음 단의 압축 실린더에 들어가기 전에 중간 냉각기에 의하여 냉각되도록 되어 있습니다. 또한 고압 실린더에서 소정의 압력까지 압축된 공기는 후부 냉각기로 냉각한 다음 NON RETURN VALVE를 거쳐서 공기 탱크로 보내집니다.

 

⑤ 무부하 기동장치 (STARTING UNLOADING SYSTEM)
압축기의 자동 기동과 정지장치는 공기로 작동하는 압력 스위치에 의하여 제어됩니다. 이는 공기 탱크의 압력이 정격 압력이 되면 압축기는 정지하고, 공기 탱크의 압력이 규정 이하로 되면 압축기를 기동됩니다. 이때 압축기가 부하가 걸린 상태로 기동을 할 경우에는 압축기의 모터가 과부하로 소손될 우려가 있으므로 이를 제거해 주는 역할을 합니다. 박용 공기 압축기에서 사용하는 방법은 다음과 같다.

▶ 압축기 흡입밸브를 닫거나 죄여서 시동시 로우터가 일정 회전수가 될 때까지 압축기를 공전시킨다.
▶ 압축기가 정지한 다음 흡입밸브가 열리도록 하여 압축중의 고압 공기를 실린더에서 방출함으로써 다음 시동시 부하를 줄인다.
▶ 중간 및 후부 냉각기들을 대기중에 개방하여 압축 공기를 계통내에서 제거한다.
▶ 압축기 실린더 상부에 공간을 설치하여 이것을 개방한다.
▶ 최종 토출관 계통을 대기중에 개방하거나 바이패스를 거쳐서 흡입측과 토출측이 통하도록 한다.

 

다단압축과 중간냉각이 필요한 이유는?

 

▶ 다단 압축을 하는 이유는 압축기의 온도가 높아지지 않으며, 압축일이 감소한다. 또 효율성이 뛰어나며 크랭크 배치를 적당히 하면 평행이 양호게 되는 것이 특징입니다.

 

▶ 중간 냉각을 하는 이유는 다음 단의 흡입 온도를 내리고 용적효율을 증가함과 아울러 피스톤의 윤활을 양호하게 해줍니다. 또 최초의 공기중에 포함돼 있는 수분의 제거 배출 할 수 있습니다. 이를 통해 최대 피스톤 하중이 낮아집니다.

 

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