5.BÖLÜM KOMPRESÖRLER

SIKIŞTIRMA NASIL OLUŞUR? Sıkıştırma, akışkan halindeki bir maddenin belli bir düzenek (pompa, kompresör, vb.) yardımı ile V1 ilk hacminden daha küçük olan V2 hacmine hapsedilmesi olayına denir. Bu esnada akışkanın basıncı P1’den P2’ye çıkmaktadır. Sıvı haldeki akışkanlarda sıkıştırma ile elde edilen havim değişmesi V=V1-V2 çok küçük mertebededir. Bundan dolayı sıvılar genellikle sıkıştırılamazlar. Fakat gaz halindeki akışkanlarda V farkı sıvılara kıyasla çok büyüktür. Sıkıştırma ile meydana gelen bu hacim değişmesi genel gaz denklemine göre gerçekleşir.

MEKANİK SIKIŞTIRMA Kompresörlerde mekanik sıkıştırma iki farklı şekilde gerçekleşir: Pozitif (gazı hapsederek) sıkıştırma ve kinetik (çarpma etkisi ile) sıkıştırma. Yandaki diyagramda pistonlu bir kompresörde pozitif sıkıştırma işlemi görülmektedir. P2 P1 V1 V2

MEKANİK SOĞUTMADA SIKIŞTIRMANIN ÖNEMİ Mekanik soğutma sisteminde çevrim, ancak dışarıdan bir iş vermek şartıyla sağlanır. Bu iş sıkıştırma işlemi için harcanan iş olup kompresörler tarafından elde edilir. Kompresörler çoğunlukla elektrik motorları ile bazen de içten yanmalı motorlarla tahrik edilir. Kısacası mekanik soğutma sistemindeki yoğunlaşma, buharlaşma ve genleşme işlemlerinin sağlanabilmesi sıkıştırmaya bağlıdır.

KOMPRESÖR TİPLERİ POZİTİF SIKIŞTIRMALI Pistonlu Paletli Helisel ve vida tipi Sarmal (scroll) tip KİNETİK SIKIŞTIRMALI Santrifüj

Açık Pistonlu Kompresör

Yarı Hermetik Pistonlu Kompresör Düz tip (I Tipi) W tipi

Hermetik Kompresör

Paletli (Rotari) Kompresör Kesiti

Paletli (Rotari) Kompresör

Helisel -Vidalı Kompresör

Sarmal (Scroll) Kompresör

Santrifüj Kompresör

AÇIK VE HERMETİK KOMPRESÖRLERİN FARKLARI Açık tiplerde elektrik motoru kompresörden ayrı olup, kayış-kasnak ve kavrama ile bağlanır. Hermetik tiplerde ise motor-kompresör aynı ortamda bulunur. Hermetik kompresörler küçük soğutma yükleri için (50 kW’a kadar), açık tipler ise büyük soğutma yükleri için kullanılır. Hermetik kompresörlerin motor sargıları soğutucu akışkandan ve yağından etkilenmez. Hermetik kompresörler uzun ömürlüdür. Hermetik kompresörler bakım gerektirmez.

PALETLİ KOMPRESÖRLERDE SIKIŞTIRMA Paletli kompresörler genellikle iki tipte yapılırlar: Çoklu döner kanatlı ve tek sabit kanatlı. Sıkıştırma işlemi döner rotor veya kanatların arasında gazın ötelenmesiyle yapılır. Döner kompresör ticari soğutma sahasında benimsenmemiştir bunun nedeni belki de özellikle düşük emme basınçlarında çalışırken çok yüksek boşaltma basınçlarına karsı pompalamada verimsiz olmasıdır.

HELİSEL VE DİŞLİ KOMPRESÖRLERDE SIKIŞTIRMA Gaz karşılıklı vida boşluklarını doldurmak üzere içeri çekilir. Rotorlar döndükçe vida arası boşluk vida arası boşluğu tecrit eden giriş ağzını geçerek hareket eder.Sürekli dönüş devamlı olarak gazın işgal ettiği alanı azaltır ki bu da sıkıştırmaya yol acar. Vidalar arası boşluk çıkış ağzıyla karsı karsıya gelince gaz boşalır. Kapasite kontrolü iç gaz dolaşımıyla sağlanır böylece tasarım kapasitesinin %10`una kadar düzgün bir kapasite düşümü sağlanır.

SARMAL (SCROLL) KOMPRESÖRLERDE SIKIŞTIRMA Sarmal kompresörlerde iç içe biri sabit, diğeri dairesel yönde eksantrik hareket eden iki sarmal bulunur. En dış kısımdan sarmal arasına alınan gaz hacmi, hareket etkisiyle yuvaya doğru ötelenir ve göbekten basma hattına verilir.

SANTRİFÜJ KOMPRESÖRLERDE SIKIŞTIRMA Santrifüj kompresörlerde pompalama işlemi çarpma-savurma etkisiyle gerçekleşir. Pompalama kuvveti pervane hızına ve donen pervane ile akan akışkanın (soğutucu) arasındaki acısal momente bağlıdır. Akışları sürekli olduğu için hacimsel kapasiteleri aynı boyuttaki pozitif yer değiştirmeli kompresörlerinkinden daha büyüktür. Şu anda santrifüj kompresörler 80-100 tondan başlayıp 8000 ton ve daha üstüne kadar uzanmaktadır.

ÇOKLU KOMPRESÖR UYGULAMALARININ AMACI Çoklu kompresör uygulamaları iki grupta incelenebilir: Seri ve paralel Birden fazla kompresör seri bağlanarak pompalama basıncı arttırılır ve daha derin soğutma yapılabilir. Paralel bağlı kompresörlerde ise sistemde dolaşan kütlesel debi artar. Dolayısıyla sistemin soğutma kapasitesi de artmış olur. Bu şekilde değişken yüklere cevap verilebilir. Arıza anında kompresör yedeklenmiş olur.

KOMPRESÖR DEĞİŞTİRİLİRKEN NELERE DİKKAT EDİLMELİ? Küçük kompresörlerde gücünü, basınç kademesini ve akışkan cinsini bilmek yeterlidir. Büyük güçlü kompresörlerde sistemin soğutma kapasitesi, çalışma sınırları ve akışkan cinsi dikkate alınmalıdır. Kompresör seçimlerinde kataloglardan yararlanılabilir. Bir çok kompresör firması kolay seçim amaçlı bilgisayar yazılımları hazırlamışlardır. Özellikle akışkan seçiminde yeni alternatif akışkanlara yönelmekte fayda vardır.

İMALATÇI VERİLERİNDEN BİR KOMPRESÖRÜN SEÇİMİ Örnek: Buharlaşma sıcaklığı –25 C, yoğunlaşma sıcaklığı 45 C, kızgınlık 8 K, aşırı soğutma 6 K olan 30 kW soğutma yükündeki R-404A akışkanlı bir soğutma sistemi için aşağıdaki markalardan kompresör seçimi yapınız: a)Dorin b)Frascold c)Copeland d)Bitzer e)Bock f)Grasso g)Carlyl

PİSTONLU KOMPRESÖRLERİN KONSTRÜKSİYONU Pistonlu kompresörlerin temel parçaları; piston, biyel, krank mili ve valflerdir. Diğer yardımcı parçalar ise yağ pompası, yataklar, servis valfleri ve diğer yardımcı elemanlardır. Bir pistonlu kompresörün konstrüksiyonu; açık tip, tam ve yarım hermetik olmasına ve üretilen parçaların tasarım şekline bağlıdır. Açık tiplerde ana mili taşıyan karter ve gövdenin üzerine cıvatalarla silindir bloğu monte edilir. Bloğun üzerinde contalar arasında valf pleyti ve son olarak silindir kapağı bulunur. Tam hermetik tiplerde kompresör ve motor aynı yuvada, yarı hermetiklerde komşu yuvalarda bulunur.

PİSTONLU BİR KOMPRESÖRÜN DOĞRU MONTAJI En sağlıklı sökme işlemi gerekli aletler tamamlandıktan sonra kompresörün montaj resmi (patlak perspektif) takip edilerek yapılabilir. Montaj resminde kompresörü oluşturan parçalar montaj sırasına göre numaralandırılır. Sökerken en yüksek numaradan başlamak gerekir. Sökülen parçaların kirlenmemesi ve kaybolmaması için bir kaba (leğen) konmasında fayda vardır. Sökülen parçalar bir solvent (R-236 fa, karbon tekrar klorür, sentetik tiner,vb.) ile temizlendikten sonra yıpranan parçalar değiştirilir, yataklar kontrol edilir, gerekiyorsa yenilenir. Kompresör tekrar monte edilir.

Kompresör Yuvaları Yarı hermetik pistonlu kompresörlere genellikle 17 kW’ın üzerindeki endüstriyel soğutma ve klima uygulamalarında rastlanır. Önceki şekilde yarı hermetik kompresörün montaj resmi görülmektedir. Şeklin ortasındaki dökme demirden yapılmış yuvadır. Silindirler ve motor açılmış haldedir. Bazı kompresörlerde sökülebilir silindir gömlekleri vardır. Yuvanın üzerindeki kapak, geçmeli pleyt ve diğer parçalar hassas olarak cıvata ile birleştirilmiştir. Pleytin alt ve üst kısımlarına sızdırmazlık için contalar takılmıştır.

Pistonlar Küçük tip açık ve yarı hermetik kompresörlerde genellikle üzerinde segman bulundurmayan dökme demir pistonlar kullanılır. Daha büyük kompresörlerde üzerinde segman yuvaları olan alüminyum pistonlar kullanılır. Kompresör pistonlar tasarım olarak ikiye ayrılır: otomotiv tipi ve kovan tipi.

Piston Kolları ve Pim Piston kolları (biyel) piston ile krank milini birbirine bağlar. Biyel ile piston arasında iki tarafından halka segmanlar ile sabitlenmiş piston pimi (perno) bulunur. Piston pimlerinin bir çoğu piston yuvalarına sıkı geçme olup kola takılan kısmı oynaktır. Kola sıkı geçen ancak piston yuvası oynak olan tiplerde mevcuttur. Piston kolları genellikle piston malzemelerine benzer malzemelerden yapılır. Tasarım olarak piston kolları iki ayrı tipte yapılır: Ayrık parçalı ve halka bağlantılı (Şekil).

Piston Kolları ve Pim Ayrık parçalı kol Halka bağlantılı kol

Krank Milleri (Ana mil) Pistonlu kompresörlerde iki ayrı tip krank mili kullanılır. Krank tipi ve eksantrik tip. Krank tipi ana mil ayrık bağlantılı piston kolları ile kullanılır. Üzerinde piston kolu bağlantısı için muylular, dengeleme için de karşı ağırlıklar bulunmaktadır. Eksantrik şeklindeki ana mil ise düzgün bir mil olup üzerine her silindir için bir teker monte edilmiştir. Bu tekerler merkezden hafif kaçık bir şekilde (eksantrik) bağlanmış olup pistonların eksenel hareketlerini bu şekilde sağlarlar. Her iki tip krank mili kompresör yuvasına ana yatak denen kısımlarından yataklanır ve bu yataklar krank milini, biyel ve pistonları taşır, yuva içinde dönebilirler.

Krank Milleri (Ana mil)

Supaplar (Valfler) Kompresör supapları, akışkan buharının sıkıştırma odasına giriş ve çıkışını kontrol ederler. Tarak tipi ve halka tipi olmak üzere iki temel supap tasarımı mevcuttur. Her iki supap tipi soğutucu akışkan buharının basıncıyla açılır. Piston ÜÖN’dan aşağıya inerken silindir içindeki basınç emme tarafından daha alta düşer. Emme hattı basıncı emme valfini iterek açar. Piston sıkıştırma strokunda AÖN’dan ÜÖN’ya hareket ederken silindir içindeki basınç basma hattı basıncından daha yükseğe çıkarken basma valfi açılarak gaz basma hattına gönderilir.

Supaplar (Valfler) Tarak tipi Halka tipi

YÜK BOŞALTMA SİSTEMLERİ Büyük pistonlu kompresörlerde, ilk hareket esnasında yüksüz kalkış için silindirlerin bir kısmını boşta çalıştıran, silindir yük boşaltıcıları mevcuttur. Bir silindir yük boşaltıcısı, emiş valf setini açık konuma getiren bir cihazdır. Bu cihaz yağlama yağı basıncıyla çalışır ve bir solenoid valf ile kontrol edilir. Kompresör ilk hareket esnasında veya yüklendiğinde solenoid valf enerjilenerek silindir yük boşaltma mekanizmasına yağ gönderir. Dolayısıyla emiş velfi açık konuma getirilerek kapasite kontrolü de yapılmış olur.

YÜK BOŞALTMA SİSTEMLERİ

KOMPRESÖRLERİN YAĞLANMASI Kompresörün iyi bir şekilde yağlanması için baslıca iki yöntem kullanılır:(1)Çarpmalı yağlama (2)Pompalı (basınçlı) yağlama İlk yöntemde yağlama krank milinin karterdeki yağın içinde dönmesiyle baslar.Krank milinin üstündeki kepçe veya birimler yağa batar ve onu yatakların üstüne veya yataklara açılan küçük kanallara fırlatır.Yağ pistonların ve silindir cidarlarının üstüne de fırlatılır.Böylece bu elemanlar arasında buhar sızdırmazlığı da sağlanmış olur. Basınç sisteminde yağı yataklara keçelere piston pimlerine pistonlara ve silindir cidarlarına pompalamak için küçük bir pompa kullanılır.

KOMPRESÖR YAĞLARI MİNERAL YAĞLAR SENTETİK YAĞLAR MO: Mineral yağlar (150 SSU veya 300 SSU) Kullanıldığı akışkanlar: POE: Poli ester yağlar AB: Alkali benzen yağlar Kullanıldıkları akışkanlar:

SUSTURUCULAR Pistonlu kompresörler pompalanan soğutucu buharı etkisiyle gürültü yaparlar. Bu gürültü rahatsız edicidir. Büyük hermetik kompresörlerde dom içerisinde özel gürültü kontrol cihazları vardır. Büyük kapasiteli diğer kompresörlerde basma hattı susturucuları mevcuttur. Bu susturucu üzerinde gazı saptıran gözenekli odacıkları mevcuttur.

TİTREŞİM EMİCİLER Özellikle pistonlu kompresörler çalışırken titreşim yaparlar ve bu titreşimler gürültüye, boru bağlantılarının gevşemesine neden olduğu için istenmez. Bu titreşimleri önlemek amacıyla kompresör kaidelerinde lastik takozlar veya yaylı izolatörler kullanılır. Ayrıca boru hatlarına kompresör ana miline paralel olacak şekilde titreşim emici elemanlar kullanılırsa kompresör titreşimleri borulara aktarılmamış olur.

Lastik takoz Yaylı izolatör Titreşim emici

5.BÖLÜMLE İLGİLİ SORULAR 1.Mekanik sıkıştırma kavramını P-V diyagramı yardımıyla açıklayınız. 2.Açık ve hermetik kompresörler arasındaki temel farklar nelerdir? 3.Paletli kompresörlerde sıkıştırma nasıl yapılır? 4.Helisel ve dişli kompresörlerde sıkıştırma nasıl yapılır? 5.Santrifüj kompresörlerde sıkıştırma nasıl yapılır? 6.Sarmal (scroll) kompresörlerde sıkıştırma nasıl yapılır? 7.Çoklu kompresör uygulamalarının amacı ve temel tipleri nelerdir? 8.Kompresör yuvaları ve pistonlar hakkında bilgi veriniz. 9.Piston kolları ve krank milleri hakkında bilgi veriniz. 10.Kompresörlerde yüksüz kalkış yöntemi niçin uygulanır? 11.Kompresörlerde kullanılan yağlama yöntemleri nelerdir? 12.Kompresörlerde gürültü ve titreşimler nasıl önlenir?