يُحدَّد حجم خزان الهواء المضغوط من ثلاث قيم: تدفق الضاغط، والفرق بين ضغط الإيقاف وضغط إعادة التشغيل، وعدد مرات التشغيل في الساعة الذي يتحمله الضاغط. المعادلة المعتادة هي V = 0.25 × Q × p₀ / (f × Δp). لضاغط لولبي بتدفق 1700 l/min، مع فرق ضغط 1 bar و60 دورة في الساعة، تعطي نحو 430 L، أي خزاناً قياسياً بسعة 500 L.
ما دور الخزان
- تخزين الهواء لتغطية ذروات الاستهلاك دون انتظار الضاغط.
- تقليل مرات التشغيل. بلا احتياطي، يشتغل الضاغط ويتوقف باستمرار، مما يُبلي المحرك والملامسات.
- تثبيت ضغط الشبكة، لتعمل الأدوات بضغط منتظم.
- تجميع جزء من الماء. يتباطأ الهواء ويبرد داخله: يترسب الماء في القاع، ومن هناك يجب تصريفه.
الخزان لا يعوّض ضاغطاً صغيراً جداً. إذا تجاوز الاستهلاك التدفق مدة طويلة، يفرغ الاحتياطي وينخفض الضغط رغم ذلك. والخزان أيضاً معدة تحت الضغط، لها قواعد فحص خاصة بها: نشرحها في دليلنا عن أنظمة خزانات الهواء.
المعادلة، حداً بحد
V = 0.25 × Q × p₀ / (f × Δp)
- V: حجم الخزان.
- Q: تدفق الضاغط بالهواء الحر (FAD)، كما في بطاقته الفنية.
- p₀: الضغط الجوي، 1.013 bar. وهي قيمة فيزيائية معيارية عند مستوى سطح البحر.
- f: العدد الأقصى للدورات، أي مرات التشغيل، المسموح به في الساعة.
- Δp: الفرق بين ضغط الإيقاف وضغط إعادة التشغيل، بوحدة bar.
عملياً، مع Q بوحدة l/min وf بالدورات في الساعة، تصبح المعادلة: V (L) = 15 × Q × 1.013 / (f × Δp). يأتي المعامل 15 من تحويل الوحدات (0.25 × 60).
من أين يأتي 0.25؟ يملأ الضاغط الخزان بفائض تدفقه على الاستهلاك، ثم يفرغ الخزان بإيقاع الاستهلاك. يبيّن الحساب أن الدورات تكون أقرب ما يمكن عندما تستهلك الورشة نصف تدفق الضاغط تماماً. يوافق 0.25 هذه الحالة، وهي الأسوأ: الخزان المحسوب يحترم حد مرات التشغيل مهما كان الاستهلاك.
تطبّق حاسبة حجم الخزان لدينا هذه المعادلة. قيمها الافتراضية تقريبية: فرق ضغط 1 bar و60 دورة في الساعة للضاغط اللولبي، و2 bar و20 دورة للضاغط المكبسي الذي يتحمل مرات تشغيل أقل.
المثال 1، ضاغط لولبي منفرد
يعطي S 110 تدفقاً قدره 1700 l/min عند 8 bar. ويُسلَّم دون خزان. مع فرق ضغط 1 bar و60 دورة في الساعة:
- 15 × 1700 = 25500
- 25500 × 1.013 = 25832
- 60 × 1 = 60
- 25832 / 60 = 431 L، أي خزان قياسي بسعة 500 L.
إذا قلّصت فرق الضغط إلى 0.5 bar للحصول على ضغط أكثر ثباتاً، يتضاعف الحجم: 861 L، أي 900 L. فرق الضغط هو الإعداد الأكثر تأثيراً.
الحساب نفسه للسلسلة S، مع فرق ضغط 1 bar و60 دورة في الساعة:
| الطراز | التدفق (البطاقة الفنية) | الحجم المحسوب | الخزان القياسي |
|---|---|---|---|
| S 55 | 600 l/min عند 8 bar | 152 L | 200 L |
| S 75 | 1100 l/min عند 8 bar | 279 L | 300 L |
| S 110 | 1700 l/min عند 8 bar | 431 L | 500 L |
| S 150 | 2200 l/min عند 8 bar | 558 L | 720 L |
| S 220 PM | 3200 l/min عند 10 bar | 811 L | 900 L |
المثال 2، ضاغط مكبسي
يعطي E 75 تدفقاً قدره 0.9 m³/min، أي 900 l/min، مع خزان مدمج بسعة 180 L. مع فرق ضغط 2 bar و20 دورة في الساعة، تعطي المعادلة 15 × 900 × 1.013 / (20 × 2) = 342 L.
ويمكن أيضاً قلب المعادلة لحساب الدورات التي يفرضها خزان معين: f = 15 × Q × 1.013 / (V × Δp). مع خزان 180 L: 15 × 900 × 1.013 / (180 × 2) = نحو 38 دورة في الساعة في أسوأ الحالات.
وهذا يتفق مع الاستعمال المقصود للضاغط المكبسي: تشغيل متقطع مع فترات راحة. إذا كان الهواء يُستهلك معظم اليوم، فليس تكبير الخزان هو الحل الأول: إنها علامة على أن الضاغط اللولبي أنسب.
المثال 3، ضاغط 4 في 1 بخزان مدمج
تضم ضواغط السلسلة K خزاناً مدمجاً بسعة 420 L (K 75) أو 340 L (K 110 وK 150)، مع المجفف والترشيح. وهي تعمل بسرعة متغيرة: عندما ينخفض الطلب، يبطئ المحرك بدلاً من أن يتوقف، وتكون مرات التشغيل أقل بكثير مما تفترضه المعادلة. ويحتفظ الخزان بدوره في الذروات وفي الفترات التي ينزل فيها الاستهلاك تحت السرعة الدنيا. إذا كانت أدواتك تستهلك الهواء بدفعات قوية، يبقى خزان إضافي على الشبكة مفيداً.
متى تختار حجماً أكبر
- استهلاك على دفعات أو مكان طلاء: اختر خزاناً أكبر من الحد الأدنى المحسوب.
- توسعة مخطط لها: مكان عمل إضافي بعد سنتين يُحسب حسابه الآن.
- ذروة قوية جداً في مكان واحد: يُحسب خزان احتياطي قرب هذا المكان على أساس مدة الدفعة، كما في مقالنا عن خزان الاحتياطي لآلة الفرز البصري.
الخزان الأكبر لا يزيد استهلاك الطاقة: إنه يباعد بين مرات التشغيل ويثبّت الضغط.
اختيار الخزان نفسه
- الضغط: يجب أن يتجاوز ضغطه الأقصى الضغط المضبوط على الضاغط. لآلة بضغط 13 bar، خذ خزاناً بضغط 13 bar.
- الحماية الداخلية: يقاوم الخزان المجلفن التآكل حتى عندما يدخل الهواء رطباً دون مجفف قبله. ويناسب الخزان الفولاذي المطلي التركيبات التي يوجد فيها مجفف قبله.
- الموقع: أقرب ما يمكن إلى الضاغط، مع مصرّف عند النقطة الأدنى، والمجفف بعد الخزان.
تتوفر خزانات الهواء المضغوط لدينا بنسخة عمودية سعة 1000 L، بضغط 10 أو 13 bar، مطلية أو مجلفنة، وبنسخة أفقية. احسب باستعمال حاسبة حجم الخزان، أو دع أداة التهيئة تقترح مجموعة من ضاغط وخزان ومجفف انطلاقاً من أدواتك. لشبكة قائمة، اذكر الخزان الموجود في طلب عرض السعر.