ลักษณะทั่วไป (General Features)                  

เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานสองทาง เป็นการพัฒนามาจากเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานทางเดียว กล่าวคือ เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่อัดอากาศในจังหวะอัดจึงจะได้งานหนึ่งครั้ง แต่ในจังหวะที่ลูกสูบเคลื่อนที่กลับจะไม่ได้งาน ดังนั้นจึงได้มีการออกแบบเครื่องอัดอากาศให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่กลับก็จะทำการอัดอากาศได้ด้วย หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือการอัดอากาศจะเกิดขึ้นในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ทั้งไปและกลับนั่นเองเราจึงเรียกเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานสองทาง   

เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานสองทาง โดยทั่ว ๆ ไปจะประกอบด้วยกระบอกสูบ (Cylinder), ตัวเรือนเครื่องสูบ (Frame), เพลาข้อเหวี่ยง (Crankshaft) และก้านสูบ (Connecting Rod) ดังรูปที่ 1, 2 แสดงเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานสองทาง   

รูปที่ 1 แสดงเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบในแนวดิ่งชนิดได้งานสองทาง      

รูปที่ 2 แสดงเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบในแนวดิ่งชนิดได้งานสองทางพร้อมถังอากาศอัด 

ถ้าหากว่าเราต้องการอากาศอัดในปริมาณมาก ๆ การพิจารณาเลือกใช้เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานสองทางก็จะมีความเหมาะสมมากกว่าชนิดได้งานทางเดียว และมีรูปแบบให้เลือกอีกมากมาย อาทิ เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบซึ่งมีการทำงานหลายขั้นตอน (Multi-staging) หรืออาจจะเป็นเครื่องอัดอากาศที่มีลูกสูบหลายสูบ เป็นต้น ตัวอย่างเช่น เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบในแนวรัศมี จำนวน 4 สูบ แบบสองขั้นตอน สามารถอัดอากาศให้มีค่าความดันได้สูงถึง 100 psig (6.9 bars) ดังรูปที่ 3 แสดงเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบในแนวรัศมี จำนวน 4 สูบ โดยมีเพลาข้อเหวี่ยง 1 เพลา ถ่ายทอดกำลังงานไปยังลูกสูบต่าง ๆ ในกระบวนการอัดอากาศในขั้นตอนแรก จะใช้การอัดอากาศจากลูกสูบจำนวน 2 ลูก โดยอัดอากาศให้ได้ความดันประมาณ 26 psig (1.8 bars) และในกระบวนการอัดอากาศในขั้นตอนที่สอง ก็จะใช้การอัดอากาศจากลูกสูบจำนวน 2 ลูก ทำการอัดอากาศที่ได้จากการอัดในขั้นตอนแรก ให้ได้ความดันเพิ่มสูงขึ้นเป็น 100 psig (6.9 bars)    

อากาศอัดที่ได้จากการอัดในขั้นตอนแรก จะถูกระบายความร้อนโดยอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) หลังจากนั้นอากาศอัดที่ถูกระบายความร้อนออกไป ก็จะถูกส่งเข้าไปสู่กระบวนการอัดในขั้นตอนที่สองต่อไป ลักษณะการระบายความร้อนออกจากอากาศอัดที่ได้จากการอัดในขั้นตอนแรก ก่อนที่จะส่งอากาศอัดดังกล่าวไปสู่กระบวนการอัดในขั้นตอนที่สอง เราเรียกว่า การระบายความร้อนระหว่างขั้นตอน (Intercooling) 

รูปที่ 3  แสดงเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบในแนวรัศมี จำนวน 4 สูบ ชนิดได้งานสองทาง    

เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานสองทาง จะมีขนาดใช้งานเล็กสุดตั้งแต่ 10 แรงม้า (7.5 kW) ไปจนถึงขนาดใหญ่สุดถึง 1,000 แรงม้า (750 kW) โดยให้ความดันของอากาศอัดสูงมากกว่า 1,000 psig (> 100 bars)     

กรณีเป็นเครื่องอัดอากาศขนาด 1 สูบ แบบขั้นตอนเดียว จะมีขนาดประมาณ 125 แรงม้า (93 kW) จะสามารถอัดอากาศได้ความดันประมาณ 100 psig (6.9bars)         

กรณีเป็นเครื่องอัดอากาศชนิดได้งานสองทาง แบบสองขั้นตอน จะมีขนาดเริ่มต้นประมาณ 75 แรงม้า (56 kW) จะสามารถอัดอากาศได้ความดันประมาณ 100 psig (6.9 bars) ดังรูปที่ 4 แสดงเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานสองทาง การทำงานแบบสองขั้นตอน ขนาด 125 แรงม้าติดตั้งอยู่ภายในโรงงานอุตสาหกรรมกระดาษ   

รูปที่ 4  แสดงเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานสองทาง มีการทำงานแบบสองขั้นตอน     

เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานสองทาง โดยทั่ว ๆ ไปแล้วจะใช้กับงานหนักและจะต้องมีการบริการอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ดังนั้นการระบายความร้อนออกจากระบบจึงมีความสำคัญมากซึ่งจะมีผลต่อการออกแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการออกแบบสร้างให้กระบอกสูบและฝาสูบมีช่องทางน้ำเพื่อการระบายความร้อนออกจากระบบให้มากที่สุด ดังรูปที่ 5

รูปที่ 5 แสดงการระบายความร้อนด้วยน้ำบริเวณฝาสูบและเสื้อสูบของเครื่องอัดอากาศ

เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานสองทาง โดยทั่ว ๆ ไปจะมีส่วนของหัวอัดแยกออกมาจากส่วนของตัวเรือนเครื่องอัดอากาศ ทั้งนี้เพื่อป้องกันการรั่วไหลของอากาศอัดและง่ายต่อการซ่อมแซมและบำรุงรักษา ดังรูปที่ 6

รูปที่ 6 แสดงส่วนของหัวอัดแยกออกมาจากส่วนของตัวเรือนเครื่องอัดอากาศ

การหล่อลื่น (Lubrication)

การหล่อลื่นเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบชนิดได้งานสองทาง จะมีระบบการหล่อลื่นแบบวิดสาด (Splash System), แบบความดัน (Force–Feed System) และแบบผสม (Combination of Both) เครื่องอัดอากาศจะใช้ระบบการหล่อลื่นแบบใดนั้นขึ้นอยู่กับประเภท, ขนาด และลักษณะการใช้งานของเครื่องอัดอากาศ 

เครื่องอัดอากาศที่มีการหล่อลื่นด้วยตัวเอง (Non Lubricated Compressors)

เครื่องอัดอากาศที่มีการหล่อลื่นด้วยตนเองหรือเครื่องอัดอากาศที่ไม่ใช้สารหล่อลื่น มีการออกแบบมาเพื่อใช้การงานที่ไม่ต้องการให้อากาศอัดมีการปนเปื้อนกับไอน้ำมัน ต้องการอากาศอัดที่มีคุณภาพสูงปราศจากสิ่งเจือปนใด ๆ มีหลักในการออกแบบคือจะออกแบบให้กระบอกสูบทำงานได้โดยไม่ต้องมีการหล่อลื่น ดังนั้นแหวนลูกสูบและชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่จึงต้องทำมาจากวัสดุชนิดพิเศษที่มีคุณสมบัติในการหล่อลื่นตัวเอง อาทิ การเคลือบด้วยสาร Teflon เป็นต้น

 รูปที่ 7 แสดงลักษณะเครื่องอัดอากาศที่มีการหล่อลื่นด้วยตัวเองขนาดต่าง ๆ กัน

รูปที่ 8 แสดงลักษณะภายในของเครื่องอัดอากาศที่มีการหล่อลื่นด้วยตัวเอง และแหวนลูกสูบทำจากวัสดุชนิดพิเศษซึ่งมีคุณสมบัติในการหล่อลื่นตัวเอง

*ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องจักรกลเกษตร คณะวิศวกรรมและเทคโนโลยีการเกษตร สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล คลองหก อ.ธัญบุรี จ.ปทุมธานี

Compressed Air and Gas Institute. 1989. Compressed Air and Gas Handbook. 5th. Ed. New Jersey . Prentice Hall Co.,