Spiral (Scroll) Kompresörler

ASHRAE HVAC Sistem ve Ekipman Elkitabı’na göre (ASHRAE 2004, Bölüm 34) spiral (scroll) kompresörler, spiral şeklinde iç içe geçmiş iki eleman ile sıkıştırma yapan, yörüngesel hareketli, pozitif yer değiştirme makinalarıdır.

Spiral kompresör kavramı ve çalışma prensibi açıklandığı zaman, ASHRAE’nin bu kısa ve oldukça karmaşık tanımının anlaşılmasının ne denli kolay olduğu görülecektir. Gerçekten spiral kompresörün nasıl çalıştığı açıklandığında, her zaman, “Bu kadar kolay bir şeyi ben neden düşünemedim” sorusu akla gelir. Bu makalenin amacı spiral kompresörün çalışma prensibini ve uygulama alanlarını açıklamak, aynı zamanda performans, verim ve güvenirliğini tartışmaktır.

ASHRAE, yukarıda belirtildiği gibi, spiral kompresörleri yörüngesel hareket yapan pozitif yer değiştirme kompresörleri olarak sınıflandırır. Pratikte, spiral kompresörler genellikle, ikiz vidalı, tek vidalı, dönel ve yuvarlanmalı pistonlu kompresörler gibi “döner (rotary) makina” olarak kabul edilirler. ASHRAE’nin yaptığı sınıflandırma teknik olarak tam doğru olmakla birlikte hava koşullandırma pazarında çok belirleyici değildir. Hava soğutmalı su soğutucuları gibi ticari uygulamalarda, yörüngesel hareketli spiral kompresörler ve döner ikiz-vidalı kompresörlerin ikisi de geçerli pozitif yer değiştirme teknolojileridir. Bu kompresörler, sıkıştırıcı elemanlarının döner hareketi ile, pistonlu kompresörlerde pistonların doğrusal, santrifuj kompresörlerin spin hareketinden ayırılırlar.

Spiral (Scroll) Kompresörler

Spiral (Scroll) Kompresörün Tarihi ve Gelişimi

Spiral kompresör düşüncesi yeni değildir, ancak teknolojisi oldukça yenidir. İlk spiral kompresörün patent tarihi 1905’lere kadar uzanır. İlk spiral kompresör tasarımı, zamanının çok ilerisinde olan Leon Creux isimli bir Fransız mühendis tarafından gerçekleştirildi. 1970’li yıllara kadar hassas işleme teknolojilerindeki gelişmeler, çalışabilir spiral kompresör prototiplerin yapılmasını olanaklı kıldı. Özellikle Japonya ve Amerika’da gelişmeler devam etti ve 1980’lerin ortalarında HVAC ve soğutma uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

Günümüzde birçok ticari işyeri ve konut uygulamasında spiral kompresörlerin kullanıldığı görülüyor. Öte yandan, spiral kompresörlerden daha eski tarihte tasarlanmalarına karşın vidalı kompresörlerin hava koşullandırma alanında uygulanması oldukça yenidir. Vidalı kompresörlerle ilgili ilk patent 1878 yılında alınmıştı. Ancak modern ikiz-vidalı kompresör 1935 yılında üretilebildi ve endrüstriyel uygulamalarda kullanılmaya başlandı. Hava koşullandırma alanında kullanımı ise 20. yüzyıl sonlarında gerçekleşebildi.

Scroll Kompresör Çalışma Prensibi

Spiral Geometrisi

Tanım olarak kıvrılma, bir merkez etrafında dönme ya da bükülmedir. Her kıvrım bir spiraldir. Spiral, sabit bir merkez etrafında gittikçe büyüyen yarıçap üzerinde hareket eden bir noktanın konumu ile tanımlanan dairesel bir eğridir ve bir ya da daha fazla kıvrıma sahip olabilir. Temel bir matematiksel eşitliğin varyasyonları ile tanımlanan birçok değişik spiral türü vardır. Temel spiral formu “r=aθ“ basit eşitliği ile gösterilen Arşimet Spirali‘dir. Bu eşitlikte “r” sabit bir merkeze göre yarıçap, “a” sabit bir sayı ve “θ” ise açıdır (kutupsal koordinatlarda) Bazı spiral tipleri; “hiperbolik, parabolik, logaritmik ve involut“tür. Basit bir spirale üçüncü boyut eklenirse sonuç, rulo yapılmış bir kağıt şeridi görüntüsüne benzeyen halka şeklinde sarılmış bir yüzey olur.

Makalenin Devamı