皆さん、圧縮機の問題でお助けください
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今日、上司に新しい水素圧縮機に関する質問を2つされました。往復式の圧縮機で、なぜ圧縮機の1段目と2段目のシリンダーは円筒形なのに、3段目と4段目は四角形なのか、またなぜ圧縮機の出口にある緩衝タンクはどんどん小さくなっていくのか、特に4段目の出口にある緩衝タンクが最も小さいのはなぜなのか、誰か説明してくれませんか？私は設備の専門家ではないので、この疑問が解けません
自分でやってみますが、皆さんのような達人に説明していただけませんか？
入口流量が変わらない状況下で、ガスが圧縮されるにつれて体積はますます小さくなり、そのためシリンダーの直径とバッファタンクの体積も減少する。しかし、圧力は上昇し、危険性もかなり高まります。当社の4M65の出口圧力は22.6Mpaで、3段階の圧縮を行い、3段目の出口バッファタンクは直接球形に作られています。
ええ、学びました。では、シリンダーの形状が異なるのは、どのような考慮に基づいているのでしょうか？
バッファタンクの容量は工程上の理由によるもので、単位時間あたりの各圧縮プレスによる水素の圧縮量は一定であり、圧縮が進むごとに水素の密度は高くなり、体積は縮小し、圧力は上昇する。 シリンダーの断面形状は？シリンダーの内部構造が四角形であることを確認していただけますか？——理論上、矩形の材料は同等の円形の材料よりも力に弱い。設置が容易になるなどの理由で、内側の断面は円形に、外側のケースは四角形に設計されているのでしょうか。どうせシリンダーボディが小さくなるので、材料の使用量の差は大きくない
緩衝タンクの容積に関する質問には、すでに回答があります。第一・第二シリンダーと第三・第四シリンダーの形状についてですが、まずこれらのシリンダーの内部構造はすべて同じで、異なるのは外側の形状だけです。先生が言っていたような気がしますが、圧縮機のシリンダーには鋳造と鍛造の2種類があり、鋳造シリンダーは製造工程が簡単ですが強度が低く、高い圧力には耐えられません。一方、鍛造シリンダーは製造が難しいですが、強度も高いです。鋳造シリンダーは一度に成形することができ、金型の形状に従って円筒形に鋳造すれば材料も少なくて済みます。一方、鍛造シリンダーの場合は外側を切断・研磨する必要があるかもしれず、四角形に作る方がより簡単で手間がかからないでしょう。これは私の推測です。正確かどうかは師匠に聞いてみる必要があります。結果が出たら、教えていただけると嬉しいです
緩衝タンクの容積変化に関する質問には、すでに回答が出ています。シリンダーの外形が異なる問題として、まず外側がどのような形状であっても、その内部の断面は常に円形である。外観の形状はシリンダーの製造工程に関係しているのではないかと思います。第一・第二のシリンダーの圧力が低い場合は、製造が比較的簡単でコストも安いが強度もやや低い鋳造シリンダーを使用でき、金型の形状に応じて一度に直接鋳造して成形し、円筒状のため材料も少なくて済む；3級および4級のシリンダーでは圧力が高いため、製造が難しく価格も高いが高い圧力に耐えられる高強度の鍛造シリンダーを使用できる。鍛造シリンダーは鍛造後、外形が不規則になることがあり、切削や研磨が必要になる。円筒形にする場合は作業量が非常に多くなる可能性があるため、単純に四角形に切削する。これは私の推測です。実際の状況かどうかは先生にお聞きする必要があります。もし質問者様が正解をご存知でしたら、教えていただけると幸いです。ありがとうございます
“三級四級（正方形）はなぜ形が違うのか？？外見のことですか？？冷却水ジャケットの中空構造の形状でしょうか？
ええ、そうです。中は円筒形ですが、見た目が違うのは一次および二次のエアバルブの数が異なるためです（出入り用のエアバルブは合計で4つ）。見た目を美しくするためでしょうか？
円筒は鋳造で、四角形は鍛造です。鍛造の方が鋳造よりも圧力レベルがはるかに高く、1級と2級は圧力が低いため鋳造を、3級と4級は圧力が高いため鍛造を使用します。もちろん、価格も異なります
一次圧力と二次圧力が低く、単位体積が大きく、鋳造シリンダーブロック。3級と4級は圧力が高いので、鍛造品を使えば四角形に作ることができます。緩衝タンクがどんどん小さくなるのは、圧力が高まり体積や質量が変化するためで、大きくする必要はないのです。
シリンダーの形状に関する問題は次のようなものです。第一段階のシリンダーと第二段階のシリンダーではガス圧がまだ低いため、鋳造されたシリンダーが使用されます。シリンダーは球状黒鉛鋳鉄または灰鉄で鋳造され、ほとんどが鋳鉄を使用しています。炭素鋼の機械的性質は鋳鉄よりも優れています。なぜ炭素鋼で鋳造しないのか？（アメリカの製造業者でさえも、ずっと鋳鉄を使用している）鋳鉄は鋳造性に優れ、内部の収縮孔が比較的少なく、また振動吸収の面でも利点がある。技術の発展に伴い、最近では鋳鋼製のシリンダーもいくつか登場しています。鋳造工程にはより高い要求があります。 高圧段のシリンダーは一般的に鍛造品が使用される。鍛造品とは、一つの鉄塊（鋼塊）のことで、特に圧縮されるガスは水素やヘリウムなど、分子数が少ないガスです。漏れやすいため、万全を期して鍛造鋼製のシリンダーを使用し、シリンダー内部の空洞を一括して加工しています。そうなると、材料コストが高くなります。経済性と安全性を考慮して、1次および2次シリンダーには鋳造品を、高圧段には鍛造品を使用する。鍛造品のほとんどは四角形で、加工時の位置決めがしやすい。
はい、ありがとうございます。勉強しました！！
一般的に1段目と2段目の圧力は低いため、鋳鋼製のシリンダーが使用されます。一方、四角形のシリンダーは鍛鋼製で、耐圧性が高いです。シリンダーヘッド側とクランクシャフト側にそれぞれ1つずつ吸排気バルブがあり、合計で4つある。ガスバッファタンクについて：第1段階の圧力が低く、ガスの体積が大きいため、圧力容器の体積も大きくなります。段数が多くなるほど圧力容器の体積は小さくなり、耐圧レベルが高くなるほどガスの圧力も高くなります。
圧縮機が後ろに行くほど圧力は高くなり、圧力と関係があり、さらにガスは圧縮されると体積がどんどん小さくなる。シリンダーの形状は、工場の鍛造や設計に関連しており、コストの制約もあります