En membrankompressor (diafragmakompressor) är en positivförträngande kompressor som komprimerar gas utan att gasen kommer i kontakt med olja eller rörliga metalldelar. Ett flexibelt membran drivs fram och tillbaka så att gas sugs in och trycks ut genom backventiler. Resultatet är ren, läckagefri komprimering som lämpar sig för känsliga, reaktiva eller giftiga gaser.
Grundprincip
- En elmotor driver en vevaxel eller excenter som påverkar en kolv i ett hydraul- eller luftfyllt system bakom membranet.
- Tryckvariationerna bakom membranet böjer membranet in mot gaskammaren (kompression) eller drar det tillbaka (insug).
- Två backventiler styr flödet: insug öppnar när kammartrycket sjunker och utblås öppnar när trycket stiger över utloppets tryck.
- Membranet utgör en hermetisk barriär som håller gassidan oljefri och kontamineringsfri.
Huvudkomponenter
- Elmotor och transmission, ofta med frekvensomriktare.
- Hydraulsektion (på oljedrivna modeller): kolv, ackumulator, tryckbegränsningsventil och oljekylare.
- Membranpaket: enkel-, dubbel- eller trippelmembran. Material väljs efter gas, till exempel PTFE-kompositer eller metallmembran.
- Kompressionskammare med insugs- och utblåsventiler.
- Kylning: mantelkylning och/eller externa kylare, särskilt mellan steg vid flerstegskomprimering.
- Övervakning: tryck- och temperatursensorer, membranbrottgivare, vibrations- och läckagedetektering.
Så går en cykel till
- Insug: Membranet dras tillbaka, trycket sjunker och insugsventilen öppnar så att gas fyller kammaren.
- Kompression: Membranet pressas fram, trycket stiger och utblåsventilen öppnar så att gasen lämnar kammaren.
- Återställning: Ventilerna stängs och cykeln upprepas.
Flerstegskomprimering och temperatur
För att nå högre sluttryck används flera steg med kylning mellan varje steg. Kompression genererar värme, och interkylare behövs för att skydda ventiler och material, hålla verkningsgraden uppe och möjliggöra högre tryck utan onödig belastning.
Fördelar och begränsningar
Fördelar
- Oljefri gas och hög renhet.
- Mycket täta system med minimala läckage.
- God kemisk kompatibilitet med korrosiva eller reaktiva gaser.
- Bra reglerbarhet via varvtal och ibland slaglängd.
Begränsningar
- Lägre flöden än många kolv- och skruvkompressorer i samma storlek.
- Membranet är en slitdel som kräver planerat byte.
- Positivförträngande funktion ger pulsation; dämpare behövs ofta.
Vanliga användningsområden
- Vätgas: påfyllning, buffertsystem, bränslecellstest.
- Syrgas: medicinsk och industriell användning där oljefrihet är kritisk.
- Klor, klorväte, SF6, ammoniak, halogener: giftiga och korrosiva gaser.
- Halvledar- och processteknik: högrenhetsgas.
- Flaskfyllning och provtryckning: rena och kontrollerade höga tryck.
Drift och styrning
- Kapacitetskontroll: Vanligen varvtalsreglering; vissa maskiner erbjuder även justerbar slaglängd.
- Start/stopplogik: Tryckband i luft- eller gasmottagare eller styrsignal från processen.
- Skydd: Tryckbegränsningsventil per steg, högtemperaturlarm, lågflödes- och membranbrottlarm.
- Filtrering: Inloppsfilter skyddar ventiler; finfilter efter sista steg vid höga renhetskrav.
- Pulsationsdämpning: Dämpare på utloppen för stabilt nät och lägre vibrationer.
Material- och konstruktionsval
- Membran: PTFE-kompositer för kemisk resistens, elastomerkompositer för flexibilitet, metallmembran för hög temperatur.
- Ventilsäten och kammarväggar: Rostfritt stål eller nickelbaserade legeringar för korrosiva gaser.
- Tätningar: Gassidan hålls så tät och “torr” som möjligt.
- Klassning: ATEX och rätt instrumentering vid brandfarliga gaser.
Installation – bästa praxis
- Säkerställ tillräcklig kylning och övervaka temperaturer mellan steg.
- Använd korta, styva rör med mjuka böjar samt pulsationsdämpare.
- Vibrationer hanteras med rätt fundament och elastomerfötter.
- Instrumentera tryck, temperatur, differentialtryck över filter och kylar, samt membranövervakning.
- Säkerhet med gasdetektorer, ventilerat maskinrum och korrekt avblåsning.
Underhåll
- Membran: Byts enligt schema beroende på gas och drifttimmar.
- Ventiler: Rengör eller byt vid läckage eller ökat tryckfall.
- Hydraulolja: Byt enligt schema och håll den fri från luft och partiklar.
- Tillståndsbaserat underhåll: Följ temperaturer, vibrationer, läckageindikering och effektförbrukning.
- Reservdelar: Håll membransats, ventilkit och kritiska givare i lager.
Dimensionering – checklista
- Gassammansättning, renhet, fukt, giftighet och brännbarhet.
- Inlopps- och utloppstryck, målflöde och driftcykel.
- Tillåten gastemperatur och behov av interkylare.
- Renhetskrav och materialkompatibilitet.
- Miljö och klassning (ATEX, renrum, IP-klass, buller).
- Kylvatten/luft, elnät och styrsystem (PLC/SCADA).
- Serviceintervall, reservdelstillgång och total ägandekostnad.
Jämförelse med andra kompressorer
- Kolvkompressor: Högre flöden men risk för oljemigration och mer komplex tätning.
- Skruvkompressor: Bra för stora, kontinuerliga flöden men ofta oljeförande och mindre lämplig för reaktiva gaser.
- Membrankompressor: Förstahandsval när renhet, täthet och kemisk kompatibilitet är viktigast.
Sammanfattning
Membrankompressorn komprimerar gas genom ett flexibelt membran som varierar kammarvolymen bakom två backventiler. Gassidan hålls helt separerad från olja och rörliga metalldelar, vilket ger ren, säker och läckagefri komprimering. Tekniken passar särskilt bra för känsliga, korrosiva eller brandfarliga gaser där renhet och täthet prioriteras.