Cấu tạo của máy nén khí các loại & nguyên lý hoạt động

Cau-tao-cua-may-nen-khi-cac-loai-nguyen-ly-hoat-dong

Nhu cầu sử dụng máy nén khí hiện nay tăng cao đột biến do nó ứng dụng được trong nhiều ngành nghề. Thế nhưng rất ít người có thể nắm rõ được cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của từng loại máy nén khí trên thị trường. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cấu tạo cơ bản và nguyên lý hoạt động của các loại máy nén khí phổ biến. Hãy cùng tìm hiểu về những thiết bị quan trọng này và vai trò quan trọng của chúng trong nền công nghiệp ngày nay nhé!

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của từng loại máy nén khí

Máy nén khí kiểu cánh gạt

Cấu tạo của máy nén khí cánh gạt:

  • Động cơ: Cung cấp năng lượng cho quá trình hoạt động của máy.
  • Cánh gạt: Thực hiện quá trình nén khí, tương tự như piston trong máy nén piston.
  • Hệ thống làm mát: Làm mát và giải nhiệt cho máy, ngăn chặn nhiệt độ quá cao.
  • Rãnh: Khoang chứa khí nén trong quá trình nén.
  • Đường khí vào: Dẫn không khí từ môi trường bên ngoài vào máy.
  • Đường dẫn khí ra: Dẫn khí đã nén đến bình chứa khí.
  • Thân máy: Gia công từ kim loại chất lượng cao, bảo vệ các chi tiết bên trong.
  • Trục: Làm quay cánh gạt.
  • Van một chiều: Hướng dòng khí đi một chiều duy nhất, ngăn ngừa khí nén trở lại và ảnh hưởng đến quá trình nén khí.

May-nen-khi-kieu-canh-gat

Cách hoạt động của máy nén khí kiểu cánh gạt

Trong quá trình hoạt động của máy nén khí này, không khí được hút vào buồng hút, tạo ra một chu trình áp suất và thể tích khí. Trong biểu đồ áp suất – thể tích (p-V), quá trình này được thể hiện từ điểm D đến điểm A.

Nhờ sự lệch lạc giữa rotor và stator ở một khoảng lệch tâm e, khi roto quay theo chiều sang phải, không khí được nén và đẩy vào buồng đẩy.

Quá trình này được biểu diễn trên biểu đồ p-V từ điểm A đến điểm B và sau đó từ điểm B đến điểm C. Đây chính là minh họa cách mà máy nén khí kiểu cánh gạt tạo ra áp suất cao để nén không khí và đẩy ra khỏi buồng đẩy.

Cach-hoat-dong-cua-may-nen-khi-canh-gat

Máy nén khí kiểu piston

Cấu tạo máy nén khí dân dụng piston

  • Xi lanh: Là phần chứa không khí và nơi piston di chuyển.
  • Piston: Thực hiện quá trình nén khí bằng cách di chuyển trong xi lanh.
  • Cần đẩy: Truyền động chuyển động từ piston đến thanh truyền.
  • Thanh truyền: Truyền động từ cần đẩy sang con trượt.
  • Con trượt: Dẫn động quá trình nén khí.
  • Tay quay: Có vai trò điều chỉnh hoạt động của máy.
  • Van nạp khí: Điều chỉnh lưu lượng khí vào xi lanh.
  • Van xả khí: Thải khí nén ra khỏi xi lanh sau khi nén.
  • Phớt: Đảm bảo kín khít giữa piston và thành xi lanh.
  • Bình làm mát (đối với máy nén khí hai chiều một cấp): Làm mát khí nén trước khi đưa vào hệ thống.

May-nen-khi-kieu-piston

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí Piston

Máy nén khí kiểu piston là một loại máy sử dụng động cơ đốt trong để tạo ra khí nén với áp suất cao. Các máy nén khí piston thường được phân loại theo số cấp nén, loại truyền động và phương thức làm nguội khi nén. Loại máy nén này có thể sản xuất khí nén áp suất cao, có thể lên đến 40 MPa hoặc cao hơn.

Nguyen-ly-hoat-dong-cua-may-nen-khi-kieu-piston
Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu piston

Máy nén khí piston có các loại khác nhau như máy nén một cấp và hai cấp. Máy nén khí một cấp có khả năng hút được lưu lượng khí lên đến 10 m3/phút và tạo ra áp suất khí nén khoảng 6 bar, có thể lên đến 10 bar. Trong khi đó, máy nén khí kiểu pittông hai cấp có thể nén đến áp suất 15 bar. Các loại máy nén khí piston 3 và 4 cấp có khả năng tạo ra áp suất khí nén cao nhất lên đến 250 bar.

Lưu lượng của máy nén piston được tính bằng công thức: Q = V.n.η x 10^-3 (lít/phút), trong đó V là thể tích của khí nén tải đi trong một vòng quay (cm3), n là số vòng quay của động cơ máy nén (vòng/phút), và η là hiệu suất nén (%). Điều này giúp xác định và chọn lựa máy nén khí phù hợp với nhu cầu và yêu cầu của hệ thống sử dụng.

Máy nén khí kiểu trục vít

Cấu tạo của máy nén khí trục vít:

  • Bộ trục: Bao gồm trục vít, là phần quan trọng nhất trong quá trình nén. Trục vít quay tạo ra lực hút không khí, sau đó nén và đẩy khí ra ngoài.
  • Xi lanh nén: Là nơi không khí chạy qua và được nén trong các khoang của hình trụ. Số lượng xi lanh xác định số giai đoạn và áp suất khí nén.
  • Bộ lọc không khí: Bộ lọc đầu tiên trong hệ thống lọc, giữ bụi, hơi ẩm và các hạt không khí có thể gây hại cho máy.
  • Bộ lọc dầu: Được sử dụng trong máy nén bôi trơn bằng dầu, lọc dầu bôi trơn từ khí nén để bảo vệ máy và cung cấp làm mát cho máy nén.
  • Vòng bi: Đặt ở cả hai đầu của trục quay, giúp trục quay cố định vị trí, quay đều và duy trì cân bằng, đồng thời giúp chống ma sát và ăn mòn.

May-nen-khi-kieu-truc-vit

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít

Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi thể tích. Trong quá trình hoạt động, thể tích khoảng trống giữa các răng trên trục vít sẽ thay đổi khi trục vít quay một vòng. Quá trình này bao gồm quá trình hút khi thể tích khoảng trống tăng lên, quá trình nén khí thể tích khoảng trống giảm đi, và cuối cùng là quá trình đẩy khí nén ra.

Nguyen-ly-hoat-dong-cua-may-nen-khi-truc-vi
Cấu Tạo Của Máy Nén Khí Các Loại & Nguyên Lý Hoạt động

Cấu trúc chính của máy nén khí kiểu trục vít bao gồm hai trục: trục chính và trục phụ. Số răng trên mỗi trục xác định thể tích làm việc của máy, bao gồm quá trình hút và nén, khi trục quay một vòng. Số răng càng nhiều, thể tích hút và nén của mỗi vòng quay sẽ càng nhỏ. Đối với hiệu suất tốt hơn, số răng trên trục chính và trục phụ không nên bằng nhau.

Ở các ngành công nghiệp như công nghệ thực phẩm và công nghiệp hóa chất, máy nén khí thường được yêu cầu không sử dụng dầu bôi trơn để đảm bảo sự an toàn và sạch sẽ cho sản phẩm cuối cùng. Tuy nhiên, trong các ngành công nghiệp nặng và trong các hệ thống điều khiển, máy nén khí thường được thiết kế với dầu bôi trơn để tránh sự ăn mòn của hệ thống ống dẫn và các phần tử điều khiển.

Máy nén khí kiểu root

Cấu tạo của máy nén khí kiểu root

  • Vỏ, thân máy: Bao gồm bề mặt bên ngoài của máy, đóng vai trò bảo vệ và giữ các thành phần bên trong.
  • Cánh và trục máy: Thực hiện chức năng tạo ra sự nén và xả khí.
  • Trục ngắn và trục dài: Cung cấp kết nối và hỗ trợ cho cánh và trục máy.
  • Cặp bánh răng quạt: Làm việc cùng nhau để tạo ra chuyển động quay cho cánh và trục máy.
  • Đĩa văng dầu: Dùng để bôi trơn và làm mát cho các bộ phận quay.
  • Vòng bi quạt roots blowers: Giúp giữ cho cánh và trục máy quay một cách ổn định và mịn màng.
  • Vòng phớt chắn dầu: Ngăn dầu bôi trơn từ việc xâm nhập vào các phần không gian không mong muốn.
  • Vòng xéc măng: Đảm bảo kín đáo và tránh rò rỉ khí.

May-nen-khi-kieu-root

Nguyên lý hoạt động của loại máy nén khí kiểu root

Máy nén khí kiểu root được thiết kế với cấu trúc gồm 2 hoặc 3 cánh quạt (pittông) có hình dạng giống số 8, như được mô tả trong biểu đồ dưới đây. Các pittông này được quay đồng bộ bằng bộ truyền động nằm ở bên ngoài thân máy và không tiếp xúc với nhau trong quá trình quay. Hiệu suất hút của máy phụ thuộc vào khe hở giữa hai pittông và khe hở giữa phần quay và thân máy.

Nguyen-ly-hoat-dong-may-nen-khi-kieu-root
Nguyên lý hoạt động máy nén khí kiểu root

Máy nén khí kiểu root tạo ra áp suất không phải theo nguyên lý thay đổi thể tích, mà có thể được mô tả là sự nén từ dòng khí phía sau. Điều này có nghĩa là, khi cánh quạt (roto) quay một vòng, áp suất vẫn chưa được tạo ra trong buồng đẩy. Áp suất chỉ được tạo ra khi cánh quạt quay đến vòng tiếp theo, khi đó dòng khí từ vòng trước sẽ được đẩy vào dòng khí mới và cuối cùng chúng sẽ vào buồng đẩy. Nguyên lý hoạt động này dẫn đến việc tăng tiếng ồn trong quá trình hoạt động của máy nén khí kiểu root.

Cách chọn máy nén khí phù hợp

Về chất lượng khí nén trong quá trình sử dụng máy nén khí

Chất lượng của khí nén đóng vai trò quan trọng trong quá trình sử dụng máy nén khí. Để đánh giá chất lượng này, có rất nhiều tiêu chuẩn được áp dụng, trong đó có quan tâm đến độ sạch (lượng bụi, lượng hơi dầu) và độ khô của khí nén từ thiết bị nén khí đến hệ thống sản xuất. Cụ thể, chất lượng khí nén được quy định trong các tiêu chuẩn như ISO 8573-1/JIS B 8392-1.

Mức độ sạch của khí nén thường phụ thuộc vào ngành nghề sản xuất của doanh nghiệp. Đối với các ngành như Dược phẩm, Thực phẩm, Đồ uống, Vi Mạch Điện tử, yêu cầu về sạch của khí nén là cực kỳ cao, và đòi hỏi phải đạt tiêu chuẩn sạch Class Zero-. Một số thương hiệu nổi tiếng như Hitachi đã đạt được tiêu chuẩn này và được công nhận trong ngành.

Tuy nhiên, đối với các ngành nghề khác, các tiêu chuẩn về sạch có thể linh hoạt hơn, chủ yếu tập trung vào việc giảm bụi và đảm bảo độ khô của khí nén. Điều này phản ánh sự đa dạng trong yêu cầu chất lượng khí nén tùy thuộc vào môi trường sản xuất và ứng dụng cụ thể của từng doanh nghiệp.

Về Lưu lượng khí nén trong yêu cầu công việc

Sau khi đã xác định được yêu cầu về khí nén cho một ứng dụng cụ thể, bước tiếp theo là đánh giá lưu lượng khí cần thiết. Lưu lượng khí nén là lượng khí mà máy nén khí phải tạo ra trong một khoảng thời gian nhất định. Đơn vị đo thông thường cho lưu lượng khí nén là m3/phút, lít/phút hoặc cfm (cubic feet per minute). Thông số này sẽ ảnh hưởng đến công suất của máy nén khí và cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Ngoài ra, khi lựa chọn máy nén khí, cần cân nhắc đến các yếu tố khác như công suất của máy nén, được đo bằng đơn vị kW (Kilowatt) hoặc HP (Horsepower). Đồng thời, cũng cần xem xét công suất và lưu lượng của các thiết bị xử lý khí như máy sấy khí, lọc khí để đảm bảo phù hợp với máy nén khí và yêu cầu sản xuất.

Cuối cùng, thể tích của bình chứa khí cũng cần được xem xét để đảm bảo phù hợp với yêu cầu của ứng dụng. Việc lựa chọn thể tích bình chứa sẽ ảnh hưởng đến khả năng lưu trữ và sử dụng khí nén trong quá trình vận hành.

Về việc đảm bảo áp lực khí nén yêu cầu khi sử dụng

Để đảm bảo áp lực khí nén đáp ứng yêu cầu khi sử dụng, cần xác định áp lực khí nén đầu vào cần thiết cho máy sản xuất, kết hợp với các yếu tố như khoảng cách và hệ thống đường ống tải khí nén. Đơn vị tính thông thường của áp lực khí nén là Mpa, Kgf/cm2, Bar, Psi. Việc này giúp xác định áp lực tại máy nén khí cần cung cấp để đảm bảo hoạt động ổn định.

Ba tiêu chí cần xác định trên là những thông số cơ bản quan trọng nhất để mua máy nén khí phù hợp với nhu cầu sản xuất.

Cach-chon-may-nen-khi-phu-hop

Ngoài ra, khi lựa chọn hệ thống máy nén khí cần quan tâm đến các yếu tố như loại giải nhiệt của thiết bị, bao gồm máy nén khí giải nhiệt bằng gió hoặc nước. Đồng thời, cần xem xét việc tiết kiệm điện năng tiêu thụ trong trường hợp nhu cầu khí nén thay đổi thường xuyên và biên độ lớn. Đối với tình huống này, có thể lựa chọn máy nén khí không biến tần hoặc máy nén khí biến tần (inverter) để tối ưu hiệu suất sử dụng điện năng.

Tổng kết

Hy vọng rằng những thông tin trên sẽ giúp bạn hiểu hơn về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của các dòng máy nén khí. Nếu bạn đang cần tìm một địa chỉ cung cấp máy nén khí thì hãy tham khảo tại Napacomp Việt Nam – một trong số ít các đơn vị tiên phong trong lĩnh vực cung cấp máy nén khí, máy nén khí trục vít và máy nén khí trục vít cao áp.

Trả lời

Zalo
preloader