Th9
Nguyên lý cấu tạo
Nguyên lý cấu tạo máy nén khí Piston
Năm 1800 máy nén thể tích kiểu piston đạt áp suất 1,38MPa công nghiệp đầu tiên được sản xuất tại Anh, đánh dấu một hành trình phát triển của công nghệ nén có từ thời cổ đại đến ngày nay.
Tuy có nhiều nhược điểm nhưng hiện máy nén piston vẫn được dùng cho ứng dụng dân dụng và sản xuất quy mô nhỏ có công suất dưới 15kw. Riêng ứng dụng cho áp suất cao 35~70bar hiện vẫn chưa thể thay thế ngay cả với quy mô công nghiệp.
Huy xin giới thiệu sơ lược công nghệ nén và đôi điều về cấu tạo cũng như phân tích ưu nhược điểm công nghệ nén gần gũi này.
Mục Lục
Nguyên lý hoạt động máy nén piston đơn cấp
Máy nén piston là một dạng của nguyên lý nén thể tích. Dùng lực ép của piston trong buồng xi lanh làm giảm thể tích của khối không khí, qua đó tăng áp suất không khí tạo ra khí nén. Quá trình nén không khí làm giảm thể tích trong khi tăng khối lượng riêng và nhiệt độ của khí nén. Nguyên lý có thể được hiểu đơn giản như một chiếc bơm xe quen thuộc.
Nguyên lý nén thể tích kiểu piston áp dụng cho công nghệ máy nén piston cao áp, tăng áp -booster, piston có dầu, piston không dầu…. Tùy công nghệ nén chúng có cấu tạo khác nhau.
Chuyển động quay motor điện qua trục khuỷu biến thành chuyển động tịnh tiến của piston so với xi lanh.
Máy nén khí piston hoạt động nhờ hệ thống 02 lá van một chiều bằng thép không gỉ, hoặc cơ cấu tương tự. Piston chuyển động xuống dưới và hút không khí vào trong xylanh, sau đó lá van nạp sẽ uốn cong để gập xuống, cho phép không khí đi qua. Đồng thời van xả đóng đường xả không cho khí nén dội ngược lại. Sau đó khi piston di chuyển lên trên, lá van nạp lại uốn cong để bịt kín chân cửa nạp. Khi khí nén trong buồng nén có áp suất cao hơn cửa xả 3 van xả sẽ mở đưa khí nén áp cao ra ngoài quá trình nén kết thúc.
Quy trình có thể được chia nhỏ thành các bước như sau:
- Khí đi vào xi lanh qua van nạp.
- Piston kéo ra khỏi van nạp và cho phép khí đi vào các xi lanh.
- Trục khuỷu cung cấp năng lượng cho piston, nén khí trong một hành trình với áp suất.
- Trong máy nén hai cấp, không khí đi đến xi lanh thứ hai để thực hiện một vòng nén khác. Một pít tông thứ hai nén khí ở tốc độ 175 psi.
- Sau khi hoàn tất, khí nén được đưa đến một bình chứa để sử dụng.
Máy nén khí piston được áp dụng trong dân dụng và công nghiệp, dựa trên nguyên lý căn bản chúng được tùy biến phục vụ những yêu cầu khác nhau. Á Châu xin giới thiệu nguyên lý cho một sô biến thể như sau:
Nguyên lý máy nén khí piston 2 cấp nén (cao áp)
Nguyên lý máy nén hai cấp nén hoàn toàn giống với nguyên lý máy đơn cấp. Có sự khác biệt duy nhất là cấp nén số 2 có khí đầu vào = áp suất đầu ra cấp số 1. Nhờ đó áp suất sau cấp nén số 2 bằng tổng hai áp suất cấp nén số 1 và số 2. P = P1 + P2.
P1: Áp suất khí nén sau cấp nén số 1
P2: Áp suất khí nén tăng nên tại cấp nén số 2.
P: áp suất khí nén của máy nén khí.
Máy nén khí 3 cấp nén có nguyên lý hoạt động tương tự. Cấp nén thứ cấp luôn có lưu lượng nhỏ hơn cấp trước đó. Nguyên lý này cũng áp dụng cho máy nén piston cao áp, máy nén tăng áp (Booster). Với những máy nén cao áp 35~70bar số lượng cấp nén có thể tăng lên 3 hoặc 4 cấp.
Cấu tạo máy nén khí piston
Cấu tạo được phân loại theo nhóm máy nén có dầu, không dầu, cao áp. Cấu tạo mang tính chất đại diện cho dòng máy, mỗi hãng sản xuất sẽ có thay đổi đôi chút về hình thức, nhưng chức năng không thay đổi.
Cấu máy nén khí piston có dầu
1, Van kiểm tra khí bình tích
2, Van an toàn
3, khóa nguồn cấp khí
4, Van xả nước điện
5, Công tắc áp suất (rơ le áp suất)
6, Tiếp điểm khí nén xà xì không tải
7, Đồng hồ đo áp suất
8, Van an toàn phụ
Cấu tạo đầu nén piston có dầu
① Cooling copper tubing – Ống đồng làm mát
② Inlet and outlet valves – Cửa nạp cửa xả
③ Cylinder head – Buồng đẩy xi lanh (Nắp cáp lê)
④ Cylinder – Thành xi lanh
⑤ Crankshaft – Trục khuỷu
⑥ Piston ring – Séc măng
⑦ Connecting rod – Tay biên
⑧ Bearing – Vòng bi
⑨ Air filter – Bầu lọc gió
⑩ Automatic unloading device – Xả giảm thanh, vệ sinh máy
⑪ Belt-driven pulley for the compressor – Pulley
⑫ Crankcase – The center hole and surfaces of the bearing.
Cấu tạo máy nén khí piston không dầu
Máy nén khí không dầu ưu tiên tạo ra khí sạch (oil free), cấu tạo của chúng lược bỏ bộ phận bôi trơn bằng dầu. Thay vì sử dụng séc măng chúng sử dụng màng vật liệu.
| Tên gọi | Filler Type / chất liệu | Hay dùng |
| Virgin PTFE | 100% PTFE | Máy trung quốc |
| Inorganic filler | Glass fiber, Graphite, Bronze, Carbon fiber, MoS2 | Máy trung quốc. # |
| Organic filler | Polyimide, Aromatic Polyester, Polypheylene Sulfide | Máy trung quốc, # |
| Seal ring | Carbon Filled Teflon | Hitachi bebicon , G7 |
Mỗi hãng máy có sơ đồ cấu tạo khác nhau vui lòng xem chi tiết tại manual theo hãng máy tại chuyên mục >>Tài liệu manual trên website này
Cấu tạo máy nén khí piston cao áp, tăng áp-booster
Sơ đồ điện vui lòng xem chi tiết tại cẩm nang hướng dẫn sử dụng (manual)
Phân loại máy nén khí piston: Dung tích bình chứa, áp thấp áp cao, 1 cấp nén, 2 cấp nén, có dầu/không dầu
Thông số kĩ thuật máy nén khí piston
Ưu nhược điểm
