Cấu tạo máy nén khí & Nguyên lý hoạt động chi tiết các loại

Cấu tạo máy nén khí mỗi loại lại ẩn chứa những cơ chế kỹ thuật thú vị. Các dòng piston hay trục vít đều tối ưu khả năng bơm hơi bằng bộ phận đặc trưng. Nắm rõ cấu trúc và cách vận hành là có thể làm chủ thiết bị.

1. Góc nhìn tổng quan về máy nén khí

Máy nén khí là thiết bị cơ khí tạo nguồn khí nén áp lực cao, cung cấp năng lượng cho thiết bị, dây chuyền vận hành.

Thiết bị nén giảm thể tích khí trong buồng nén để gia áp rồi tích trữ trong bình chứa hoặc cấp trực tiếp đến thiết bị sử dụng.

Nhờ đặc tính linh hoạt, dễ kiểm soát, nguồn năng lượng này được dùng trong rất nhiều ngành công nghiệp: Sửa chữa ô tô, rửa xe, sản xuất theo dây chuyền, y tế, xây dựng.

So với các nguồn năng lượng khác như xăng, dầu, khí nén áp lực cao mà thiết bị tạo ra hầu như không gây ô nhiễm môi trường.

2. Cách phân loại máy nén khí thường gặp nhất

Theo cơ chế nén, máy nén khí được chia thành 4 loại chính sau:

• Máy nén khí piston: Còn gọi là máy nén khí tịnh tiến, là loại phổ biến nhất, hoạt động dựa trên chuyển động lên - xuống của piston trong xi lanh. Dòng này tạo lưu lượng khí thấp - trung bình, phù hợp ứng dụng quy mô nhỏ - vừa.
• Máy nén khí trục vít: Là dòng máy hiện đại, hoạt động nhờ 2 rô to trục vít xoắn quay ngược chiều trong buồng nén. Loại này hoạt động được liên tục lâu dài, lượng khí ổn định, độ rung, ồn thấp.
• Máy nén khí ly tâm: Sở hữu công suất lớn, nén khí dựa trên lực ly tâm sinh ra từ bánh công tác quay tốc độ cao. Hiệu suất phù hợp với hệ thống khí nén lớn trong nhà máy.
• Máy nén khí cuộn: Thực hiện quá trình nén khí bằng 2 cuộn xoắn ốc lồng vào nhau. Trong đó có 1 cuộn cố định, cuộn còn lại chuyển động theo quỹ đạo để thu hẹp thể tích khí, tăng áp suất.

3. Giải mã chi tiết tất tần tật cấu tạo từng loại máy nén khí

3.1. Khám phá cấu tạo máy nén khí piston

Tổng quan máy nén khí piston gọn, nhẹ, không cần nhiều diện tích lưu trữ. Dòng này còn chia nhỏ thành 2 loại là máy nén khí 1 cấp và máy nén 2 cấp. Áp suất tạo ra có thể chạm ngưỡng 2000 kg/cm².

Chi tiết cấu tạo:

• Động cơ: Cấp năng lượng để máy nén khí.
• Bộ phận nén: Gồm xi lanh và piston, thực hiện nhiệm vụ nén và đẩy khí ra ngoài.
• Van nạp khí: Mở cửa cho khí từ ngoài đi vào buồng nén.
• Van xả khí: Mở cửa cho khí đã nén đi tới thiết bị cần sử dụng khí nén.
• Bộ điều khiển: Là công cụ để người dùng chỉnh, theo dõi tình trạng hoạt động của máy.
• Bình chứa: Lưu trữ khí đã nén trước khi cấp ra ngoài.
• Bộ phận khác: Con đẩy, tay quay, con trượt, phớt, thanh truyền.
• Bình làm mát: Chỉ có ở máy nén khí 2 cấp nén, có nhiệm vụ làm mát khí trước khi đi sang cấp nén thứ 2. Đây cũng là bộ phận giúp người dùng nhận biết, phân biệt máy nén khí 1 cấp và 2 cấp.

3.2. “Mổ xẻ” cấu tạo máy nén khí trục vít

Máy khí nén trục vít thường được chia nhỏ thành dòng có dầu và không dầu. Trong đó dòng ngâm dầu được làm mát, làm kín và bôi trơn hoàn toàn bằng dầu.

Cấu tạo chi tiết:

Cụm đầu nén: Được tích hợp từ các bộ phận như trục vít, mô tơ, dây đai và bánh răng, thực hiện chức năng nén khí.

Mô tơ máy: Máy nén khí trục vít sử dụng mô tơ chạy điện 380V, thực hiện nhiệm vụ chuyển hóa điện thành cơ năng.

• Bình chứa dầu: Chứa dầu bôi trơn.
• Lọc tách dầu: Loại bỏ dầu khỏi khí nén, tối ưu chất lượng khí.
• Lọc dầu: Lắp giữa trục vít và bình dầu, có chức năng làm sạch cặn bẩn trong dầu, tránh ảnh hưởng đến các bộ phận.
• Lọc sơ cấp: Tách cát sỏi, bụi bẩn, ngăn chúng ảnh hưởng đến kết cấu máy.
• Quạt làm mát: Hạ nhiệt cho dầu và khí nén.
• Két giải nhiệt dầu: Nằm cạnh quạt làm mát, hỗ trợ tản nhiệt cho hệ thống.
• Bộ giải nhiệt: Giảm nhiệt độ của khí nén trong bình chứa, trước khi đưa đến dụng cụ tiêu thụ khí.
• Van 1 chiều: Nằm ở đầu ra khí nén của máy, giúp không khí di chuyển theo 1 chiều cố định.
• Van chặn dầu: Nằm dưới đáy cụm đầu nén, thực hiện vai trò chặn dầu tràn từ đầu nén sang mô tơ khi máy ngưng hoạt động.
• Van áp suất tối thiểu: Giữ áp suất khí trong bình dầu ở giới hạn dưới.
• Van an toàn: Giữ hệ thống khỏi chập cháy.
• Van điện từ: Đóng/mở cổ hút.
• Van hằng nhiệt: Điều tiết lượng dầu tới két làm mát.
• Cảm biến quá tải: Là rơ le bảo vệ máy khỏi chập cháy khi làm việc quá sức.
• Cảm biến nhiệt độ: Đo nhiệt độ và gửi cảnh báo nếu nhiệt độ vượt ngưỡng an toàn.
• Cảm biến áp suất: Hỗ trợ điều khiển máy hoạt động đúng giải áp suất cài đặt.
• Bộ phận khác: Khung vỏ, công tắc, màn hình LCD.

Các máy nén khí trục vít không dầu thì không có bình chứa dầu, lọc tách dầu và lọc dầu, két giải nhiệt dầu.

3.3. Các bộ phận của máy nén khí ly tâm

Máy nén khí ly tâm có kết cấu khá phức tạp so với 2 dòng kể trên. Các bộ phận cơ bản:

• Vỏ máy: Thường chế tạo từ gang hợp kim/gang xám, kết cấu 2 nửa hoặc liền khối. Khối lượng vỏ lớn, bên trong còn chứa giá đỡ và nhiều chi tiết: ổ trục (đỡ trục máy), áo nước (dẫn nước làm mát) và khoang dẫn khí.
• Trục máy: Chất liệu thép hợp kim, được gắn vào ổ trục trên vỏ máy.
• Cánh định hướng: Chế tạo từ gang/thép hợp kim, dạng tấm, đặt cạnh bánh công tác. Bộ phận này làm nhiệm vụ dẫn hướng cho dòng khí từ cửa xả của cấp nén trước tới cửa nạp của cấp nén sau.
• Bánh công tác: Có 3 loại: bánh hở, nửa hở hoặc kín. Chúng được lắp trên trục máy. Khi vận hành, chúng quay theo trục máy để thay đổi động năng chất khí và nén khí.
• Bộ phận khác: Động cơ, ổ bi, van hút - van xả, van an toàn, bộ điều khiển và bộ làm mát.

3.4. Phân tách cấu trúc máy nén khí cuộn

Dòng này nổi bật với 2 đĩa xoắn ốc lồng vào nhau, chuyển động ăn khớp để tạo ra túi khí hình lưỡi liềm.

Cấu tạo chi tiết:

• Cánh xoắn ốc cố định: Gắn chặt với vỏ máy, tạo hình buồng nén.
• Cánh xoắn ốc di động: Trượt nhanh quanh cánh cố định, tạo nên quá trình nén.
• Trục truyền động lệch tâm: Kết nối với động cơ, điều khiển hoạt động quay lệch tâm của cuộn xoắn ốc di động.
• Vỏ máy: Bảo vệ toàn bộ cụm đầu nén.
• Cổng hút - cổng xả: Cho phép không khí đi vào và khí nén áp lực cao đi ra. Cổng xả đặt ở tâm của cuộn xoắn ốc cố định.
• Quạt làm mát: Giải nhiệt cho hệ thống.
• Động cơ: Tạo năng lượng, truyền tới trục.
• Bộ phận giảm chấn: giữ tiếp xúc ổn định giữa 2 cuộn.

4. Nguyên lý hoạt động của từng loại máy nén khí

Không chỉ khác biệt về cấu tạo, các dòng máy nén khí còn có cơ chế vận hành riêng rẽ:

• Máy nén khí piston: Piston di chuyển xuống, tạo ra khoảng trống. Cùng lúc đó, van hút mở cho khí đi vào. Tiếp theo, piston đi lên, ép thể tích khí nhỏ lại và làm tăng áp suất khí trong buồng nén. Khi chạm ngưỡng cài đặt, van xả mở, sẵn sàng đưa khí sang thiết bị sử dụng.
• Máy nén khí trục vít: Khí đi qua cửa nạp ở đầu nén tới các rãnh trục vít. 2 trục vít xoắn ngược chiều, ép nhỏ không gian, làm áp suất khí tăng lên. Đến ngưỡng áp suất cài đặt, van xả sẽ mở để truyền khí ra ngoài.
• Máy nén khí ly tâm: Khí được hút vào trung tâm, sau đó nhờ lực ly tâm của cánh quạt, chúng bị ép sát ra ngoài và tăng áp. Khi đạt mức áp suất mong muốn, khí nén được truyền đi tới máy móc cần sử dụng.
• Máy nén khí cuộn: Khí được hút vào qua khe hở ở ngoài 2 đĩa xoắn ốc. Khi cánh xoắn chuyển động quanh cánh tĩnh, không khí bị giam trong các túi khí hình lưỡi liềm. Túi khí đó di chuyển dần vào trung tâm và thu hẹp thể tích, khiến áp suất tăng. Sau 2.5 vòng, áp suất đạt ngưỡng cao nhất, khí được thoát ra qua cổng xả.

5. So sánh nhanh ưu nhược điểm của từng loại máy nén khí

Mỗi loại máy nén khí có cấu tạo, cách vận hành khác nhau. Hiểu rõ đặc điểm, phân tích ưu - nhược điểm từng loại sẽ giúp ích rất nhiều trong việc chọn và sử dụng máy.

Để giúp bạn làm rõ khác biệt này, Yên Phátxin được tổng hợp thành bảng sau:

Trên đây là giải mã chi tiết về cấu tạo máy nén khí cơ bản. Để hiểu rõ hơn về từng loại, model tốt, phù hợp nhu cầu, vui lòng inbox cho chúng tôi, nhận tư vấn miễn phí.