Máy nén khí cao áp là gì? Cấu tạo, Nguyên lý hoạt động

Máy nén khí cao áp là thiết bị cung cấp năng lượng ổn định, an toàn cho nhiều máy móc dùng trong sản xuất công nghiệp. Việc hiểu rõ về thiết kế, cách thức hoạt động, ứng dụng của máy bơm hơi áp suất cao sẽ giúp khai thác tốt mọi thế mạnh của thiết bị.

1. Giới thiệu chung về máy nén khí cao áp

Máy nén khí cao áp là tên gọi chung của những thiết bị có khả năng tạo áp cao hơn máy nén khí thông thường (dao động từ 10 đến hàng trăm bar (kg/cm2).

Máy vận hành với công suất từ 7-100HP, thậm chí có những đại diện tiêu thụ 1000HP/giờ hoạt động. Phổ dung tích bình chứa có thể từ vài chục đến cả nghìn lít.

Do có áp lực làm việc cao vượt trội nên máy bơm hơi cao áp chuyên dùng cho môi trường công nghiệp, vận hành với quy mô lớn. 

Bạn dễ bắt gặp dòng sản phẩm này trong ngành xây dựng, khai khoáng, chế tạo máy, sản xuất hóa chất, luyện kim,...

2. Phân loại máy nén khí cao áp

Máy bơm khí nén cao áp được phân loại theo nhiều tiêu chí: cấu tạo, áp suất, lưu lượng, công suất. Trong đó, phân loại theo cấu tạo và áp suất là được sử dụng phổ biến nhất.

2.1 Theo cấu tạo

Dựa vào cấu tạo và cách thức nén khí, máy nén hơi áp suất cao được phân loại thành 4 nhóm chính:

• Máy nén khí piston

Đây là dòng máy dùng xi lanh (chứa piston) để tạo áp. Gây ấn tượng bởi tốc độ nén nhanh, sinh áp suất cực cao. Đặc biệt là với những dòng piston 2 cấp, 3 cấp (có thể đạt mức 1000bar).

• Máy nén khí trục vít

Thiết bị sử dụng 2 trục vít chuyển động ngược chiều để nén khí. Sản phẩm hoạt động ổn định, ít mài mòn, không gây ồn nên được ưa chuộng trong các nhà máy và doanh nghiệp.

• Máy nén khí ly tâm

Thiết bị tạo áp bằng cách làm chuyển động đĩa hợp kim hình cánh quạt. Sản phẩm có tính ứng dụng cao trong môi trường công nghiệp nặng (khai thác than, luyện kim, sản xuất phân bón,..).

• Máy nén khí đối lưu

Khi máy hoạt động, khí nén được tạo ra thông qua hệ thống cánh quạt rotor. Dòng thiết bị này có thế mạnh đặc biệt về khả năng giải phóng khí cao áp. Phù hợp với các ngành công nghiệp cần lưu lượng khí cực lớn.

2.2 Theo áp suất

Căn cứ vào áp suất khí nén sinh ra, các chuyên gia phân máy nén khí cao áp thành 4 nhóm cơ bản, đó là:

• 11–14 bar

Chuyên dùng để bơm hơi, duy trì áp suất của lốp xe tải. Ngoài ra, dòng máy này còn được dùng để kiểm tra đường nước cứu hỏa, tháo lắp bu lông các phương tiện có trọng tải lớn.

• 15–20 bar

Thường được ứng dụng trong ngành thủy điện, cắt laser, khoan cọc nhồi, khoan đá, khai thác khoáng sản,...

• 25–40 bar

Thiết bị cao áp này dễ bắt gặp trong ngành sản xuất chai lọ bằng thủy tinh/nhựa/kim loại (thổi chai PET).

• Trên 40 bar

Máy thường được dùng trong ngành quân sự, chế tạo máy, sản xuất tàu thủy, tàu lửa, máy bay,....

3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy khí nén cao áp

3.1 Cấu tạo

Máy bơm khí nén cao áp có cấu tạo chung gồm những bộ phận sau:

• Motor: Là nơi chuyển năng lượng đầu vào thành lực cơ học để kích hoạt bộ phận nén khí. Tùy từng phiên bản mà thiết bị có thể tích hợp động cơ xăng/diesel hoặc động cơ điện.
• Bộ phận nén: Có thể là trục vít, piston hoặc hệ thống cánh quạt. Chức năng chính là hút khí, tăng áp cho nguyên liệu đầu vào.
• Bình chứa khí: Là nơi dự trữ khí nén thành phẩm. Thường được làm từ thép nguyên khối, duy trì áp suất khí ổn định trong thời gian dài.
• Hệ thống van: Bao gồm van hút, van 1 chiều, van xả khí và van xả nước. Van hút đưa nguyên liệu vào, van 1 chiều dẫn khí nén sang buồng chứa. Van xả khí dẫn thành phẩm tới nơi tiêu thụ, van xả nước loại bỏ tạp chất khỏi bình tích áp.
• Bộ lọc khí: Thường bố trí ở khu vực đầu nén hoặc liền trước/liền sau bình tích áp. Nhiệm vụ chính là lọc bỏ bụi, vi sinh vật, dầu và nước có trong nguyên liệu/thành phẩm.

3.2 Nguyên lý hoạt động

Thiết bị hoạt động động dựa trên nguyên lý biến đổi năng lượng, thay đổi thể tích khí để tăng áp cho nguyên liệu đầu vào.

Khi máy hoạt động, động cơ sẽ biến điện thành lực cơ học để kích hoạt van hút cũng như bộ phận nén khí. 

Khi van hút mở ra, khí được đưa vào buồng nén. Hoạt động của trục vít/piston/cánh quạt làm thu hẹp dần thể tích khí. Hệ quả là áp suất sẽ tăng dần đều đến giá trị tiêu chuẩn.

Khi khí nén đạt đến trạng thái lý tưởng, thành phẩm sẽ được chuyển qua bình chứa để bảo quản dài ngày.

4. Ưu điểm nổi bật của máy nén khí cao áp

Khi review về máy nén khí áp suất cao, khách hàng thường nhắc đến 5 ưu điểm nổi bật sau:

• Chạy khỏe, khởi động nhanh, tạo áp suất cao. Máy có thể đáp ứng tốt nhu cầu công nghiệp - nơi cần cung cấp 1 lượng khí nén lớn, ổn định với áp lực khủng.
• Máy có hiệu suất làm việc cao vượt trội (97-99%), lại có thêm biến tần để điều chỉnh công suất linh hoạt. Do đó, mức tiêu thụ điện thực tế bao giờ cũng thấp hơn tính toán lý thuyết.
• Tuổi thọ vượt thời gian, tỷ lệ hỏng hóc thấp, chạy bình ổn trong nhiều năm. Thiết kế gọn, phom đẹp, dễ dùng và dễ bảo trì.
• Có thể điều chỉnh linh động các thông số cơ bản (áp lực, lưu lượng,...). Vừa đảm bảo an toàn, vừa có tính ứng dụng cao.
• Được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, sản xuất nông nghiệp, lâm ngư nghiệp trên quy mô lớn.

5. Ứng dụng phổ biến của máy nén khí cao áp

Thực tế,  máy bơm khí nén cao áp được dùng phổ biến trong các lĩnh vực sau:

• Ngành công nghiệp chế tạo và gia công kim loại: cắt và tạo hình vật liệu, phun cát, sản xuất bao bì hút chân không, phun sơn, khoan bê tông, mài đá,...
• Ngành sản xuất nhựa: Hỗ trợ quá trình thổi khuôn, ép phun, làm nguội để định hình sản phẩm
• Ngành sản xuất ô tô: Bơm lốp, vệ sinh linh kiện, thử nghiệm hệ thống phanh, lắp ráp các bộ phận máy, kiểm tra tổng quát trước khi nghiệm thu,...
• Các ngành khác: Phun thuốc cho cây trồng, cấp khí oxy cho đầm nuôi, vận hành máy thở, kiểm tra thử xì hệ thống, hỗ trợ đóng gói tự động, …

Với cẩm nang vừa cung cấp, Yên Phát hi vọng bạn đọc đã nắm được những thông tin cơ bản, cốt lõi về máy nén khí cao áp. Sau cùng, chúc bạn tìm được thiết bị vừa ý để phục vụ kinh doanh!