Máy nén khí là gì? Phân loại, Nguyên lý hoạt động, Cấu tạo máy nén khí

Máy nén khí là gì?

Máy nén khí hút không khí từ môi trường bên ngoài và dự trữ trong một bình hơi, do đó áp suất khí trong bình là rất lớn. Máy nén khí là thiết bị bao gồm các máy móc (hệ thống cơ học) có nhiệm vụ là tăng áp suất của chất khí, tạo năng lượng cho dòng khí tăng lên, đồng thời nén khí lại để tăng áp suất và nhiệt độ. 

Từ bình hơi, khí được phân phối đến nhiều công cụ khác nhau như súng phun hơi để thổi bụi, nước hoặc đến các máy có bộ phận quay như máy khoan, máy vít đinh, máy đánh nhám…Những máy này có một tuốc-bin hơi nhỏ, khi cho dòng khí áp suất cao vào sẽ đẩy cánh quạt của tuabin quay, nhờ cơ cấu truyền động thích hợp mà các máy có thể vận hành, hoạt động theo đúng chức năng của mình.

Máy nén khí được sử dụng khá phổ biến, góp mặt khá nhiều trong đời sống hàng ngày.

>>Xem thêm: máy nén khí công nghiệp

Cấu tạo chung của máy nén khí

Máy nén khí có cấu tạo bao gồm những bộ phận sau:

+ Thiết bị xử lý khí nén

Khí nén tạo ra từ máy nén khí chứa nhiều chất bẩn khác nhau tùy thuộc theo từng mức độ. Chất bẩn có thể bao gồm hơi nước, bụi bẩn trong không khí, cặn bã dầu bôi trơn. Khí nén gây ra tình trạng ăn mòn, rỉ sét trong ống cùng các phân tử của hệ thống điều khiển. Do đó, cần xử lý khí nén bằng phương pháp sau:

Phương pháp sấy khô: Loại bỏ lượng nước bên trong.

+ Thiết bị phụ trợ khác

Bộ phận tự động xả nước: Tại những vị trí mà hệ thống khí nén có khả năng xảy ra ngưng tụ thì bộ phận này được lắp đặt trong hệ thống đường ống cung cấp khí nén. Có thể lắp đặt ở xả đáy hoặc vị trí theo yêu cầu của người sử dụng.

Đồng hồ áp suất: Theo dõi và vận hành dễ dàng hơn.

Bộ phận làm mát sơ bộ khí nén: Làm mát sơ bộ khí nén của máy nén khí trước khi cung cấp đến các thiết bị xử lý khí nén như máy sấy khí, lọc khí tinh, lọc khí thô.

+ Bình chứa khí (bình tích áp)

Bộ phận này có nhiệm vụ tích trữ lượng khí nén và cung cấp cho hệ thống khí nén khi có nhu cầu sử dụng đột ngột. Duy trì áp suất trong hệ thống không giảm xuống 1 cách đột ngột, tránh ảnh hưởng đến quá trình làm việc của thiết bị, máy móc sử dụng khí nén.

Bình chứa khí có chức năng tương tự như thiết bị ngưng 1 phần bụi bẩn, nước và máy nén khí. Cung cấp cho hệ thống và giảm nhiệt độ, giúp làm mát đầu vào cho các thiết bị như máy lọc khí, máy sấy khí và máy nén khí khác.

Bình chứa khí được phân chia thành nhiều loại: Bình chứa khí áp suất cao và chứa khí áp suất thấp, bình chứa khí sử dụng thép không gỉ.

+ Sấy khô bằng hấp thụ: Có nghĩa là các chất sấy khô  hấp thụ lượng nước trong không khí ẩm. Thiết bị bao gồm 2 bình: bình sấy khô và hút ẩm. Bình còn lại tái tạo khả năng hấp thụ của chất sấy khô.

+ Sấy khô bằng máy sấy khí: Khí nén đi qua bộ phận trao đổi nhiệt bằng cách cho khí nén chuyển động đảo chiều trong ống dẫn. Quá trình làm lạnh được thực hiện và nhiệt độ đọng sương tại đây là khoảng 20 – 28 độ. Như vậy, lượng hơi nước trong dòng khí nén được ngưng tụ. Sau khi  được tách khỏi dòng khí nén, các chất bẩn đầu nước tách ra ngoài thông qua van bướm khí nén thoát nước ngưng tụ.

Lọc khí thô:  Sử dụng bộ phận lọc để lọc bụi thô kết hợp với bình nén.

Lọc khí tinh: Loại bỏ tất cả tạp chất, kể cả các chất có kích thước rất nhỏ.

Ngoài ra, còn có các thiết bị phụ trợ khác tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng.

Công dụng của máy nén khí

Máy nén khí có thể được sử dụng cho các hệ thống công nghiệp sử dụng khí ở áp suất cao để vận hành máy móc (như máy lắp ráp)…Máy nén khí mặc dù chỉ có chức năng đơn giản nhưng lại có rất nhiều công dụng trong từng ngành nghề và lĩnh vực khác nhau. Điển hình như

+ Ngành công nghiệp: Thông gió, khí nén có động lực mạnh có thể vận hành hoạt động các thiết bị dùng khí, thăm dò độ sâu.

+ Nhóm ngành chế tạo: Thiết bị nâng khí nén được sử dụng để cẩu hàng, áp lực tác động đến súng phun sơn, điều khiển thiết bị tự động hóa, sản xuất các bao bì chân không giúp kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm, vệ sinh làm sạch bụi bẩn.

+ Ngành bảo dưỡng xe: Máy nén khí được sử dụng để vệ sinh xe như làm sạch bụi bẩn, làm khô xe.

+ Ngành y tế: Cung cấp oxy để thúc đẩy quá trình sấy khô nguyên vật liệu, thiết bị y tế, khí nén để phun rửa vỏ thuốc.

Bạn cũng có thể tham khảo thêm nhóm ngành thiết bị công nghiệp với sản phẩm chủ đạo là van điều khiển khí nén – tự động.

Nguyên lý hoạt động máy nén khí

Máy nén khí tạo ra khí nén. Ở đó, năng lượng cơ học của động cơ đốt trong hoặc động cơ điện được chuyển thành năng lượng nhiệt năng và khí nén. Máy nén khí hoạt động theo các nguyên lý cơ bản như sau:

+ Nguyên lý động năng: Không khí dẫn vào buồng chứa và được gia tốc bởi 1 bộ phận quay tốc độ cao. Nhờ sự chênh lệch vận tốc khiến áp suất khí nén tăng lên và nguyên tắc này tạo ra lưu lượng và công suất là khá lớn. Loại máy nén khí hoạt động theo nguyên tắc này điển hình nhất là dòng máy nén khí ly tâm.

+ Nguyên lý thay đổi thể tích: Có nghĩa là không khí được dẫn vào buồng chứa. Sau đó, buồng chứa dần dần thu nhỏ lại. Áp dụng định luật Boyle-Matiotte thì áp suất trong buồng chứa tăng lên và máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này có thể kể đến máy nén khí piston, cánh gạt, bánh răng,…

+ Nguyên lý ăn khớp: Máy bao gồm 2 trục vít cái và trục vít đực. Khi máy vận hành thì khí sẽ bơm vào. Hai trục vít của máy quay ngược chiều nhau, được gọi là quá trình ăn khớp. Khi các trục vít quay nhanh thì không khí được hút vào trong vỏ thông qua cửa nạp và được truyền vào buồng khí giữa các trục vít. Tại đây, không khí được nén giữa các bánh răng rồi đưa tới cửa xả.

Phân loại máy nén khí

Máy nén khí được phân thành các loại sau đây:

Phân loại dựa theo chất làm mát

Dựa vào chất làm mát thì máy nén khí được chia thành 2 loại: Máy nén khí không dầu và máy nén khí có dầu.

+ Máy nén khí không dầu

Máy nén khí không dầu được sử dụng phổ biến trong y tế, nha khoa, thực phẩm, dược phẩm,…Các yêu cầu công việc sử dụng nguồn khí nén sạch, đảm bảo an toàn cho sức khỏe. Loại máy này vẫn sử dụng dầu để bôi trơn, tuy nhiên thiết kế hộp trục khuỷu của máy không có dầu hoặc làm mát bằng nước. Do đó, khí nén đầu ra không lẫn tạp chất, dầu, lượng khí nén tạo ra đảm bảo sạch 100%.

+ Máy nén khí có dầu

Máy nén khí có dầu còn được gọi là máy nén hơi ngâm dầu. Thiết bị sử dụng dầu để làm mát, bôi trơn và làm kín khe hở trục vít. Do đó, nó giúp máy duy trì nhiệt độ ổn định, đảm bảo máy hoạt động trơn tru hơn và hạn chế sự cố hỏng hóc.

Lượng nhiệt được sinh ra trong quá trình tạo khí được dầu làm mát và hấp thụ. Do đó, khí nén sinh ra có mùi và lẫn hơi dầu. Máy nén khí hơi dùng dầu có giá thành rẻ, độ bền cao. Thiết bị này thường được ứng dụng trong ngành công nghiệp nặng, hỗ trợ các thiết bị và máy móc hoạt động.

Phân loại dựa trên nguyên lý hoạt động

Dựa trên nguyên lý hoạt động thì máy nén khí phân thành 3 loại: Máy nén khí ly tâm, máy nén khí piston và máy nén khí trục vít.

+ Máy nén khí piston

Máy nén khí piston là một trong những loại máy thông dụng nhất, được sử dụng phổ biến tại cửa hàng sửa chữa xe máy, gara ô tô. Bởi tính cơ động cao cùng thời gian nén hơi nhanh chóng, áp suất ổn định và lưu lượng khí nén lớn. Vỏ máy ngoài được sơn lớp tĩnh điện cao cấp giúp chống ăn mòn, han gỉ hiệu quả. Từ đó, giúp bảo vệ linh kiện bên trong máy và nâng cao tuổi thọ của máy. Ngoài ra, giá máy nén khí piston cũng rẻ hơn so với các loại khác.

+ Máy nén khí ly tâm

Loại máy này sử dụng đĩa quay hoặc bánh đẩy hình cánh quạt nhằm ép khí vào phần rìa của bánh đẩy và làm gia tăng tốc khí. Bộ phận khuếch tán có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng của tốc độ thành áp suất, tạo ra khi nén.

Máy nén khí ly tâm được lắp cố định và sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp nặng. Yêu cầu môi trường làm việc có suất liên tục, khắc nghiệt, công suất của chúng có thể lên tới hàng ngàn mã lực.

+ Máy nén khí trục vít

Máy nén khí trục vít hoạt động nhờ sử dụng bánh vít, bao gồm 2 cuộn lá chèn hình xoắn gốc để nén khí. Máy khí nén này vận hành theo nguyên lý thay đổi thể tích, trục vít quay được 1 vòng thì thể tích khoảng trống giữa các răng thay đổi, tạo ra quá trình hút – nén – đẩy.

Loại máy này được sử dụng phổ biến tại các xí nghiệp, công ty để phục vụ cho hệ thống vận chuyển hoặc cung cấp nguồn khí nén cho thiết bị đo và hệ thống điều khiển tự động. Máy không tạo ra ma sát khi làm việc, vì thế tuổi thọ của máy rất cao, giúp hạn chế tình trạng hao mòn thiết bị và bảo vệ máy tốt hơn. Máy vận hành êm ái và tiết kiệm đáng kể chi phí bảo dưỡng, vận hành.

Khi sử dụng máy nén khí không dầu sẽ giúp tiết kiệm tối đa chi phí cho việc mua nhiên liệu bổ sung cho máy. Tuy nhiên, do không sử dụng dầu để làm kín khe hở, trục vít nên các khe hở trục vít được thiết kế rất nhỏ và tỉ mỉ. Do đó, giá thành cao hơn và có tuổi thọ cũng thấp hơn so với máy nén khí có dầu. Do không sử dụng dầu để bôi trơn trục nén nên dễ gây ra hỏng hóc.

Liên hệ hỗ trợ 24/24: