Cấu tạo máy nén khí piston như thế nào ?

Máy nén khí piston là gì?

Chắc bạn không còn xa lạ gì với dòng máy bơm hơi này nữa, chúng là dòng máy bơm hơi nén khí được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Máy nén khí piston có tên tiếng anh là piston compressor. Đây là dòng máy nén khí sử dụng nguyên lý dịch chuyển tích cực để nén khí. Cụ thể, máy sử dụng sử chuyển động của piston để làm thay đổi thể tích từ đó nén khí. Do đó mà chúng được gọi là máy nén khí piston, khác với máy nén khí trục vít sử dụng 2 trục vít để làm thay đổi thể tích khí.

Máy nén khí piston

Máy nén khí piston thường dễ nhận thấy khi có thiết kế bình nén khí đi kèm với đầu nén. Bình chứa đặt dưới và phần đầu nén đặt trên. Công suất máy đa dạng khi dao động trung bình trong khoảng từ ½ - 20HP. Do đó mà thiết bị phù hợp cho nhiều hoạt động từ quy mô tại gia, kinh doanh nhỏ đến những hoạt động công suất lớn.

Cấu tạo máy nén khí piston 

Để có thể hiểu rõ nhất về những chiếc máy nén khí công suất lớn này, chúng ta sẽ tiến hành tìm hiểu cấu tạo chi tiết của máy nén khí piston thông qua hai phần đó là các bộ phận dễ nhận thấy và các chi tiết bên trong máy.

Cấu tạo qua các chi tiết dễ nhận thấy bên ngoài

Vì có thiết kế “lộ thiên” cho nên chúng ta dễ nhận thấy những model có các bộ phận như sau:

Động cơ máy nén khí

• Động cơ/đầu nổ: đây là thiết bị cho khả năng chuyển hóa năng lượng điện/dầu diesel thành cơ năng để làm quay đầu nén tiến hành nén khí.
• Hệ thống truyền động: gồm có dây đai nối 2 puly gắn ở động cơ/đầu nổ và đầu nén khí. Khi động cơ/đầu nổ quay làm puly quay sẽ truyền lực qua dây đai để làm đầu nén quay.
• Đầu nén khí: là bộ phận nén khí chính gồm nhiều chi tiết như piston, xi lanh,... mà chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết ở phần dưới. Không khí sau khi vào đầu nén sẽ được gia áp tạo thành khí nén.
• Lưới bảo vệ: được lắp phía sau máy, ngăn chặn tình trạng người dùng vô tình chạm vào dây đai đang quay gây nguy hiểm.
• Lọc gió: giúp ngăn cản bụi bẩn đi vào máy.
• Van hút: không khí từ bên ngoài sẽ được hút vào máy thông qua van hút.
• Van xả nước: được lắp dưới đáy bình chứa cho khả năng xả bỏ nước ngưng lẫn trong khí nén để đảm bảo chất lượng khí.

Đồng hồ đo áp và một số van máy nén khí

• Van an toàn: có nhiệm vụ đảm bảo áp suất luôn ở mức ổn định, ngăn cản sự gia áp đột ngột trong quá trình làm việc.
• Đồng hồ đo áp suất: cho người dùng khả năng quan sát áp suất máy để có những điều khiển thích hợp.
• Van một chiều: có nhiệm vụ định hướng cho dòng khí chỉ đi theo một chiều duy nhất và không đi theo hướng ngược lại, từ đó đảm bảo được áp suất đầu ra của khí nén.
• Rơ le: đảm bảo an toàn, hỗ trợ quá trình tự nạp khí của máy.
• Bình chứa: là nơi lưu trữ khí nén cũng như bảo đảm áp suất khí để đưa đi cung cấp cho các thiết bị cần thiết.
• Bánh xe, tay kéo: giúp thiết bị di chuyển dễ dàng.

Đầu nén

Cấu tạo máy qua các chi tiết bên trong 

Ngoài những bộ phận dễ nhận thấy, phía trong máy nén khí có rất nhiều các chi tiết nhỏ. Mà nhiều chi tiết nhỏ này lại có vai trò quan trọng nhất trong quá trình nén khí. Dưới đây là một số chi tiết máy nén khí cốt lõi nằm bên trong máy.

• Xi lanh: Xi lanh là bộ phận chủ yếu của máy nén khí piston. Tùy theo áp suất, công suất xả và đặc tính khí khác nhau của máy nén, người dùng nên lựa chọn các loại xi lanh làm bằng vật liệu khác nhau và có cấu tạo phù hợp. Các yêu cầu cơ bản đối với xi lanh là: độ bền và độ cứng, làm mát tốt, bôi trơn và chống mài mòn.
• Trục khuỷu: Bằng cách thay đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động thẳng biến đổi của piston thông qua thanh truyền, trục khuỷu truyền toàn bộ công suất của máy nén. Nó là một trong những thành phần quan trọng của hệ thống chuyển động của máy nén.

Trục khuỷu bên trong máy nén khí

• Thanh kết nối: hay còn gọi là thanh truyền. Đây là chi tiết nối giữa trục khuỷu và piston, có tác dụng biến chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của piston, truyền lực cho piston để sinh khí. Thanh kết nối bao gồm một thân thanh kết nối, một ống lót đầu nhỏ, một ống lót ổ trục lớn và một bu lông.
• Piston: Được dẫn động bởi thanh kết nối, piston thực hiện chuyển động thẳng biến đổi qua lại trong xi lanh, để tạo thành một thể tích làm việc thay đổi cùng với xi lanh, và do đó hoàn thành quá trình hút, nén và xả.
• Chốt piston: dùng để nối đầu nhỏ của piston và thanh truyền. Nó chịu tải xoay chiều phức tạp khi làm việc.
• Vòng piston: là một vòng kim loại tròn có một vết cắt trên đó, vết cắt có thể thẳng, nghiêng hoặc chồng lên nhau. Góc của hình cắt nghiêng là 45 độ. Vòng piston bao gồm một vòng khí và một vòng dầu. Vòng đệm khí có tác dụng làm kín giữa piston và thành xi lanh giúp khí nén không bị rò rỉ từ khe hở giữa piston và thành xilanh. Vòng dầu là để phân phối dầu và cạo sạch dầu bôi trơn thừa trên thành xi lanh.
• Phớt trục: dùng để ngăn khí nén rò rỉ ra ngoài dọc theo đầu kéo dài của trục khuỷu và cũng để ngăn không khí bên ngoài lọt vào khi áp suất trong cacte thấp hơn áp suất khí quyển.

Piston và thanh nối

• Bộ gia nhiệt cacte: đảm bảo sự bôi trơn bình thường của bộ gia nhiệt chất làm lạnh trong cacte bằng cách tách chất làm lạnh trong cacte.
• Thiết bị bảo vệ động cơ máy nén: để ngăn quá tải hoặc quá nhiệt của máy nén, động cơ được tích hợp 6 nhiệt điện trở PTC. Nói chung, L, N là để cung cấp điện, 11, 14 được kết nối với mạch điều khiển và 12 là chỉ báo cảnh báo.
• Thiết bị an toàn áp suất dầu: có nhiệm vụ giám sát sự chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra của bơm dầu để đảm bảo sự bôi trơn của máy nén. 

>>> Xem thêm: Piston khí nén là gì ?

Nguyên lý vận hành máy nén khí piston

Quá trình vận hành của máy nén khí piston chính là sự thay đổi liên tục của thể tích không khí được tạo ra từ xi lanh, van khí và piston chuyển động trong xi lanh. Nguyên lý vận hành của máy nén piston có thể được chia thành bốn quá trình: nén, xả, giãn nở và hút.

Quy trình nén

Khi piston ở vị trí thấp nhất (gọi là điểm chết trong hoặc điểm chết dưới), van hut mở ra, hút không khí áp suất thấp chứa đầy xi lanh và quá trình hút kết thúc.

Piston bắt đầu chuyển động lên trên nhờ truyền động của trục khuỷu và thanh truyền. Lúc này van hút đóng lại, thể tích làm việc của xilanh giảm dần, khí trong xilanh bị nén lại, đồng thời tăng dần nhiệt độ và áp suất. Quá trình khí đi lên từ áp suất thấp khi hút vào đến áp suất xả cao trong xilanh gọi là quá trình nén. Quá trình nén thường được coi là quá trình đẳng hướng.

Quá trình nén diễn ra chủ yếu tại bên trong đầu nén

Quy trình xả

Piston tiếp tục chuyển động đi lên khi áp suất của khí trong xi lanh vượt quá áp suất của khí trong buồng xả một chút. 

Khi mở van xả, khí cao áp trong xi lanh được xả ra khỏi xi lanh dưới áp suất không đổi cho đến khi piston đạt đến vị trí trên cùng (gọi là điểm chết ngoài hay điểm chết trên) thì quá trình xả kết thúc.

Quá trình giãn nở

Khi piston chuyển động trong xi lanh, đầu trên của piston không trùng hoàn toàn với đỉnh xi lanh mà phải có một khoảng trống nhất định để đảm bảo an toàn trong hoạt động của nó. Phần không gian này được gọi là thể tích phần dư.

Do thể tích không gian còn lại, khi piston di chuyển đến tâm chết phía trên, quá trình xả bị chấm dứt, và một phần nhỏ khí áp suất cao trong xi lanh không thể xả ra ngoài. Khi piston chuyển động theo chiều ngược lại, chỉ khi khí áp suất cao giãn nở đến áp suất thấp hơn áp suất hút một chút, van hút sẽ mở và môi chất lạnh ở áp suất thấp mới có thể đi vào xilanh.

Nguyên lý vận hành máy nén khí piston

Quy trình hút

Khi piston chuyển động đi xuống, quá trình giãn nở của khí áp suất cao trong thể tích không gian dư kết thúc, quá trình hút bắt đầu. Khí áp suất thấp được hút vào xi lanh cho đến khi piston di chuyển đến tâm chết dưới cùng.

Cho đến đây máy nén đã hoàn thành một chu trình làm việc bao gồm nén, xả, giãn nở và hút. Sau đó, piston lại chuyển động đi xuống, lặp lại bốn quá trình trên, cứ thế tiếp tục. Đây là quy trình và nguyên lý làm việc lý tưởng của máy nén khí piston.

>>> Xem thêm: Máy nén khí ly tâm là gì ?

Phân loại máy nén khí piston

Hiện nay có khá nhiều cách phân loại máy nén khí. Mỗi cách phân loại lại chia máy nén piston thành nhiều dòng máy khác nhau.

Phân loại dựa theo cấp nén

Máy nén khí 2 cấp

Với tiêu chí này chúng ta có hai loại máy bơm hơi piston.

• Máy nén khí piston một cấp: có thể hiểu đơn giản là không khí chỉ trải qua một quá trình nén duy nhất. Không khí sau khi nén sẽ được chuyển luôn tới bình chứa khí nén.
• Máy nén khí piston hai cấp: sau khi hoàn thành quá trình nén, khí nén không được chuyển đến bình nén mà được đưa đến bình làm mát. Sau đó, khí nén được đưa đến một piston khác để tiếp tục nén ở một mức áp suất cao hơn rồi mới được đưa về bình nén. Loại máy nén cấp 2 này cho áp suất cao hơn máy nén cấp 1.

Phân loại dựa vào chất lượng khí nén

Với tiêu chí này chúng ta cũng chia máy nén khí piston thành hai loại:

• Máy nén khí piston có dầu: máy sử dụng dầu để bôi trơn, làm mát cho nên chất lượng khí nén không cao, có lẫn dầu. Máy phù hợp cho các hoạt động không tác động đến sức khỏe con người như sửa chữa, vận hành máy phun vữa, phun sơn,...
• Máy nén khí piston không dầu: không sử dụng dầu để làm mát, bôi trơn nên không khí sạch, không lẫn dầu. Máy phù hợp cho lĩnh vực y tế, dược phẩm, sản xuất thực phẩm,...

Máy nén khí piston dùng để làm gì?

Ứng dụng của máy nén khí piston rất đa dạng

Với sự đa dạng model máy nén khí, dòng sản phẩm máy bơm hơi piston này được ứng dụng vào nhiều hoạt động khác nhau:

• Trong sửa chữa, phun rửa xe: máy cấp khí nén để vận hành các thiết bị như cầu nâng, máy ra vào lốp, máy hút dầu, máy bơm mỡ, bình tạo bọt tuyết,... Khí nén áp lực cao còn dùng để xì khô xe sau khi rửa, thổi bụi nội thất và khoang máy,...
• Trong các xưởng cơ khí, đồ gỗ: hỗ trợ phun sơn, thổi bụi, cấp khí cho máy bắn vít, máy sắt sắt,....
• Trong xây dựng: khí nén cấp cho máy phun vữa, máy ép gạch không nung, gian khoan,...
• Trong giải trí: khí nén hỗ trợ bơm bóng hơi, bơm thuyền hơi, vận hành hệ thống phanh trên cao, làm tuyết nhân tạo,...
• Máy nén khí còn hỗ trợ xử lý nước thải, thông cống,...
• Ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như may mặc, luyện kim, công nghiệp nhựa,...

Trên đây là một số thông tin khái lược về cấu tạo máy nén khí piston nói riêng và máy bơm hơi piston nói chung. Hiện nay có rất nhiều thương hiệu máy nén khí piston khác nhau như Puma, Fusheng, Palada, Kumisai, Wing, Pegasus,... Để được tư vấn chi tiết về sản phẩm bạn hãy liên hệ ngay Sàn thương mại Hoàng Liên qua hotline 0912 370 282 để được tư vấn miễn phí về sản phẩm.