Cấu tạo chi tiết và nguyên lý máy nén khí trục vít

Máy nén khí trục vít là gì?

Máy nén trục vít hay máy nén khí trục vít quay, máy nén trục vít đôi là một trong những dòng máy nén khí phổ biến nhất hiện nay có tên tiếng Anh là Rotary Screw Compressor. Dòng máy nén này sử dụng cơ cấu dịch chuyển tích cực kiểu quay, được gọi là trục vít quay, để nén khí.

Máy nén khí trục vít được dùng cho những hoạt động quy mô lớn

Sở dĩ chúng có tên gọi là máy nén khí trục vít quay là vì quá trình nén khí của máy đề nhờ vào hai trục vít. Phần tử trục vít được phát triển lần đầu tiên vào những năm 1930. Máy gồm có 2 trục vít hay còn gọi là roto. Trong đó, 1 trục đực có các thùy và 1 trục cái có các khe rãnh. Các thùy và khe rãnh ăn khớp với nhau. Tỷ lệ giữ thùy và khe rãnh thường là 4:6.

Hai trục này được gia công chính xác với dung sai cực kỳ chặt chẽ, theo đó các cánh trên rôto gần như chạm vào nhau, và thường chỉ cách nhau vài phần nghìn cm. Hai trục sẽ quay ngược chiều nhau để tiến hành nén không khí bằng cách làm giảm thể tích không khí để từ đó tăng áp suất khí lên.

Máy nén trục vít quay thường được sử dụng để thay thế máy nén khí piston, trong các ứng dụng thương mại và công nghiệp, nơi cần khối lượng lớn khí áp suất cao. Một số thương hiệu máy nén khí trục vít hàng đầu trên thị trường hiện nay là Kobelco, Atlas Copco, Pegasus, Hitachi,...

Cấu tạo máy nén khí trục vít

Máy nén khí trục vít hiện nay chia thành hai loại chính là máy nén khí trục vít có dầu và máy nén khí trục vít không dầu. Mặc dù là hai dòng máy nén khí khác nhau nhưng cấu tạo cơ bản giống nhau. Cụ thể một số bộ phận chính của máy như sau:

Hai trục vít của máy

• Trục vít/Roto/Con lăn: Chúng là thành phần chính của quá trình nén - nếu không có trục vít, các máy nén khí này không thể hoạt động. Rotor có dạng cặp và được đặt bên trong xi lanh. Khi vận hành, các thùy/cánh quạt gắn trên roto sẽ quay với tốc độ cao, êm ái, tạo ra đường ống để hút không khí vào, tiến hành nén và sau đó xả ra ngoài.
• Xi lanh nén: là nơi chứa các con lăn của máy nén, tạo nên “buồng nén kín”. Không khí được thu thập chạy qua các khoang xi lanh và đi vào giữa hai trục vít. Số lượng xi lanh trong một máy nén xác định thiết bị đó có bao nhiêu “giai đoạn” nén, cũng như lượng điều áp mà nó có thể tạo ra.
• Bộ lọc không khí:  Bộ lọc không khí đầu vào nằm ngay bên trong van mở của máy nén, giữ bụi, hơi ẩm và các hạt không khí có thể gây hại cho bên trong máy. Các bộ lọc không khí khác có thể được đặt trong các bộ phận của buồng nén để làm sạch và các lớp bảo vệ bổ sung.
• Bộ lọc dầu: Đối với máy nén khí trục vít ngâm dầu, bộ lọc dầu sẽ được đặt cả trong thành buồng quay và gần van xả để sàng lọc dầu bôi trơn từ khí nén một cách thích hợp. Bôi trơn bằng chất lỏng cũng cung cấp khả năng làm mát cần thiết cho các máy nén, vốn tạo ra nhiệt lượng cao trái ngược với những gì an toàn cho công suất máy và không khí tối ư
• Vòng bi: Vòng bi nằm trên cả hai đầu roto giúp cố định roto, quay đều và duy trì tải của roto cân bằng và ở công suất thích hợp. Vòng bi cho khả năng chống ma sát và chống ăn mòn.
• Van hút: nằm trên đỉnh của các đơn vị nén và chịu trách nhiệm thu hồi không khí từ bên ngoài để đưa vào máy nén. Khi vận hành, các van hút mở để cho phép không khí tràn vào bên trong.
• Van xả: có thiết kế nằm ở đầu đối diện van. Chúng nhận khí nén áp suất cao và đưa vào bình chứa khí hoặc ra đường ống xả để ứng dụng ngay lập tức.
• Động cơ: động cơ máy nén cung cấp năng lượng cho các vòng quay của các trục vít do đó cung cấp năng lượng cho toàn bộ khả năng nén của máy.
• Bộ kiểm soát hệ thống: màn hình điều khiển hệ thống giúp người vận hành có thể đọc và đánh giá tình trạng của máy nén. Màn hình sẽ hiển thị và giám sát các thành phần khác nhau của máy nén, cũng như các thông số vận hành, chạy không tải hoặc dừng của nó.
• Bể chứa: bình chứa nhận khí nén áp suất cao từ van xả, bình cho khả năng duy trì áp suất khí cho đến khi sử dụng.
• Bình tách dầu: Trong máy nén phun dầu, bình tách được sử dụng như một tuyến bảo vệ khác chống lại hỗn hợp dầu và khí làm hỏng độ tinh khiết của dòng khí nén cuối cùng của bạn.
• Vòng đệm: vòng đệm cho khả năng làm kín, đảm bảo máy nén không bị rò rỉ ở mọi ngóc ngách.

Một số chi tiết cơ bản

>>> Xem thêm: Những ứng dụng không thể thiếu của máy nén khí trong đời sống

Nguyên lý máy nén khí trục vít ngâm dầu

Máy nén trục vít phun dầu (hay còn gọi là ngập dầu) chứa chất bôi trơn (dầu) trong buồng nén làm giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động. Tuy nhiên, dầu không chỉ là chất bôi trơn, nó cũng hoạt động như một chất làm mát để giảm nhiệt độ của khí nén trong buồng và ngăn chặn rò rỉ bằng cách đóng vai trò như một phớt thủy lực.

Không khí được hút qua bộ lọc và van đầu vào mở, đi vào phần tử máy nén và được nén. Hỗn hợp khí nén và dầu chảy vào bộ thu khí/tách dầu qua van một chiều. Không khí được xả qua van đầu ra thông qua van áp suất tối thiểu và bộ làm mát không khí. Trong quá trình hoạt động có tải, van áp suất tối thiểu giữ áp suất trong bình tách trên giá trị tối thiểu, cần thiết để bôi trơn. Một van một chiều tích hợp ngăn không cho khí nén ở hạ lưu van thoát ra khí quyển trong quá trình hoạt động không tải. Khi máy nén dừng, van một chiều và van đầu vào đóng lại, ngăn không cho khí nén (và dầu) thoát vào bộ lọc khí.

Sơ đồ nguyên lý máy nén khí trục vít có dầu

Trong bộ thu không khí/tách dầu, hầu hết dầu được loại bỏ khỏi hỗn hợp không khí/dầu bằng tác động ly tâm. Dầu còn lại sẽ được loại bỏ bởi bộ tách dầu. Dầu được thu thập ở phần dưới của bộ thu khí/tách dầu, đóng vai trò như một thùng chứa dầu. Hệ thống dầu được cung cấp một van ngắt nhiệt. Khi nhiệt độ dầu thấp hơn điểm cài đặt của nó, van rẽ nhánh sẽ tắt nguồn cung cấp cho bộ làm mát dầu và bộ làm mát dầu bị bỏ qua. Áp suất không khí ép dầu từ bộ thu khí/tách dầu qua bộ lọc dầu và van chặn dầu vào phần tử máy nén. Van rẽ nhánh bắt đầu mở nguồn cung cấp từ bộ làm mát khi nhiệt độ dầu đã tăng đến điểm cài đặt. Vào khoảng. Trên điểm đặt 15˚C (27˚F), tất cả dầu sẽ chảy qua bộ làm mát dầu.

Máy nén khí trục vít có dầu

Nguyên lý máy nén khí trục vít không dầu

Những model máy nén khí trục vít không dầu không sử dụng dầu để bôi trơn trục vít. Thay vào đó, chúng sử dụng một bộ bánh răng định thời cho vòng quay mà các trục vít không tiếp xúc trực tiếp với nhau. Bởi vì không có dầu để làm kín, các roto cần phải rất chính xác và có dung sai rất nhỏ. Các thùy và khe rãnh không chạm vào nhau, nhưng khoảng cách không khí giữa hai chi tiết này là rất nhỏ để đạt hiệu suất tối ưu.

Không khí bên ngoài được hút vào máy thông qua van nạp và bộ lọc khí đầu vào. Bộ lọc bảo vệ các bộ phận của máy nén khỏi bị hư hỏng, bằng cách giữ tất cả bụi bẩn bên ngoài máy nén.

Van dỡ tải được đóng mở bởi hệ thống điều khiển. Khi van mở, máy nén đang ở trạng thái có tải (đang bơm không khí). Khi van đóng, máy nén ở trạng thái không tải. Khi máy nén ở trạng thái có tải và van hút (đầu vào) mở, không khí được hút vào máy nén.

Máy nén khí trục vít không dầu

Không khí sẽ được đưa đến giữa hai trục vít, hai trục quay ngược chiều để nén không khí đến khoảng 2 - 2,5 bar. Do bị nén, không khí trở nên thực sự nóng. Nhiệt độ khí nén áp suất thấp khi nén không dầu có thể lên đến 160 đến 180˚C. Khi đó khí nén sẽ được đưa đi làm mát bằng bộ làm mát liên động. Nó sẽ hạ nhiệt khí nén xuống khoảng 25 - 30˚C. Có một bẫy độ ẩm được lắp sau bộ làm mát để loại bỏ và nước khỏi không khí.

Không khí sau khi làm mát sẽ được nén thêm để có áp suất cao. Áp suất này phụ thuộc vào thông số kỹ thuật của máy nén và thường nằm trong khoảng từ 7 đến 13 bar.

Do bị nén, không khí lại lần nữa nóng lên. Lúc này có nhiệt độ khí nén từ 140 - 175˚C. Vì vậy, nó được làm mát một lần nữa, bằng bộ làm lạnh sau. Nhưng trước khi đi vào bộ làm mát sau, nó đi qua một van điều tiết xung và một van một chiều. Van một chiều đảm bảo rằng khí nén không chảy ngược vào máy nén khi nó dừng.

Sơ đồ nguyên lý máy nén khí trục vít không dầu

Sau bộ làm mát sau, không khí đạt nhiệt độ đầu ra khoảng 25˚C. Có một bẫy độ ẩm khác được lắp đặt để loại bỏ bất kỳ nước nào có thể hình thành bên trong bộ làm mát sau.

Trên đây là một số thông tin khái lược về nguyên lý máy nén khí trục vít. Đây là dòng máy nén có nhiều ưu điểm như vận hành liên tục, dễ bảo trì, vận hành êm, độ ma sát thấp, công suất lớn,... phù hợp cho những hoạt động có quy mô lớn. Hiện nhiều model máy nén khí trục vít đã có mặt tại Hoàng Liên, quý vị liên hệ hotline 0912 370 282 để được tư vấn chi tiết.