Piston khí nén là gì? Cấu tạo, nguyên lý vận hành, phân loại

Piston khí nén là gì?

Để hiểu được về piston khí nén thì đầu tiên chúng ta cần biết piston là gì đã.

Thực tế, piston là một bộ phận thiết yếu của động cơ máy nén khí. Nó bao gồm một viên kim loại hình trụ tròn chuyển động với các vòng piston để đạt được một vòng đệm kín khí sau khi nó được lắp vào trong xi lanh động cơ. Đường kính của piston tương đương với đường kính trong của xi lanh để tạo độ kín khít. Piston được gắn vào một thanh truyền thông qua chốt piston, thanh truyền thì sẽ được kết nối với trục khuỷu. Chúng có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi nhiên liệu, năng lượng mà động cơ sử dụng để nạp cho các bộ phận khác của thiết bị vận hành.

Piston cùng trục khuỷu, thanh truyền, chốt piston

Vậy piston khí nén là gì? Piston thường gồm có piston thủy lực và piston khí nén. Trong đó, piston khí nén là loại piston vận hành trong máy nén khí cao áp, hoạt động được nhờ năng lượng khí nén. Nó có nhiệm chuyển hóa năng lượng tiềm năng trở thành động năng nhờ vào sự chênh lệch áp suất.

Bạn có thể dễ nhận thấy tại phần đầu nén khí của máy nén hơi, piston sẽ nằm trong xi lanh nén khí, tiến hành hoạt động để gia áp cho không khí tạo thành khí nén.

Cấu tạo của piston khí nén

Piston hay còn có tên gọi khác là quả piston, trái piston,... có kết cấu trạng hình trụ tròn, thường được làm từ hợp kim nhôm nhưng các rãnh xéc măng (thường bao gồm xéc măng khí, xéc măng gạt nước, xéc măng dầu,...) được làm từ gang hoặc thép. Chi tiết máy này gồm các bộ phận chính như sau:

Cấu tạo đơn giản

• Đỉnh piston: gồm có 3 loại khác nhau là đỉnh lồi, đỉnh bằng và đỉnh lõm. Phần đỉnh của piston sẽ nhận áp suất khí đốt ở nhiệt độ cao.
• Đầu piston: gồm có nhiều rãnh xéc măng khí và xéc măng dầu để lắp vào thiết bị. Các lỗ khoan nhỏ tại đầu các rãnh xéc măng dầu được thông vào bên trong đáy rãnh nhằm tiến hành nhiệm vụ cấp và thoát dầu. Tùy vào loại động cơ mà piston sẽ có số rãnh xéc măng khác nhau.
• Thân piston: có các lỗ ngang có chức năng hướng dẫn giúp cho piston chuyển động trong xi lanh để truyền lực nhằm làm cho trục khuỷu quay khi liên kết với thanh truyền nhằm thực hiện chức năng lắp chốt liên kết piston với thanh truyền.

>>> Xem thêm: Van an toàn máy nén khí là gì?

Nguyên lý vận hành của piston khí nén

Trong máy nén khí, piston vận hành một cách tự động thông qua quá trình cấp khí nén. Nguồn khí nén chính là năng lượng giúp cho piston có thể hoạt động.

Piston nằm trong xi lanh

Cụ thể, tại phía trên đỉnh của piston sẽ có một đường dẫn khí có 2 van là van hút và van xả. Khi trục khủy quay, khiến cho thanh truyền nối giữa trục khủy và quả piston kéo quả piston di chuyển đi xuống, van hút mở đồng thời van xả đóng để hút không khí đi vào. Khi piston đến điểm cuối cùng của nửa chu kỳ, cả 2 van cùng đóng lại để tiến hành nén khí.

Để hoàn thành nửa kỳ còn lại, trục khủy đẩy lên khiến cho thanh truyền đẩy quả piston đi lên. Lúc này thì cả 2 van cùng đóng tiến hành hạ thể tích không khí để nén khí. Quả piston tiếp tục đi lên đến điểm cuối làm áp lực tăng thì van hút đóng đồng thời van xả mở để đẩy khí ra ngoài. Quá trình này lặp đi lặp lại để tiến hành nén khí.

Khi mua một máy nén khí piston, hầu hết mọi người đều tập trung vào lưu lượng khí mà bỏ qua chu kỳ làm việc của động cơ. Nó quyết định lớn tới khả năng vận hành của máy. Có những máy nén khí có chu kỳ piston vận hành chỉ 25% nhưng có những model đạt 100%,... Quý vị cần xem kỹ thông số máy để có sự lựa chọn phù hợp

Piston có trong đầu nén của máy nén khí

Piston khí nén có mấy loại?

Tùy thuộc vào quá trình vận hành của thiết bị mà piston sẽ được phân thành 2 loại:

- Piston khí nén một chiều: Loại này còn gọi là piston đơn. Đối với loại piston khí nén tác động đơn được sử dụng để định hướng không khí theo một hướng nhất định. Thông thường không khí sẽ được đưa ra ngoài thông qua một lò xo để piston có thể trở về vị trí ban đầu. Để chỉnh dòng khí nén cho piston đơn thì máy sẽ dùng một lực đẩy của lò xo hoặc lực bên ngoài tác động. Phía trên piston có 1 vị trí thoát khí nén và một nguồn cấp khí nén. Loại piston này sử dụng van điện từ khí nén 3/2 để vận hành.

- Piston khí nén hoạt động 2 chiều: Loại piston hoạt động đôi có tới 2 lỗ dùng để cung cấp nguồn khí nén để sinh ra lực đẩy piston từ 2 phía. Để di chuyển piston lên xuống thì nhà sản xuất sẽ sử dụng lực không khí để chế tạo loại piston này. Loại piston này dùng van điện từ chia khí 4/2, 5/2, 5/3.

Trên đây là một số thông tin khái lược về piston khí nén. Một số thương hiệu máy nén khí piston tiêu biểu hiện nay có thể kể đến là Puma, Fusheng, Pegasus, Wing, Palada, Kumisai,...