Nguyên lý hoạt động và cấu tạo máy nén khí trục vít

Ngày nay máy nén khí trục vít không còn xa lạ đối với các nhà máy chế biến công nghiệp. Vậy máy nén khí trục vít có nguyên lý hoạt động ra sao và cấu tạo máy nén khí trục vít thế nào, hãy cùng tìm hiểu qua các thông tin sau.

Máy nén khí trục vít được sử dụng vô cùng phổ biến trong nhiều ngành nghề khác nhau, nhờ nguyên lý hoạt động máy nén khí trục vít đã tạo ra nhiều công dụng khác nhau. Máy nén khí trục vít đã giúp cải tiến hiệu suất của nhiều ngành nghề khác nhau. Cùng tìm hiểu nguyên lý hoạt và công dụng của máy nén khí trục vít trong các ngành nghề.

Máy nén khí trục vít là gì?

Hầu hết khi mọi người nghĩ đến máy nén khí, họ hình dung ra máy nén khí piston (còn được gọi là máy nén khí piston). Những máy nén khí này đẩy không khí vào một không gian nhỏ nhờ sử dụng các piston, sau đó thu thập không khí nén đó vào bình chứa khí. Máy nén khí piston có giá thành tương đối rẻ và đã có tuổi đời hàng chục năm.

Máy nén khí trục vít quay là loại máy nén khí cải tiến mới hơn. Chúng đắt hơn các kiểu pittông truyền thống nhưng lại có nhiều lợi ích khiến máy nén khí trục vít nhanh chóng trở thành hệ thống được các nhà quản lý đội xe tải và xe van trên khắp thế giới lựa chọn.

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí thực hiện bằng cách giữ không khí giữa hai roto có lưới và giảm thể tích không khí bị mắc kẹt đó khi nó di chuyển xuống qua các rôto. Sự giảm thể tích này dẫn đến việc tạo ra khí nén, sau đó có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các dụng cụ chạy bằng khí, làm phồng lốp xe hoặc trong nhiều ứng dụng khác.

Máy nén khí trục vít là loại máy sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội thường sử dụng trong những khu công nghiệp chế biến, thu gom khí ở các địa điểm khai thác hoặc cung cấp khí để hoạt động những thiết bị tự động hóa.

Cấu tạo máy nén khí trục vít này sử dụng cơ chế hoạt động của hai trục vít quay ngược chiều và tạo ra những thay đổi thể tích từ không khí. 

Máy nén khí là một phần không thể thiếu trong đời sống và sản xuất. Đặc biệt với tốc độ phát triển như ngày nay, yêu cầu về máy nén khí có chất lượng ngày một cao. Để đáp ứng cho nhu cầu này máy nén khí trục vít đã được thiết kế, chế tạo nhằm đáp ứng được nhu cầu của thị trường. Máy nén khí trục vít có thiết không quá phức tạp, hiệu suất làm việc cao, độ ồn nhỏ, dễ vận hành. Máy nén khí trục vít dễ dàng được nhận ra nhờ vào thiết kế gọn gàng, đẹp mắt.

Có rất nhiều công ty sản xuất máy nén khí khác nhau sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường. Mỗi một công ty có một thiết kế riêng nhằm tối ưu hóa hiệu suất của máy cũng như tạo nên thương hiệu riêng. Tuy nhiên về cơ bản một máy nén khí trục vít bao gồm những bộ phận cơ bản như sau:

Cấu tạo máy nén khí

Máy nén khí trục vít có nhiều bộ phận khác nhau. Tại mỗi hãng sản xuất sẽ có những thiết kế về kiểu dáng và cấu tạo riêng biệt, tuy nhiên hầu hết các loại máy trục vít có những điểm tương đồng về cấu tạo.

Máy nén trục vít có 2 loại máy có dầu và máy không dầu. Mỗi loại sẽ có những đặc điểm, ưu nhược điểm riêng biệt tạo nên hiệu suất làm việc cho máy tốt nhất. Trong khi máy có dầu sử dụng dầu để hoạt động thì cấu tạo của loại máy không dầu có những đặc điểm riêng.

Tuy nhiên về mặt cấu tạo thì hai loại máy này đều có những điểm chung như sau:

Các thiết bị cơ bản có trong máy nén khí:

+) Bộ điều khiển : Nhận tín hiệu từ các cảm biến sau đó điều khiển các thiết bị điện khác giúp hệ thống vận hành ổn định

+) Động cơ và khớp giảm chấn: Động cơ 3 pha chuyển hóa điện năng thành cơ năng, khớp giảm chấn giúp động cơ và cụm nén hoạt động êm ái đạt hiệu suất chuyển cao.

+) Van hút: Có vai trò điều tiết lượng không khí vào cụm nén.

+) Van điện từ: Điều khiển trạng thái đóng mở của van xả xì, từ đó làm đóng mở van hút điều tiết lượng khí vào cụm nén

+) Van xả xì: Là cơ cấu chấp hành của van điện từ

+) Van 1 chiều: Lắp tại đầu ra của cụm nén giúp khí nén đi theo 1 chiều xác định.

+) Van áp suất tối thiểu: Có vai trò duy trì áp suất tối thiểu giúp dầu cóthể tuần hoàn, đồng thời có vai trò là van 1 chiều giúp khí đầu ra không quay ngược lại bình chứa dầu.

+) Van hằng nhiệt: Khi dầu tới nhiệt độ nhất định van hằng nhiệt sẽ thay đổi hướng di chuyển của dầu lên két để làm mát

+) Van an toàn: Bảo đảm áp suất không vượt quá mức cho phép tránh gây hiện tượng nổ.

+) Bình chứa dầu và lọc tách: Có nhiệm vụ chứa và tách dầu ra khỏi hỗn hợp khí nén

+) Đường ống hồi dầu: Có vai trò thu lại dầu về cụm nén sau khi lọc dầu tách dầu ra khỏi khí nén

+) Cảm biến áp suất: Cho biết chính xác áp suất khí nén đẩu ra đang ở ngưỡng nào từ đó máy nén khí sẽ điều chỉnh hoạt động để phù hợp với các thống số về áp suất đã cài đặt trong máy

+) Cảm biến nhiệt độ: Có nhiệm vụ báo nhiệt độ dầu máy. Từ đó hiển thị lên bảng điều khiển. Trong một số trường hợp nhiệt độ quá cao mức cho phép, máy sẽ cảnh báo và dừng hoạt động để đảm bảo an toàn cháy nổ.

+) Quạt làm mát và két làm mát: Giảm nhiệt độ cho dầu và khí nén

+)Cụm đầu nén là bộ phận quan trọng nhất của máy nén khí. Tại đây chứa 2 trục vít khi chuyển động sẽ xoay ngược hướng nhau tạo ra áp lực, hút không khí từ ngoài vào và lưu dẫn đến bình khí nén để tạo thành áp suất khí nén.

+) Bánh răng Đối với dòng máy nén khí trục vít thì bánh răng chiếm vai trò quan trọng để giúp máy nén khí có thể hoạt động được. Bộ phận này giúp cho hai trục vít tạo chuyển động và xoay ngược chiều, bánh răng được đồng tâm và tạo nên vòng quay mới.

+) Van 1 chiều Để đảm bảo cho lượng khí được hút vào và di chuyển theo một chiều thì van một chiều là thành phần không thể thiếu của các loại máy nén khí. Bên cạnh đó loại van này còn hạn chế được việc thất thoát khí hoặc rò rỉ trong quá trình vận hành.

+) Van an toàn Trong quá trình hoạt động khi lượng khí gia tăng đột ngột thì van an toàn đóng vai trò giảm bớt khí và làm cho khí thoát bớt ra bên ngoài. Bộ phận này giúp cho áp suất khí được giữ ở mức ổn định và phù hợp với khả năng làm việc của máy.

+) Lọc khí  Một số ngành nghề yêu cầu lượng khí phải tinh khiết và đảm bảo chất lượng thì bộ phận lọc khí đầu vào đảm nhận nhiệm vụ này. Các bụi bẩn sẽ được lọc sạch để đảm bảo cho khí đầu ra đạt được chất lượng tốt nhất.

+) Lọc dầu Ngoài lọc khí thì bộ phận lọc dầu cũng rất cần thiết để đảm bảo cho máy hoạt động tốt, không bị các bụi bẩn và cặn ảnh hưởng đến năng suất làm việc của máy. Từ đó giúp máy tăng tuổi thọ và độ bền sử dụng cao hơn.

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít khác biệt so với những loại máy nén khí khác. Với phương thức hoạt động theo sự thay đổi thể tích, chuyển động quay với tốc độ lớn từ động cơ khiến cho trục vít quay. Hai trục vít quay tạo ra áp lực khí nén giúp cho máy hoạt động và tạo nên lưu lượng công việc. 

Các bước hoạt động

Để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của loại máy này như thế nào mọi người hãy cùng tìm hiểu qua những bước sau:

Bước 1: Không khí khí quyển đi vào van đầu vào.

Bước 2: Không khí đi qua đường áp suất của hệ thống đến một van trên bộ điều chỉnh, van này đặt áp suất cho toàn bộ hệ thống.

Bước 3: Không khí được trộn với dầu và được nén qua các cánh quạt ở đầu không khí.

Bước 4: Không khí có lẫn dầu thoát ra đầu khí qua ống xả khí.

Bước 5: Không khí có lẫn dầu đi vào bể tách dầu sơ cấp, bể này tách phần lớn dầu ra khỏi không khí.

Bước 6: Không khí đi vào bộ lọc tách thứ hai, bộ lọc này sẽ hứng sương dầu còn sót lại trong không khí.

Bước 7 – A: Hệ thống tồn tại không khí không dầu; nếu sử dụng bình thu không khí thì không khí sẽ thu vào bình.

Bước 7 – B: Dầu được đưa vào bộ làm mát dầu, làm nguội, sau đó được đưa đến bộ lọc dầu.

Bước 8: Bộ lọc dầu hứng các mảnh vụn còn sót lại trong dầu.

Bước 9: Dầu tái chế được đưa trở lại đầu không khí, thông qua đường lọc.

Việc hình dung quy trình nguyên lý hoạt động máy nén khí trục vít giúp dễ hiểu quy trình tổng thể hơn, nhưng các bước này hoạt động đồng thời. Ngay sau khi máy nén khí được bật, tất cả các bước nêu trên diễn ra đồng thời và liên tục.

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít tạo ra nhiều công dụng, ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau. Loại máy này có nguyên lý hoạt động khác biệt so với những loại máy nén khí thông thường và mang đến nhiều ưu điểm vượt trội hơn. Chính vì vậy mà máy nén khí trục vít được ưa chuộng và sử dụng nhiều hiện nay.

Nguyên lý hoạt động của thuộc vào mỗi loại

Máy nén khí trục vít vận hành theo nguyên tắc nén thể tích cùng với trục vít được đặt trong khoang chứa đầu nén. Khi các trục vít xoay ngược chiều sẽ hút khí từ bên ngoài vào đầu nén, phần không khí thoát khỏi đầu nén này được nén đến áp suất cao, điều này phụ thuộc vào cấu tạo máy nén khí trục vít.

Loại máy nén khí này hoạt động dựa vào sự ăn khớp của các trục vít với nhau qua một cặp hoặc một vài cặp bánh răng chuyển động tịnh tiến.

Vì thế máy nén khí trục vít tạo ra công suất hoạt động với số vòng quay cao hơn. Điểm khác biệt của loại máy này là có thể tự đứng hoàn toàn mà không cần dùng đến đế.

Qua 2 cấu tạo riêng biệt của máy nén khí trục vít không dầu nên nguyên lý hoạt động cũng được chia thành 2 sơ đồ riêng biệt như sau:

Máy nén khí hoạt động dựa trên nguyên lí thay đổi thể tích. Hai Trục vít quay ngược chiều làm thể tích của trục vít và buồng nén nhỏ dần vào tạo ra khí có áp lực hay còn gọi là khí nén. Động cơ ba pha có nhiệm vụ biến đổi điện năng thành cơ năng, truyền động cho cụm nén hoạt động. Tùy vào nhà sản xuất mà hệ thống truyền động có thể là: truyền động đai, truyền động trực tiếp, truyền động bằng bánh răng,….

Sau khi nhận truyền động từ động cơ cụm nén hoạt động. Hai trục vít quay ngược chiều nhau, lượng khí nén được tạo ra ban đầu có vai trò lưu thông dầu trong máy giúp cho máy hoạt động bền bỉ và trơn tru. Đồng thời, lượng khí nén ban đầu là nguồn cung cấp khí nén để đóng mở vale cửa nạp. Hỗn hợp khí nén trong cụm nén sẽ di chuyển theo đường ống sang bình chứa dầu và lọc tách.

Tại đây lọc tách có vai trò vô cùng quan trọng tách dầu máy ra khỏi hỗn hợp khí nén. Hỗn hợp khí nén liên tục được tạo ra và chuyển đến bình dầu và lọc tách. Khi áp suất trong bình dầu đạt đến ngưỡng nhất định, vale áp suất tối thiểu sẽ mở để khí nén qua két giải nhiệt và đi vào hệ thống khí nén phía sau. Lượng dầu máy sau khi tách từ hỗn hợp khí nén sẽ được lưu thông nhờ vào áp suất tối thiểu luôn được duy trì trong bình. Một lượng dầu rất nhỏ sẽ qua ống hồi dầu và đưa về cụm nén, lượng dầu còn lại sẽ theo đường ống lên vale hằng nhiệt. Tại đây tùy vào nhiệt độ của dầu mà lượng dầu sẽ lưu thông theo hai chiều khác nhau:

• Khi dầu có nhiệt độ cao hơn so ngưỡng của vale hằng nhiệt, dầu sẽ được lưu thông lên két làm mát để giảm nhiệt độ. Sau đó theo đường ống hồi dầu về lọc dầu. Tại đây lọc dầu sẽ lọc những cặn bẩn và dầu sạch sẽ quay trở lại cụm nén và tiếp tục một chu trình mới.
• Khi dầu có nhiệt độ thấp hơn so với ngưỡng của vale hằng nhiệt, dầu sẽ được lưu thông trực tiếp qua lọc dầu để lọc cặn bẩn. Sau đó dầu sẽ được đưa về cụm nén và hoạt động chu trình mới.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít có dầu: 

Động cơ chính xoay chuyển, truyền chuyển động hai trục vít xoay ngược chiều nhau, không khí bên ngoài được đẩy vào qua bộ lọc khí kết hợp cùng với dầu máy nén khí. Các loại vật liệu vào máy được đẩy áp suất lên cao và tiếp tục đi đến cửa xả đầu nén đi đến bình chứa dầu. Dầu được giữ lại bình, dưới áp lực của bình đẩy dầu qua giàn làm mát, qua lọc dầu, về đầu nén khí và kết hợp với không khí đầu vào để thực hiện tiếp một chu trình mới.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít không dầu:

Nếu muốn nén khí trục vít không dầu lên đến 9 bar cần phải thực hiện nén khí với 2 cấp bằng 2 đầu nén riêng biệt.

Không khí được hút vào qua hệ thống cửa nạp và vào bên trong đi đến đầu nén cấp 1, tiếp tục thực hiện nén áp suất lên đến cấp 2, qua hệ thống tản nhiệt trung gian tiếp tục qua đầu nén tiếp theo để nén lên áp suất cao hơn, rồi đi qua hệ thống tản nhiệt khí và thoát ra hệ thống bên ngoài.

Máy nén khí trục vít được sử dụng nhiều ngày nay và mang lại những công dụng hữu hiệu cho nhiều loại công việc. Loại máy này khác hoàn toàn với những máy nén khác và cho ra những công suất làm việc hiệu quả hơn. Qua những thông tin trên mọi người có thể nắm được về nguyên lý hoạt động và cấu tạo máy nén khí trục vít này.