Máy bơm khí nén hiện đang là thiết bị đóng vai trò quan trọng trong gia đình, doanhnghiệp có quy mô sản xuất từ lớn đến nhỏ. Tuy nhiên, hầu hết người sử còn khámơ hồ về đặc điểm, phân loại và các ứng dụng của thiết bị này, từ đó dẫn đếnkhông thể mua được sản phẩm ưng ý và phụ hợp với công việc của mình.
Máy nén khí là mộtthiết bị có khả năng tháy đổi áp suất của không khí, chuyển đổi năng lượng điệnthành động lực bằng khí nén. Năng lượng được tạo ra từ khí nén sẽ được sử dụngtrong các ngành công nghiệp như in ấn, dệt, sản xuất thực phẩm, dược phẩm…
Hiện nay trên thịtrường có 3 kiểu máy nén khí thường gặp:
- Máy nén khí piston
+ Máy nén khí piston có dầu
+ Máy nén khí piston không dầu
- Máy nén khí trục vít quay
+ Máy nén khí trục vít có dầu
+ Máy nén khí trục vít không dầu
- Máy nén khi ly tâm.
Máy nén khí đượcứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống:
Ngành xây dựng:khí nén được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các búa khoan, máy phá đá,đầm rung bê tông, dụng cụ bão dưỡng và sửa chữa…
Ngành thực phẩm:được sử dụng để khuấy chất lỏng, sục khí cho thùng lên men, vận chuyển thực phẩm,rửa thiết bị bằng vòi phun… Ngoài ra, thiết bị còn có ứng dụng nâng hạ và điềukhiển máy móc tự động, phân loại, đóng gói chân không cho thực phẩm… Vì yêu cầuvề chất lượng không khí nên máy nén khí không dầu được sử dụng.
Ngành dược phẩmvà y tế: Được sử dụng để sục khí oxy lên men thuốc kháng sinh, vận chuyểnthuốc viên và bột, sấy khô, tiệt trùng và phun rửa các loại dụng cụ thiết bị ytế. Đây là một trong những ngành có yêu cầu khắt khe về chất lượng và vệ sinhnên máy nén khí không dầu được sử dụng.
Một số ứng dụngkhác: ứng dụng trong gia đình, khu dân cư chật hẹp, các tòa nhà cao tầng… đểlưu thông khí trong trường hợp cần thiết.
Có hai loại máynén khí trục vít: máy nén khí trục vít có dầu và máy nén khí trục vítkhông dầu.
Máy nén khítrục vít không dầu: Hoàn toàn không có dầu trong quá trình nén khí, đồngnghĩa với việc 100% khí đầu ra sẽ sạch và tinh khiết. Giá thành của máy sẽ caohơn so với máy nén khí có dầu vì có yêu cầu cao về độ tinh xảo ở cấu tạo, tuy vậytuổi thọ lại không cao bằng.
Máy nén khítrục vít có dầu: Dầu được sử dụng để làm kín các khe hở giữa các trục vít,bôi trơn, làm mát, nhờ vậy giúp máy hoạt động ổn định, trơn tru. Vì sử dụng dầutrong quá trình nén khí nên quá trình khí thoát ra sẽ có một lượng dầu nhất định.Mặc dầu vậy máy nén khí trục vít có dầu vẫn được sử dụng rộng rãi vì giá thànhrẻ và có tuổi thọ lâu hơn.
Hiện nay trên thị trường, các máy nén trục vít đều có nguyên lí làm việc giốngnhau, chỉ khác nhau về cấu tạo và cách sắp xếp các bộ phận trong trong máy.Nhưng về cơ bản, máy nén trục vít bao gồm những bộ phận sau:
- Van cửa nạp máy nén khí
- Cụm đầu nén
- Van một chiều
- Van chặn đầu
- Bình chứa dầu
- Bộ lọc tách dầu máy nén khí
- Đường dẫn dầu và hồi dầu
- Van áp suất tối thiểu
- Van hằng nhiệt
- Lọc dầu
- Giàn giải nhiệt khí
- Giàn giải nhiệt dầu
- Cối xả nước tự động
- Động cơ chính và khớp nối
- Van điện từ
- Van xả tải
- Quạt làm mát
- Van an toàn
- Cảm biến áp suất
- Cảm biến nhiệt độ
- Cảm biến quả tải và lọc hút
Máy nén khí trục vít hoạt động theo nguyên lý ăn khớp, với hai trụcvít (hình xoắn): trục vít đực, trục vít cái được đặt trong một khoang chứa. Khihai trục vít quay sẽ tạo ra khoảng chân không hút không khí đi vào qua bộ lọcloại bỏ bụi bẩn tạp chất, trước khi vào buồng nén. Đồng thời, dầu làm mát máy nén khí sau khi đi qua bộ lọc, được bơm vào giúp làm kín, làm mát vàbôi trơn các khe hở trục vít đối với máy nén khí có dầu. Còn máy nén khí trục vít không dầu thì dầu sẽ không đi vào cụmnén mà làm mát ổ bi máy nén khí.
Trong quá trình hoạt động, hai đầu trục vít sẽ quay ngược chiềunhau và khí nén sau đó sẽ đi đến cửa xả. Nhằm ngăn dòng khí quay ngược trở lại,van một chiều được lắp ở đường ra của đầu nén máy nén khí giúp khí nén đitheo một chiều vào bình tách dầu (đối với máy có dầu) hoặc giàn làm mát (đối vớimáy không dầu)
Tỷ số nén của máy nén khí trụcvít không dầu sẽ thấp hơnmáy nén khí trục vít có dầu, do các túi chứa nước không làm mát được trục vítvà khí bên trong nó. Nếu muốn sử dụng khí nén lên tới 7 bar, chúng ta cần chạyhai đầu nén trong cùng một máy nén khí.
Đối với máy nénkhí trục vít có những lỗi thường gặp như:
- Máy nén khí không hoạt động: Bạn nhấn nút khởi động máy nén khí ( thường là nút Start màuxanh ) nhưng không có gì xảy ra cả, máy nén khí không chạy. Các nguyên nhân cầnkiểm tra để sửa chữa máy nén khí ở đây có thể là một vấn đề về nguồn cấp điện,hoặc một thiết bị bảo vệ máy nén khí đã kích hoạt
- Máy nén khí dừng do lỗi nhiệt độ cao: đây là một trong các lỗi hay gặp nhất đối với máy nénkhí nhất là trong mùa hè vì thường yêu cầu làm việc của máy ở môi trường dưới400C
- Rơ le bảo vệ quá tải: Đây là một trong các lỗi cũng thường xuyên xảy ra, do dòng điệnđộng cơ qua cao so với quy định.
- Khí nén đầu ra có lẫn nhiều nước hoặc dầu:Đây là trường hợp thường xảy ra khi van dầu hoặc các van xả nước tự động sự dụnglâu ngày đã quá cũ hoặc tắc nghẽn do bụi bám vào trong quá trình sử dụng.
- Máy nén hoạt động nhưng không có khí: Máy nén khí trục vít có thể được chạy có tải ( nén khí ) vàchạy không tải ( không nén khí ). Van hút ( van tiết lưu ) sẽ đóng hoặc mở tùythuộc vào lưu lượng khí nén sử dụng. Van hút này được điều khiển bởi hệ thốngvan điện từ do vậy các nguyên nhân cần phải kiểm tra để sửa chữa máy nén khí gặpphải lỗi này
- Van an toàn bị nhảy: Máynén khí trục vít không chạy được khi áp lực khí nén đã đạt được như cài đặt. Docông tắc áp suất không được cài đặt và làm việc đúng. Kiểm tra van tiết lưu(van hút) chưa đóng hoàn toàn hoặc van điện từ điều khiển chưa hoạt động.
Với những lỗinày ta có thể sửa chữa hoặc thay mới một cách nhanh chóng.
Cầnchú trọng vào những hư hỏng ở bộ phận cụm đầu nén khí vì đây được coi là trungtâm và là trái tim của máy nén khí trục vít. Đây là nơi hoạt động khí nén thựcsự xảy ra.
Khigặp sự cố hay hư hỏng này thì bạn sẽ tốn rất nhiều thời gian và tiền nếu phảithay thế toàn bộ cụm đầu nén.
- Cụm đầu nén sẽ gặp một số vấn đề: Đặc biệtlà trục vít có thể mòn, trầy xước do các bụi bẩn hay tạp chất có trong khôngkhí. Hoặc có thể bị biến dạng do nhiệt độ quá cao. Dẫn đến việc máy sẽ mất ápsuất, không nén được khí và nếu tiếp tục thì có thể khiến các bộ phận khác bịphá vỡ như vòng bi, thất thoát dầu.
Đây là chi tiết quan trọng và phức tạp nhất của máy nén khítrục vít
Truyền chuyển động quay cho các trục vít nhờ các bánh răng lắptrên các đầu trục của rotor. Các trục vít của máy nén trục vít hiện đại là cácbánh răng trụ nghiêng modul lớn đối với các profile chuyên dùng.
Dạng răng của mỗi vít trên tiết diện vuông góc với trục quay(tiết diện mặt đầu) được xây dựng bởi những đường cong đặc biệt, tạo nênprofile răng. Profile của trục vít được thiết kế sao cho khi cặp vít quay các mặtrăng trượt với nhau, về lý thuyết không có khe hở.
Biên dạng răng vít cần như thế nào để cho đường ăn khớp củavít – đường tiếp xúc của các vít khi chúng cọ sát với nhau – luôn liên tục từđiểm đầu (trên buồng hút) đến điểm cuối (trên buồng đẩy).
Tacó các thông số hình học của trục gồm các yếu tố sau: Số răng vít, gócxoắn và góc mở sớm của cửa đẩy phụ thuộc vào hình dạng đặc biệt của biêndạng răng, các thông số để thiết kế, kích thước, đường kính của trục vít chủđộng phải được chuẩn mực hóa, biên dạng của trục vít phải đồng dạng với cácbiện dạng chuẩn. Nhiều tác giả ứng dụng và phát triển phương pháp toán học đểtính toán các đặc điểm hình học và đã đưa ra nhiều kết quả. Việc nghiên cứu đócho ta kết quả là chiều dài đường kính khí phía trong vít tăng mạnh theo sốvít, mà nó có tác động nghịch lại đến đặc tính tại đó tỉ lệ giữa áp suất cao vàtốc độ thấp của trục vít chủ động.
Bốnvít đã được kết hợp để trong nghiên cứu là 4/5; 4/6; 5/6; 5/7 tỉ lệ giữachiều dài và đường kính nằm trong khoảng 1,0 ÷ 2,2 và góc xoắn nằm trong khoảng250o ÷ 300o. Ngoài ra, những thông số đặc tính lànhững chỉ số để đánh giá độ lệch của trục vít, tải trọng và tuổi thọ của trụcvít, và bao gồm ứng suất của chúng.
Độvõng của trục vít chủ động đã được tính toán khi có nhiều thời gian hơn, và đãtìm ra bộ 4/5 là việc lựa chọn tuyệt vời đem lại kích thước nhỏ nhất và trọnglượng thấp nhất, khi thiết kế bộ 5/6 nhận được mô men vào là thấp nhất. Tuynhiên có hai bộ có mối quan hệ về độ võng lớn là bộ 4/6 và 5/7.
Các thông số kỹ thuậtyêu cầu: Các thông số ban đầu được dựa theo phiên bản chuẩn máy nén trục SM9 của hãng KAESER COMPRESSOR do Đức sản xuất:
Bảng các thông số kỹthuật:
Tên gọi
Chế độ 1
Chế độ 2
Chế độ 3
Áp suất làm việc (bar)
7,5
10
13
Lưu lượng (m3/phút)
0,9
0,75
0,55
Áp suất tối đa (bar)
8
11
15
Áp suất cửa nạp (bar)
1,013
1,013
1,013
Nhiệt độ cửa nạp (0C)
20
20
20
Nhiệt độ cửa đẩy (0C)
200
200
200
Chu trình làm việc củamáy nén khí trục vít cũng giống như chu trình làm việc của máy nén chuyển độngtịnh tiến, chỉ có khác là nó không có khoảng không gian chết cuối quá trình đẩyvì vậy nó không bị giản nở lại.
Tacó những khái niệm để lựa chọn các kích thước cơ bản của trục vít như sau: Cáchãng chế tạo máy nén trục vít hàng đầu thế giới đa phần chọn đường kính ngoàitrục vít theo dãy kích thước do hãng đưa ra. Về nguyên tắc, dãy kích thước lấysự đồng dạng về mặt hình học với cụm chi tiết có sự thống nhất hóa để làm gốc,hơn nữa nhận kích thước cơ sở làm đường kính ngoài trục vít.
Ta có khái niệm để xácđịnh các kích thước cơ bản của trục vít như sau: Dãy kích thước của máy nén khítrục vít hiện tại được sản xuất theo đường kính trục vít chủ động nằm trong khoảng75÷620 (mm) và lưu lượng cung cấp từ 0,6 (m3/ph) đến 600 (m3/ph).Tỉ số áp suất có thể đạt đến 3,5 theo góc quay của trục vít đối với máy nén khíkiểu khô, đối với máy nén khí kiểu ướt có thể đạt đến 15. Bình thường áp suấtnén khác có thể lên tới 15 (bar) những áp suất nén cực đại thỉnh thoảng đạt tới40 (bar). Điển hình máy nén khí trục vít đã được kiểm nghiệm và hiệu suất thểtích của những máy này vượt 90% và giảm công suất tiêu thụ.
Vật liệu để chế tạochi tiết trục vít máy nén khí, chịu tải trọng phức tạp, đặc biệt là phía cửa đẩycủa máy nén khí trục vít, trục vít chịu tải trọng tiếp tuyến, dọc trục, hướngkính, vì vậy vật liệu chọn phải phải đảm bảo độ bền, trong quá trình nén áp suấttác dụng lên bề mặt vít có sự dao động nên vật liệu chọn phải chịu được độ bềnmỏi, ngoài ra vật liệu chọn phải chịu được độ võng, chống mài mòn tốt do tiếpxúc, chống oxy hóa tốt khi tiếp xúc với các chất khí. Đối với vật liệu ta chọnlà thép kết cấu hợp kim theo tiêu chuẩn (GOCT 4543-71), có mác thép 40Cr có ứngsuất bền [sb] = 1000 [Mpa] thì thỏa mãn.
Vì đây là tráitim của máy nén khí nên năng suất của máy đều tập trung vào bộ phận trục vít.
Q =(F1.Z1+F2.Z2).L.n.X0 (m3/phút)
Trong đó:
§ F1,F2 là diện tích tiết diệnngang của các rãnh ăn khớp trên mỗi trục vít (m2)
§ Z1,Z2 là số răng của trụcvít
§ L là chiều dài đường vít
§ n là số vòng quay trục vít (vòng/phút)
§ X0 là hệ số cấp phụ thuộc vào khe hởgiữa hai trục vít với nhau
Trục vít máy nén khí chịu tải trọng áp suất khắcnghiệt, các trục vít cũng như các ổ lăn phải thỏa mãn độ cứng độ bền, và yêu cầuđộ đàn hồi chắc chắn quá trình làm việc của máy nén được đảm bảo.
Vớinhững hư hỏng đối với trục vít ta có thể sửa chữa bằng cách gia công phục hồi bằngphương pháp xi mạ crom.
o Cóđộ dày lớp xi mạ từ 5 đến 200 micron và độ cứng từ 40 đến 69 HRC tùy thuộc vàokích thước, công suất làm việc và áp suất của máy.
o Độbóng Ra < 0.2
Vớitính chất làm việc trong môi trường ma sát cao, Xi mạ crom giúp cho trục víttăng cường khả năng chống mài mòn, độ cứng cao, chống ăn mòn hóa học (đối vớimáy nén khí trục vít có dầu ở nhiệt độ cao), công suất làm việc liên tục, kéodài tuổi thọ từ 10 đến 15 năm.
Ngày nay nhu cầu sửdụng máy nén khí trong công nghiệp là rất lớn, không chỉ trong công nghiệp màtrong gia dụng sinh hoạt, các thiết bị nén khí khác không mang lại hiệu suấtcao như máy nén khí trục vít, độ bền và tuổi thọ của máy nén khí trục vít cao,chi phí bảo dưỡng thấp.
Máy nén khí trục vítra đời từ rất sớm, nhưng việc thiết kế và chế tạo gặp nhiều khó khăn, đặc biệttrong việc chế tạo để đạt hiệu suất cao đòi hỏi kỹ thuật cao, ngày nay với sựtrợ giúp của máy tính và các thiết bị gia công có độ chính xác cao nên conngười đã dần dần hoàn thiện những ưu điểm của máy nén khí trục vít.
Xem theêm:
sửa ty ben mạ crom xi lanh thủy lực mài tròn cơ sở xi mạ xi mạ đồng mạ crom cứng xi mạ đồng mạ crom miếng nhiệt luyện thép c45 xi lanh thủy lực đùm xe mạ crom trục cán tiện xi mạ crom cứng ở đâu? blog chế tạo trục cán xi mạ căm xe hydralic cylinder repair hard chrome process xi mạ niken mạ crom trục vít hard chrome mạ niken hóa học