Cấu tạo máy nén khí piston

Máy nén khí piston là một trong những thiết kế máy nén phổ biến nhất hiện nay. Chúng có các thành phần tương đối đơn giản, ít bộ phận phức tạp hơn máy nén khí trục vít. Tuy nhiên, nó lại là sự lựa chọn hoàn hảo cho nhiều ứng dụng công việc cần đến khí nén, từ gia đình cho tới quy mô công nghiệp.

Vậy, cấu tạo máy nén khí piston như thế nào? Nguyên lý hoạt động của nó ra sao và ứng dụng thực tiễn của chúng là gì? Tất cả những câu hỏi thường gặp liên quan đến máy nén khí piston sẽ được chúng tôi giải đáp trong bài viết dưới đây.

Máy nén khí piston là gì?

Máy nén khí piston (piston air compressor) là loại máy nén khí sử dụng chuyển động qua lại của piston để nén không khí và tạo ra áp suất. Thường được chế tạo với piston, van nạp và xi lanh, cách sắp xếp này nhanh chóng đẩy không khí qua nhiều giai đoạn. Được dẫn động bởi trục khuỷu, piston được cung cấp năng lượng, bắt đầu quá trình nén.

Máy nén khí piston thường có từ một đến ba piston, mỗi piston được lắp bên trong một ống lót xi lanh. Piston bao gồm một thân hình trụ, với các vòng piston được lắp xung quanh thân chính (các vòng piston được sử dụng để bịt kín khoảng không giữa piston và ống lót xi lanh). Piston di chuyển theo đường thẳng bên trong xi lanh của nó, hút không khí vào hoặc xả không khí ra khỏi xi lanh.

Máy nén khí piston được phân loại theo các giai đoạn nén và nguyên lý hoạt động, có 2 loại chính là máy nén khí piston 1 cấp (1 giai đoạn nén) và máy nén khí piston 2 cấp (2 giai đoạn nén).

Hầu hết các máy nén khí piston có kích cỡ nhỏ và trung bình có công suất từ ​​0,55 kw đến 15 kw và thường có loại có dầu, dây đai, có sẵn bình chứa từ 70 lít đến 500 lít.

Cấu tạo máy nén khí Piston

Để dễ hình dung, tôi sẽ nói về cấu tạo của từng loại máy nén khí piston để bạn có thể hiểu rõ hơn về điểm giống nhau và khác nhau của chúng. Máy nén khí piston 1 cấp và 2 cấp sẽ có điểm giống và khác nhau ra sao, nguyên lý hoạt động của chúng như thế nào .v.v.

Cấu tạo máy nén khí piston 1 cấp

Máy nén khí piston 1 cấp là loại máy nén khí trong đó không khí chỉ được nén một lần qua một giai đoạn duy nhất trước khi được đưa vào bình chứa. Đây là loại máy nén phổ biến cho các ứng dụng yêu cầu áp suất trung bình, khoảng 5 – 8 bar.

1. Xi-lanh: Là nơi mà piston hoạt động, hút và nén không khí.
2. Piston: Bộ phận di chuyển qua lại trong xi-lanh để thực hiện việc hút và nén khí.
3. Trục khuỷu: Chuyển động quay của trục khuỷu được chuyển thành chuyển động tịnh tiến của piston.
4. Thanh truyền: Kết nối piston với trục khuỷu, giúp chuyển động quay thành chuyển động qua lại.
5. Van hút: Đóng mở tự động để cho phép không khí từ môi trường bên ngoài đi vào xi-lanh.
6. Van xả: Đóng mở tự động để đẩy khí đã nén vào bình chứa.
7. Bình chứa khí: Là nơi lưu trữ không khí sau khi đã được nén.
8. Động cơ: Cung cấp năng lượng để trục khuỷu và piston hoạt động. Có thể là động cơ điện hoặc đầu nổ.
9. Bộ phận khác: Bánh đà, dây đai, đồng hồ áp suất, rơ le ngắt, van xả, …

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí piston 1 cấp:

1. Hút khí: Khi piston di chuyển xuống dưới (kỳ hút), van hút mở ra và không khí từ môi trường bên ngoài đi vào xi-lanh. Van xả ở trạng thái đóng.
2. Nén khí: Khi piston di chuyển lên trên (kỳ nén), van hút đóng lại, và không khí trong xi-lanh bị nén. Áp suất của không khí tăng lên khi thể tích xi-lanh giảm.
3. Xả khí: Khi piston nén đến một áp suất nhất định, van xả mở ra, không khí nén được đẩy vào bình chứa qua van xả.

Máy nén khí piston 1 cấp có ưu điểm là thiết kế đơn giản, dễ bảo trì và phù hợp cho các ứng dụng nhỏ và vừa. Tuy nhiên, do chỉ có một giai đoạn nén, áp suất khí tối đa mà máy có thể đạt được thường giới hạn ở mức trung bình.

Cấu tạo máy nén khí piston 2 cấp

Máy nén khí piston 2 cấp là loại máy nén khí có hai giai đoạn nén khí, giúp đạt được áp suất cao hơn so với máy nén khí 1 cấp. Loại máy này được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu áp suất khí nén lớn, thường từ 10 – 12 bar trở lên, phổ biến trong các ngành công nghiệp nặng.

1. Xi-lanh cấp 1 (Xi-lanh áp suất thấp): Đây là xi-lanh lớn hơn, nơi không khí từ môi trường bên ngoài được hút vào và nén một phần trước khi chuyển qua xi-lanh cấp 2.
2. Xi-lanh cấp 2 (Xi-lanh áp suất cao): Xi-lanh nhỏ hơn, nơi không khí đã được nén từ xi-lanh cấp 1 được nén thêm lần nữa để đạt được áp suất cao hơn.
3. Piston: Gồm 2 piston, một piston lớn trong xi-lanh cấp 1 và một piston nhỏ trong xi-lanh cấp 2, cả hai cùng thực hiện việc hút và nén khí.
4. Trục khuỷu: Chuyển động quay từ động cơ truyền động đến piston, giúp thực hiện các chu kỳ hút và nén khí.
5. Van hút: Đóng mở tự động để cho phép không khí từ môi trường bên ngoài vào xi-lanh cấp 1.
6. Van xả cấp 1: Điều khiển dòng khí từ xi-lanh cấp 1 vào bộ phận làm mát trung gian (giữa hai giai đoạn nén).
7. Bộ phận làm mát trung gian: Làm giảm nhiệt độ của không khí sau khi đã được nén từ xi-lanh cấp 1 trước khi đưa vào xi-lanh cấp 2. Thường là ống tản nhiệt.
8. Van xả cấp 2: Đưa không khí đã được nén ở áp suất cao từ xi-lanh cấp 2 vào bình chứa.
9. Bình chứa khí: Lưu trữ không khí nén sau khi hoàn thành quá trình nén.
10. Động cơ: Cung cấp năng lượng để trục khuỷu và piston hoạt động. Có thể là động cơ điện hoặc đầu nổ.
11. Bộ phận khác: Bánh đà, dây đai kết nối động cơ và đầu nén, đồng hồ áp suất, rơ le ngắt, van xả, …

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí piston 2 cấp:

1. Hút khí giai đoạn 1: Piston của xi-lanh cấp 1 di chuyển xuống dưới, van hút mở và không khí từ bên ngoài được hút vào xi-lanh cấp 1. Van xả cấp 1 đóng.
2. Nén khí giai đoạn 1: Piston của xi-lanh cấp 1 di chuyển lên trên, không khí bị nén đến áp suất trung gian. Van hút đóng, và van xả cấp 1 mở, không khí nén được đưa vào bộ phận làm mát trung gian để làm giảm nhiệt độ.
3. Hút khí giai đoạn 2: Sau khi làm mát, không khí được chuyển vào xi-lanh cấp 2. Piston của xi-lanh cấp 2 di chuyển xuống dưới để hút khí vào.
4. Nén khí giai đoạn 2: Piston của xi-lanh cấp 2 di chuyển lên, không khí tiếp tục bị nén với áp suất cao hơn. Van xả cấp 2 mở, đẩy không khí nén vào bình chứa.
5. Lưu trữ và sử dụng: Không khí sau khi đã được nén qua hai cấp được lưu trữ trong bình chứa và sẵn sàng để sử dụng trong các ứng dụng cần áp suất cao.

Máy nén khí piston 2 cấp có ưu điểm là cho ra khí nén có áp suất cao hơn. Tuy nhiên, do có hai giai đoạn nén, nên khả năng nạp khí sẽ lâu hơn so với máy nén khí 1 cấp.

Xem thêm: So sánh máy nén khí piston 1 cấp và 2 cấp chi tiết

Ứng dụng của máy nén khí piston

Máy nén khí piston với cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng, dễ vận hành và bảo trì bảo dưỡng, với nhiều ưu điểm vượt trội mà các dòng máy nén khí khác không làm được nên rất được ưa chuộng và tin dùng. Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều công việc khác nhau, như:

• Trong xưởng sửa chữa ô tô, xe máy, chúng hỗ trợ bơm lốp, vận hành súng vặn bu-lông, máy mài và vệ sinh máy móc, cầu nâng .v.v.
• Ngành sơn và phun sơn dùng khí nén cho máy phun sơn và các thiết bị sơn phủ.
• Xưởng gia công cơ khí và cơ sở chế tạo nhỏ sử dụng máy để vận hành các công cụ cầm tay như máy khoan, máy cắt.
• Trong ngành sản xuất nhẹ, máy nén khí hỗ trợ quá trình đóng gói và vệ sinh sản phẩm.
• Ngành xây dựng và nông nghiệp ứng dụng chúng để vận hành thiết bị bắn đinh, hệ thống tưới tiêu, và phun thuốc trừ sâu
• Ngoài ra, chúng còn được dùng tại gia đình để bơm lốp xe, sơn, DIY.

Các yếu tố quyết định việc lựa chọn máy nén khí piston

• Áp suất và lưu lượng khí nén yêu cầu: Tùy thuộc vào từng ứng dụng mà yêu cầu về áp suất và lưu lượng khí nén sẽ khác nhau.
• Chất lượng khí nén: Một số ứng dụng yêu cầu khí nén phải sạch và khô.
• Môi trường làm việc: Điều kiện làm việc như nhiệt độ, độ ẩm sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy nén.
• Ngân sách: Giá thành của máy nén khí rất đa dạng, tùy thuộc vào công suất và thương hiệu.
• Yêu cầu về độ ồn: Một số ứng dụng yêu cầu máy nén khí hoạt động êm ái.
• Yêu cầu về bảo trì: Tần suất bảo trì và chi phí bảo trì cũng là yếu tố cần cân nhắc.

Chúng tôi luôn sẵn lòng giải đáp mọi thắc mắc của bạn về cấu tạo máy nén khí piston cũng như mọi vấn đề liên quan đến chúng. Để lại bình luận dưới bài viết nếu có điều chưa rõ nhé!