Kiến Thức Thủy Lực
Khí nén là gì? Nguyên lý, đặc điểm, ứng dụng của khí nén
Trong hành trình phát triển của ngành công nghiệp, khí nén khẳng định vai trò không thể thay thế. Từ những hệ thống tự động hóa tiên tiến trong nhà máy sản xuất ô tô đến các thiết bị y tế tinh vi trong bệnh viện, khí nén là nguồn năng lượng đáng tin cậy, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Vậy trong bài viết dưới đây chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết hơn về sản phẩm này.
Khí nén là gì?
Khí nén là không khí có sẵn trong tự nhiên được nén dưới áp suất cao để tích trữ năng lượng được nén bằng phương pháp chuyên biệt ở áp suất 3000psi hoặc 3600psi. Trong đó không khí được nén là hỗn hợp gồm nhiều khí nitơ chiếm 78% và oxy 21%.
Đây là một dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống và sản xuất, các ngành công nghiệp, y tế. Để sử dụng được khí nén cần có thiết bị đi cùng như bình khí, máy nén, bình tích ứng.
Nguyên lý hoạt động của khí nén
Nguyên lý hoạt động của khí nén dựa trên quá trình nén không khí để tăng áp suất và lưu trữ năng lượng. Khí nén sau khi nén sẽ được chứa trong các bình chứa, sau đó giải phóng áp suất để thực hiện công việc.
Thông thường, không khí được nén ở bình chứa được giải phóng qua hệ thống ống dẫn đến các thiết bị sử dụng khí nén như xi lanh, động cơ khí nén hoặc công cụ khí nén.
Hệ thống khí nén
Hệ thống khí nén là một tổ hợp các thiết bị được thiết kế để khai thác và sử dụng năng lượng từ khí nén trong các hoạt động sản xuất, chế biến và tự động hóa. Điểm chung của các hệ thống là sử dụng áp suất khí để vận hành và điều khiển các bộ phận như cơ cấu chấp hành, bộ truyền động, xi lanh.
Một hệ thống khí nén cơ bản bao gồm các thành phần như nguồn cấp, xi lanh, van điều khiển, bộ lọc, ống dẫn khí và phụ kiện. Tất cả được lắp ghép với nhau theo 1 thiết kế logic, khoa học. Tùy vào mỗi công việc mà hệ thống khí nén sẽ có quy mô bé đến lớn, phức tạp cho đến đơn giản.
Hệ thống được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống vì sự phong phú và có chi phí thấp.
Các thành phần trong hệ thống khí nén
Dưới đây là các thành phần chính trong một hệ thống khí nén:
Van kiểm tra khí nén
- Cho phép khí nén lưu thông theo một chiều nhất định và ngăn không cho khí chảy ngược lại giúp bảo vệ máy nén khí và các thiết bị khác khỏi hư hỏng và đảm bảo áp suất ổn định.
Máy nén
- Máy nén là nguồn cung cấp khí nén cho toàn bộ hệ thống, có nhiệm vụ hút không khí từ môi trường và nén lại dưới áp suất cao.
- Có nhiều loại máy nén khí khác nhau, bao gồm máy nén khí piston, máy nén khí trục vít, máy nén khí ly tâm, v.v., mỗi loại phù hợp với các ứng dụng và yêu cầu khác nhau.
Bộ điều chỉnh và đồng hồ đo
- Điều chỉnh áp suất khí nén đầu ra phù hợp với yêu cầu của thiết bị sử dụng, giúp theo dõi áp suất trong hệ thống một cách chính xác, đảm bảo áp suất ổn định và an toàn khi sử dụng khí nén.
Bình tích áp hoặc bình điện
- Các bình tích khí dùng để chứa khí và giảm các xung khí nén, lưu trữ khí nén và duy trì áp suất ổn định trong hệ thống. Giảm tần suất hoạt động của máy nén, giúp tiết kiệm năng lượng và tăng tuổi thọ máy, đảm bảo khí nén luôn sẵn sàng cho các thiết bị sử dụng.
Đường ống cấp
- Được làm bằng vật liệu chống ăn mòn và chịu nhiệt tốt như thép không gỉ hoặc nhựa chuyên nghiệp. Đảm bảo độ uy tín và chịu áp suất cao hạn chế việc rò rỉ khí.
Bộ truyền động
- Bộ truyền động khí nén là một thiết bị chuyển đổi năng lượng thành chuyển động cơ học thường ở dạng khí nén. Dùng để điều khiển hoạt động của các thiết bị như van, xi lanh và các cơ cấu chấp hành.
- Thiết bị được sử dụng trong các hệ thống tự động hóa, băng chuyền sản xuất và các thiết bị công nghiệp.
Xem thêm bài viết:
- Xi lanh khí nén: Cấu tạo, Phân loại, Ưu điểm, Ứng dụng
- Xi lanh khí nén 2 chiều
- Xi lanh khí nén 1 chiều
Đặc điểm của khí nén
Khí nén là nguồn năng lượng quan trọng trong công nghiệp và đời sống nhờ vào những đặc tính nổi bật dưới đây:
- Thân thiện với môi trường: Sau khi sử dụng, khí nén được thải ra môi trường và có thể tái sử dụng mà không gây ô nhiễm.
- Ổn định với nhiệt độ môi trường: Khí nén không bị ảnh hưởng bởi sự biến đổi nhiệt độ của môi trường xung quanh, đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định.
- Tính tinh khiết cao: Khi được lọc và xử lý bằng công nghệ cao, khí nén có thể trở thành nguồn năng lượng tinh khiết, đáp ứng yêu cầu khắt khe của các ngành đặc thù như y tế và chế biến thực phẩm.
- Độ an toàn cao: Khí nén không có khả năng cháy nổ, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người sử dụng. Đảm bảo an toàn tại các khu vực nguy hiểm như giàn khoan dầu, khai thác than, hầm mỏ.
- Vận chuyển dễ dàng và linh hoạt: Khí nén dễ dàng vận chuyển qua hệ thống đường ống đến mọi vị trí làm việc, có thể lưu trữ trong bình chứa và phân phát theo nhu cầu sử dụng. Giúp dễ dàng bố trí ở các khu vực làm việc phức tạp hoặc diện tích nhỏ hẹp.
- Thiết kế gọn nhẹ dễ dàng sử dụng: Thiết kế nhỏ gọn, tiện lợi cho việc di chuyển và lắp đặt, các thiết bị sử dụng khí nén thường có trọng lượng nhẹ hơn so với thiết bị chạy điện tương đương.
- Nguồn năng lượng xanh, ít tác động xấu đến môi trường: Khí nén không thải ra khí độc hại hay gây ô nhiễm môi trường, là nguồn năng lượng có tác động xấu đến môi trường thấp nhất so với điện, than, dầu. Khí nén thân thiện với môi trường, phù hợp với xu hướng phát triển bền vững.
Vì sao cần sử dụng khí nén?
Dưới đây là những lý do tại sao khí nén là một nguồn năng lượng cần thiết:
- Khí nén là dạng năng lượng trung tính và không có khả năng gây ra cháy nổ vì vậy mà khí nén được sử dụng ở những nơi dễ cháy nổ như mỏ khai thác than, dầu,…thay thế cho các loại năng lượng như xăng, dầu thông thường.
- Ban chất của khí nén là không khí nên nó không bị thay đổi ở nhiệt độ môi trường cao. Tuy nhiên khí nén cũng có mức sử dụng giới hạn trong khoảng nhiệt độ từ 0 – 99 độ C.
- Khí nén có khả năng cung cấp năng lượng mạnh mẽ và nhanh chóng, việc nén khí càng lớn thì khí nén có lưu tốc độ lớn.
- Với năng lượng điện có thể gây cháy nổ, chập điện, rò rỉ nguy hiểm đến người dùng thì khí nén được đánh giá là an toàn tuyệt đối vì không có tính dẫn nhiệt hay tác nhân làm cháy nổ.
- Hệ thống khí nén có chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn so với hệ thống điện hoặc thủy lực. Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, sửa chữa và bảo trì, giảm chi phí vận hành và bảo trì thiết bị.
- Khí nén có thể được truyền dẫn dễ dàng qua hệ thống đường ống đến nhiều vị trí khác nhau.
- Được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề.
Ứng dụng của khí nén
Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của khí nén trong đời sống và công nghiệp:
- Trong công nghiệp sản xuất: Khí nén được sử dụng để vận hành các thiết bị tự động hóa như robot công nghiệp, băng chuyền, máy đóng gói, máy dán nhãn.
- Trong ngành vận tải, ô tô: Sử dụng trong hệ thống phanh trên xe tải, xe buýt sử dụng khí nén để tạo lực phanh mạnh mẽ và chính xác.
- Trong ngành chế biến thực phẩm: Được sử dụng để sục khí sạch cho nước, đóng gói chân không, đóng chai, sấy khô, điều khiển hệ thống truyền động phục vụ cho quá trình sản xuất.
- Trong ngành y tế: Khí nén được sử dụng để khử trùng dụng cụ, vận hành hệ thống hô hấp bệnh viện, cung cấp máy thở phục vụ cho bệnh nhân.
- Khai thác khoáng sản: Được sử dụng để vận hành máy bơm, thiết bị truyền động, thăm dò độ sâu,…
- Thiết bị nha khoa: Dùng trong các thiết bị nha khoa như máy khoan răng, máy thổi hơi trong nha khoa sử dụng khí nén để đảm bảo độ chính xác và an toàn cao.
- Sửa chữa: Khí nén được sử dụng phổ biến trong các hãng sửa chữa ô tô xe máy, sử dụng cho các thiết bị như máy ra vào lốp xe, súng siết bulong, xì khô xe, cấp khí cho cầu nâng, máy bơm mỡ,…giúp tiết kiệm thời gian và công sức của thợ trong quá trình sửa chữa.
Cách tạo nén khí ra
Có nhiều phương pháp tạo khí nén, nhưng phổ biến nhất là sử dụng máy nén khí. Ngoài ra nén khí còn được tạo ra bởi:
Tạo khí nén từ khí cụ nén:
- Máy nén khí có chức năng chính là tạo ra nén khí, với cách thức hoạt động và mục đích sử dụng khác nhau tùy thuộc vào từng loại máy. Chúng có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, dân sinh, y tế,…
- Mặc dù có sự khác biệt về mục đích sử dụng, nhưng tất cả các loại máy nén khí đều nhằm cung cấp khí nén cho hệ thống khí nén, hỗ trợ quá trình tự động hóa và giúp công việc diễn ra thuận lợi hơn. Các loại máy nén khí phổ biến bao gồm: máy nén khí piston, máy nén khí trục vít, máy nén khí ly tâm và máy nén khí cao áp.
Bình áp khí:
- Bình tích biểu diễn nén khí hay còn được gọi là bình chứa khí nén, chúng có nhiệm vụ dự trữ khí nén sau khi đã được tạo ra và cung cấp đến các hệ thống cần khí nén. Bình tích khí nén có nhiều kích thước và trọng lượng khác nhau nên có thể dễ dàng linh động di chuyển đến nhiều vị trí và nhiều công việc khác nhau.
- Ngoài ra, bình tích khí nén có nhiệm vụ tạo bọt khí nước làm sạch bụi khí nén trước khi cung cấp cho các hệ thống sử dụng khí nén.
Thiết bị nén khí được xử lý:
- Thiết bị xử lý khí nén có nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất có hại trong khí nén, bao gồm hơi nước, bụi bẩn, dầu mỡ, các hạt rắn khác,… Bằng cách loại bỏ tạp chất, thiết bị xử lý khí nén giúp đảm bảo chất lượng khí nén ổn định, đáp ứng yêu cầu của từng ứng dụng cụ thể.
- Việc làm sạch này giúp giảm thiểu các tác động tiêu cực của khí nén chứa tạp chất, chẳng hạn như gây ăn mòn, rỉ sét hoặc tắc nghẽn hệ thống.
Một số sơ đồ lắp đặt hệ thống khí nén
Dưới đây là một số sơ đồ lắp đặt hệ thống khí nén hiện nay
Sơ đồ Lắp đặt hệ thống khí nén tiêu chuẩn:
Các dạng truyền động sử dụng hệ thống khí nén
Trong thực tế, hệ thống khí nén được ứng dụng rộng rãi trong hai dạng truyền động chính:
Truyền động thẳng:
- Đây là dạng truyền động được sử dụng nhiều trong hệ thống khí nén nhờ kết cấu đơn giản và khả năng vận hành linh hoạt. Truyền động thẳng thường được sử dụng trong các thiết bị đột dập, phân loại đóng gói sản phẩm, thiết bị gá kẹp chi tiết trong quá trình gia công.
Truyền động xoay:
- Dạng truyền động được ưa chuộng trong các trường hợp yêu cầu tốc độ truyền động cao nhưng công suất không lớn. Truyền động quay bằng khí nén mang lại sự gọn nhẹ và tiện lợi hơn so với các dạng truyền động sử dụng năng lượng điện hoặc nước.
- Thiết bị được ứng rộng trong các loại máy khoan, máy mài công suất nhỏ và các công cụ vặn ốc vít trong sửa chữa, lắp ráp chi tiết. Tuy nhiên, khi sử dụng cho các hệ thống truyền động quay công suất lớn, chi phí vận hành khí nén thường cao hơn so với truyền động bằng điện.
Hy vọng với những chia sẻ của Thủy lực khí nén D&S về khí nén giúp bạn có cái nhìn tổng quát vai trò của khí nén trong đời sống và sản xuất. Nếu bạn còn thắc mắc gì về sản phẩm hãy liên hệ với chúng tôi qua số Hotline để được tư vấn và hỗ trợ nhé!
Thông tin liên hệ
Công ty TNHH Kỹ thuật D&S Việt Nam
- Địa chỉ: Số 4 ngõ 283 Phố Yên Duyên – Phường Yên Sở – Quận Hoàng Mai – TP Hà Nội
- Trụ sở công ty: Thôn Lâm Hộ, Xã Thanh Lâm, Huyện Mê Linh, Thành phố Hà Nội, Việt Nam Hotline: 0979 436 075
- Email: thuykhidiends@gmail.com
- Facebook: https://www.facebook.com/thuykhi331
- Website: https://thuyluckhinends.com/
