Cấu tạo & Nguyên lý hoạt động máy nén khí,chủng loại máy nén khí pot

Cấu tạo & Nguyên lý hoạt động máy nén khí,chủng loại máy
nén khí
Viết bởi Vinamain Editorial on May 10, 2010 0 Bình luận
retweet
Nguyên lý
Khí nén được tạo ra từ máy nén khí, ở đó năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc của động
cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng. Máy nén khí được
hoạt động theo hai nguyên lý sau:
• Nguyên lý thay đổi thể tích : Không khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó thể tích của buồng
chứa sẽ nhỏ lại. Như vậy theo định luật Boyle-Matiotte Áp suất trong buồng chứa sẽ tăng
lên. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như kiểu máy nén khí piston, bánh răng,
cánh gạt.
• Nguyên lý động năng : không khí được dẫn trong buồng chứa và đượ gia tốc bởi một bộ
phận quay với tốc độ cao, ở đó Áp suất khí nén dược tạo ra nhờ sự chênh lệch vận tốc,
nguyên tắc này tạo ra lưu lượng và công suất rất lớn. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý
này như máy nén khí ly tâm.
• Có nhiều loại máy nén khí khác nhau đang được sử dụng trong công nghiệp, từ đơn giản
dùng trong viêc bơm xe và dùng vào một số việc khác, đến các nhà máy trung bình và lớn
dùng trong cong nghiệp hầm mỏ và các xưởng sản xuất. Do đó tùy theo cách phân loại máy
nén khí:
Máy nén khí áp suất thấp P <15bar
Máy nén khí áp suất cao P > 15bar
Máy nén khí áp suất cao P > 300bar
Máy nén khí trục vít áp suất 8bar
Máy nén khí trục vít không dầu áp suất 8bar
Máy nén khí trục vít hồi dầu 8bar
Máy nén khí piston thấp áp 8-15bar
Máy nén khí piston cao áp không dầu 15-35bar
Máy nén khí piston cao áp có dầu 15- 35bar
Các chủng loại máy nén khí
Máy nén khí kiểu piston:

Máy nén khí piston một cấp Ở kì nạp, chân không được tạo lập phía trên piston, do đó không khí
được đẩy vào buồng nén không qua van nạp. Van này mở tự động do sự chênh lệch áp suất gây ra
bởi chân không ở trên bề mặt piston. Khi piston đi xuống tới “ điểm chếch dưới” và bắc đầu đi lên.,
không khí đi vào buồng nén do sự mất cân bằng áp suất phía trên và dưới nên van nạp đóng lại và
quá trình nén khí bắt đầu xảy ra. Khi áp suất trong buồng nén tăng tới một mức nào đó sẽ làm cho
van thoát mở ra, khí nén sẽ thoát qua van thoát để đi vào hệ thống khí nén.
* Cả hai van nạp và thoát thường có lò xo và cac2 van đóng mở tự động do sự thong khí sự chênh
lệch áp suất ở phía của mỗi van.
* Sao khi piston lên đến “điểm chết trên” và bắt đầu đi xuống trở lại, van thoát đóng và một chu
trình nén khí mơi bắt đầu.
* Máy nén khí kiểu piston một cấp có thể hút được lượng đến 10m/phúc và áp suất nén được 6 bar,
có thể trong một số trường hợp áp suất nén đến 10 bar. Máy nén khí kiểu piston 2 cấp có thể nén đến
áp suất 15 bar. Loại máy nén khí kiểu piston 3,4 cấp có thể nén áp suất đến 250 bar.
* Loại máy nén khí một cấp và hai cấp thích hợp hệ thống điều khiển bằng khí nén trong công
nghiệp. Máy nén khí piston được phân loại theo số cấp nén, loại truyền động và phương thức làm
nguội khí nén.
Máy nén khí kiểu trục vít:
* Máy nén khi trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. Máy nén khí trục vít gồm có hai
trục. Trục chính và trục phụ.
* Máy nén khí trục vít có khoảng năm 1950 và đã chiếm lĩnh một thị trường lớn trong lãnh vựt khí
nén, Loại máy nén khí này có một vỏ đặt biệt bao boc quanh hai trục vít quay, 1 lồi một lõm. Các
răng của hai trục vít ăn khớp với nhau và số răng trục vít lồi ít hơn trục vít lõm 1 đến 2 răng. Hai
trục vít phải quay đồng bộ với nhau, giữa các trục vít và vỏ bọc có khe hở rất nhỏ.
* Khi các trục vít quay nhanh, không khí được hút vào bên trong vỏ thông qua cửa nạp và đi vào
buồng khí ở giữa các trục vít và ở đó không khí được nén giữa các răng khi buồn khí nhỏ lại, sao đó
khí nén đi tới cửa thoát. Cả cửa nạp và cửa thoát sẽ được đống hoặt được mở tự động khi các trục vít
quay hoặc không che các cửa, Ở cửa thoát của máy nen khí có lắp một van một chiều để ngăn các
trục vít tự quay khi quá trình nén dã ngừng.
* Máy nén khí trục vít có nhiều tính chất giống với máy nén khí cánh gạt, chẳng hạn như sự ổn định
và không dao động trong khí thoát, ít rung động và tiếng ồn nhỏ. Đạt hiệu suất cao nhất khi hoạt

động gần đầy tải.
* Lưu lượng từ 1,4m/phuc và có thể len tôi 60m/phuc,
Máy nén khí li tâm:
- Trong máy nén khí li tâm, mỗi cấp gồm một ngăn, một cánh quạt, một bộ khuếch tán và một ống
khuếch tán tổ hợp. Khi cánh quat quay có nhiều cánh với tốc độ cao, không khí được hút vào giữa
cánh quạt với vận tốc lớn và áp suất cao sao đó không khí đi vào vòng khuếch tán tĩnh, ở đó không
khí giản nở vì vậy vận tốc của nó giảm nhưng áp suất tăng một cách đáng kể. Từ bộ khuếch tán tổ
hợp, ở đó không khí giản nỡ them và áp suất tăng rồi đi đến cấp kế tiếp hoặc trục tiếp đến ngõ
ra. Không giống như loại máy nén khí hướng trục, việc chia cấp cúa máy nén khi này rất đơn giản.
Theo maydien.com; Ảnh Thanh Sơn
Đọc thêm bài viết tiếng anh:
Types of compressors
The main types of gas compressors are illustrated and discussed below:
Centrifugal Compressors
Centrifugal compressors use the
rotating action of an impeller wheel
to exert centrifugal force on
refrigerant inside a round chamber
(volute). Refrigerant is sucked into
the impeller wheel through a large
circular intake and flows between
the impellers. The impellers force the refrigerant outward, exerting centrifugal force on the
refrigerant. The refrigerant is pressurized as it is forced against the sides of the volute. Centrifugal
compressors are well suited to compressing large volumes of refrigerant to relatively low pressures.
The compressive force generated by an impeller wheel is small, so chillers that use centrifugal
compressors usually employ more than one impeller wheel, arranged in series. Centrifugal
compressors are desirable for their simple design and few moving parts.
Diagonal or mixed-flow compressors
Diagonal or mixed-flow compressors are similar to centrifugal compressors, but have a radial and
axial velocity component at the exit from the rotor. The diffuser is often used to turn diagonal flow

to the axial direction. The diagonal compressor has a lower diameter diffuser than the equivalent
centrifugal compressor.
Axial-flow compressors
Axial-flow compressors are dynamic rotating compressors that use arrays of fan-like aerofoils to
progressively compress the working fluid. They are used where there is a requirement for a high
flows or a compact design.The arrays of aerofoils are set in rows, usually as pairs: one rotating and
one stationary. The rotating aerofoils, also known as blades or rotors, decelerate and pressurise the
fluid. The stationary aerofoils, also known as a stators or vanes, turn and decelerate the fluid;
preparing and redirecting the flow for the rotor blades of the next stage. Axial compressors are
almost always multi-staged, with the cross-sectional area of the gas passage diminishing along the
compressor to maintain an optimum axial Mach number. Beyond about 5 stages or a 4:1 design
pressure ratio, variable geometry is normally used to improve operation. Axial compressors can
have high efficiencies; around 90% polytropic at their design conditions. However, they are
relatively expensive, requiring a large number of components, tight tolerances and high quality
materials. Axial-flow compressors can be found in medium to large gas turbine engines, in natural
gas pumping stations, and within certain chemical plants.
Reciprocating Compressors
A reciprocating compressor uses the reciprocating action of a piston inside a cylinder to compress
refrigerant. As the piston moves downward, a vacuum is created inside the cylinder. Because the
pressure above the intake valve is greater than the pressure below it, the intake valve is forced open
and refrigerant is sucked into the cylinder. After the piston reaches its bottom position it begins to
move upward. The intake valve closes, trapping the refrigerant inside the cylinder. As the piston
continues to move upward it compresses the refrigerant, increasing its pressure. At a certain point
the pressure exerted by the refrigerant forces the exhaust valve to open and the compressed
refrigerant flows out of the cylinder. Once the piston reaches it top-most position, it starts moving
downward again and the cycle is repeated.
Rotary Compressors
In a rotary compressor the refrigerant is compressed by the rotating action of a roller inside a
cylinder. The roller rotates eccentrically (off-centre) around a shaft so that part of the roller is
always in contact with the inside wall of the cylinder. A spring-mounted blade is always rubbing

against the roller. The two points of contact create two sealed areas of continuously variable volume
inside the cylinder. At a certain point in the rotation of the roller, the intake port is exposed and a
quantity of refrigerant is sucked into the cylinder, filling one of the sealed areas. As the roller
continues to rotate the volume of the area the refrigerant occupies is reduced and the refrigerant is
compressed. When the exhaust valve is exposed, the high-pressure refrigerant forces the exhaust
valve to open and the refrigerant is released. Rotary compressors are very efficient because the
actions of taking in refrigerant and compressing refrigerant occur simultaneously.
Diaphragm compressor
A diaphragm compressor (also known as a membrane compressor) is a variant of the conventional
reciprocating compressor. The compression of gas occurs by the movement of a flexible membrane,
instead of an intake element. The back and forth movement of the membrane is driven by a rod and
a crankshaft mechanism. Only the membrane and the compressor box come in touch with the gas
being compressed. Diaphragm compressors are used for hydrogen and compressed natural gas
(CNG) as well as in a number of other applications.
A three-stage diaphragm compressor
Rotary Scroll Compressors
In a scroll compressor refrigerant is compressed by two offset spiral disks that are nested together.
The upper disk is stationary while the lower disk moves in orbital fashion. The orbiting action of the
lower disk inside the stationary disk creates sealed spaces of varying volume. Refrigerant is sucked
in through inlet ports at the perimeter of the scroll. A quantity of refrigerant becomes trapped in one
of the sealed spaces. As the disk orbits the enclosed space containing the refrigerant is transferred
toward the centre of the disk and its volume decreases. As the volume decreases, the refrigerant is
compressed. The compressed refrigerant is discharged through a port at the centre of the upper disk.
Scroll compressors are quiet, smooth-operating units with the highest efficiency ratio of all
compressor types. They are commonly used in automobile air conditioning systems and commercial
chillers.
Rotary Screw Compressors
Screw compressors use a pair of helical rotorsAs the rotors rotate they intermesh, alternately
exposing and closing off interlobe spaces at the ends of the rotors. When an interlobe space at the
intake end opens up, refrigerant is sucked into it. As the rotors continue to rotate the refrigerant

becomes trapped inside the interlobe space and is forced along the length of the rotors. The volume
of the interlobe space decreases and the refrigerant is compressed. The compressed refrigerant exists
when the interlobe space reaches the other end. (male and female) inside a sealed chamber.
Rotary vane compressors
Rotary vane compressors consist of a rotor with a number of blades inserted in radial slots in the
rotor. The rotor is mounted offset in a larger housing which can be circular or a more complex
shape. As the rotor turns, blades slide in and out of the slots keeping contact with the outer wall of
the housing.Thus, a series of decreasing volumes is created by the rotating blades. Rotary Vane
compressors are, with piston compressors one of the oldest of compressor technologies. With
suitable port connections, the devices may be either a compressor or a vacuum pump. They can be
either stationary or portable, can be single or multi-staged, and can be driven by electric motors or
internal combustion engines. Dry vane machines are used at relatively low pressures (e.g., 2 bar) for
bulk material movement whilst oil-injected machines have the necessary volumetric efficiency to
achieve pressures up to about 13 bar in a single stage. A rotary vane compressor is well suited to
electric motor drive and is significantly quieter in operation than the equivalent piston compressor.

.
Các ưu điểm này cần thiết đối với một bơm dùng trong hệ thống truyền động thủy lực.
Nó được sử dụng trong những hệ thống thủy lực có áp suất trung bình. Trong những hệ thống thủy
lực có áp suất cao, bơm bánh răng thường được dùng làm bơm sơ cấp.
Bơm bánh răng là loại bơm không điều chỉnh được lưu lượng và áp suất khi số vòng quay cố định.
Có 2 loại bơm bánh răng là: Bơm bánh răng ăn khớp ngoài và bơm bánh răng ăn khớp trong. Khi
cần tăng lưu lượng người ta dùng bơm bánh răng có nhiều bánh răng ăn khớp.
Hình 1: Sơ đồ nguyên lý bơm bánh răng ăn khớp
ngoài
Bơm bánh răng làm việc theo nguyên lý dẫn và nén chất lỏng trong một thể tích kín thay đổi được
dung tích. Quá trình hút đẩy được diễn ra như sau:
- Bánh răng chủ động được nối với trục của bơm quay và kéo theo bánh răng bị động quay. Chất
lỏng ở trong các rãnh răng theo chiều quay của các bánh răng vận chuyển từ khoang hút đến khoang
đẩy vòng theo vỏ bơm. Khoang hút và khoang đẩy được ngăn cách với nhau bởi những mặt tiếp xúc

của các bánh răng ăn khớp và được xem là kín.
- Khi một cặp bánh răng vào khớp ở khoang đẩy, chất lỏng được đưa vào khoang đẩy bị chèn ép và
dồn vào đường ống đẩy. Đó là quá trình đẩy.
- Đồng thời với quá trình đẩy, tại khoang hút có một cặp bánh răng ra khớp, dung tích của khoang
hút được dãn ra, áp suất ở khoang hút giảm và chất lỏng sẽ được hút vào buồng hút từ bể chứa thông
qua ống hút vào bơm. Nếu áp suất trên mặt thoáng là áp suất khí quyển thì áp suất ở khoang hút sẽ
là áp suất chân không.
- Về nguyên lý, nếu bơm tuyệt đối kín nghĩa là giữa khoang hút và khoang đẩy không có sự dò rỉ
chất lỏng qua nhau hoặc dò rỉ chất lỏng ra ngoài thì áp suất của bơm chì phụ thuộc vào tải.
- Trong thực tế bơm không thể nào hoàn toàn kín do khả năng chế tạo hoặc nhiều trường hợp người
ta phải cố ý tạo ra sự thoát lưu lượng nào đó thì áp suất không phải thuần túy chỉ tăng theo tải.
- Để hạn chế áp suất làm việc tối đa của bơm cần bố trí một van an toàn trên ống đẩy. Van sẽ tự mở
cho chất lỏng trở về bể hút khi trên đường ống đẩy bị tắc hoặc áp suất vượt quá mức qui định.
Hình 2: Hình cắt của bơm bánh răng trụ răng nghiêng
Bơm bánh răng nhiều bánh răng ăn khớp
Hình 3: Bơm 3 bánh răng ăn khớp ngoài
Hình trên trình bày sơ đồ nguyên lý bơm 3 bánh răng ăn khớp ngoài. Bánh răng chủ động ở giữa
quay kéo theo 2 bánh răng bị động ở 2 bên vì vậy khoang hút và khoang đẩy được bố trí chéo góc
nhau. Lưu lượng của bơm 3 báng răng gấp đôi lưu lượng của bơm 2 báng răng nên loại bơm này
được dùng trong những trường hợp yêu cầu kích thước bơm nhỏ gọn mà lưu lượng lớn. Để tránh sự
trùng pha của dao động lưu lượng người ta thường chế tạo số răng của bánh răng chủ động nhiều
hơn số răng của bánh răng bị động từ 1 đến 3 răng.
Bơm bánh răng nhiều cấp.
Hình 4: Bơm bánh răng 3 cấp
Trong trường hợp yêu cầu áp suất cao, người ta dùng bơm nhiều cấp theo nguyên lý mắc nối tiếp.
Để phồng trường hợp thừa lưu lượng giữa các cấp người ta bố trí giữa các cấp đó các van an toàn.
Bơm bánh răng ăn khớp trong thường được dùng trong những trường hợp yêu cầu độ cứng vững
cao, độ ồn nhỏ.
Hình 5: Nguyên lý hoạt động bơm bánh răng ăn khớp trong
Bánh chủ động và bánh bị động luôn đặt lệch tâm. Khi bánh chủ động quay kéo theo bánh bị động

quay cùng chiều trong Stato. Chất lỏng ở trong các rãnh răng theo chiều quay của các bánh răng vận
chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy vòng theo vỏ bơm. Khoang hút và khoang đẩy được ngăn
cách với nhau bởi lưới chắn.
Nhìn chung bơm bánh răng ăn khớp trong khó chế tạo nên giá thành cao.
Hình 6: Kết cấu bơm bánh răng ăn khớp trong
Kiểu biến dạng của bơm bánh răng trong.
Hình 7
Hình 7 là một kiểu biến dạng của bơm bánh răng trong. Bộ phận quay trong và ngoài được quay
trong một vỏ bơm, vấu của bộ phận quay được làm tròn ăn khớp với nhau. Số vấu của bánh chủ
động luôn ít hơn bánh bị động 1 vấu và khi làm việc không phải nhờ đến cơ cấu tách mà vẫn đảm
bảo sự ngăn cách giữa buồng hút và buồng đẩy.
Share