Máy nén khí ly tâm là dạng máy nén khí được dùng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp hiện nay. Bài viết hôm nay hãy cùng công ty Vĩnh Thành đi tìm hiểu về nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy nén khí ly tâm chi tiết hơn.

Cấu tạo chung của máy nén khí ly tâm

Về cấu tạo máy nén khí ly tâm bao gồm các bộ phận chính: vỏ máy nén khí, trục máy ly tâm, bánh công tác, cánh định hướng. Ngoài ra còn các chi tiết quan trọng khác:cửa hút, cửa xả, vỏ trong, vách ngăn, ổ đỡ, ổ chặn, bộ làm kín đầu trục, roto, bánh guồng, vòng làm kín….

1. Vỏ máy

Vỏ máy nén khí ly tâm là chi tiết có cấu tạo phức tạp nhất, nó có khối lượng lớn và là giá đỡ cho các chi tiết khác. Trong vỏ máy có các ổ trục để đỡ những trục máy, có các áo nước để dẫn nước làm mát, có các khoang để dẫn khí. Vỏ máy được chế tạo thành 2 nửa để thuận tiện cho việc tháo – lắp ráp, tuy nhiên cũng có loại được chế tạo liền khối. Nó thường được chế tạo bằng gang xám hay bằng gang hợp kim.

2. Trục máy nén ly tâm

Trục để lắp những bánh công tác lên đó nhận truyền động từ động cơ dẫn động, quay với vận tốc cao để thực hiện quá trình nén khí. Trục máy được lắp vào những ổ đỡ trên vỏ máy. Trục máy nén khí ly tâm thường được chế tạo bằng thép hợp kim.

3. Bánh công tác

Bánh công tác được lắp trên trục máy quay theo trục máy nén khí ly tâm để làm biến đổi động năng chất khí để thực hiện quá trình nén khí, trên bánh công tác có những bánh cong. Có 3 loại bánh công tác là: bánh công tác hở, nửa hở, bánh công tác kín.

4. Cách định hướng (hay còn gọi vách ngăn hay cánh tĩnh – diffuser)

Cánh định hướng là một tấm kim loại được đặt sát với bánh công tác, đóng vai trò dẫn hướng dòng khí từ cửa xả của cấp nén này đi đến cửa nạp của cấp nén kế tiếp. Nó được chế tạo bằng gang hoặc thép hợp kim. Cánh tĩnh được gắn với vỏ và không quay theo trục máy.

5. Bộ phận làm kín (vòng bít)

a. Vòng đệm kín khuất khúc (làm kín kiểu răng lược – labyrinth seal)

Vì cánh định hướng không quay theo trục máy, vì vậy mà giữa chúng phải có một khe hở. Để tránh việc lọt khí nén ngược lại cửa nạp qua khe hở này người ta sử dụng vòng đệm kín khuất khúc. Vòng có dạng hình răng cưa, những răng này không chạm vào trục; để tránh bị làm hư hỏng trục khi chạm phải mà vòng được làm bằng kim loại mềm; giữa các răng hình thành không gian, khí nén sẽ lọt vào không gian này chúng sẽ đổi hướng và chậm lại nhờ đó mà sẽ hạn chế được sự rò rỉ khí nén sang cửa nạp. Loại này sẽ không ngăn được hoàn toàn sự lọt khí do vậy chỉ sử dụng ở những nơi có áp suất thấp. Cũng có máy nén khí sử dụng loại vòng đệm này để làm kín giữa trục máy và vỏ máy để hạn chế sự lọt khí ra bên ngoài. Nếu như máy nén khí độc hại thì cần có rãnh để gom khí rò rỉ ra để dẫn tới một nơi an toàn.

b. Vòng bịt kín kiểu tiếp xúc cơ học (bộ phận làm kín cơ khí – Mechanical Seal)

Những bộ phận chính của vòng bịt: vòng tĩnh và vòng động. Vòng động được lắp chặt với trục máy và quay theo trục, những mặt tiếp xúc giữa vòng tĩnh và vòng động sẽ ngăn không cho khí nén rò rỉ ra ngoài. Có loại phải dùng dầu mỡ bôi trơn bề mặt tiếp xúc để giảm ma sát. Vòng đệm này lắp ở đầu trục máy nén với vỏ để ngăn không cho khí nén lọt ra bên ngoài. Loại này thường được dùng với máy nén khí có áp suất tới 7 at.

c. Đệm màng lỏng (oil seal)

Để làm kín những máy nén khí có áp suất cao, người ta sử dụng đệm màng lỏng. Những bộ phận chính gồm ống lót trong và ống lót ngoài không quay theo trục và có một khe hở với trục. Khi trục quay, dầu sẽ đi vào khe hở để làm kín không cho khí nén lọt ra bên ngoài. Loại đệm này ngăn sự lọt khí tốt nhất, tuy nhiên phải có một hệ thống dầu cao áp liên tục, dẩu phải cực sạch sẽ. Dầu sau khi bị bẩn phải được thu hồi để làm sạch và làm nguội. Nếu áp suất dầu trong hệ thống này bị giảm đi, điều đó chứng tỏ đệm làm kín đã giảm hiệu quả làm kín (do mài mòn).

6. Ngăn cân bằng

Trong máy nén khí ly tâm nhiều cấp, lực do áp suất tác động lên 2 chiều của trục không được cân bằng nhau, phía áp suất cao có lực tác dụng lớn hơn. Do đó mà trục có xu hướng dịch chuyển về phía của nạp. Sự dịch chuyển này sẽ gây va đập và mài mòn những chi tiết liên quan. Ngăn cân bằng có tác dụng ghì bớt sự mất cân bằng này.

Ngăn cân bằng là một bộ phận được gắn với trục gồm 2 phần; phần phía cửa nạp thì chịu áp suất khí xả, còn phần phía cửa xả thì chịu áp suất khí nạp. Theo cách phân tích lực như thế, kết quả là lực tác dụng lên trục cân bằng hơn.

Nguyên lý làm việc của máy nén khí ly tâm

Máy nén khí ly tâm dùng đĩa xoay hình cánh quạt hoặc bánh đẩy để ép khí vào phần rìa của bánh đẩy làm tăng tốc độ của khí nén. Bộ phận khuếch tán của máy sẽ được chuyển đổi năng lượng của tốc độ thành áp suất. Sự biến đổi áp suất của khí nén khi qua guồng động làm thay đổi khối lượng riêng của khí. Khi guồng động quay, khí nén sẽ văng từ tâm ra xung quanh dưới tác dụng của lực ly tâm. Làm tăng khối lượng riêng của khí nén và tạo ra áp lực tĩnh đồng thời vận tốc của khí cũng tăng lên và như vậy sẽ tăng áp lực động của khí nén.

Máy nén khí khí ly tâm thường dùng trong ngành công nghiệp nặng và trong môi trường làm việc liên tục. Chúng thường được lắp đặt cố định một chỗ. Công suất của máy có thể từ hàng trăm đến hàng ngàn mã lực. Cùng với hệ thống làm việc gồm nhiều máy, chúng có thể tăng áp lực đầu ra hơn 10000 lbf/in² (69 MPa).

Nhiều hệ thống làm tuyết nhân tạo cũng dùng loại máy nén này. Chúng có thể dùng động cơ đốt trong, bộ nạp hoặc là sử dụng động cơ tua-bin. Loại máy nén khí này được dùng trong một động cơ tua-bin bằng gas nhỏ hoặc giống như là tầng nén khí cuối cùng của động cơ tua-bin gas trung bình.

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *