Máy nén khí trục vít là một thiết bị cốt lõi để cung cấp khí nén công nghiệp và nguyên lý hoạt động của nó dựa trên sự nén thể tích của một cặp rôto trục vít ăn khớp. Nó chuyển đổi năng lượng cơ học của động cơ thành năng lượng áp suất của khí nén thông qua các chu kỳ liên tục "hút, nén và xả". Dưới đây là phân tích chi tiết về nguyên lý hoạt động, các thành phần chính và chu kỳ vận hành của nó.
Trước khi hiểu nguyên lý hoạt động, cần làm rõ các thành phần cốt lõi thúc đẩy quá trình nén. Phần quan trọng nhất là buồng nén bao gồm hai rôto và một vỏ:
Quá trình nén dựa trên sự quay tương đối của rôto đực và rôto cái—khi các rôto ăn khớp, thể tích của "khoang" được tạo thành giữa các răng rôto và vỏ liên tục thay đổi, do đó hoàn thành ba giai đoạn chính: hút, nén và xả.
- Khi động cơ dẫn động rôto đực quay, rôto cái đi theo các răng ăn khớp để quay theo hướng ngược lại.
- Khi các rôto quay, các rãnh ở đầu rôto (gần cổng hút) dần dần "mở ra"—thể tích của khoang được tạo thành giữa các răng rôto và vỏ tăng lên và áp suất bên trong giảm (thấp hơn áp suất khí quyển).
- Dưới tác dụng của chênh lệch áp suất, không khí quyển (hoặc không khí từ bộ lọc không khí) được hút vào khoang thông qua cổng hút cho đến khi các răng rôto quay đến cuối cổng hút (khoang được lấp đầy hoàn toàn bằng không khí).
- Sau khi quá trình hút hoàn tất, các rôto tiếp tục quay và "khoang chứa đầy không khí" dần dần được đẩy về phía cổng xả (phía áp suất cao) bởi các răng ăn khớp tiếp theo.
- Trong quá trình này, thể tích của khoang liên tục bị nén và giảm (vì các răng rôto dần dần ăn khớp và không gian khoang co lại). Theo Định luật Boyle (nhiệt độ không đổi, áp suất tỷ lệ nghịch với thể tích), áp suất không khí trong khoang tăng lên nhanh chóng.
- Đối với máy nén khí trục vít phun dầu, dầu làm mát được phun vào buồng nén ở giai đoạn này: nó hấp thụ nhiệt do quá trình nén tạo ra (ngăn ngừa quá nhiệt), tăng cường độ kín của khoang (giảm rò rỉ không khí) và bôi trơn các rôto quay.
- Khi khí nén trong khoang đạt đến áp suất thiết kế (phù hợp với yêu cầu áp suất hệ thống), khoang vừa được kết nối với cổng xả trên vỏ.
- Với sự quay liên tục của các rôto, không khí áp suất cao (trộn với sương dầu đối với các mẫu phun dầu) hoàn toàn bị "ép ra" khỏi khoang và xả ra qua cổng xả.
- Sau khi xả, các rôto trở lại vị trí ban đầu và chu kỳ hút-nén-xả tiếp theo bắt đầu ngay lập tức. Toàn bộ quá trình là liên tục và không xung, do đó áp suất khí đầu ra ổn định.
Nguyên lý hoạt động của hai loại này tương tự nhau (cả hai đều dựa vào quá trình nén ăn khớp rôto), nhưng điểm khác biệt cốt lõi nằm ở việc dầu có tham gia vào quá trình nén hay không—điều này quyết định các tình huống ứng dụng của chúng:
Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít mang lại cho chúng những ưu điểm độc đáo so với các loại khác (ví dụ: máy nén piston):
- Đầu ra ổn định: Hoạt động theo chu kỳ liên tục, không có xung trong áp suất không khí và tiếng ồn thấp.
- Hiệu quả cao: Thể tích khoang nén lớn, tốc độ quay nhanh và lượng khí thải lớn trên một đơn vị thời gian.
- Bảo trì đơn giản: Ít bộ phận chuyển động hơn (chỉ có hai rôto quay, không có bộ phận chuyển động qua lại như piston), hao mòn thấp và tuổi thọ dài.
- Khả năng thích ứng rộng: Có thể điều chỉnh áp suất xả và độ dịch chuyển bằng cách kết hợp bộ biến tần (máy nén khí trục vít biến tần), thích ứng với các yêu cầu tải thay đổi.
Tóm lại, máy nén khí trục vít thực hiện nén không khí hiệu quả và ổn định thông qua "sự thay đổi thể tích do ăn khớp rôto". Thiết kế của nó (phun dầu hoặc không dầu) được điều chỉnh theo nhu cầu công nghiệp khác nhau, khiến nó trở thành lựa chọn chủ đạo cho các hệ thống cung cấp khí nén công nghiệp hiện đại.
Vietnamese
