Trong những lĩnh vực đũi hỏi chất lượng khớ nộn cao, hệ thống xử lý khớ nộn được phõn ra làm 3 giai đoạn:
2.2.2.1. Lọc thụ:
Khớ nộn được làm mỏt tạm thời khi từ trong mỏy nộn khớ ra để tỏch chất bẩn. Sau đú khớ nộn được đưa vào bỡnh ngưng tụ để tỏch hơi nước. Giai đoạn lọc thụ là giai đoạn cần thiết nhất cho vấn đề xử lý khớ nộn.
2.2.2.2. Phương phỏp sấy khụ:
Hơi nước cú trong khớ nộn sẽ làm ảnh hưởng xấu đến quỏ trỡnh làm việc của trang thiết bị. Vậy cần phải tỏch nước ra khỏi khớ nộn.
Ngày nay người ta thường dựng cỏc biện phỏp sau: - Sấy khụ bằng làm lạnh.
- Sấy khụ bằng hỳt ẩm.
2.2.2.2.1. Sấy khụ bằng mụi chất làm lạnh.
Nguyờn tắc hoạt động của sấy khụ bằng làm lạnh được thể hiện trờn sơ đồ (hỡnh 2.9).
- Sau khi được làm lạnh sơ bộ ở “bộ phận trao đổi nhiệt” (bằng khớ), khớ nộn đổi chiều chuyển động, một phần hơi nước bị kết tủa tại bỡnh ngưng thứ nhất. Khớ nộn tiếp tục đi vào bộ phận làm lạnh “dàn lạnh”, tại đõy nhiệt độ hoỏ sương khoảng từ +2 đến +50C. Như vậy nước được kết tủa, nhỏ giọt và tớch tụ tại bỡnh ngưng cựng một số tạp chất khỏc như cặn bẩn, dầu bụi trơn... Dầu, nước cựng cặn bẩn sẽ được xả ra ngồi qua van xả tại bỡnh ngưng.
- Trước khi khớ nộn đi cung cấp cho mạng khớ nộn thỡ nú được dẫn qua bộ trao đổi nhiệt một lần nữa để làm mỏt cho khớ mới, đồng thời tăng nhiệt độ.
- Chu kỡ hoạt động của mụi chất làm lạnh được mỏy làm lạnh cung cấp lũn chuyển trong quỏ trỡnh làm việc.
2.2.2.2.2. Sấy khụ bằng hấp thụ.
Phương phỏp này được sử dụng cú thể là quỏ trỡnh vật lý hay quỏ trỡnh hoỏ học.
*) Sấy khụ bằng quỏ trỡnh vật lý.
- Với loại này người ta sử dụng hai bỡnh hỳt ẩm mắc song song với nhau, chỳng thay hoạt động. Chất hỳt ẩm thường được dựng là SiO2.
- Khớ ẩm được đưa qua bầu lọc, tại đõy dầu và tạp chất được lọc sạch. Khớ nộn tiếp tục đi vào bỡnh hỳt ẩm thứ nhất, tại đõy nước được giữ lại, khớ nộn khụ đưa qua bầu lọc thứ cấp rồi đi cung cấp cho thiết bị. Trong khi đú tại phớa bỡnh hỳt ẩm thứ hai đang được xấy khụ bằng khụng khớ núng.
*) Sấy bằng quỏ trỡnh hoỏ học.
Hỡnh 2.10. Nguyờn tắc hoạt động của
thiết bị sấy khụ bằng hấp thụ. Hỡnh 2.9. Nguyờn tắc hoạt động của thiết bị
- Thiết bị gồm một bỡnh chứa, phớa trong cú chứa chất hấp thụ băng quỏ trỡnh hoỏ học, chất hấp thụ thụng thường là NaCl.
-Khụng khớ nộn được đưa vào khi đi qua chất hấp thụ sẽ kết hợp tạo thành giọt, lằng xuống và được xả ra nhờ van xả nước. Khớ nộn khụ, sạch được dẫn ra ngồi qua phớa trờn của thiết bị.
2.2.3. Bộ lọc
Trong một số lĩnh vực, vớ dụ: những dụng cụ cầm tay sử dụng truyền động khớ nộn, những thiết bị, đồ gỏ đơn giản hoặc một số hệ thống điều khiển đơn giản dựng khớ nộn… thỡ chỉ cần sử dụng một bộ lọc khụng khớ. Bộ lọc khụng khớ là một tổ hợp gồm 3 phần tử: van lọc, van điều chỉnh ỏp suất, van tra dầu.
Bộ lọc khớ nộn 2.2.3.1. Van lọc:
Van lọc cú nhiệm vụ tỏch cỏc thành phần chất bẩn và hơi nước ra khỏi khớ nộn. Cú hai nguyờn lý thực hiện:
- Chuyển động xoỏy của dũng ỏp suất khớ nộn trong van lọc.
- Phần tử lọc xốp làm bằng cỏc chất như: vải dõy kim loại, giấy thấm ướt, kim loại thờu kết hay là vật liệu tổng hợp. Khớ nộn sẽ tạo chuyển động xoỏy khi qua lỏ xoắn kim loại, sau đú qua phần tử lọc, tựy theo yờu cầu chất lượng của khớ nộn mà chọn loại phần tử lọc cú những loại từ 5μm đến 70μm. Trong trường hợp yờu cầu chất lượng khớ nộn rất cao, vật liệu phần tử lọc được chọn là sợi thủy tinh cú khả năng tỏch
Hỡnh 2.11. Nguyờn tắc hoạt động của thiết bị
nước trong khớ nộn đến 99%. Những phần tử lọc như vậy thỡ dũng khớ nộn sẽ chuyển động từ trong ra ngồi.
Hỡnh 2.13 Nguyờn lý làm việc của van lọc và ký hiệu
Hỡnh 2.14 Phần tử lọc
2.2.3.2. Van điều chỉnh ỏp suất
Van điều chỉnh ỏp suất cú cụng dụng giữ cho ỏp suất khụng đổi ngay cả khi cú sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc ở phớa đường ra hoặc sự dao
Hỡnh 2.15. Nguyờn lý hoạt động của van điều chỉnh ỏp suất và ký hiệu.
Nguyờn tắc hoạt động của van điều chỉnh ỏp suất (hỡnh 2.15): khi điều chỉnh trục vớt, tức là điều chỉnh vị trớ của đĩa van, trong trường hợp ỏp suất của đường ra tăng lờn so với ỏp suất được điều chỉnh, khớ nộn sẽ qua lỗ thụng tỏc dụng lờn màng, vị trớ kim van thay đổi, khớ nộn qua lỗ xả khớ ra ngồi. Đến khi ỏp suất ở đường ra giảm xuống bằng với ỏp suất được điều chỉnh, kim van trở về vị trớ ban đầu.
2.2.3.3. Van tra dầu:
Để giảm lực ma sỏt, sự ăn mũn và sự rỉ sột của cỏc phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khớ nộn, trong thiết bị lọc cú thờm van tra dầu. Nguyờn tắc tra dầu được thực hiện theo nguyờn lý Ventury: (hỡnh 2.16).
Theo hỡnh 2.16: điều kiện để dầu cú thể qua ống Ventury là độ sụt ỏp p phải lớn hơn ỏp suất cột dầu H. Phạm vi tra dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đú cú lưu lượng của khớ nộn.
CÂU HỎI ễN TẬP:
2.1. Trỡnh bày nguyờn tắc hoạt động và phõn loại mỏy nộn khớ.
2.2. Nờu cấu tạo và nguyờn tắc hoạt động của mỏy nộn khớ pittụng, mỏy nộn khớ kiểu cỏnh gạt, mỏy nộn khớ kiểu trục vis, mỏy nộn khớ kiểu Root, mỏy nộn khớ kiểu turbin.
2.3. Trỡnh bày cỏc phương phỏp xử lý khớ nộn.
CHƯƠNG III. THIẾT BỊ PHÂN PHỐI VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 3.1. Thiết bị phõn phối khớ nộn
3.1.1. khỏi quỏt chung
Hệ thống thiết bị phõn phối khớ nộn cú nhiệm vụ vận chuyển khụng khớ nộn từ mỏy nộn khớ đến thiết bị sử dụng. Truyền tải khụng khớ nộn được thực hiện bằng hệ thống ống dẫn khớ nộn. Ở đõy hệ thống đường ống dẫn được lắp cố định.
Yờu cầu đối với hệ thống thiết bị phõn phối khớ nộn là đảm bảo ỏp suất P, lưu lượng Q và chất lượng của khụng khớ nộn cho thiết bị tiờu thụ.
Việc lựa chọn tiết diện ống dẫn cũng như cỏch bố trớ mạng khớ nộn cần phải được chỳ trọng để đảm bảo tớnh kinh tế cũng như yờu cầu sử dụng. Yờu cầu tổn thất ỏp suất của hệ thống khụng đựơc lớn hơn 1par, cụ thể là.
- Tổn thất ỏp suất trong ống dẫn chớnh 0,1 par - Tổn thất ỏp suất trong ống nối 0,1 par - Tổn thất ỏp suất trong thiết bị sử
lý khớ nộn (tỏch nước, bỡnh ngưng…) 0,1 par - Tổn thất ỏp suất trong thiết bị lọc 0,6 par
Hỡnh 3.1. Sơ đồ nguồn cung cấp
3.1.2 Bỡnh trớch chứa khớ nộn
Bỡnh trớch chứa khớ nộn cú nhiệm vụ là cõn cõn bằng ỏp suất khớ nộn từ mỏy ộn khớ chuyển đến, trớch chứa và ngưng tụ, tỏch nước.
Kớch thước bỡnh trớch chứa phụ thuộc và cụng suất của mỏy nộn khớ và cụng suất tiờu thụ của thiết bị mỏy múc sử dụng, ngồi ra cũn phụ thuộc vào phương phỏp sử dụng khớ nộn
Bỡnh trớch chứa khớ nộn nờn lắp rỏp trong khụng gian thoỏng, để thực hiện được nhiệm vụ như vừa nờu trờn là ngưng tụ và tỏch nước trong khớ nộn.
a. Loại bỡnh trớch chứa thẳng đứng b. Loại bỡnh trớch chứa nằm ngang
c. Loại bỡnh trớch chứa nhỏ ngắn trực tiếp vào ống dẫn khớ
3.1.3. Mạng đường ống khớ nộn
Mạng đường ống dẫn khớ nộn thụng thường được chia làm 2 loại:
- Mạng cố định (vớ dụ là mạng khớ nộn trong nhà mỏy).
- Mạng di động (mạng khớ nộn trong dõy chuyền sản xuất).
*) Mạng lắp rỏp cố định.
Khi lắp đặt và thiết kế mạng khớ nộn cần phải quan tõm cỏc thụng số sau:
- Lưu lượng: Phụ thuộc vào vận tốc dũng chảy, vận tốc dũng chảy càng lớn thỡ tổn thất càng nhiều.
- Vận tốc dũng chảy: Được chọn nằm trong khoảng vận tốc từ 6 đến 10 m/s. Vận tốc dũng chảy khi qua cỏc cỳt nối sẽ tăng lờn, hoặc vận tốc sẽ tăng tức thời khi
vận hành thiết bị.
- Tổn thất ỏp suất: Tổn thất trờn đường ống cho phộp là 0.1% và nú cho phộp sai số 5% ỏp suất yờu cầu. Nếu trong hệ thống cú lắp cỏc cỳt nối thỡ tổn thất sẽ tăng lờn. Để xỏc định tổn thất của cỳt nối, van ta tra theo bảng sau (bảng 3.1):
Bảng 3.1: Hệ số cản của phụ tựng nối tớnh theo chiều dài ống dẫn.
PHỤ TÙNG NỐI
CHIỀU DÀI ĐƯỜNG ỐNG DẪN TƯƠNG ĐƯƠNG (m)
Đường kớnh trong của ống dẫn (mm)
25 40 50 80 100 125 150 Van kiểu màng mỏng 1,2 2,0 3 4,5 6 8 10 Van khoỏ 6 10 15 25 30 50 60 Van mở một phần 3 5 7 10 15 20 25 Van chắn 0,3 0,5 0,7 1 1.5 2 2,5 Nối vuụng gúc 1.5 2.5 3.5 5 7 10 15 Độ cong R = d 0,3 0,5 0,6 1 1,5 2 2,5 Độ cong R = 2d 0,1 5 0,2 5 0,3 0,5 0,8 1 1,5 Ống nối T 2 3 4 7 10 15 20 Ống nối thu nhỏ 0,5 0,7 1 2 2,5 3,5 4
Trong thực tế để xỏc định cỏc thụng số cho mạng đường ống lắp rỏp cố định người ta dựng biểu đồ sau (Hỡnh 3.2):
Hỡnh 3.2. Biểu đồ sự phụ thuộc cỏc thụng số của đường ống cố định.
Vớ dụ: - Áp suất yờu cầu p = 8 bar
- Chiều dài ống dẫn L = 200 m - Lưu lượng qv = 170 lớt/s
- Tổn thất ỏp suất cho phộp p = 0.1 bar
Theo biểu đồ ta cú đường kớnh trong của ống là: 70 mm
- Đường ống thường được lắp nghiờng một gúc 10 đến 20 so với mặt phẳng ngang và lắp bỡnh ngưng tụ để nước trong đường ống tớch tụ tại đú (hỡnh 3.1).
- Mạng đường ống lắp cố định trong nhà mỏy thường được lắp ở dạng vũng trũn
Hỡnh 3.3. Sơ đồ mạng khớ nộn cố định trong nhà mỏy, lắp kiểu vũng trũn.
3.2. Cơ cấu chấp hành 3.2.1. Xilanh 3.2.1. Xilanh
3.2.1.1. Xilanh tỏc động đơn.
Xilanh tỏc động đơn chỉ được cung cấp khớ nộn từ một phớa do đú chỉ tạo ra hành trỡnh làm việc theo một chiều. Hành trỡnh ngược lại của Piston được thực hiện bởi lũ xo. Việc xỏc định kớch cỡ lũ xo tựy thuộc kiểu cú thể đưa Piston đi (hay về) vị trớ khởi động một cỏch nhanh chúng.
Hỡnh 3.4. Cấu tạo xilanh tỏc động đơn (loại pittong).
Trong xi lanh cú lũ xo hồi vị, hành trỡnh của Pittong là một hàm theo chiều dài của lũ xo. Thụng thường hành trỡnh này khụng quỏ 100 mm.
Loại này được sử dụng cho cỏc cụng việc đơn giản: đẩy vào, đẩy ra, nõng lờn, đưa chi tiết vào, cung cấp chuyển động ...
Độ kớn khớt được bảo đảm bởi vật liệu nhựa dẻo hoặc vật liệu mềm được lắp vào trong một Piston kim loại. Chuyển động ở mộp Pittong là chuyển động trượt kớn trong bề mặt trụ của xi lanh.
Thứ hai là loại xi lanh mà lũ xo thực hiện hành trỡnh làm việc, cũn khớ nộn thực hiện hành trỡnh ngược lại. Thường trong trường hợp này người ta sử dụng khớ nộn để dừng, hĩm (xe tải, xe con, toa xe) để bảo đảm sự chắc chắn phanh hĩm.
Xilanh kiểu màng.
Màng cú thể là cao su, nhựa dẻo hay cũng cú thể bằng kim loại, đảm nhận vai trũ của Pittong. Cần Pittong được cố định ở trung tõm của màng, khụng cú đệm kớn. Hành trỡnh về được thực hiện bởi tớnh đàn hồi của vật liệu màng.
Hỡnh 3.5. Xilanh tỏc động đơn (loại màng)
3.2.1.2. Xilanh tỏc động kộp.
Hành trỡnh đi và về của Pittong đều cú tỏc động bởi khớ nộn. Sử dụng trong trường hợp đũi hỏi phải cú chuyển động hai chiều cú điều khiển. Độ kớn giữa xi lanh và Pittong được bảo đảm nhờ cú cỏc đệm ở mộp Pittong hoặc của màng.
Hỡnh 3.6. Xi lanh tỏc động kộp (loại khụng cú giảm chấn).
+ Xi lanh cú giảm chấn ở cuối hành trỡnh.
Thực chất của việc giảm chấn cho Piston ở cuối hành trỡnh là sự bố trớ đường thoỏt bằng van một chiều cú tiết lưu.
Ở đõy khối dẫn hướng đúng vai trũ quan trọng. Để trỏnh va đập cú thể dẫn tới hư hỏng, người ta lắp một bộ phận giảm chấn điều chỉnh được ở cuối hành trỡnh của xi lanh. Cần cú bộ phận này bởi vỡ Piston phải được giảm chấn một cỏch đỏng kể khi nú đến cuối hành trỡnh. Bộ phận giảm chấn cú một đường thoỏt khớ nhỏ cú thể điều chỉnh được, tạo ra hiệu ứng giảm chấn.
Khớ được tớch chứa trong phần cuối buồng chứa của xi lanh sau mỗi lần nộn. Lỳc bấy giờ ỏp suất dư phỏt sinh sẽ thoỏt qua van tiết lưu và hiệu ứng giảm chấn bắt đầu xảy ra (do phải đi qua tiết diện hẹp). Sự nộn này của khớ qua đường tiết lưu bổ sung thờm cho việc hấp thụ một phần năng lượng, Piston hĩm chuyển động và đi tới chậm dần cho tới cuối hành trỡnh. ở hành trỡnh ngược lại tiếp theo sau thỡ vỡ tiết lưu là một chiều nờn Pittong chuyển động khụng bị hĩm.
Ngồi ra cũn cú cỏc kiểu giảm chấn khỏc:
-Giảm chấn khụng điều chỉnh được, ở hai phớa -Giảm chấn khụng điều chỉnh được, ở một phớa -Giảm chấn điều chỉnh được, ở một phớa của Piston.
+ Xi lanh kộp nối nhau.
Hỡnh 3.8. Xi lanh kộp nối nhau (tandem).
Với xi lanh này cú lực tỏc động lờn cỏn Piston là lực tổng của cả 2 xi lanh.
Hỡnh 3.9. Xi lanh kộp hai đầu đũn, cú giảm chấn hai đầu, điều chỉnh được.
+ Xi lanh bước (nhiều vị trớ).
- Xi lanh bước này tạo ra được nhiều vị trớ dịch chuyển. Cấu tạo bao gồm 2 xi lanh kộp nối với nhau. Bằng cỏch cấp khớ vào cỏc cửa mà ta co cỏc vị trớ khỏc nhau của Piston. Hỡnh 3.10. Xi lanh bước. Cửa nối 1 2 3 4 Vị trớ 0 + - - + 1 + - + - 2 - + - + 3 - + + - +Xi lanh va đập. Lực tỏc dụng của xi lanh khớ nộn bị hạn chế. Vỡ vậy người ta sử dụng một loại xi lanh cú thể sinh ra lực lớn, đú là xi lanh va đập. Loại này tăng vận tốc của Piston lờn cao khoảng 7,5 m/s đến 10,5 m/s (hỡnh 3.45).
- Khi khớ nộn được cấp vào khoang A nú sẽ tỏc dụng lờn diện tớch Piston C làm cho Piston dịch chuyển theo chiều Z. Khi Piston dịch chuyển van C mở ra và khớ nộn tỏc dụng vào tồn bộ đỉnh Piston sinh ra lực lớn.
+Xi lanh quay.
- Nguyờn lý tạo chuyển động quay nhờ bỏnh răng thanh răng, gúc quay cú thể là: 900; 1800; 3600. Thụng thường nú được dựng để dẫn động cỏc đĩa hỳt chõn
khụng kẹp giữ chi tiết hoặc hỳt chi tiết.
Hỡnh 3.12. Xi lanh quay.
+Xi băng đai.
- Loại này sử dụng băng đai và bàn trượt, thụng qua chuyển động của Piston sẽ kộo băng đai làm cho bàn trượt chuyển động qua lại. Một số xi lanh loại này cú thể phanh tại một vị trớ nhất định nào đú nhờ cơ cấu phanh.
Hỡnh 3.13. Cấu tạo xi lanh băng đai.
+Xi lanh từ.
- Với loại xi lanh này bàn trượt gắn ở phớa ngồi và liờn động với Piston bờn trong nhờ lực từ của nam chõm.
Hỡnh 3.14. Xi lanh từ (dựng ly hợp nam chõm).
3.2.2. Động cơ khớ nộn
Động cơ khớ nộn chuyển đổi năng lượng khớ nộn thành chuyển động quay cơ học, cú thể thực hiện một chuyển động quay khụng hạn chế gúc quay và được sử dụng như một thiết bị khớ nộn.
Đặc điểm của động cơ khớ nộn:
- Cú thể điều chỉnh vụ cấp tốc độ quay - Kớch thước choỏn chỗ nhỏ
- Khụng bị ảnh hưởng bởi bụi, hơi nước, núng lạnh ...