1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động* Sơ đồ cấu tạo: * Sơ đồ cấu tạo:
Hình 5-7. Bơm cánh gạt
*Nguyên lý hoạt động:
- Khi rôto quay, các rãnh có chứa cánh gạt trên thân rôto quay theo.
1. Cánh trợt. 2. Roto. 3. Cửa đẩy. 4. Cửa hút. 1. Bánh răng. 2. ổ lăn. 3. Gioăng làm kín. 4. Trục lai.
- Do việc đặt lệch tâm rôto trong vỏ bao và cánh gạt luôn tỳ sát vào vỏ nên giữa các cặp cánh với vỏ tạo thành các khoang công tác có sự biến đổi về thể tích.
- Với chiều quay nh hình vẽ, thể tích biến đổi từ 0 (điểm trờn cùng) và có giá trị max tại điểm dưới cùng. Tạo nên vùng hút và nạp chất lỏng tạo nên khoang hút(nửa bên trái).
- Ở nửa vòng tròn bên phải, là vùng có thể tích nhỏ dần tạo nên khoang đẩy nén ép chất lỏng ra ngoài. Chất lỏng đợc vận chuyển một cách liên tục khi rôto quay.
Để tăng hiệu quả thì ngời ta dùng nhiều cánh gạt cho bơm.
2. Đặc điểm của bơm cánh gạt
- Do đặc điểm kết cấu mà đòi hỏi chất lỏng phải sạch và tính bôi trơn tốt do vậy loại bơm này rất phù hợp với dầu nhờn, dầu đốt.
- Sản lợng của bơm khá đều và hoạt động đợc với số vùng quay cao (2000-3000v/ph). - Áp suất công tác đạt tới 20-100 atm.
- Cấu tạo phức tạp hơn bơm bánh răng.
- Nhiều chi tiết tiếp xúc với nhau nên ma sát cơ khí cao.
- Ưu điểm cơ bản của bơm cỏnh gạt là cú thể điều chỉnh được lưu lượng khi vũng quay khụng đổi, bằng cỏch thay đổi độ lệch tõm e của roto và vỏ.
- Thường sử dụng trong các hệ thống truyền động thuỷ lực đặc biệt là hệ thống cẩu và đóng mở hầm hàng, do việc dễ điều chỉnh sản lợng và đảo chiều có thể áp dụng điều khiển tự động và từ xa khi là động cơ thuỷ lực.
5-4. Máy nén khí
1. Nhiệm vụ của máy nén khí trên tàu thuỷ
- Cung cấp khí nén với áp suất cao (20-30)kg/cm2 phục vụ cho các hệ thống khởi động, đảo chiều động cơ diesel tàu thuỷ, phục vụ cho các công việc điều khiển khai thác tàu nh cấp gió cho còi hơi, cho máy tời cầu thang, phục vụ vệ sinh...
- Cung cấp khí nén siêu cao áp (150-400) kg/cm2 phục vụ các mục đích quân sự nh bắn ng lôi, phóng tên lửa, nạp khí cho các trạm lặn dới biển bằng bình khí ôxy....
- Máy nén lạnh dùng trong hệ thống lạnh và điều hoà không khí dới tàu thuỷ.
2. Máy nén khí piston một cấp
Các bộ phận chủ yếu của máy nén piston 1 cấp gồm có:
Hình 5-8:.Máy nén gió piston một cấp
Khi piston chuyển động từ trái sang phải (từ ĐCT đến ĐCD) van nạp mở khi đến 4, van xả đóng, áp suất trong xilanh giảm xuống(tạo thành chân không) và đa không khí ngoài trời vào xi lanh qua van hút (clape hút3). Trên đồ thị quá trình nạp là 4-1, áp suất lúc nạp không thay đổi là p1.
Tiếp theo là quá trình nén khí, piston chuyển động từ phải sang trái (ĐCD đến ĐCT). Trong quá trình này hai van nạp và thải đều đóng.
1. Chai giú. 2. Van xả. 3. Van nạp. 4. Bầu lọc giú. 5. Piston. 6. Xilanh. 7. Bàn trượt.
Nén khí có thể tiến hành theo quá trình đẳng nhiệt, quá trình đa biến hoặc quá trình đoản nhiệt áp suất tăng từ Pa đến P1
Sau đó là quá trình thải khí (p1 = const) van xả mở và van nạp đóng kín. Khí thải sau khi nén đợc dẫn qua đờng ống và nạp vào chai giú 1 (thực chất là bình ổn áp đờng 2-3 trên đồ thị).
Trên chu trình lý thuyết, nén đoạn nhiệt công trên hao nhiều nhất, nén đẳng nhiệt công hao ít nhất. Nh - ng nén đẳng nhiệt rất khó khăn về chế tạo nên trong thực tế thờng đợc nén theo quá trình đa biến.
3. Máy nén khí piston nhiều cấp
a. Lý do phải dùng MNK nhiều cấp
Trong thực tế cần khí nén với áp suất cao và trung bình, nhng MNK một cấp khó có thể duy trì với áp suất cao bởi các lý do sau:
- Nếu dùng MNK một cấp để nén khí tới áp suất cao thì nhiệt độ cuối quá trình nén rất lớn, và dẫn tới ôxy hoá dầu tự nhiên trên thành xilanh, piston.... dẫn tới kẹt các chi tiết chuyển động và các van (clape) hút, xả.
- Khi áp suất cao, hiệu suất máy nén giảm nhiều.
- Năng lợng dùng để nén khí trong MNK 1 cấp tăng lên rất nhiều so với dùng MNK nhiều cấp do vậy trên tàu thuỷ sử dụng các loại MNK nhiều cấp.
-Trong mỏy nộn khớ nhiều cấp thỡ khớ nộn sau khi ra khỏi mỗi cấp sẽ được làm mỏt để tăng hiệu quả của mỏy nộn.
b. Sơ đồ kết cấu của mỏy nộn khớ hai cấp
Hình 5-9: Kết cấu máy nén khí hai cấp
Hình 5-10: Sơ đồ máy nén khí hai cấp
Nguyên lý hoạt động: Với kết cấu của máy nén hình 7-11 Có piston bậc gồm hai kích th ớc khác nhau đợc lai truyền chuyển động tịnh tiến trong một xi lanh. Chúng kết hợp với nhau tạo thành hai khoang công tác có thể tích khác nhau. Chất khí đợc nạp vào cấp I qua đờng hút cấp I qua van nạp cấp I, sau đó nén qua cửa đẩy cấp I, qua bầu làm mát trung gian. Tiếp tục đợc nạp hút qua van hút cấp II, vào cấp II có thể tích nhỏ hơn và đợc nén lần hai và đẩy qua van đẩy cấp II tới chai gió.
5-5. máy lọc dầu
1. Nắp xilanh cấp I. 2. Van hút và đẩy cấp I. 3. Piston cấp I.
4. Bầu làm mát trung gian cấpI. 5. Bánh đà.
6. Van hút và đẩy cấp II. 7. Piston cấp II.
8. Bầu làm mát trung gian cấp II. 9. Bơm dầu nhờn.
10. Trục khuỷu.
1. Đờng hút khí cấp I. 2. Van nạp cấp I. 3. Piston.
4. Van đẩy cấp II. 5. Đờng khí đẩy cấp II. 6. Van hút cấp II.
7. Bầu làm mát khí trung gian. 8. Van đẩy cấp I.
1. Dầu và cỏc tạp chất của dầu
Việc lọc nhiên liệu (dầu đốt) và dầu bôi trơn (dầu nhờn) cho tầu thuỷ có một ý nghĩa thực tế hết sức quan trọng nhằm khai thác tàu thuỷ một cách an toàn và đạt hiệu quả kinh tế hơn.
Dầu đốt và dầu nhờn trong các kột, hệ thống thờng có lẫn ít nớc, cát bụi, vẩy sơn, phoi kim loại, muối, mỡ bôi trơn... phải đợc làm sạch trớc khi đa vào sử dụng.
Để loại bỏ nớc và tạp chất trong dầu đốt và dầu nhờn có nhiều phơng pháp kết hợp và hỗ trợ lẫn nhau. Trớc khi tìm hiểu về các phơng pháp lọc đặc biệt là nguyên lý làm việc của máy lọc dầu ly tâm, chúng ta cần tìm hiểu khái niệm về chất lỏng huyền phù và chất lỏng nhũ tơng.
Chất lỏng có các cặn bẩn không hoà tan gọi là chất lỏng huyền phù, còn chất lỏng có các cặn bẩn hoặc hạt rắn hoà tan gọi là chất lỏng nhũ tơng. Dầu trên tàu thuỷ vừa là chất lỏng huyền phù vừa là chất lỏng nhũ tơng.
* Có 3 phơng pháp chính lọc dầu bẩn sau đây:
1. Lọc qua bầu lọc: Chỉ lọc sạch các chất lỏng huyền phù có chứa các hạt rắn thể to.
2. Lắng lọc nhờ trọng lực: Dựa trên cơ sở khác nhau về trọng lợng riêng của dầu, nớc và các hạt rắn để tiến hành tách chúng trong các kột lắng.
3. Lọc qua các máy lọc ly tâm: Dựa vào sự chênh lệch về lực ly tâm giữa dầu, n ớc, hạt rắn mà tách chúng ra.
2. Máy lọc dầu ly tâm
Thực hiện việc phân ly ly tâm nhiên liệu và dầu nhờn trên tàu thuỷ, ngời ta thờng sử dụng các loại máy phân ly ly tâm sau đây:
- Máy phân ly dạng trống (hình ống). - Máy phân ly dạng đĩa (hình nón).
a. Máy lọc dầu dạng hình ống
Hình 5-11: Sơ đồ máy lọc ly tâm hình ống
Sơ đồ máy lọc ly tâm dạng trống (bầu lọc hình ống) đợc thể hiện trên hình vẽ. Chi tiết cơ bản của máy là một ống quay hình trụ. Chất lỏng đợc cấp liên tục vào trống hình ống qua lỗ tâm ở bên dới trống quay bao lấy thành trống và do tác dụng của lực ly tâm sẽ tạo trên thành trống một lớp có bề mặt parabôlôit ở trong. Do giá trị của lực ly tâm trong bầu lọc này thờng lớn hơn trọng lực khoảng 12000- 60000 lần nên trong thực tế có thể coi dòng chất lỏng bao quanh thành trống có dạng mặt trụ. Các cặn bẩn trong chất lỏng dới tác dụng của lực ly tâm văng ra ngoại vi và lắng lên thành trống, khi dừng máy lọc thì ta vệ sinh để lấy chúng ra .
Còn các pha của chất lỏng là dầu sạch và nớc liên tục đợc dẫn qua các lỗ phía trên của trống. Máy lọc ly tâm dạng trống có hiệu ứng ly tâm lớn và đợc sử dụng để phân tách theo hai pha "rắn - lỏng"; "lỏng nặng- lỏng nhẹ" hoặc ba pha"rắn - lỏng nặng - lỏng nhẹ".
Số vòng quay của loại máy này khoảng 10000 -20000 v/ph nhng diện tích lắng ly tâm nhỏ do cấu tạo kích thớc hạn chế. Mặt nữa do thể tích buồng chứa bùn cặn nhỏ không thể làm vệ sinh trống nếu không dừng trống lại, nên kiểu dạng trống này hạn chế khả năng sử dụng của nó. Kiểu máy ly tâm dạng trống đ- ợc dùng để làm sạch các chất lỏng ít cáu cặn vì không cần phải tháo ra làm vệ sinh bầu lọc sau mỗi ca.
b. Máy lọc dầu dạng đĩa
Hình 5-12: Máy lọc dầu dạng đĩa
Hiện nay về cơ bản, việc làm sạch nhiên liệu hoặc dầu nhờn trên các đội tầu, ngời ta sử dụng các máy lọc ly tâm dạng đĩa. Cấu tạo máy lọc ly tâm kiểu đĩa khá phức tạp hơn kiểu trống và số vòng quay của bầu vào khoảng 4000-10000 v/phút. Song diện tích lắng gặn ly tâm kiểu đĩa lớn hơn nhiều so với kiểu trống. Mặt khác, trong trờng hợp phân ly hai pha "rắn -lỏng" hay ba pha "rắn - lỏng nặng - lỏng nhẹ" chứa nhiều cặn bẩn, máy lọc ly tâm dạng đĩa có thể xả cặn bằng nhiều phơng pháp: Xả cặn bằng tay, bằng tự động định kỳ, hay kiểu trống xả liên tục theo kiểu vòi phun lúc bầu lọc làm việc. Điều này rất u việt cho việc sử dụng làm sạch dầu cung cấp cho hệ động lực tàu thuỷ theo yêu cầu của việc sử dụng nhiên liệu và dầu nhờn trên tàu thuỷ hiện nay.
Bộ đĩa có dạng hình chóp cụt đợc lắp vào bên trong trống lọc với mục đớch tăng hiệu quả phân ly. Dầu bẩn phân ly đợc cấp từ trên xuống theo đờng phía trong ống trung tâm, chia qua lỗ nhỏ ở nón đáy và chảy vào khoảng không gian giữa các đĩa.
Ngay tại khu vực hàng lỗ khoan trên đĩa, phần lớn lợng nớc lẫn trong dầu bẩn đã bị phân ly ra và chảy ra phía chu vi ngoài chồng đĩa rồi lên phía trên đĩa, phân chia (đĩa đỉnh) và qua cửa vành điều chỉnh (hoặc vít điều chỉnh) đi ra ngoài. Các hạt rắn bị giữ lại và đợc phân tách trong khoảng không gian giữa các khe đĩa.
Dầu đã đợc lọc sạch sẽ đợc lấy ra ngoài từ ngả ra của dầu sạch ở chu vi phớa trong đĩa.Cỏc tạp chất bẩn sẽ được dồn ra phớa ngoài cựng của trống mỏy lọc và chỳng được xả ra ngoài bằng phương phỏp tự động hoặc bằng tay mà khụng cần phải dừng mỏy lọc.
- Tốc độ quay của roto mỏy lọc khoảng 4000 -10000 v/ph. - Sản lượng khoảng 1500 -5000 l/h.
- Sau khi lọc, hàm lượng nước trong dầu khụng quỏ 0,2%, tạp chất cơ học khụng quỏ 0,06%. Cõu hỏi ụn tập :
1. Trỡnh bày định nghĩa và phõn loại mỏy bơm.
2. Trỡnh bày cấu tạo, nguyờn lý hoạt động của bơm ly tõm (cú sẵn hỡnh vẽ).
3. Trỡnh bày cấu tạo, nguyờn lý hoạt động của bơm piston một hiệu lực (cú sẵn hỡnh vẽ). 4. Trỡnh bày cấu tạo, nguyờn lý hoạt động của bơm piston hai hiệu lực (cú sẵn hỡnh vẽ).
5. Trỡnh bày cấu tạo, nguyờn lý hoạt động, đặc điểm của bơm bỏnh răng ăn khớp ngoài (cú sẵn hỡnh vẽ).
6. Trỡnh bày cấu tạo, nguyờn lý hoạt động của bơm cỏnh gạt (cú sẵn hỡnh vẽ).
7. Trỡnh bày nhiệm vụ, cấu tạo, nguyờn lý hoạt động của mỏy nộn khớ piston một cấp (cú sẵn hỡnh vẽ).
8. Trỡnh bày nhiệm vụ, cấu tạo, nguyờn lý hoạt động của mỏy nộn khớ piston hai cấp (cú sẵn hỡnh vẽ).
Chơng VI
Các hệ thống tầu thuỷ
Các hệ thống tàu thuỷ đợc bố trí để phục vụ cho sự an toàn, cho việc sinh hoạt của thuyền viên trên tàu. Chúng thờng đợc chia làm hai loại: Các hệ thống thụng dụng và các hệ thống chuyên dùng.
* Các hệ thống tàu thuỷ thông dụng (bất cứ tàu nào cũng phải có) bao gồm: - Hệ thống nớc dằn tàu (Ballast).
- Hệ thống la canh (Bilge) (hút khô). - Hệ thống cứu hoả (Fire fighting). - Hệ thống nớc sinh hoạt.
- Hệ thống thông gió. - Hệ thống xử lý nớc thải.
- Hệ thống xử lý dầu cặn, rác bẩn.
* Các hệ thống chuyên dùng (chỉ bố trí trên những tàu chuyên dụng nh trên tàu dầu, tàu hoá chất ...).
6-1. Hệ thống nớc dằn tàu (Ballast)
I. Nhiệm vụ:
1. Nâng cao tính ổn định cho con tàu đảm bảo cho con tàu luôn cân bằng (không bị lệch, bị nghiêng). 2. Nâng cao hiệu suất đối với hệ lực đẩy.
Hệ thống ballast dùng khi tàu xếp hàng không đều. Khi tàu không chở hàng (tàu chạy ballast) hoặc khi có ngoại lực tác dụng lên tàu sóng, gió ..
3. Việc điều hành hoạt động của hệ thống ballast đợc thực hiện theo lệnh của sĩ quan boong, thông thờng là Đại phó khi đã nghiên cứu tính ổn định của tàu trong điều kiện khai thác thực tế.