Thiết bị truyền động khí nén là một phần quan trọng trong việc truyền động và điều khiển các máy móc, thiết bị bằng sức mạnh của khí nén. Thiết bị này thường được biết đến là nguồn điều khiển chuyển động có độ tin cậy cao, hiệu quả và an toàn. Vậy thiết bị truyền động khí nén là gì? Bài viết hôm nay sẽ cùng bạn đi giải đáp câu hỏi này và tìm hiểu cách hoạt động và ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Thiết bị truyền động khí nén là gì?
Thiết bị truyền động khí nén có tên tiếng Anh là Pneumatic Actuator hay còn gọi là bộ điều khiển khí nén. Đây là một thiết bị chuyển đổi năng lượng thường là ở dạng khí nén thành chuyển động cơ học. Trong công nghiệp, nó còn được biết đến với tên gọi khác là xi lanh hay xi lanh khí nén.
Bộ truyền động khí nén gồm có một xi lanh, piston và van hoặc cổng. Nó có thể chuyển đổi năng lượng áp suất thành chuyển động cơ học quay hoặc thẳng. Điều này sẽ phụ thuộc vào ứng dụng được sử dụng của truyền động quay khí nén hoặc truyền động thẳng.
Thiết bị truyền động tuyến tính phù hợp để gắn với van góc cho các ứng dụng hơi nước và nhiệt độ cao. Thiết bị truyền động quay khí nén sẽ phù hợp hơn với gắn van một phần tư và tùy thuộc vào đặc điểm kỹ thuật của từng ứng dụng.
Bộ điều khiển khí nén là gì (Ảnh: Internet)
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị truyền động khí nén là gì?
Cấu tạo
Thiết bị truyền động khí nén bao gồm các thành phần chính như:
- Vỏ: Còn được gọi là thân của bộ điều khiên khí nén, nó được làm từ hợp kim nhôm nguyên khối hoặc thép không gỉ. Bề ngoài vỏ được phủ một lớp sơn tĩnh điện giúp tăng khả năng cách điện, chịu được nhiệt độ cao, tuổi thọ cao và chống oxy hóa.
- Piston và bánh răng: Đây là hai bộ phận được kết nối với nhau để tạo chuyển động xoay cho trục van khi cấp khí vào.
- Bulong: Có nhiệm vụ điều chỉnh góc độ đóng mở van cho hợp lý.
- Vòng bi: Đảm nhiệm chức năng làm quá trình hoạt động của thiết bị diễn ra dễ dàng, trơn tru.
- Trục bánh răng: Đây là bộ phận momen xoắn từ piston và truyền lực quay đến trục van, khi đó đĩa van sẽ tạo trạng thái đóng mở cửa van.
- Chốt định vị: Giúp các bộ phận bên trong thiết bị hoạt động theo đúng quy trình và một định dạng nhất định.
- Lò xo đàn hồi: Chỉ được dùng dưới dạng tác động đơn, có chức năng làm đàn hồi lại piston với cơ chế hạ xuống, nâng lên nhờ lực đẩy của khí nén và sự chênh lệch áp suất bên trong thiết bị khí nén.
- Vòng bi bảo vệ: Đảm nhiệm chức năng bảo vệ trục bánh răng khỏi các va đập mạnh.
- Bulong: Bộ phận giúp cô định vỏ ốp ngoài với lưng bộ điều khiển.
- Nắp bộ điều khiển: Có thiết kế hai màu thể hiện hai trạng thái đóng và mở van.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị truyền động khí nén (Ảnh: Internet)
Nguyên lý hoạt động
Để hiểu thêm về thiết bị này, cùng đi tìm hiểu nguyên lý hoạt động của thiết bị truyền động khí nén là gì nhé. Thiết bị này có nguyên lý hoạt động vô cùng đơn giản:
Khi một bộ điều khiển tiếp nhận được nguồn khí nén từ bên ngoài thì các cơ cấu chấp hành xi lanh sẽ ngay lập tức có nhiệm vụ chuyển đổi khí nén thành năng lượng cơ năng đến bộ phận trục bánh răng. Khi đó, bộ phận bánh răng sẽ được liên kết với trục ty của van cơ. Khi trục bánh răng quay tức là trục van quay sẽ làm cho van đóng hoặc mở theo chiều chuyển động.
Với tác động đơn, cần cấp khí liên tục để duy trì được trang thái mở của van. Nếu nguồn khí bị ngắt lập tức thì lò xo đàn hồi sẽ đưa van về trạng thái ban đầu.
Đặc điểm nổi bật của thiết bị truyền động khí nén
Bộ truyền động khí nén có các đặc điểm nổi bật phải kể đến:
- Nguyên lý hoạt động đơn gian, thao tác và sử dụng dễ dàng.
- Hoạt động dựa trên áp lực khí nén có độ an toàn cao, giúp chống hiện tượng cháy nổ xảy ra.
- Thời gian vận hành đóng mở rất nhanh chóng, chỉ tốn khoảng 1 – 3 giây.
- Hoạt động được bình thường ngay cả khi mất điện.
- Phù hợp với nhiều loại van như van bướm, van bi, van cầu, van cổng,…
- Có độ bền cao, hoạt động tốt trong cả môi trường khắc nghiệt bởi nó được thiết kế sản xuất theo tiêu chuẩn IP67.
- Dễ dàng lắp đặt và bảo dưỡng, thay thế.
- Giá thành hợp lý, thấp hơn giá thiết bị truyền động điện.
- Đa dạng mẫu mã, model và thương hiệu giúp khách hàng có thể lựa chọn ra được thiết bị phù hợp nhất với hệ thống của họ.
Truyền động khí nén và những đặc điểm nổi bật (Ảnh: Internet)
Ưu nhược điểm của thiết bị truyền động khí nén
Vậy ưu điểm của thiết bị truyền động khí nén là gì so với các loại thiết bị truyền động khác? Nhìn chung, nó có những ưu điểm vượt trội sau đây:
- Truyền động khí nén sử dụng an toàn hơn so với nhiều loại truyền động khác. Ngoài ra, các thiết bị có thể tích trữ một lượng khí nén nhất định và có thể sử dụng ở bất kỳ đâu mà không sợ cháy nổ.
- Bộ truyền động khí nén rất bền, điều này làm giảm chi phí sửa chữa và bảo dưỡng. Nó cũng có nghĩa là tuổi thọ thiết bị lâu dài với hiệu suất nhất quán và hoạt động liên tục của toàn bộ hệ thống.
- Nhờ độ nhớt động học thấp và tổn thất áp suất thấp trong đường ống mà thiết bị này có thể truyền năng lượng ở một khoảng cách xa.
Tuy nhiên, thiết bị này cũng có một số hạn chế sau đây:
Do truyền động bằng khí nén và đường truyền dài sẽ làm tăng chi phí truyền động van khí lên 10 – 15 lần so với truyền động điện ở cùng công suất. Khi áp suất trong đường ống thay đổi thì tốc độ đóng mở của van cũng thay đổi bởi khí nén có tính đàn hồi lớn nên khó giữ cho đĩa van quay trơn tru. Khí nén được thoát ra khỏi ổ đĩa sau khi nó được thoát ra khỏi ổ đĩa và thường tạo ra tiếng ồn lớn. Với những van lớn thì bộ truyền động khí nén sẽ rất cồng kềnh.
Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén (Ảnh: Internet)
Cách hoạt động và ứng dụng của thiết bị truyền động khí nén là gì?
Thiết bị truyền động khí nén thường được dùng chủ yếu cho điều khiển tự động. Ví dụ như lắp đặt trong các nhà máy xử lý nước, thực phẩm, hóa chất,.. Bên cạnh đó, nó thường được kết hợp với các vạn cơ để tối ưu được khả năng làm việc và tạo thành các van điều khiển khí nén.
- Sử dụng khí nén: Thiết bị truyền động khí nén sử dụng áp lực khí nén để tạo ra chuyển động và lực đẩy cho máy móc từ sản xuất cho đến dây chuyền lắp ráp.
- Ứng dụng rộng rãi: Được dùng trong nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp lắp ráp, sản xuất ô tô và trong các quy trình sản xuất yêu cầu sức mạnh vận hành.
>>> Có thể bạn quan tâm: Thiết bị truyền động quay là gì?
Kết luận
Bài viết trên đây đã chia sẻ đến bạn về thiết bị truyền động khí nén là gì, đặc điểm nổi bật và cách hoạt động của thiết bị này. Nó có vai trò quan trọng trong việc vận hành và điều khiển máy móc công nghiệp. Việc hiểu rõ về ưu điểm và ứng dụng của bộ truyền động khí nén sẽ giúp cải thiện hiệu suất sản xuất và thiết kiệm năng lượng trong nhiều ngành công nghiệp.
Jasmine Wu – Hapoin
