Cập nhật lần cuối ngày 14/11/2023 lúc 08:35 sáng
Bộ truyền động khí nén tiếng anh Pneumatic actuator là một thiết bịđược sử dụng để điều khiển các loại van công nghiệp như van bướm, van bi… Đây là một thiết bị giúp các van được điều khiển tự động, được gọi là van điều khiển khí nén. Bộ truyền động khí nén hoạt động dựa vào áp suất của khí nén. Khí nén cũng là một loại năng lượng, dựa vào áp suất mà nó sinh ra, khi được cấp vào bộ truyền động khí nén, bộ truyền động khí nén sẽ giúp chuyển đổi thành chuyển động cơ học, có 2 loại là truyền động thẳng và truyền động quay.
Bộ truyền động khí nén mang lại nhiều ưu điểm khi sử dụng trong điều khiển các sản phẩm van công nghiệp. Cho khả năng điều khiển van công nghiệp nhanh chóng, chính xác.
Bộ truyền động khí nén được cấu tạo từ rất nhiều các chi tiết, tuy nhiên cấu tạo chính của bộ truyền động khí nén bao gồm một số các thành phần như sau:
Vỏ bộ truyền động: Vỏ bộ truyền động là bộ phận chính bảo vệ bộ truyền động, các chi tiết của bộ truyền động cần được bảo vệ khỏi các sự tác động bên ngoài vì vậy cần phải có vỏ bộ truyền động để bảo vệ. Bên cạnh đó, vỏ bộ truyền động là bộ phận giúp cấu trúc bộ truyền động khí nén.
Trục bộ truyền động: Trục bộ truyền động sẽ được kết nối với trục của van bướm, van bi. Truyền chuyển động của bộ truyền động khí nén thành chuyển động của van.
Piston: Piston chính là bộ phận chính giúp cho hoạt động của bộ truyền động khí nén được hoạt động, nó nhận áp lực từ khí nén để chuyển động, cũng từ đó, truyền chuyển động tới trục bánh răng để có thể chuyển hóa áp suất khí nén thành chuyển động cơ học.
Trục bánh răng: Trục bánh răng nhận chuyển động tuyến tính của piston thông qua liên kết bánh răng. Nhờ trục bánh răng này, từ chuyển động tuyến tính của piston có thể chuyển hóa thành chuyển động quay để điều chỉnh được hoạt động của van bướm và van bi.
Chốt định vị: Giúp định vị vị trí của trục bánh răng.
Lò xo: Lò xo thường được thiết kế trong các sản phẩm bộ truyền động khí nén tác động đơn, lò xo sẽ hỗ trợ hoạt động đóng, mở của bộ truyền động khí nén. Vì vậy, bộ truyền động khí nén này sẽ chỉ sử dụng khí nén trong một chu trình đóng mở.
Gioăng làm kín: Gioăng làm kín có chức năng chính là làm kín buồng khí giúp tăng cao hiệu suất hoạt động của khí nén.
Các sản phẩm bộ truyền động khí nén dạng thẳng có cấu tạo khác nhau với các dòng sản phẩm khác nhau đó là: Bộ truyền động khí nén piston, bộ truyền động khí nén dạng màng ngăn. Cấu tạo của từng loại bộ truyền độn khí nén về cơ bản như sau:
Piston: Piston là một bộ phận nằm trong buồng chứa khí nén, piston này có thể chuyển động lên xuống ở trong buồng chứa dựa vào áp suất của khí nén. Piston được liên kết trực tiếp với bộ phận trục giúp điều khiển hoạt động của van nâng lên hạ xuống theo piston.
Lò xo: Lò xo được lắp đặt trong bộ truyền động khí nén piston dạng tác động đơn, nó là bộ phận giúp hỗ trợ hoạt động đóng hoặc mở của bộ truyền động. Nó được kết nối cùng piston và hoạt động dựa vào lực hồi của bản thân để đẩy piston về vị trí ban đầu.
Trục bộ truyền động: Trục bộ truyền động được liên kết với piston và liên kết với trục của van. Trục bộ truyền động chuyển động lên xuống theo chuyển động của piston, nó sẽ điều khiển van đóng hoặc mở dựa theo chuyển động của trục này.
Buồng chứa khí nén: Buồng chứa khí nén hay vỏ bộ truyền động là cấu tạo bên ngoài của bộ truyền động tạo thành cấu trúc của bộ truyền động.
Bộ truyền động khí nén dạng màng có cấu tạo tương tự bộ truyền động khí nén Piston. Tuy nhiên, bộ truyền động khí nén dạng màng được thiết kế với bộ phận chuyển động là màng ngăn được cấu tạo từ vật liệu có độ đàn hồi cao. Cấu tạo của bộ truyền động khí nén dạng màng có cấu tạo từ một số các bộ phận như sau:
Màng ngăn: Màng ngăn được cấu tạo từ vật liệu có khả năng đàn hồi cao. Bộ phần màng ngăn nay có khả năng chuyển động lên xuống dựa vào áp suất của khí nén bởi màng ngăn này có khả năng đàn hồi tốt lên có thể chuyển động lên xuống.
Lò xo: Lò xo là bộ phận được kết nối với bộ phận màng ngăn để hỗ trợ hoạt động đóng mở của màng ngăn này. Các bộ truyền động được thiết kế lắp đặt lò xo là sản phẩm bộ truyền động dạng tác động đơn. Lò xo này thực hiện đóng hoặc mở trong một chu trình của bộ truyền động trong khi chu trình còn lại sử dụng khí nén để điều khiển.
Trục bộ truyền động: Trục bộ truyền động liên kết với màng ngăn, trục bộ truyền động chuyển động lên xuống và điều khiển hoạt động đóng mở của màng ngăn.
Vỏ ngoài: Vỏ ngoài bộ truyền động là bộ phận cấu trúc bên ngoài của bộ truyền động. Vỏ ngoài bộ truyền động được phân thành hai ngăn, phân cách bởi màng ngăn.
Giá đỡ: Giá đỡ của bộ truyền động thiết kế gắn với thân van sử dụng.
Bộ truyền động khí nén hoạt động dựa vào áp suất của khí nén. Bộ khí nén giúp chuyển hóa áp suất khí nén thành chuyển động cơ học, cụ thể ở đây là chuyển động xoay và chuyển động thẳng để điều khiển hoạt động của van hoặc các thiết bị thừa hành khác.
Để dễ dàng sự miêu tả sự hoạt động của bộ truyền động khí nén, chúng ta tạm chia hoạt động của chúng làm 2 chu trình đó là: chu trình đóng và chu trình mở.
Hoạt động của các thiết bị truyền động bằng khí nén thì được chia ra làm hai loại đó là tác động đơn và tác động kép:
Bộ khí nén truyền động quay lại được chia làm hai loại đó là dạng tác động đơn và dạng tác động kép. Đối với hai loại này, nó sẽ có nguyên lý hoạt động khác nhau. Tuy nhiên, nhìn chung các sản phẩm bộ khí nén này đều có điểm chung đó là hoạt động dựa trên áp suất của khí nén.
Khi khí nén được cấp vào, khí nén có áp suất sẽ làm cho piston của bộ khí nén chuyển động, piston được liên kết với trục bánh răng, vì vậy trục bánh răng có thể chuyển động quay và trục của bộ truyền động sẽ quay theo, đó là cách tạo ra chuyển động cảu bộ khí nén quay. Tùy vào cơ cấu hoạt động, bộ khí nén sẽ chuyển động đóng bằng lò xo hoặc bằng khí nén.
Bộ truyền động khí nén dạng thẳng hoạt động với hai dạng chính đó là dạng bộ truyền động khí nén tác động đơn và bộ truyền động khí nén tác động kép.
Hoạt động của bộ truyền động khí nén dạng thẳng tác động đơn và bộ truyền động khí nén dạng thẳng tác động kép sẽ có sự khác biệt.
Nguyên lý hoạt động cụ thể của từng loại như sau:
Bộ truyền động khí nén dạng thẳng tác động đơn hoạt động chỉ với 1 chu trình khí nén, chu trình còn lại sẽ hoạt động dựa vào lực của lò xo. Chính vì thế, bộ truyền động khí nén này được gọi là bộ truyền động khí nén tác động đơn.
Khi khí nén được cấp vào một đầu của buồng chứa khí nén, khí nén được cấp vào sẽ tạo thành áp suất làm cho màng ngăn của bộ truyền động bị tác động và chuyển động lên hoặc xuống tùy vào vị trí của màng ngăn và nguồn khí nén cấp vào. Điều này sẽ làm cho trục bộ truyền động chuyển động lên xuống cùng và điều khiển van đóng hoặc mở. Với chu trình đóng/ mở còn lại, bộ truyền động khí nén dạng thẳng tác động đơn sẽ sử dụng lực của lò xo để tác động nâng lên hoặc hạ xuống màng ngăn.
Bộ truyền động khí nén dạng thẳng tác động kép hoạt động đóng và mở đều dựa vào khí nén được cấp vào. Khi khí nén được cấp vào một đầu của bộ truyền động, áp suất khí nén sẽ làm cho màng ngăn của bộ truyền động chuyển động lên xuống đóng / mở. Với chu trình còn lại khí nén được cấp vào đầu còn lại để mở/ đóng van.
Cấu tạo của một bộ truyền động khí nén tác động đơn sẽ có thêm bộ phận lò xo. Chính vì vậy, hoạt động của bộ truyền động khí nén tác động đơn này đóng mở bằng khí nén chỉ một chu trình, chu trình còn lại sẽ hoạt động dựa vào lực của lò xo.
Bộ truyền động khí nén tác động kép cấu tạo của nó sẽ không có lò xo như bộ truyền động khí nén tác động đơn.
Vì vậy, bộ truyền động khí nén tác động kép điều khiển đóng mở hoàn toàn dựa vào khí nén. Cả chu trình đóng và chu trình mở, bộ truyền động khí nén dạng này đều dựa vào áp lực khí nén để điều khiển.
Đặc điểm của bộ truyền động khí nén đó chính là nó có khả năng đóng ngắt nhanh chóng bởi vì thời gian mà bộ khí nén hoạt động đóng mở các sản phẩm rất nhanh chóng. Thiết bị truyền động khí nén có thời gian đóng mở nhanh hơn bộ truyền động điện. Việc bộ khí nén đóng mở nhanh chóng giúp việc điều chỉnh các van trở nên dễ dàng hơn rất nhiều, tránh thất thoát lưu chất.
Bộ khí nén có hoạt động tương đối đơn giản và dễ dàng trong quá trình sử dụng
Hoạt động của bộ khí nén cũng rất an toàn, nó an toàn khi sử dụng, tránh gây ra cháy nổ như các sản phẩm điện. Nó hoạt động bằng khí nén chứ không phải bằng điện, nên với các vị trí nguy hiểm, dễ có nguy cơ cháy nổ, nó sẽ đảm bảo an toàn hơn.
Đối với các bộ khí nén, nó có mức giá rẻ hơn so với các bộ điện. Vì vậy, nó có thể giúp giảm được chi phí cho việc lắp đặt.
Bộ khí nén có độ bền cao, có tuổi thọ lâu dài vì vậy các sản phẩm bộ khí nén có thể sử dụng trong thời gian lâu dài. Các sản phẩm bộ khí nén này giúp giảm thiểu chi phí sửa chữa, bảo dưỡng, bảo trì.
Bộ truyền động khí nén cũng sẽ có những nhược điểm nhất định trong quá trình sử dụng:
Bộ khí nén cho khả năng đóng ngắt nhanh chóng, những cũng chính vì khả năng đóng ngắt nhanh chóng này, nó có thể gây ra tình trạng búa nước. Việc đóng ngắt nhanh, đột ngột đối với một số sản phẩm van công nghiệp, đặc biệt khi được lắp đặt trong hệ thống có áp suất lớn, rất dễ gây ra tình trạng búa nước. Tình trạng búa nước này xảy ra thường gây ảnh hưởng đến đường ống, chất lượng đường ống.
Bộ khí nén tuy không sử dụng điện để điều khiển nhưng quá trình tạo ra khí nén để sử dụng với bộ khí nén thì lại cần sử dụng điện năng, nên việc sử dụng bộ khí nén với mục đích tiết kiệm điện năng là hoàn toàn sai lầm.
Và cũng vì vậy, trong hệ thống vẫn sử dụng điện, nên cần cân nhắc đến yếu tố an toàn này.
Bộ khí nén có chi phí đầu tư tương đối. Bộ khí nén cần sử dụng khí nén để hoạt động vì vậy cần phải có hệ thống khí nén để cấp khí nén cho nó. Tuy bộ khí nén có giá thành rẻ nhưng chi phí đầu tư lại cao.
Bộ khí nén cũng gây ra tiếng ồn lớn khi hoạt động, nó gây ô nhiễm tiếng ồn trong hệ thống.
Bộ định vị khí nén: Bộ định vị khí nén hay còn được gọi là Positioner, bộ định vị khí nén thường được lắp đặt với bộ khí nén giúp chuyển đổi tín hiệu đầu vào 4 – 20 mA hoặc 3-15 Psi thành đầu ra khí nén với tỉ lệ khác nhau. Việc điều chỉnh khí nén đầu ra với tỉ lệ khác nhau giúp cho hoạt động của bộ khí nén có thể điều chỉnh hoạt động của van tốt, giúp van có khả năng điều tiết lưu lượng. Các sản phẩm bộ định vị khí nén được lắp đặt với bộ khí nén, tạo thành bộ khí nén tuyến tính.
Limit Switch Box: Còn được gọi là bộ hiển thị vị trí đóng mở van, thường được lắp đặt cùng bộ truyền động khí nén. Đúng như tên gọi của sản phẩm này, bộ hiển thị vị trí đóng mở van có mục đích chính đó chính là hiển thị vị trí đóng mở hiện tại, tức thời của van, của bộ truyền động khí nén. Ngoài chức năng hiển thị nó còn truyền tín hiệu về trạng thái đóng mở hiện tại về tủ điện, tiện lợi cho quá trình kiểm soát.
Van điện từ khí nén: Van điện từ khí nén có tên tiếng Anh là Preunmatic solenoid valve, nó là một sản phẩm van điều hướng, được lắp đặt với bộ khí nén giúp định vị hướng của dòng khí nén cấp cho bộ khí nén. Van điện từ khí nén hoạt động dựa trên từ trường và sử dụng năng lượng điện được cấp vào đẻ hoạt động.
Tiêu âm khí nén: Tiêu âm khí nén được lắp đặt với bộ khí nén cũng bởi vì mục đích chính là để khắc phục tình trạng ô nhiễm tiếng ồn do bộ khí nén gây ra khi hoạt động. Tiêu âm khí nén khi được gắn vào bộ khí nén sẽ giúp giảm thiểu tiếng ốn do khi nén gây ra.
Bộ truyền động khí nén thường được sử dụng với các sản phẩm van công nghiệp, điều khiển các hoạt động đóng mở, đóng ngắt, điều tiết của các van công nghiệp.
Bộ truyền động khí nén với từng loại sẽ co tính ứng dụng khác nhau. Với các sản phẩm bộ truyền động khí nén dạng quay, các van công nghiệp được sử dụng với bộ truyền động khí nén này đó là van bi, van bướm. Với các bộ truyền động khí nén dạng thẳng, các van công nghiệp được sử dụng với bộ truyền động này gồm có các van công nghiệp như van cầu, van cổng, van dao…
Khi nó được kết hợp với các sản phẩm van công nghiệp, nó tạo thành một sản phẩm van điều khiển khí nén hoàn chỉnh giúp việc điều khiển van đơn giản hơn.
Một số các ứng dụng sử dụng các sản phẩm van điều khiển khí nén đó là:
Trong các hệ thống công nghiệp, các hệ thống vận chuyển, cấp nước sạch, thoát nước thải, là các hệ thống thường sử dụng các sản phẩm van công nghiệp để đóng ngắt, điều tiết lưu lượng. Việc sử dụng các sản phẩm điều khiển khí nén giúp tự động hóa quá trình điều khiển.
Trong một số các ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác, công nghiệp hóa dầu, công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, công nghiệp chế biến giấy…
Người ta thường sử dụng van khí nén khi muốn tự động hóa quá trình điều khiển hệ thống.
Tài liệu tham khảo:
Le Dang (xác minh chủ tài khoản) –
Bộ truyền động khí nén