Máy thổi khí là thiết bị không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp và đời sống. Để nắm vững nguyên lý làm việc cũng như cách lựa chọn, vận hành máy hiệu quả, trước tiên ta cần hiểu rõ về cấu tạo của máy thổi khí. Bài viết này Thiết bị dụng cụ kỹ thuật Hitami sẽ giải đáp chi tiết cấu tạo và cơ chế hoạt động của các loại máy thổi khí phổ biến hiện nay.
Máy thổi khí là gì?
Máy thổi khí là thiết bị dùng để tạo ra luồng khí có áp suất cao hơn áp suất khí quyển. Máy sử dụng cơ cấu cánh quạt quay để hút và nén không khí, tạo ra dòng khí chuyển động với lưu lượng và áp suất mong muốn. Máy thổi khí có thể cung cấp luồng khí liên tục hoặc ngắt quãng tùy theo nhu cầu sử dụng.
Tầm quan trọng và ứng dụng chung của máy thổi khí
Cấu tạo của máy thổi khí giúp chúng phát huy tác dụng trong vô vàn lĩnh vực như:
- Cung cấp oxy cho quá trình lên men, nuôi cấy vi sinh vật.
- Tăng cường sự hòa trộn và khuấy đảo chất lỏng.
- Thổi khí để vận chuyển nguyên vật liệu dạng bột, hạt.
- Tạo dòng khí để làm mát, sấy khô sản phẩm.
- Sục khí tạo bọt để tách các chất ô nhiễm trong xử lý nước thải.
- Cung cấp oxy cho ao hồ nuôi trồng thủy sản.
Phân loại máy thổi khí
Tùy vào cấu tạo của máy thổi khí, nguyên lý hoạt động và công suất mà người ta chia chúng thành các nhóm khác nhau,
Phân loại theo cấu tạo và nguyên lý hoạt động
- Máy thổi khí kiểu Roots (Roots blowers): Gồm 2 rotor hình số 8 quay ngược chiều nhau, ép không khí vào khoảng không giữa chúng và thân máy.
- Máy thổi khí cánh gạt (Lobe blowers): Hoạt động nhờ 2 trục có 2-3 cánh hình cánh cung quay đồng tâm, ép không khí ra ngoài.
- Máy thổi khí ly tâm (Centrifugal blowers): Dùng bánh công tác ly tâm để hút gió vào tâm và thổi ra ngoài nhờ lực ly tâm.
- Máy thổi khí kiểu hướng trục (Axial blowers): Cánh quạt xoắn ốc đẩy không khí dọc trục quay, đạt lưu lượng lớn.
Phân loại theo mục đích sử dụng hoặc công suất
- Máy thổi khí mini: Công suất nhỏ dưới 1 kW, dùng cho hồ cá cảnh, bể thủy sinh.
- Máy thổi khí con sò: Công suất vừa phải 0.5 – 4 kW, dùng cho nuôi trồng thủy sản quy mô nhỏ, xử lý nước thải sinh hoạt.
- Máy thổi khí công nghiệp: Công suất lớn 3 – 50 kW, sử dụng cho xử lý nước thải công nghiệp, cấp khí nuôi vi sinh, san hô, vận chuyển nguyên liệu.
Cấu tạo chi tiết các bộ phận chính của máy thổi khí
Cấu tạo của máy thổi khí:
Đầu máy thổi khí
Đầu thổi là bộ phận quan trọng nhất quyết định đến hiệu suất và chất lượng dòng khí. Trong cấu tạo của máy thổi khí, đầu thổi thường gồm:
- Thân vỏ bằng gang hoặc hợp kim nhôm đúc, tạo buồng nén kín khít.
- Cánh quạt (rotor) làm bằng vật liệu chịu mài mòn, quay với tốc độ cao để nén khí.
- Trục quay, đầu trục là chi tiết truyền chuyển động từ động cơ tới cánh quạt.
- Ổ bi, vòng đệm dầu giúp bôi trơn và giữ trục quay ổn định.
- Bánh răng định vị hai trục quay thẳng hàng và giữ khoảng hở giữa rotor.
Động cơ và hệ thống truyền động
Động cơ điện là nguồn sức mạnh chính trong cấu tạo của máy thổi khí. Chúng tạo ra moment xoắn để quay trục và các cơ cấu máy. Công suất và tốc độ quay của động cơ được tính toán phù hợp với lưu lượng và áp suất yêu cầu.
- Động cơ điện một chiều hoặc xoay chiều tùy công suất máy, cung cấp năng lượng quay cho đầu máy.
- Khớp nối mềm hoặc dây curoa dẫn động từ động cơ tới trục máy thổi.
- Tủ điện điều khiển động cơ với các thiết bị bảo vệ quá tải, chạm chập.
Khung máy, vỏ bảo vệ
Trong cấu tạo của máy thổi khí, khung máy đóng vai trò như bộ xương, là nơi để gắn động cơ và đầu thổi. Nó thường được đúc bằng gang hoặc hàn từ thép tấm dày. Các chi tiết trong khung máy cần có độ cứng vững cao, chịu được rung động trong thời gian dài.
- Khung máy chịu lực làm bằng thép hoặc gang đúc, đỡ động cơ và đầu thổi.
- Chân đế có bộ giảm chấn cao su hoặc lò xo chống rung.
- Vỏ bảo vệ bằng thép, nhựa chống ồn và va đập cho các chi tiết bên trong.
Các phụ kiện quan trọng khác
Để nâng cao độ an toàn, tin cậy và hiệu quả làm việc, cấu tạo của máy thổi khí còn bao gồm:
- Phin lọc khí nạp loại thô và tinh khử bụi bẩn, giảm mài mòn cánh quạt.
- Van an toàn xả áp khi áp suất đầu ra vượt ngưỡng cho phép.
- Van điều tiết lưu lượng và van một chiều.
- Ống giảm thanh tiêu âm ở cửa nạp và xả.
- Thiết bị bôi trơn tự động cấp dầu cho ổ đỡ, bánh răng.
Nguyên lý hoạt động chung của máy thổi khí
Sau khi tìm hiểu cấu tạo của máy thổi khí, ta có thể nắm được nguyên lý hoạt động tổng quát của chúng. Khi cấp điện, động cơ quay làm trục đầu máy và cánh quạt chuyển động với tốc độ cao. Nhờ profile đặc biệt của rotor và khe hở nhỏ với thân máy, không khí được hút vào buồng nén, nén lại rồi đẩy ra ngoài ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển. Một phần khí nén quay trở lại buồng nén theo profile của cánh quạt tạo thành luồng khí liên tục với lưu lượng ổn định. Dòng khí áp suất cao được dẫn ra đường ống tới vị trí sử dụng. Máy thổi khí được trang bị hệ thống bôi trơn và làm mát liên tục cho các bộ phận chuyển động.
Ứng dụng cụ thể của máy thổi khí trong các lĩnh vực
Ứng dụng của máy thổi khí trong từng lĩnh vực:
Ứng dụng trong xử lý nước thải
Máy thổi khí tạo bọt khí làm tăng hiệu quả của quá trình sục khí trong các bể sinh học hiếu khí. Bọt khí nhỏ li ti hòa trộn nước và vi sinh vật tốt hơn, tăng diện tích tiếp xúc giữa khí – lỏng. Máy cũng tạo dòng nước xoáy trộn đều chất ô nhiễm và bùn hoạt tính. Các chất ô nhiễm dạng lơ lửng được bám vào bọt khí nổi lên bề mặt và tách ra khỏi dung dịch.
Ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản
Máy thổi khí sục oxy cho ao hồ nuôi tôm, cá. Chúng cung cấp oxy hòa tan cho các sinh vật thủy sinh. Dòng khí đi qua màng sục tạo hàng triệu bọt khí li ti, tăng tối đa diện tích trao đổi khí. Máy thổi tạo dòng chảy tuần hoàn trong ao, phá vỡ các lớp phân tầng, cải thiện chất lượng nước. Đồng thời cũng hỗ trợ quá trình quang hợp của tảo và thực vật.
Ứng dụng trong công nghiệp
Máy thổi khí được dùng để:
- Tạo dòng vận chuyển nguyên vật liệu dạng bột, hạt như gỗ, tro, xi măng…
- Cung cấp khí cho lò đốt, lò hơi, lò luyện để nâng cao hiệu suất cháy.
- Thổi mát và sấy khô sản phẩm trong công nghiệp chế biến thực phẩm, thuốc.
- Cung cấp khí nén cho các máy móc, thiết bị chấp hành khí nén.
- Lấy mẫu, lọc bụi, khử trùng không khí trong phòng sạch.
Ứng dụng khác trong đời sống
Từ cấu tạo của máy thổi khí, người ta đã phát triển thêm nhiều chủng loại với kích cỡ và công suất khác nhau để phục vụ nhu cầu đời sống hàng ngày:
- Máy thổi oxy cho bể cá: cung cấp khí sạch, loại bỏ các khí độc, làm đẹp bể.
- Máy thổi dùng trong mô hình: cỡ nhỏ gọn để gắn trên các mô hình máy bay, tàu, xe, tạo lực đẩy theo nguyên lý phản lực.
- Quạt thổi hút bụi công nghiệp: dùng trong nhà máy hoặc các xưởng sản xuất, tạo luồng khí mạnh để hút bụi, mùi và thải ra ngoài.
Các dòng máy thổi khí phổ biến trên thị trường hiện nay
Hiện nay, trên thị trường có nhiều thương hiệu cung cấp máy thổi khí chất lượng, mỗi loại có cấu tạo và ưu điểm khác nhau. Chẳng hạn như:
- Máy thổi khí Robuschi với cấu tạo chắc chắn, bền bỉ, phù hợp với điều kiện khắc nghiệt của các ngành công nghiệp nặng như khai khoáng, luyện kim, xi măng.
- Máy thổi khí Howden Roots có cấu tạo đơn giản nhưng cho lưu lượng khí rất cao, được ứng dụng phổ biến trong hệ thống vận chuyển khí nén.
- Máy thổi khí Hitachi với cấu tạo nhỏ gọn, trọng lượng thấp nhưng hiệu suất làm việc cao, thường được lắp trong các trạm xử lý nước thải, nuôi trồng thủy sản.
- Máy thổi khí Longtech có cấu tạo gọn nhẹ, hoạt động ổn định, giá thành hợp lý nên được nhiều doanh nghiệp Việt Nam tin dùng.
Như vậy, chúng ta đã cùng tìm hiểu chi tiết về cấu tạo của máy thổi khí, từ các bộ phận chính như đầu thổi, động cơ, khung máy đến những phụ kiện đi kèm. Theo Thiết bị dụng cụ kỹ thuật Hitami việc hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động sẽ giúp người dùng vận hành và bảo trì máy an toàn, hiệu quả. Đồng thời dựa trên đặc điểm cấu tạo và ứng dụng thực tế mà ta có thể lựa chọn được dòng máy thổi khí phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng của mình.
