Bộ truyền động khí nén

Cập nhật lần cuối ngày 24/07/2023 lúc 03:35 chiều

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các thiết bị ngành van được sử dụng trong nhiều lĩnh vực cần phải đáp ứng được những yêu cầu cao hơn về độ bền, chịu được điều kiện làm việc khắc nghiệt hơn và khả năng điều khiển từ xa, để có thể điều khiển van từ xa nhà sản xuất sẽ lắp van với các thiết bị truyền động.

Có hai loại bộ truyền động chính được sử dụng trên các thiết bị van là: Bộ truyền động điện và bộ truyền động khí nén.

Hôm nay mình sẽ giới thiệu đến bạn đọc, bộ truyền động khí nén dùng cho van.

Bộ truyền động khí nén là gì?

Bộ truyền động khí nén tên tiếng anh là (Pneumatic actuator), hay còn được gọi với cái tên là bộ điều khiển bằng khí nén.

Bộ truyền động khí nén dùng cho vàn là một thiết bị được lắp đặt trên các loại van điều khiển, có chức năng chuyển đổi áp lực của khí nén, thành chuyển động phù hợp nhằm mục đích điều khiển các hoạt động của van, nhờ vào các cơ cấu đặc biệt bên trong bộ truyền động.

Ví dụ:

• Với các thiết bị van bướm hoặc van bi, bộ truyền động sử dụng khí nén phải tạo ra được chuyển động quay có chiều phù hợp, có độ lớn của momen xoắn vừa đủ, tốc độ quay cũng không được quá nhanh hay quá chậm (tùy thuộc vào từng loại van, áp suất lưu chất và tốc độ dòng chảy,…).
• Với các thiết bị như van cổng hoặc van cầu, chuyển động được bộ truyền khí nén tạo ra là chuyển động thẳng, có hành trình lên xuống của ty bộ điều khiển vừa đủ, đồng thời tốc độ dịch chuyển cũng cần được điều chỉnh hợp lý cho từng thiết bị và từng hệ thống khác nhau.

Phân loại bộ điều khiển khí nén dùng cho van

Xuất phát từ việc có rất nhiều loại van và nguyên lý hoạt động của chúng khác nhau, tiếp theo đó là yêu cầu về chế độ làm việc về tính năng,… Nên chủng loại của thiết bị truyền động sử dụng khí nén của van cũng rất đa dạng và phong phú.

Ta có thể phân loại thiết bị này thành hai loại cơ bản nhất đó là: Bộ truyền động khí nén chuyển động quay, bộ truyền động khí nén chuyển động thẳng (kiểu chuyển động quay sử dụng cho các thiết bị van bi và van bướm, kiểu chuyển động thẳng đứng được sử dụng cho và cổng và van cầu).

Bộ truyền động khí nén chuyển động quay

Đây là kiểu bộ truyền động được sử dụng khá nhiều tại Việt Nam, dùng để lắp đặt trên các thiết bị van bi điều khiển khí nén hoặc van bướm, khi hoàn thành quá trình lắp đặt trục van và trục bộ truyền động được liên kết với nhau, cho phép chuyển động quay của thiết bị này được truyền xuống thân van, từ đó thay đổi trạng thái đóng mở và điều tiết của van.

Bộ truyền động khí nén tác động đơn

Tên gọi của loại bộ truyền động này bắt nguồn từ cách thức hoạt động của nó, khí nén sẽ chỉ tác tác động vào một chiều quay của bộ truyền động (có thể là chiều qua đóng van hoặc chiều quay mở van, phụ thuộc vào thiết kế), chiều còn lại được tác động bằng hệ các lò xo hồi vị, được đặt bên trong bộ truyền động, cấu tạo chi tiết của bộ truyền động sẽ có khác biệt, phụ thuộc vào các nhà sản xuất, nhưng cấu tạo căn bản và nguyên lý hoạt động là không có sự khác biệt.

Bộ truyền động khí nén tác động kép

Tương tự như bộ truyền động sử dụng khí nén tác động đơn, thì kiểu bộ truyền động sử dụng khí nén kiểu tác động kép này, cũng đã phần nào đó thể hiện cách thức hoạt động của nó qua tên gọi, ở đây ta có áp lực của khí nén sẽ tác động lên cả hai chiều đóng và mở của thiết bị, vậy nên bên trong bộ truyền động loại này sẽ không có hệ thống lò xo.

Bộ truyền động khí nén quay 90 độ

Kiểu bộ truyền động phổ biến thường được sử dụng trên các thiết bị van bướm và van bi 2 ngã thông thường, với hành trình góc quay giới hạn từ 0 độ đến 90 độ, sử dụng thiết bị này cho phép điều khiển van bướm và van bi hai cửa, với các chức năng đóng hoặc mở hoàn cùng và điều tiết lưu lượng nếu được lắp đặt một số loại phụ kiện.

Bộ truyền động khí nén quay 180 độ

Thiết bị truyền động khí nén có góc quay 180 độ ít được sử dụng hơn rất nhiều so với kiểu 90 độ, nó thích hợp để sử dụng trên các thiết bị van bi ngã, vì kiểu van này rất ít khi được sử dụng cộng thêm, trong nhiều trường hợp có thể lắp thiết bị truyền động 90 độ (sử dụng bộ truyền động này sẽ hạn chế một vài tính năng của thiết bị), nên loại bộ truyền quay 180 độ lại càng ít được sử dụng hơn.

Hình ảnh bên dưới thể hiện các trạng thái làm việc của một thiết bị van bi 3 ngã, sử dụng bộ điều khiển khí nén 180 độ.

Bộ truyền động khí nén chuyển động thẳng

Kiểu bộ truyền động thẳng được sử dụng trên các thiết bị van cổng và van cầu điều khiển khí nén, những thiết bị có nguyên lý hoạt động dựa vào việc nâng hạ cánh van hoặc đĩa van, thường các loại van này cũng kích thước khá lớn, đòi hỏi bộ truyền động phải tạo ra hành trình di chuyển đủ dài, kèm theo lực tác động đủ lớn để đĩa van được ép chặt vào vòng đệm thân van.

Có hai kiểu bộ truyền động khí nén chuyển động thẳng, được phân loại dựa trên cấu tạo: Bộ truyền động khí nén chuyển động thẳng dạng màng và bộ truyền động khí nén xylanh.

Bộ truyền động khí nén dạng màng

Bộ truyền động khí nén dạng màng, được sử dụng trên các thiết bị van cầu và van cổng điều khiển khí nén.

Đặc điểm của thiết bị này là có kích thước khác lớn, thao tác đóng mở nhanh, làm việc tin cậy ổn định có độ bền cao, thiết bị này cũng được chia ra làm hai dòng sản phẩm nhỏ hơn và kiểu tác động đơn và tác động kép.

Bộ truyền động xylanh khí nén

Xylanh khí nén được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, gần như thiết bị này luôn có trong tất cả các hệ thống máy móc và dây chuyền sản xuất, ưu điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động đơn giản, mang lại cho thiết bị độ bền cao.

Thiết bị truyền động xylanh khí nén được sử dụng trên các thiết bị van dao điều khiển khí nén, một dạng van cổng với đĩa van được thiết kế tối giản hóa.

Cấu tạo của bộ truyền động khí nén

Bộ truyền động khí nén dùng cho van có cấu tạo khá phức tạp, bao gồm rất nhiều các chi tiết cấu thành.

Các thiết bị bộ truyền động khí nén có sự khác biệt nhỏ về cấu tạo, giữa các chủng loại van và các đơn vị sản xuất, những nhìn chung các bộ truyền động khí nén có những kiểu cấu tạo cơ bản dưới đây.

Cấu tạo của bộ truyền động khí nén chuyển động quay

Bộ truyền động khí nén chuyển động quay, sử dụng cho van bi và van bướm được cấu tạo từ các bộ phận chính sau:

1. Chi tiết hiển thị trạng thái đóng mở: Là phần trục bộ điều khiển được thiết kế nhô lên, được lắp thêm một nắp nhựa có ký hiệu đóng mở van, khi cần có thể tháo chi tiết nắp nhựa để lắp thêm bộ limit switch box.
2. Vòng đệm làm kín trục bộ truyền động: Chi tiết được chế tạo từ teflon, có nhiệm vụ làm kín ở vị trí liên kết trục của bộ điều khiển với thân vỏ.
3. Thân vỏ: Các thiết bị truyền động sử dụng khí nén tạo ra chuyển động qua hiện tại, có chi tiết thân vỏ được làm từ nhôm (loại phổ biến) hoặc inox (ít được sử dụng hơn). Chi tiết này đóng vai trò như một xylanh, nó vừa có tác dụng bảo vệ vừa định hướng chuyển động của piston khi chịu tác động từ áp lực của khí nén.
4. Nắp bộ truyền động: Gồm hai chi tiết lắp ở hai đầu bộ truyền động, được cố định bằng các vít cấy, dễ dàng tháo lắp để vệ sinh và bảo dưỡng (thường bộ truyền động khí nén không cần bảo dưỡng, nếu làm việc theo đúng khuyến cáo từ nhà sản xuất), là một chi tiết thuộc phần thân vỏ, nắp cũng được chế tạo từ nhôm hóa cứng và được sơn phủ một lớp sơn epoxy.
5. Piston: Gồm hai piston giống nhau được lắp đặt đối xứng, trên mỗi piston được đúc liền thêm một thanh răng, nhôm là loại vật liệu được sử dụng để chế tạo hai chi tiết này.
6. Bánh răng liền trục: Được chế tạo từ thép công cụ có độ cứng và độ bền cao và được mạ kẽm, sự ăn khớp của trục bánh răng và thăng răng của piston, sẽ biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục.
7. Lò xo: Gồm hai hệ lò xo giống nhau, mỗi hệ bao gồm nhiều lò xo tác động lên mỗi piston (chú ý bộ truyền động khí nén tác động kép không có hệ các lò xo này). Các lò xo được chế tạo từ thép không gỉ, đảm bảo độ cứng và độ đàn hồi theo như tiêu chuẩn thiết kế.
8. Gioăng piston thứ nhất: khác với gioăng làm kín thân van, chi tiết này có nhiệm vụ làm kín vị trí khe hở tồn tại giữa piston và thân vỏ, ngăn không cho khí nén tràn qua các khoang cạnh nhau bên trong thân bộ truyền động.
9. Gioăng piston thứ 2.
10. Vít cấy: Chi tiết có nhiệm vụ cố định và hỗ trợ liên kết nắp và thân vỏ.

Cấu tạo của bộ truyền động khí nén chuyển động thẳng

Bộ truyền động khí nén tạo ra chuyển động theo phương thẳng đứng, được sử dụng cho các thiết bị van cổng hoặc van cầu điều khiển khí nén, thiết bị này có cấu tạo cơ bản gồm các bộ phận chính sau:

1. Vỏ bộ truyền động: Bộ phận vỏ được cấu tạo gồm hai phần (vỏ thân trên và vỉ thân dưới), bộ phận này được chế tạo từ thép chịu lực.
2. Màng ngăn áp suất: Màng ngăn áp suất được chế tạo từ cao su tổng hợp, chi tiết này lắp đặt trong bộ truyền động nhằm mục đích tạo ra hai buồng riêng biệt, để có thể tạo ra sự chênh lệch áp suất khi mà khí nén được bơm vào một trong hai buồng đó.
3. Bu lông đai ốc: Bu lông đai ốc có nhiệm vụ liên kết và cố định các chi tiết màng ngăn, vỏ thân trên và vỏ thân dưới của bộ truyền động.
4. Cong trỏ vị trí: Là một chi tiết kim loại nhỏ được gắn trên trục bộ truyền động, trong quá trình làm việc sự thay đổi vị trí của trục, sẽ được chi tiết này và chi tiết thang đo vị trí (6) hiển thị một cách trực quan hơn.
5. Chân liên kết: Bộ phận có nhiệm vụ liên kết bộ truyền động với bộ phận thân van.
6. Thang đo vị trí: Một miếng kim loại mỏng được đánh in thang đo.
7. Trục bộ truyền động: Trục của bộ truyền động được chế tạo từ thép không gỉ có độ bền cao
8. Đĩa kim loại: Chi tiết có nhiệm vụ liên kết và tiếp nhận lực tác động từ màng áp suất, đầu còn lại tiếp nhận lực đàn hồi từ hệ lò xo, được liên kết trực tiếp với trục bộ truyền động.
9. Lò xo: chi tiết chỉ có trên bộ truyền động khí nén tác động đơn, nhằm tạo ra chuyển động đối nghịch với chuyển động sinh ra bởi tác động đến từ khí nén.

Bộ truyền động khí nén hoạt động như thế nào?

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị luôn có được sử quan tâm của bộ phận lớn khách hàng, bởi cùng với thông số kỹ thuật thì cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt của thiết bị, là những thông tin chúng ta nên biết để có thể sử dụng thiết bị một cách hiệu quả nhất.

Cách mà bộ truyền động khí nén chuyển động quay làm việc

Chu kỳ làm việc của bộ truyền động khí nén tạo ra chuyển động quay, bao gồm 2 giai đoạn chính, tương ứng với hai chiều quay của bộ truyền động.

Cấu tạo của bộ truyền động chia thiết bị này thành 3 buồng khác nhau (hai buồng ở hai đầu và một buồng ở giữa), hai buồng ở hai đầu bộ truyền động được thiết kế thông với nhau, khi ta tiến hành cấp khí nén, dòng khí nén có áp suất cao, sẽ đồng thời tràn vào cả hai và tác động lên mặt ngoài của 2 piston, ép cho chúng đi vào.

Cùng với sự ăn khớp của thanh răng và trục piston, chuyển động thẳng của piston sẽ được chuyển hóa, thành chuyển động quay của trục bộ truền động. Khi ta đổi vị trí cổng cấp khí nén dòng khí được đưa vào buồng giữa của bộ truyền động lúc này 2 piston được đẩy di chuyển trở ra hai đầu ngoài, trục van sẽ quay theo chiều ngược lại.

Toàn bộ quá trình trên cũng lặp lại tương tự với thiết bị truyền động kiểu tác động đơn, tuy nhiên có một khác biệt nhỏ đó là, bộ truyền động khí nén tác động đơn lực tác dụng ở hai đầu ngoài đến từ hệ thống các lò xo.

Cách mà bộ truyền động khí nén chuyển động thẳng làm việc

Bộ truyền động khí nén chuyển động thẳng đứng, cũng hoạt động dựa vào trên nguyên lý về sự chênh lệch áp suất giữa các buồng với nhau, nhưng thay vì biến đổi chuyển động tinh tiến thành chuyển động quay, loại bộ truyền động này giữ nguyên nó và truyền xuống dưới trục van.

Kiểu bộ truyền động đứng cũng có hai kiểu tác động là tác động đơn và tác động kép, từ kiểu bộ truyền động tác động đơn, thiết bị lại tiếp tục phân loại ra thành hai thiết bị nhỏ hơn, đó là kiểu tác động đơn với lò xo trên và tác động đơn với lò xo dưới, về cơ bản chúng đều có cùng nguyên lý đó là:

Khi lực tác động của buồng phía dưới lên màng ngăn bộ truyền động, lớn hơn lực tác động của buồng phía trên lên màng ngăn, sẽ làm cho trục van di chuyển đi lên, ngược lại khi mà lực tác động lên của buồng phía trên lên màng ngăn, lớn hơn lực tác động của buồng phía dưới lên màng ngăn trục bộ truyền động sẽ đi xuống.

Nguồn gốc xuất xứ của bộ truyền động khí nén

Mặc dù ở thời điểm hiện tại có rất nhiều các bộ truyền động khí nén được sử dụng tại Việt Nam, nhưng chúng ta vẫn chưa có đơn vị nào sản xuất các thiết bị này, nên tất cả các thiết bị đang được sử dụng và có mặt trên thị trường, đều được nhập khẩu từ nhiều nhà sản xuất đến từ nhiều quốc gia khác nhau có thể kể đến như:

• Eaglesky đến từ Đài Loan
• Covna đến từ Trung Quốc
• Alis đến từ Ấn Độ
• Samson Controls đến từ Đức
• Warren-Morrison đến từ Vương Quốc Anh,…

Và còn rất nhiều thương hiệu khác nữa, mỗi thương hiệu lại có những điểm mạnh và dòng sản phẩm chủ đạo riêng biệt, phù hợp với nhiều phân khúc khách hàng và ứng dụng tốt trong nhiều hệ thống khác nhau. Nếu bạn cần biết thêm về thông tin sản phẩm hãy liên hệ trực tiếp với chúng tôi, khi nắm rõ được nhu cầu sử dụng, các thông số và điều kiện làm việc, đội ngũ kỹ thuật viên của chúng tôi sẽ hỗ trợ bạn tìm được những sản phẩm ưng ý nhất.

Ưu nhược điểm của bộ truyền động khí nén

Nếu bạn là người quan tâm đến các thiết bị bộ truyền động sử dụng cho van chắc hẳn đã biết, ngoài các loại bộ truyền động khí nén, còn loại bộ truyền động sử dụng năng lượng điện cũng được sử dụng rất phổ biến.

Cả hai dòng bộ truyền động kể trên cùng tồn tại và phát triển song song cùng nhau, vì chúng đều có những ưu điểm cũng như là nhược điểm được bù trừ cho nhau, vì vậy mà chúng được sử dụng trong những điều kiện đặc thù khác nhau. Để có thể ứng dụng sản phẩm một cách tối ưu nhất, cho hệ thống của mình mời bạn xem thêm những ưu và nhược điểm, của thiết bị bộ truyền động khí nén dưới đây.

Ưu điểm của bộ truyền động khí nén

Nếu so sánh với bộ truyền động điện, bộ truyền động khí nén có thiết kế và nguyên lý hoạt động đơn  giản hơn, điều này dẫn đến thiết bị sẽ có những ưu điểm sau:

• Ít hỏng hóc bởi sự đơn giản trong cấu tạo (càng ít chi tiết cấu thành, càng ít hỏng vặt).
• Hoạt động tin cậy và có độ ổn định cao, bởi một chu kỳ làm việc không cần sự tham gia của quá nhiều bộ phận và cơ cấu.
• Giá thành rẻ (điều này hiển nhiên khi có cấu tạo đơn giản hơn).
• Sử dụng nguồn cấp động lực là áp suất của khí nén, giúp giảm thiểu những nguy cơ mất an toàn về điện (cháy nổ, rò điện ra môi trường bên ngoài).

Nhược điểm của bộ truyền động sử dụng khí nén

Mặc dù mang trong mình rất nhiều ưu điểm, nhưng bộ truyền động sử dụng khí nén vẫn tồn tại một số nhược điểm sau:

• Nhược điểm đầu tiên và lớn nhất của thiết bị này đó là, yêu cầu một hệ thống cung cấp khí nén ổn định và có độ lớn áp suất phù hợp với thiết kế của thiết bị, điều này kéo theo chi phí đầu tư dành cho hệ thống rất lớn, nên sẽ không thích hợp để lắp đặt đơn chiếc và thời hạn sử dụng ngắn.
• Cần để điều khiển được van, cần lắp đặt thêm nhiều loại phụ kiện đi kèm (van phân phối điều khiển điện từ, đầu nối dây, bộ lọc khí nén,…).
• Lắp đặt cũng tương đối khó khăn với những hệ thống phức tạp, yêu cầu khả năng tự động hóa cao.
• Momen xoắn tạo ra không bằng với bộ truyền động điện, nếu so sánh cùng kích thước.

Tư vấn mua hàng

Hiện tại Công Ty Cổ Phần Kỹ Thuật Và Thiết Bị Công nghiệp VIVA, có cung cấp riêng các loại bộ truyền động khí, để phục vụ khách hàng nhằm mục đích thay, sản phẩm được cung cấp vời đầy đủ các chủng loại, phù hợp với các thiết bị van bi điều khiển khí nén, van cầu điều khiển khí nén, van cổng điều khiển khí nén, van bướm điều khiển khí nén,…

Với những thiết bị yêu cầu đặc biệt không được sử dụng phổ biến, chúng tôi cũng có thể cung cấp những với thời gian lâu hơn một chút, vì cần được đặt hàng từ nhà sản xuất và thời gian vận chuyển.

Tất cả các thiết bị được cung cấp bởi VIVA, đều là hàng chính hãng có đầy đủ các loại giấy tờ CO – CQ đi kèm, khách hàng có thể kiểm tra hàng thoải mái trước khi nhận hàng, nếu có khác biệt với những gì cam kết trước đó, có thể từ chối nhận sản phẩm.

Khi chọn Viva làm đơn vị hợp tác cung cấp sản phẩm, khách hàng sẽ được hỗ trợ bảo hành sản phẩm từ 12 đến 18 tháng.

Cuối cùng chúng tôi xin cảm ơn bạn đã dành thời gian, cho bài viết và sản phẩm của chúng tôi!