Bộ lọc khí nén là gì? Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động

Nếu bạn muốn hệ thống khí hơi hoạt động ổn định và thông suốt thì cần phải có bộ lọc khí nén. Vậy đó là thiết bị gì? Chức năng của nó ra sao? Nguyên lý cũng như cấu tạo của nó như thế nào? Chắc hẳn đây là những câu hỏi mà bạn đang tìm kiếm lời giải. Đừng đi đâu xa, hãy đọc ngay bài viết của chúng tôi để có thêm thông tin bổ ích về thiết bị này nhé!

bộ lọc khí nén

Bộ lọc khí nén là gì? (Compressed Air Fillter)

Bên cạnh, van, xi lanh các loại, bình tích áp, máy nén, phụ kiện thì để hình thành 1 hệ thống khí nén đầy đủ cần phải có bộ lọc khí nén.

Khí nén trong tự nhiên luôn có sẵn nhưng do khí hậu ở Việt Nam là nóng ẩm nhiệt đới gió mùa nên chất bẩn và hơi nước tích tụ trong khí rất nhiều.

Bộ lọc khí nén air filter này sẽ đảm nhiệm việc loại bỏ hoàn toàn các chất bẩn, nâng cao chất lượng khí nén, điều chỉnh áp suất khí đầu ra, bôi trơn khí bằng dầu. Tùy thuộc vào công việc cụ thể mà thiết bị này có thể tách nhớt, tách nước, tách dầu có trong khí.

Chất bẩn có trong khí nén tự nhiên rất nhiều như: Hạt nước, mạt sắt, vụn kim loại, sợi ni lông, vụn giấy… Nếu chúng đi vào trong hệ thống khí nén sẽ gây ra tình huống nguy hiểm như: tắc nghẽn, tăng ma sát và ăn mòn, tăng nhiệt độ khiến hư hỏng thiết bị, dẫn đến nguy cơ cháy nổ, hệ thống làm việc bị gián đoạn.

Sử dụng bộ lọc tách nước khí nén chính là một giải pháp thích hợp nhất, tiết kiệm chi phí ở thời điểm hiện tại. Thiết bị được lắp đặt tại các máy nén khí, hệ thống cấp khí của trạm nguồn, máy dập, ép, nén bằng khí… chuyên dụng trong nhà máy lắp ráp ô tô, sửa chữa, cơ khí chế tạo, đóng tàu, sản xuất nhựa, cao su, sắt thép, xi măng, chế biến gỗ.

hệ thống lọc khí nén

Cấu tạo bộ lọc khí nén

Mỗi một thiết bị đều có cấu tạo riêng với nhiều bộ phận, chi tiết, linh kiện và bộ lọc khí nén cũng vậy.

Van lọc

Bộ phận lọc có vai trò quan trọng khi quyết định đến chất lượng khí nén. Nếu van lọc tốt thì chất lượng khí nén sau lọc cao.

Bộ phận này sẽ thực hiện việc phân tách nước cũng như các chất bẩn, nước, hạt kim loại… có trong khí nén trước khi dòng khí đến điều áp, bình dầu và đi vào hệ thống để làm việc.

Tùy thuộc vào thiết kế của mỗi hãng sản xuất mà lưới lọc và thành phần lọc sẽ khác nhau. Khi lựa chọn, khách hàng cần phải cân nhắc giữa chất lượng, tính chất khí nén với thông số bộ lọc mà hãng sản xuất đưa ra.

Thường thường, kích thước lỗ lọc sẽ dao động từ 5 µm đến 70 µm. Chất liệu của phần tử lọc khá đa dạng: nhựa, thép, vật liệu tổng hợp, sợi kim loại, giấy… Trong một số trường hợp đặc biệt, công việc đặc thù thì phần tử lọc sẽ được làm từ sợi thủy tinh. Để có thể loại bỏ đến hơn 99,99% chất bẩn có trong khí nén. Nếu lỗ lọc của phần tử lọc có kích thước càng nhỏ thì độ sạch của khí nén càng cao.

Do dòng khí nén chuyển động xoáy nên chất bẩn có trong đó sẽ bị di chuyển văng lên thành lưới lọc, đi qua phần tự lọc và rơi xuống đáy cốc lọc. Lượng chất bẩn này sẽ tăng dần và chiếm không gian của cốc.

Với những hệ thống hoạt động liên tục, tần suất lớn thì van lọc xả tự động là lựa chọn hàng đầu khi chất bẩn đầy, phao sẽ tự động xả. Những hệ thống nhỏ, tần suất hoạt động ít hơn thì khách có thể chọn bộ lọc có van lọc xả tay để kinh tế hơn.

Van tra dầu

Khí nén sau khi được lọc sạch cần được phun dầu dạng sương. Vì sao? Bởi vì lượng khí này sẽ mang theo dầu để bôi trơn các chi tiết, hạ nhiệt và giảm ma sát cho các linh kiện máy móc, giảm tối đa sự ăn mòn của các phần tử lọc. Từ đó, hệ thống hoạt động một cách trơn tru hơn.

Bình dầu hay van tra dầu có thể hoạt động độc lập hoặc kết hợp với lọc nước có chỉnh để hình thành bộ lọc đôi hoặc với chỉnh áp, lọc khí để thành bộ lọc ba.

Bình dầu làm việc theo nguyên lý tra dầu Venturi đó là sự chênh lệch áp suất giữa đầu ra và đầu vào. Dầu chứa trong bình sẽ được hút lên và hòa vào dòng khí nén ấy dưới dạng sương. Nếu sự chênh lệch áp càng lớn thì lượng dầu hút lên càng nhiều.

Van điều chỉnh áp suất

Van điều chỉnh áp suất hay bộ phận điều chỉnh áp suất rất quan trọng bởi nếu áp suất quá cao sẽ phá vỡ sự an toàn của hệ thống. Chức năng của nó là giữ và điều chỉnh áp lực khí nén sao cho đầu ra nhỏ hơn hoặc bằng với áp suất đầu vào dù cho áp lực tải trọng đầu vào tăng lên, áp suất đầu vào của van biến động liên tục.

Van điều chỉnh áp suất sẽ có đồng hồ đo áp loại nhỏ đi kèm. Đồng hồ sẽ đo và hiển thị mức áp suất giúp người vận hành có thể kiểm tra và kịp thời đưa ra điều chỉnh.

Nếu hệ thống có sự cố, áp suất đầu ra tăng cao vượt mức áp suất đầu vào, khí nén sẽ đi qua lỗ thông tác động lên màng khiến vị trí của kim van thay đổi và khí nén sẽ được đi qua lỗ xả ra môi trường bên ngoài. Quá trình điều chỉnh sẽ tiếp tục cho đến khi áp suất về lại mức an toàn và kim trục sẽ về đúng vị trí ban đầu của nó.

bộ lóc khí nén ba

Nguyên lý hoạt động của bộ lọc khí nén

Bộ lọc khí nén hoạt động theo 1 nguyên lý nhất định: Khí nén từ nguồn, có thể là bình tích áp, bồn chứa theo đường ống dẫn khí nén đi vào bên trong bộ lọc. Dòng khí nén đi với tốc độ nhanh và mạnh nên tạo ra các luồng xoáy lốc. Do bên trong bộ lọc có các tấm chắn xoắn nên không khí nén sẽ đi theo 1 chiều xoắn ốc.

Tiếp tục, dòng khí sẽ bị tác động của lực ly tâm nên bụi bẩn, nước, hạt kim loại sẽ di chuyển ra bên ngoài. Khí nén sẽ di chuyển và bị đập vào thành trong của cốc lọc rồi tiếp tục đi vào bên trong cốc lọc. Chất bẩn sẽ lắng đọng ở đáy cốc. Theo thời gian, lượng chất tăng dần và cần được xả ra ngoài. Nếu là loại tự động xả thì phao xả được nâng lên để chất bẩn đi qua cửa xả ra môi trường. Nếu là loại xả tay, người vận hành sẽ phải vặn nút xả.

Khí nén sẽ đi đến bộ phận chỉnh áp. Áp suất sẽ được đo và hiển thị trên đồng hồ để người dùng có thể căn cứ mà điều chỉnh lượng khí cũng như áp lực thông qua việc vặn, nhấn nút chỉnh. Nếu áp suất tăng quá cao, màng bị đẩy lên và khí sẽ thoát ra ngoài. Khí sạch sẽ tiếp tục đi qua bình dầu nếu là bộ lọc đôi, lọc ba hoặc đi qua cửa ra để đến với các thiết bị: van, xi lanh…

nguyên lý hoạt động của bộ lọc khí nén

Phân loại bộ lọc khí nén

Bộ lọc khí nén trên thị trường có đến hàng trăm loại khiến người mua cảm thấy khá hoang mang. Việc phân loại bộ lọc dựa trên 4 yếu tố sẽ giúp người có nhu cầu dễ tiếp cận được thiết bị hơn.

Theo cấu tạo

Bộ lọc khí nén đơn

Bộ lọc khí nén đơn hay còn gọi là lọc tách nước có 2 loại: Lọc có chỉnh áp và lọc không có chỉnh áp, bộ lọc đơn xả tay, bộ lọc đơn xả tự động.

Chức năng duy nhất của bộ lọc khí nén đơn đó là phân tách nước cũng như các tạp chất có trong khí nén để cung cấp khí nén sạch.

Quý khách có thể chọn một số loại của STNC như: TF, TW,GFR, LFR…

Bộ lọc khí nén đôi

Bộ lọc khí nén đôi có cấu tạo gồm: 1 lọc nước có chỉnh áp và 1 bình dầu. Khí nén sau khi đi qua thiết bị này vừa được làm sạch vừa được phun dầu làm mát, hạ nhiệt.

Một số dòng bộ lọc đôi của STNC bạn có thể tham khảo như: GFC, TC, LFC.

Bộ lọc khí nén ba

Đây là bộ lọc có kích thước lớn nhất nên chỉ thích hợp ở hệ thống có không gian rộng rãi. Cấu tạo của nó gồm: 1 chỉn áp, 1 lọc khí, 1 bình dầu.

Hiện có 2 loại: Bộ lọc ba xả tay, bộ lọc ba xả tự động… Nếu hệ thống hoạt động liên tục hoặc ở môi trường độc hại, con người hạn chế tiếp cận thì nên sử dụng loại xả tự động khi chất bẩn đầy lên trong cốc lọc.

Theo chức năng

Dựa theo chức năng chính, phụ của từng bộ lọc cũng như đặc điểm mà người ta có thể phân chia chúng thành 5 loại khác nhau như:

Bộ lọc hạt (Particulate filters)

Người ta thiết kế bộ lọc hạt để loại bỏ được bụi và các hạt liti có trong khí nén để mang đến chất lượng khí nén sau lọc cao nhất.

Bộ lọc hợp nhất (Coalescing filters)

Đặc điểm của bộ lọc hợp nhất đó là loại bỏ tốt các hạt bụi bẩn có kích thước 0.1 µm, nước aerosol, dầu…thông qua phương pháp nhỏ giọt và xịt. Nó được đánh giá là bộ lọc khí nén công nghiệp tốt nhất ở thời điểm hiện tại.

Bộ lọc than hoạt tính (Activated carbon filters)

Với bộ lọc này, cấu tạo người ta sử dụng chất liệu carbon tổng hợp. Nó sẽ vừa loại bỏ bụi bẩn vừa hút và loại bỏ mùi có trong khí nén. Vậy bộ lọc này thường ứng dụng ở đâu? Đó là trong các nhà máy sản xuất khí thở sạch cung cấp cho bệnh viện hay trong các nhà máy sản xuất thức ăn, nước giải khát.

Bộ lọc nạp khí nén

Bộ lọc này ngoài chức năng lọc thông thường thì nó còn có thể hấp thụ nước có trong khí tốt, loại bỏ các tạp chất có kích thước rất nhỏ khoảng 0.3 µm. Chính vì thế, khi con người cần lọc khí nén bị ô nhiêm chất hóa học sẽ sử dụng bộ lọc nạp khí nén.

Bộ lọc kết hợp lạnh

Đối với các hệ thống khí nén hoạt động trong môi trường có nhiệt độ thấp thì sử dụng bộ lọc kết hợp lạnh là một giải pháp hợp lý nhất. Thiết bị có thể loại bỏ hơi nước có trong khí ẩm ở nhiệt độ thấp khoảng 2 độC.

Theo hãng sản xuất

Do nhu cầu của thị trường về các bộ lọc khí nén rất lớn nên nhiều hãng kỹ thuật đã tập trung nghiên cứu, tung ra thị trường với mẫu mã, kiểu dáng đa dạng.

STNC

Đây là một hãng sản xuất các thiết bị khí nén nổi tiếng tại Trung Quốc. Các bộ lọc đến từ thương hiệu này vừa rẻ, vừa đảm bảo hiệu quả lọc tốt.

Khách hàng có thể chọn các loại bộ lọc khí nén stnc: GFC, LFC, GF, LR, TR, TC, TF, TL, GL… tại bất kỳ các cửa hàng, đại lý của hãng tại khắp các tỉnh thành Việt Nam.

Airtac

Hãng Airtac khá nổi tiếng với các loại bộ lọc như: BC, BFR, BF, BFC, BL, GC, GFC… có giá thành phải chăng, dễ lắp đặt và sử dụng, đầy đủ size ren từ 13 17, 21, 27 đến 34, 49. Tùy theo nhu cầu công việc thực tế mà khách hàng có thể lựa chọn bộ lọc khí nén airtac sao cho phù hợp nhất.

SMC

Nhắc đến SMC, chúng ta đều nghĩ ngay đến những bộ lọc cao cấp, được sản xuất và kiểm tra nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn châu Âu. Ưu điểm của bộ lọc khí nén smc này đó là: Tuổi thọ cao, thiết kế nhỏ gọn và thẩm mỹ, hiệu quả lọc tốt. Tuy nhiên, nó vẫn có 1 nhược điểm đó là giá thành cao và chưa phổ biến tại Việt Nam.

Ngoài ra, khách hàng có nhu cầu có thể chọn lọc của: PVN, TPM, Parker, Festo…

Theo chân ren

Dựa trên tính toán lưu lượng khí nén, khách hàng có thể chọn bộ lọc có chân ren:

Ren 1/4

Bộ lọc khí nén ren 1/4 hay còn gọi là ren 13, rất phù hợp với những hệ thống nhỏ sử dụng loại ống dẫn khí nén phi 4, 6, 8, 10.

Để kết nối bộ lọc và ống hơi, khách có thể sử dụng thêm các co nối dạng thẳng,cong, chữ L, chữ T, tiết lưu…

Ren 3/8

Bộ lọc khí ren 3/8 tương đương với ren 17. Nó sẽ thích hợp với hầu hết các co nối YPC, YPX, YPL,YPB, YPD, YSC có ren vặn 17.

Ren 1/2

Bộ lọc khí nén ren 1/2 (ren 21) được sử dụng khá nhiều trong các hệ thống khí nén công nghiệp. Ngoài ra, bộ lọc còn có size 34, 49, 40…

Ưu và nhược điểm của bộ lọc khí nén

Mỗi một thiết bị sẽ có những ưu và nhược điểm khác nhau. Đây chính là điều mà khách hàng cần nắm bắt kỹ trước khi chọn lựa để lắp mới hoặc thay thế trong hệ thống.

bộ lọc đôi khí nén

Ưu điểm

Về kích thước: Bộ lọc khí nén được thiết kế tiêu chuẩn nhỏ gọn nên thuận tiện cho khách hàng khi muốn di chuyển hay lắp đặt.

Chất liệu: Tùy theo hãng sản xuất nhưng bộ lọc thường được làm từ thép không gỉ, nhựa cao cấp… nên có độ bền tương đối ổn định.

Hiện bộ lọc khí nén có rất nhiều size từ ren 13, 17, 21 27 cho đến 34, 49, 60 nên dễ dàng tương thích với nhiều loại máy móc khác nhau.

Giá thành: Trung bình giá của bộ lọc sẽ rơi vào từ vài trăm nghìn cho đến vài triệu đồng, khá phù hợp với khả năng tài chính của từng khách hàng.

Do được vận hành hoàn toàn bằng cơ học nên thiết bị làm việc không tiêu tốn điện năng, tiết kiệm được chi phí đáng kể.

Cấu tạo của bộ lọc như chúng tôi đã nói ở trên có rất nhiều bộ phận. Chúng được lắp ghép với nhau nên khi muốn thay thế đều rất nhanh chóng.

Đây là một thiết bị phụ trong hệ thống khí nén nhưng lại có khả năng giúp tăng tuổi thọ của xi lanh, van và nhiều nhiều thiết bị có liên quan trong hệ thống.

Nhược điểm

Bên cạnh những điểm nổi bật thì bộ lọc khí nén có những nhược điểm như:

+ Do được lắp đặt ở bên ngoài máy móc, trên đường ống dẫn khí mà khi có rung động mạnh hoặc va chạm thì các bầu lọc, cốc lọc dễ bị rơi hoặc vỡ.

+ Đối với các môi trường hóa chất, tính ăn mòn và oxi hóa mạnh thì cần cân nhắc chất liệu của bộ lọc trước khi sử dụng.

bộ xả nước tự động

Cách khắc phục một số lỗi của bộ lọc khí nén

Trong quá trình sử dụng bộ lọc khí dù là thiết bị tốt, chính hãng thì vẫn sẽ gặp những sự cố không mong muốn mà chúng ta cần phải tiến hành khắc phục ngay, tránh ảnh hưởng đến năng suất làm việc hệ thống.

+ Khí nén thoát ra môi trường khí quyển tại bộ phận điều áp. Đây là một tình huống thường xảy ra mà theo chúng tôi, nguyên nhân có thể đến từ việc lắp điều áp sai, ngược chiều. Cách khắc phục rất đơn giản đó là tháo bộ phận điều áp và lắp lại cho đúng chiều.

+ Bộ lọc không thực hiện được nhiệm vụ tách bỏ bụi bẩn, chất cặn và nước. Tình trạng này diễn ra khi mức chất bẩn chứa trong đáy cốc lọc quá nhiều. Điều cần làm ngay đó là tiến hành vặn xả bằng tay và vệ sinh cốc lọc trước khi sử dụng tiếp tục. Hoặc cũng có thể là do lắp bộ lọc ngược với chiều dòng chảy nên cần xác định đúng dòng khí cũng như hiểu biết về cách lắp bộ lọc khí nén sao cho phù hợp, nhanh chóng.

+ Cốc lọc, lưới lọc quá bẩn sẽ ảnh hưởng đến năng suất lọc vì thế mà người dùng cần phải kiểm tra và vệ sinh thường xuyên để có thể tái sử dụng hiệu quả. Áp suất làm việc không được vượt quá áp suất giới hạn của bộ lọc sẽ giúp cho thiết bị ít gặp sự cố, bền bỉ hơn.

Đó là tất cả các kiến thức cơ bản về bộ lọc khí nén mà chúng tôi muốn giới thiệu với các bạn. Mỗi công việc khác nhau sẽ có yêu cầu khác nhau vì thế mà việc lựa chọn loại bộ lọc cần phải được tính toán kỹ lưỡng. Hy vọng bạn có thể tìm được một thiết bị phù hợp với nhu cầu sử dụng.