Tuy ống hơi khí nén chỉ là một phụ kiện trong hệ thống nhưng nếu lựa chọn không chuẩn xác sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất làm việc. Hiểu được những khó khăn của các khách hàng, hôm nay, chúng tôi sẽ mang đến những thông tin, những công thức đơn giản, dễ hiểu để khách hàng có thể áp dụng trước khi chọn mua ống hơi để sử dụng.
Tại sao nên chọn đường ống hơi khí nén chuẩn
Nếu chúng ta lựa chọn đường ống hơi khí nén chuẩn thì chắc chắn rằng hệ thống khí làm việc hiệu quả, năng suất cao. Bên cạnh đó, nó còn bền bỉ, ít hỏng hóc, tiết kiệm được chi phí và thời gian cho con người.
Trong đường ống, các lớp khí nén sẽ luôn luôn chuyển động từ nguồn cấp là bích tích áp, qua ống dẫn khí, đến van phân phối, xuyên qua thiết bị điều chỉnh để cuối cùng là đến với cơ cấu chấp hành (xi lanh). Không những chuyển động trượt lên nhau mà chúng còn ma sát cùng với các vị trí tách khí, ngoặc dòng… khí sẽ bị tổn thất năng lượng nặng.
Vì thế mà việc chọn đường ống phải thật chuẩn làm sao cho tổn thất này càng nhỏ thì mới có thể đem lại lợi ích cho người dùng.
Ưu nhược điểm hệ truyền động khí nén
Hệ thống truyền động khí nén đã quá quen thuộc với con người khi có mặt trong đời sống, sản xuất chế biến công nghiệp. Hệ thống này có 7 ưu điểm thu hút người dùng, bao gồm:
+ Rẻ: Do hệ thống khí nén luôn làm việc với tải trọng cũng như áp suất thấp hơn hệ thống thủy lực nên những thiết bị, linh kiện khí nén không yêu cầu cơ tính hay chất lượng đặc biệt. Khách hàng lại không tốn chi phí cho việc mua năng lượng nên tiết kiệm được 1 khoản.
+ Sạch: Khí nén được đánh giá là nguồn năng lượng xanh, sạch, thân thiện với con người. Chất lượng khí nén có thể được nâng cao thông qua thiết bị lọc.
+ Tác động nhanh: Do khí nén có thể tích trữ 1 lượng lớn, có thể giãn nở khi sinh công nên xi lanh có thể đạt tốc độ cao.
+ Dễ dàng tạo chuyển động tịnh tiến: Xi lanh khí có thể tạo ra các chuyển động thẳng, tiến lùi một cách dễ dàng.
+ Không gây cháy nổ: Đối với các môi trường xăng, dầu, gas, hầm mỏ hay lò hơi thì hệ thống khí được sử dụng vì chúng không tạo ra các tia lửa gây cháy nổ.
+ Tích trữ năng lượng dễ dàng: Khách hàng có thể sử dụng bồn chứa, bình tích áp, máy nén khí để trữ năng lượng khí nén và sử dụng khi cần thiết.
+ Chịu quá tải tốt: So với các hệ thống khác thì hệ thống khí có thể chịu quá tải trong 1 khoảng thời gian dài hơn.
Nhược điểm của hệ thống khí nén đó là: Khi xả khí ra ngoài môi trường gây ồn, lực tác động không lớn như hệ thống thủy lực và dễ bị thay đổi vận tốc khi tải trọng làm việc thay đổi.
Tổn hao năng lượng trong đường ống khí nén
Nhìn chung thì trong bất kỳ đường ống khí nén nào cũng có tổn hao năng lượng. Và sự tổn hao này sẽ tỉ lệ bình thương với vận tốc khí nén.
Để tiết kiệm chi phí và hạn chế sự tổn thất người ta sẽ tăng đường kính ống khí, giảm vận tốc khí lưu thông. Đây chính là một bài toán khó mà các kỹ sư cần nghiên cứu để khống chế mức tổn hao năng lượng trong hệ thống khí nén làm việc.
Tổn thất áp khí nén hợp dòng
Không chỉ có tách dòng mới tổn hao áp suất khí nén mà cả khi hợp dòng sự tổn hao vẫn diễn ra.
Tổn thất áp suất khi tách dòng
Một số hệ thống cần phải phân tách dòng khí nén thành 2, 3 hoặc 4 nhánh… thì tại các vị trí phân tách sẽ có sự tổn thất áp. Tuy thuộc vào số lượng đường ống khí phân tách và tổn hao này có thể lớn hoặc nhỏ.
Tổn thất áp suất khi tiết diện thay đổi
Tổn thất áp suất trong đường ống dẫn và bình phương vận tốc dòng chảy sẽ tỉ lệ thuận với nhau. Trên thực tế, việc sử dụng nhiều cút nối với kích thước khác nhau sẽ gây nên tổn thất nà.
Tổn thất dọc đường trong ống dẫn
Khi truyền khí nén thì tổn thất dọc trong ống dẫn là điều không thể nào tránh khỏi. Khí sẽ bị hao tổn do ma sát với thành ống, ma sát giữa các lớp khí sinh nhiệt. Năng lượng sẽ bị lãng phí.
Lưu lượng = vận tốc x pi x đường kính ống khí nén bình phương / 4
Theo như công thức trên: Nếu đường ống càng dài thì hao tổn áp khí nén càng lớn và ngược lại, đường kính ống càng lớn thì tổn thất áp dọc đường ống sẽ càng nhỏ.
Cách tính toán đường kính ống khí nén
Để tìm ra đường kính ống khí nén, ta áp dụng công thức như sau:
Lưu lượng = (vận tốc x π x đường kính ống khí nén bình phương): 4
Nếu kết quả là một số lẻ thì khách hàng có thể dựa trên tiêu chuẩn ống của hãng sản xuất mà lựa chọn.
Đường kính dây khí nén hiện nay phân chia theo hệ mét sẽ được tính theo phi: Ống phi 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25,…
Đường kính dây khí nén hiện nay phân chia theo hệ inch: Ống phi 1/ 16, 1/8, 3/16, 1/4, 5/16, 3/8, 1/2,…
Những ống khí nén thường dùng
Dùng cho hệ thống hơi và khí nén thì có 4 loại ống phổ biến nhất, đó là:
Ống khí nén Polyurethane
Đây chính là loại ống hơi khí nén thông dụng nhất tại thị trường Việt Nam hiện nay. Ống Polyurethane hay còn gọi là PU có dải nhiệt độ khá rộng từ -20 độ C đến 70 độ C. Áp suất làm việc tối đa là trên 12bar. Với những hệ thống thông thường, không có yêu cầu khắt khe có áp làm việc tầm 8 bar thì ống PU có thể đáp ứng tốt.
Hiện nay, có 4 dạng ống PU đó là: Polyurethane Esher, Polyurethane Ether, Polyurethane Ether food. Ống có dạng xoắn với những đoạn ngắn có số mét cố định như 3, 6, 9, 12 và ống dạng cuộn với độ dài mỗi cuộn là 100m, 200m.
Ống PU chính là sự kết hợp những ưu điểm của ống cao su và ống nhựa như: Tuổi thọ ống cao, chống rách và nứt vỡ, có độ kéo giãn tốt, chống ăn mòn và oxi hóa hiệu quả.
Trong công nghiệp, người ta ưu tiên chọn ống hơi PU bởi vì nó có khả năng trơ hoàn toàn với những tác nhân từ môi trường như: Độ ẩm, thời tiết, hóa chất hữu cơ, hóa chất vô cơ. Điều đặc biệt là so với cao su thông thường, ống PU vượt trội hơn về khả năng chống ăn mòn.
Nếu bạn muốn uốn cong đường ống tại một số vị trí trong hệ thống hoặc những nơi có không gian hẹp thì ống Pu có thể đáp ứng với khả năng uốn cong không giới hạn sẽ mang đến cho người dùng cảm giác thoải mái, không hề lo bị hư hại. Bên cạnh đó, chất liệu Pu còn không bám dính chất béo, dầu hay mỡ nên sẽ được ưu tiên sử dụng cho những hệ thống cần bôi trơn bằng mỡ và dầu.
Ống khí nén Nylon
Loại ống này có độ phổ biến không cao nhưng nếu khách hàng cần một loại ống có thể chịu được mức nhiệt độ cao với dải nhiệt rộng từ -40 độ C đến 60 độ C. Dải áp suất an toàn để làm việc của loại ống hơi chất liệu nylon là khoảng 150 psi, tương đương với 10 bar. Với khả năng chịu áp suất này, ống có thể đáp ứng yêu cầu an toàn trong hầu hết các hệ thống khí nén.
Nylon là một chất liệu có đặc tính: Nhẹ, độ bền ổn định, khả năng kháng ăn mòn tốt nên người ta chọn để sản xuất các ống dẫn khí. Trên thị trường, ống hơi nylon có rất nhiều màu sắc như: Xanh lá cây, đỏ, nâu, cam, vàng, đen… khá đa dạng để người dùng có thể chọn lựa.
Theo như đánh giá của một số khách hàng thì ống này có khả năng đàn hồi cao, có khả năng chịu gấp trong 1 khoảng thời gian dài mà không bị gãy hoặc bể. Vì vậy mà đối với các hệ thống có yêu cầu đi dây ống hơi phức tạp, nhiều đoạn bẻ ngoặc hoặc gấp khúc thì lựa chọn ống khí nén nylon là phù hợp nhất.
Ống khí nén polypropylen
Loại ống này được xếp vào nhóm ống hơi có khối lượng nhẹ. Và cũng vì vậy mà nó chỉ thích hợp với những hệ thống mà áp suất khí nén ở mức thấp hoặc trung bình, tầm 10 bar tương đương với 150 Psi và nhiệt độ làm việc ở giới hạn khoảng 72 độ F.
Tại các cửa hàng, đơn vị kinh doanh luôn có sẵn các ống polypropylen màu cam, hồng, trắng, vàng…đáp ứng tiêu chí thẩm mỹ khi lắp đặt của người dùng.
Ống khí nén PVC
Các ống PVC thích hợp làm việc trong những môi trường có nhiệt độ < 60 độ C. Hầu hết các hệ thống khí nén đều có nhiệt độ làm việc tương đối thấp, khoảng ngưỡng này. Tất nhiên, trong quá trình làm việc sẽ phát sinh ma sát giữa nòng và ty xi lanh sẽ ma sát với nhau là khí nén bị nóng lên nhưng do có lượng dầu bôi trơn và làm mát được phun dạng sương vào khí cũng như lượng khí liên tục thoát ra ngoài sẽ làm nhiệt trong hệ thống ổn định hơn.
PVC hay còn gọi là polyvinyl clorua, là chất liệu chính để sản xuất các ống dẫn dùng cho hệ thống xăng dầu, nước hoặc khí. Ưu điểm của chất này đó là: Kháng hóa chất tốt, nhẹ hơn và linh hoạt hơn nếu so sánh với chất polyetylen hoặc nylon.
Ứng dụng mà chúng ta dễ bắt gặp nhất đối với ống này đó là trong các phòng thí nghiệm, phòng mổ, phòng bệnh của bệnh viện, trung tâm nghiên cứu. Do nó là vật liệu sạch, người dùng có thể khử trùng nhiều lần mà không hề bị hư hại. Các ứng dụng y tế cũng không cần áp suất lớn
Ống khí nén chịu áp suất cao
Với những hệ thống khí nén làm việc với áp suất cao, khách hàng có thể cân nhắc chọn loại ống chịu áp suất.
Thông thường, các hệ thống khí nén làm việc với mức áp suất khoảng 8bar. Đây là mức trung bình chung trong các dây chuyền sản xuất. Tuy nhiên, đối với một số trường hợp cần nâng đẩy vật có tải trọng với lực mạnh hoặc kiểm tra mức rò rỉ áp suất thì chúng ta cần sử dụng loại ống đặc biệt chịu áp suất cao.
Công nghệ test áp suất cũng như độ bền hiện tại khoảng 1000 bar đối với các hệ thống lớn. Tại Nhật Bản, một số công ty sản xuất ống, cút nối, khớp nối hay đai ốc đang áp dụng mức áp test này. Những hệ thống đơn giản hơn thì mức test áp suất để xem độ bền, sức phá hủy sẽ rơi vào tầm 20 bar.
Vậy loại ống chịu áp nào được sử dụng? Đó chính là các ống khí nén kim loại cứng. Có thể là ống inox, ống đồng, ống nhôm có độ dày tốt, độ cơ tính cao.
Ống khí nén Polyetylen
Đặc tính của loại ống khí nén chất liệu Polyetylen đó là: Nhiệt độ nóng chảy cao khoảng 120 độ C. Với hệ thống khí nén thì đây chính là ngưỡng nóng chảy cao nên loại ống này thích hợp với hầu hết các hệ thống có yêu cầu độ bền nhiệt khắc nghiệt.
Polyetylen là một chất có cấu trúc tinh thể thay đổi mà chúng ta hay gọi đó là nhựa dẻo. Do đây là chất liệu có giá thành rẻ nên các ống khí nén loại này được sản xuất cũng như sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới.
Với ống hơi chất liệu này, người vận hành có thể làm việc thoải mái mà không hề bị biến dạng do nhiệt độ cao. Các bạn biết đấy, gioăng phớt dùng cho thủy lực hay khí nén chỉ có nhiệt độ làm việc tối đa 100 độ C (ở đây chúng ta không nói đến loại chuyên dùng trong lò hơi hay lò đúc). Điều này chứng tỏ cho thấy, khách hàng có thể an tâm hoàn toàn khi sử dụng ống Polyetylen.
Ống khí nén Poliamide (PA)
Nếu những hệ thống khí nén của bạn làm việc với mức áp suất cao khoảng trên 50 bar thì hãy lựa chọn ngay ống PA để sử dụng nhé.
Ống PA thực chất là Poliamide với áp suất làm việc cao nhất từ 50-58 bar và dải nhiệt độ rộng từ -40 độ C đến 200 độ C. Chỉ với 2 tính chất đã cho thấy khả năng vượt trội của loại ống này so với các ống hơi khác hiện có.
Có rất nhiều màu ống để khách hàng lựa chọn như: Ống đỏ, trắng trong, xanh, vàng…
Chắc đến đây, các bạn cũng đã tích lũy cho mình một lượng kiến thức vừa đủ để tự chọn cho mình một loại ống khí nén có đường kính, chất liệu, đặc tính làm việc thích hợp. Tuy nhiên, với những hệ thống phức tạp hoặc công việc đặc thù thì khách hàng nên lắng nghe các tư vấn của kỹ sư, nhân viên kỹ thuật để quyết định chính xác nhất.
