Pneumatic Actuator là gì

Trong lĩnh vực công nghiệp, chúng ta không thể không nhắc đến Pneumatic Actuator – một bộ truyền động bằng khí nén được sử dụng rộng rãi để điều khiển hoạt động của các thiết bị khác nhau. Nhưng bạn có biết Pneumatic Actuator là gì và cách hoạt động của nó ra sao không? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết về thiết bị này thông qua phần bài viết dưới đây.

Pneumatic Actuator là gì?

Khái niệm Pneumatic Actuator

Pneumatic Actuator(Bộ truyền động bằng khí nén) là một thiết bị nén khí truyền tải được sử dụng để điều khiển hoạt động của các thiết bị khác nhau. Bằng cách sử dụng năng lượng từ khí nén thành cơ năng để điều khiển các thiết bị khác, thiết bị này giúp đảm bảo các chuyển động và điều khiển hoạt động của các dòng van công nghiệp hiện nay

Bộ điều khiển khí nén này được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp từ sản xuất ô tô đến chế tạo gia công kim loại và sản xuất điện tử. Với khả năng độ tin cậy và khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt, Nó giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điều khiển trong các quy trình công nghiệp. Tăng tỉ lệ tự động hóa và giảm đi nhân công vận hành trong các hệ thống công nghiệp hiện nay

Pneumatic actuator có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm van cổng, van bi van bướm, van cầu, và nhiều thiết bị khác. Ở mức độ tổng quát, chúng thường nhẹ, linh hoạt và có thể được sử dụng để thực hiện các chuyển động nhanh chóng và chính xác, điều này làm cho chúng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp.

Loại Pneumatic Actuator phổ biến

• Single acting cylinder(hay còn gọi là bộ truyền động khí nén tác động đơn): đây là loại Actuator chỉ sử dụng áp suất khí nén một chiều để thực hiện chuyển động. Có một lò xo phía sau piston để đẩy piston quay lại tại một số điểm của quá trình chuyển động. Bộ truyền động khí nén loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu an toàn cao
• Double acting cylinder(Bộ truyền động khí nén tác động kép): đây là loại Actuator sử dụng áp suất khí nén cả hai chiều để thực hiện chuyển động. Actuator loại này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp như đóng mở cửa, tay quay, xả khí và nhiều ứng dụng khác.
• Diaphragm cylinder(Dạng màng): loại Actuator này sử dụng một màng đệm để chuyển động piston. Màng đệm cung cấp độ phóng tốt hơn so với lò xo và làm giảm lực ma sát. Actuator loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng như xả khí và bơm chân không.
• Rack and pinion: đây là loại Actuator sử dụng một hệ thống bánh răng và bánh xe để tạo chuyển động. Actuator loại này được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao như điều khiển van trong các hệ thống ống dẫn.
• Scotch Yoke: loại Actuator này sử dụng một cơ cấu Scots Yoke để chuyển động piston. Actuator loại này được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu lực nâng lớn như cánh tàu.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Pneumatic actuator

Cấu tạo của Pneumatic Actuator

• Vỏ Bên Ngoài (Housing): Là phần bao quanh toàn bộ actuator, chức năng của vỏ là bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi môi trường bên ngoài và cung cấp sự ổn định cơ học.
• Piston và Cylindrical Chamber: Phần chính của pneumatic actuator thường chứa một piston di động bên trong một ống trụ. Khi áp suất khí nén được áp dụng, piston sẽ di chuyển, tạo ra chuyển động cơ học. Ở đây thường chuyển động theo phương ngang hoặc phương thẳng đứng
• Spring : Một số bộ điều khiển khí nén có thể đi kèm với spring(Hay còn gọi là lò xo) để cân bằng áp lực và tạo ra một lực ngược khi áp suất giảm, giúp giữ cho actuator ổn định. Và nếu như có thành phần này trong bộ điều khiển khí nén chúng ta thường quen gọi nó là bộ điều khiển khí nén tác động đơn
• Lỗ Kết Nối (Connection Port): Là nơi mà khí nén được đưa vào và xả ra. Áp suất khí nén được kiểm soát tại đây để điều khiển chuyển động của piston.
• Bộ Truyền Động (Drive Mechanism): Nếu actuator được sử dụng để xoay một đối tượng nào đó (ví dụ như van), bộ truyền động sẽ được tích hợp để chuyển động từ piston sang chuyển động xoay. Nó thường là hệ bao gồm trục và các bánh răng được tạo thành một khối liên kết để truyền chuyển động.

Ngoài ra để có thể vận hành tốt được bộ điều khiển khí nén này, thường người ta có thể kết hợp thêm với các thiết bị bên ngoài để đồng bộ làm tăng hiệu quả sử dụng

• Van Kiểm Soát (Solenoi Valve): Là một bộ phận quan trọng, van kiểm soát giúp điều chỉnh lưu lượng khí nén và do đó kiểm soát chuyển động của actuator một cách tự động
• Bộ điều tiết định vị khí nén: Trong một số trường hợp, có thể có bộ điều khiển hoặc bộ điều chỉnh tự động để điều khiển áp suất và chuyển động của actuator Pneumatic theo yêu cầu cụ thể. Nó sẽ sử dụng tín hiệu Analog 4-20mA hoặc 0-10V theo hệ thống sử dụng để có thể điều tiết truyền động của các loại van điều khiển bằng khí nén
• Cảm Biến (Sensors): Đôi khi, cảm biến được tích hợp để đo lường và theo dõi chuyển động của bộ điều khiển khí nén. Nó cung cấp thông tin phản hồi cho hệ thống điều khiển để chúng ta nắm được chính xác vị trí, dạng đóng mở của các loại van khí nén đang sử dụng trên hệ thống

Cách hoạt động của Pneumatic Actuator

Nguyên lý hoạt động của Pneumatic Actuator dựa trên sử dụng áp suất khí nén để tạo ra chuyển động cơ học. Quá trình nén điều khiển của bộ điều khiển bằng khí nén bao gồm việc tăng áp suất khí nén thông qua hệ thống cấp khí, sau đó sử dụng năng lượng từ khí nén để điều khiển hoạt động của thiết bị khác. Quá trình này giúp tạo ra sự mạnh mẽ và ổn định để thực hiện các chuyển động và điều khiển.Dưới đây là mô tả chi tiết về nguyên lý hoạt động:

• Nguyên lý hoạt động bắt đầu khi áp suất khí nén được đưa vào actuator thông qua ống kết nối hoặc van kiểm soát. Áp suất cao này tạo ra một lực đẩy hoặc lực kéo, tùy thuộc vào cấu trúc cụ thể của actuator đang sử dụng.
• Áp suất khí nén được áp dụng lên piston bên trong. Ở đây cấu tạo bên trong của nó là một buồng kín nhằm tạo ra lực nén và đẩy. Đối với các dạng actuator linear(Chuyển động theo trục của xy lanh chúng ta thường gặp là van bướm điều khiển khí nén, van bi điều khiển khí nén. Trong trường hợp actuator xoay, piston hoặc một phần khác của actuator sẽ xoay theo một trục(Ở đây thường gặp là van cầu điều khiển khí nén, van cổng điều khiển khí nén)
• Khi ngưng cấp khí nén vào, piston trở lại vị trí ban đầu, hoặc van xoay trở lại vị trí ban đầu tùy thuộc vào loại actuator. Quá trình này tạo ra một chu kỳ làm việc, trong đó actuator thực hiện các chuyển động cần thiết theo yêu cầu. Thời gian hết một hành trình nhanh hơn so với dòng Electric Actuator(Bộ truyền động bằng điện)

Ưu điểm và những điểm hạn chế của Pneumatic Actuator

Ưu điểm của Pneumatic Actuator

• Độ tin cậy cao: Nó được thiết kế để làm việc trong các môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao hoặc thấp, bụi bẩn và độ ẩm cao. Điều này đảm bảo rằng thiết bị có thể chịu được những điều kiện khắc nghiệt và hoạt động ổn định trong thời gian dài.
• Chi phí thấp: So với các loại thiết bị điều khiển khác, bộ điều khiển khí nén có chi phí sản xuất và lắp đặt thấp hơn nhiều. Điều này giúp giảm chi phí cho các ứng dụng công nghiệp.
• Khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt: Bộ truyền động khí nén có khả năng làm việc trong môi trường có áp suất cao, nhiệt độ cao hoặc thấp, độ ẩm và bụi bẩn. Thiết bị này có khả năng chịu tải cao và có thể hoạt động ở tốc độ nhanh.
• Khả năng điều khiển linh hoạt: Pneumatic Actuator có khả năng điều khiển linh hoạt, có thể được sử dụng để điều khiển các thiết bị khác nhau trong các ứng dụng công nghiệp và đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau. Chúng ta có thể dễ dàng tùy biến van, tùy biến kiểu điều khiển hoặc các tùy biến khác rất linh hoạt
• Dễ dàng sửa chữa và bảo dưỡng: Đây là thiết bị có cấu trúc tương đối đơn giản dễ tháo lắp, dễ dàng bảo dưỡng và sửa chữa. Điều này giúp giảm thiểu thời gian và chi phí cho các hoạt động bảo trì và sửa chữa.
• Tận dụng được nguồn tài nguyên thiên nhiên: đó chính là khí nén để hoạt động. Ngoài ra nó giúp bảo vệ môi trường, giảm đi các hiệu ứng khí thải và ô nhiễm

Những ưu điểm của Pneumatic Actuator đã giúp nó trở thành một trong những thiết bị điều khiển phổ biến nhất trong công nghiệp để có thể đóng mở và kết hợp được với các hệ thống van công nghiệp hiện nay

Hạn chế của Pneumatic Actuator

Trong phần này, chúng tôi sẽ đề cập đến một số hạn chế của Pneumatic Actuator khi được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.

Pneumatic Actuator là một thiết bị nén khí truyền tải được sử dụng để điều khiển các thiết bị khác nhau trong quy trình sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, như với bất kỳ công nghệ mới nào, nó cũng có những hạn chế riêng.

Bộ truyền động khí nén là một thiết bị nén khí truyền tải được sử dụng để điều khiển các thiết bị khác nhau trong quy trình sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, như với bất kỳ công nghệ mới nào, Pneumatic Actuator cũng có những hạn chế riêng. Một trong những hạn chế quan trọng nhất của nó chính là việc luôn luôn phải duy trì khí nén. Khí nén không thể tạo ra được ở điều kiện thông thường mà bắt buộc chúng ta phải sử dụng máy nén khí để tạo ra nó. Điều này cũng tiêu tốn điện năng và tiêu hao đi máy nén khí

Hạn chế tiếp theo đó chính là tiếng ồn gây ra trong quá trình vận hành các loại van khí nén. Đây cũng là nhược điểm rất khó chịu. Chúng ta chỉ có thể giảm đi tiếng ồn của nó thông qua các hệ thống giảm thanh khí nén mà thôi

Khả năng chịu tải thấp hơn so với dòng Electric Actuator và dòng Hydraulic Actuator(Thiết bị truyền động bằng thủy lực). Chính vì vậy với các kích thước đường ống lớn thì bộ điều khiển bằng khí nén thường không được ưu tiên sử dụng

Tuy nhiên, những hạn chế này không đủ để bác bỏ vai trò và ứng dụng của bộ điều khiển khí nén trong công nghệ công nghiệp hiện đại. Với chi phí thấp, độ tin cậy cao và khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt, nó vẫn là một lựa chọn phổ biến và hiệu quả trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau.

Tầm quan trọng của Pneumatic Actuator trong công nghiệp hiện nay

• Tăng cường độ chính xác và tốc độ trong quá trình sản xuất: Pneumatic Actuator là một thiết bị giúp tăng cường độ chính xác và tốc độ trong quá trình sản xuất. Với khả năng điều khiển tốc độ và lực đẩy, nó giúp đạt được mức độ chính xác cao hơn và tăng tốc độ trong các quá trình sản xuất. Điều này giúp tăng năng suất và giảm thời gian sản xuất, cải thiện hiệu quả và giảm chi phí sản xuất.
• Cải thiện độ tin cậy và sự đồng nhất trong quá trình sản xuất: Ngoài việc tăng cường độ chính xác và tốc độ, bộ truyền động khí nén còn giúp cải thiện độ tin cậy và sự đồng nhất trong quá trình sản xuất. Thiết bị này giúp đảm bảo các thiết bị khác được điều khiển một cách chính xác và đồng nhất, giảm thiểu sai số và biến động trong quá trình sản xuất. Điều này đảm bảo chất lượng sản phẩm và độ tin cậy của các hệ thống trong quá trình sản xuất.
• Đóng góp vào sự tiến bộ của công nghệ công nghiệp: Thiết bị này đóng góp quan trọng vào sự tiến bộ của công nghệ công nghiệp. Sự phát triển và ứng dụng của bộ điều khiển bằng khí nén trong các quy trình sản xuất giúp nâng cao hiệu quả và năng suất, giảm thiểu sai sót và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Điều này giúp thúc đẩy sự phát triển và tiến bộ của công nghệ công nghiệp trong tương lai.
• Tăng cường tự động hóa: Công nghiệp hiện nay thời đại 4.0 mở ra là cơ hội lớn để Việt Nam chúng ta tiếp cận các phương thức sản xuất và vận hành tiên tiến. Bộ điều khiển khí nén giúp việc tự động hóa trong các mô hình ứng dụng công nghiệp trở nên dễ dàng hơn. Giúp doanh nghiệp giảm đi nhân công vận hành, giảm chi phí và tăng được hiệu quả công việc lên gấp nhiều lần so với thủ công như ngày trước

Ứng dụng của Pneumatic Actuator trong công nghiệp

Bộ điều khiển khí nén được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất ô tô, chế tạo gia công kim loại, sản xuất điện tử và nhiều ứng dụng khác. Thiết bị này hỗ trợ quá trình sản xuất và điều khiển hoạt động của các thiết bị khác. Ví dụ, nó có thể điều khiển van, cơ cấu xoay, đẩy và kéo các thiết bị khác nhau, tạo ra chuyển động cần thiết và động lực cho các quy trình sản xuất.

• Sử dụng đóng mở van trong đường ống ở các hệ thống xử lý nước
• Sử dụng trong hệ thống xử lý nước thải
• Van điều khiển bằng khí nén được áp dụng trong các hệ thống sản xuất thực phẩm, dược phẩm
• Nó còn được sử dụng nhiều trong các dây chuyền sản xuất và chế biến rượu, bia, nước giải khát
• Sử dụng trong các nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi
• Áp dụng cho hệ thống van trong nhà máy tinh bột sắn, tinh bột mỳ
• Sử dụng cho hệ thống nhiệt điện, thủy điện
• Hệ thống phòng cháy chữa cháy, cứu nạn cứu hộ

Cách lựa chọn Pneumatic Actuator phù hợp

Khi lựa chọn thiết bị này, chúng tôi đề nghị bạn cân nhắc các yếu tố sau để tìm thiết bị phù hợp với ứng dụng công nghiệp của bạn:

• Loại ứng dụng công nghiệp: Việc lựa chọn Pneumatic Actuator phù hợp phụ thuộc vào loại ứng dụng công nghiệp của bạn. Bạn cần xác định rằng thiết bị này có thể hoạt động tốt với các thiết bị khác trong hệ thống của bạn.
• Yêu cầu về tốc độ và độ chính xác: Nếu tốc độ và độ chính xác là yếu tố quan trọng trong ứng dụng, bạn cần tìm kiếm bộ truyền động bằng khí nén có khả năng hoạt động với độ chính xác cao và tốc độ nhanh để đảm bảo đúng yêu cầu và mục đích sử dụng
• Khả năng chịu tải: Nếu ứng dụng của bạn yêu cầu hoạt động với tải nặng, bạn cần tìm kiếm thiết bị có khả năng chịu tải cao, lực kéo lớn để đáp ứng yêu cầu của bạn.
• Yêu cầu bảo trì: Bạn cần đánh giá yêu cầu bảo trì của thiết bị và chọn Pneumatic Actuator có khả năng dễ dàng sửa chữa và bảo dưỡng để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và chi phí bảo trì.
• Yêu cầu về nhà cung cấp và thương hiệu sản phẩm: Đây cũng là yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm, ảnh hưởng trực tiếp đến toàn hệ thống của bạn. Nên lựa chọn những thương hiệu uy tín bởi các nhà nhập khẩu, nhà phân phối có tên tuổi trên thị trường hiện nay các bạn nhé

Với những yếu tố này, bạn có thể tìm ra Pneumatic Actuator phù hợp cho hệ thống của mình và đảm bảo hiệu quả trong ứng dụng công nghiệp của bạn.

Kết luận về Pneumatic Actuator

Sau khi tìm hiều về Pneumatic Actuator, chúng ta có thể nhận thấy rằng đây là một thiết bị rất quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại. Với cơ chế hoạt động đơn giản dựa trên nguyên lý nén khí truyền tải, bộ điều khiển khí nén có thể thực hiện các chuyển động nhanh chóng và chính xác.

Tuy nhiên, chúng ta cũng cần lưu ý những nhược điểm của bộ điều khiển khí nén như độ ồn và có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường nhiệt độ và độ ẩm. Việc lựa chọn bộ truyền động khí nén phù hợp và bảo trì đúng cách là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị.

Với ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất ô tô, máy móc, dược phẩm, thực phẩm và thủy sản… nó được coi là một trong những thiết bị không thể thiếu để điều khiển cho các dòng van công nghiệp hiện nay. Chúng tôi hy vọng rằng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về Pneumatic Actuator và tầm quan trọng của nó trong ngành công nghiệp.

>>>>>>Xem thêm: Van điều khiển bằng khí nén