Luận án Tiến sĩ Kỹ thật cơ khí: Nghiên cứu tối ưu kích thước của quạt thổi Roots dẫn động bằng cặp bánh răng không tròn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:149

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án đặt ra mục tiêu cải tiến biên dạng rôto trên cơ sở đề xuất đường cong mới phát triển theo nguyên lý dẫn động của cặp bánh răng không tròn(BRKT) ăn khớp ngoài. Trên cơ sở đó để thiết kế QTRTKTX kiểu Roots nhằm tạo ra một loại quạt thổi mới có hiệu suất thể tích và lưu lượng lớn hơn so với các thiết kế đã được nghiên cứu cho đến thời điểm hiện tại.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thật cơ khí: Nghiên cứu tối ưu kích thước của quạt thổi Roots dẫn động bằng cặp bánh răng không tròn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN NGỌC TIẾN NGHIÊN CỨU TỐI ƯU KÍCH THƯỚC CỦA QUẠT THỔI ROOTS DẪN ĐỘNG BẰNG CẶP BÁNH RĂNG KHÔNG TRÒN Ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. NGUYỄN HỒNG THÁI 2. TS. TRỊNH ĐỒNG TÍNH Hà Nội – 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Tất cả các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, khách quan, chưa từng được tác giả khác công bố. Tập thể giáo viên hướng dẫn Hà Nội, ngày 05 tháng 10 năm 2020 Nghiên cứu sinh TS. Nguyễn Hồng Thái TS. Trịnh Đồng Tính i
LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của các thầy TS. Nguyễn Hồng Thái, TS. Trịnh Đồng Tính cùng với những chỉ dẫn định hướng về mặt khoa học, sự động viên của các thầy cô trong bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Rô bốt, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đối với các thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong bộ môn đã tạo điều kiện thuận lợi và tận tình giúp đỡ tác giả trong thời gian học tập và nghiên cứu. Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Rô bốt, Viện Cơ khí, phòng Đào tạo trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và tận tình giúp đỡ tác giả trong quá trình làm nghiên cứu sinh. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Quỹ đổi mới sáng tạo Vingroup, tập đoàn Vingroup đã cấp học bổng và hỗ trợ tác giả hoàn thành luận án. Cuối cùng, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân trong gia đình đã luôn quan tâm, cảm thông, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Tác giả luận án ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................... vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... viii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ....................................................................... ix MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ QUẠT THỔI RÔTO KHÔNG TIẾP XÚC KIỂU ROOTS ....................................................................................................................... 7 1.1. Tổng quan về quạt thổi rôto không tiếp xúc kiểu Roots .................................. 7 1.2. Lịch sử phát triển của quạt thổi rôto không tiếp xúc kiểu Roots ................... 10 1.3. Ứng dụng của quạt thổi rôto không tiếp xúc kiểu Roots ............................... 13 1.4. Tình hình nghiên cứu ngoài nước về QTRTKTX kiểu Roots ....................... 15 1.4.1. Những nghiên cứu về cải tiến và phát triển biên dạng rôto của máy ...... 16 1.4.2. Nghiên cứu về lưu lượng và áp suất của máy ......................................... 18 1.4.3. Những nghiên cứu về hiệu suất biến đổi thủy lực của máy .................... 21 1.4.4. Các giải pháp tăng áp suất, lưu lượng và chất lượng dòng chảy qua máy ................................................................................................................. 22 1.4.5. Nghiên cứu về tối ưu ............................................................................... 23 1.5. Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................................. 23 1.6. Thống kê về các công trình công bố về máy MTLTTRTKTX kiểu Roots ... 24 1.7. Các luận văn, luận án trong và ngoài nước nghiên cứu về MTLTTRTKTX kiểu Roots ....................................................................................................... 27 1.8. Phân tích, đánh giá thảo luận ......................................................................... 27 Kết luận chương 1 ................................................................................................. 30 Chương 2 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BIÊN DẠNG MỚI THIẾT KẾ RÔTO CỦA QUẠT THỔI KHÔNG TIẾP XÚC ................................................................. 31 2.1. Thiết lập phương trình toán học mô tả biên dạng rôto đề xuất mới .............. 31 2.1.1. Mô tả nguyên lý hình thành biên dạng rôto ............................................ 32 2.1.2. Thiết lập phương trình biên dạng rôto .................................................... 33 2.2. Điều kiện hình thành biên dạng rôto .............................................................. 41 iii
2.2.1. Kiểm tra điều kiện cắt chân răng ............................................................ 41 2.2.2. Xác định điều kiện ràng buộc các thông số thiết kế đặc trưng hình thành biên dạng rôto .......................................................................................... 45 2.3. Sự hình thành các buồng hút và đẩy của quạt................................................ 47 2.4. Xác định các thông số kích thước thiết kế hình học hình thành quạt thổi theo các thông số thiết kế đặc trưng ....................................................................... 48 2.5. Hệ số sử dụng thể tích của quạt ..................................................................... 49 2.5.1. Biểu thức xác định HSSDTT .................................................................. 49 2.5.2. So sánh HSSDTT của quạt thổi theo đề xuất của luận án với một số nghiên cứu đã có đến thời điểm hiện tại ................................................. 50 2.6. Hiện tượng trượt biên dạng rôto .................................................................... 55 2.6.1. Thiết lập phương trình đường ăn khớp ................................................... 55 2.6.2. Xác định vận tốc trượt tương đối tại điểm tiếp xúc giữa hai rôto ........... 56 2.6.3. Hệ số trượt ............................................................................................... 57 2.7. Thiết lập phương trình mô tả biên dạng thực rôto của quạt thổi mới ............ 59 Kết luận chương 2 ................................................................................................. 60 Chương 3 TỐI ƯU KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ CỦA QUẠT THỔI THEO LƯU LƯỢNG CHO TRƯỚC ............................................................................................ 62 3.1. Thiết lập công thức xác định lưu lượng của quạt thổi Roots ......................... 62 3.1.1. Lưu lượng của quạt thổi .......................................................................... 62 3.1.2. Sự biến đổi thể tích các buồng hút và buồng đẩy theo góc quay của trục dẫn động .................................................................................................. 63 3.2. Ảnh hưởng của TSTKĐT đến sự biến đổi thể tích buồng hút và buồng đẩy 70 3.3. Ảnh hưởng của TSTKĐT đến lưu lượng tức thời ......................................... 71 3.4. Dao động lưu lượng của quạt ......................................................................... 72 3.5. So sánh lưu lượng của quạt được luận án đề xuất so với các nghiên cứu trước đó .................................................................................................................... 73 3.6. Tối ưu góc lệch pha để giảm dao động lưu lượng ......................................... 74 3.7. Tối ưu các TSTKĐT theo lưu lượng cho trước bằng giải thuật di truyền ..... 77 3.7.1. Tối ưu các TSTKĐT bằng thuật toán vét cạn ......................................... 77 3.7.2. Tối ưu các TSTKĐT của quạt thổi Roots theo lưu lượng cho trước bằng giải thuật di truyền................................................................................... 80 Kết luận chương 3 ................................................................................................. 89 iv
Chương 4 ẢNH HƯỞNG CỦA KHE HỞ ĐẾN TỔN THẤT LƯU LƯỢNG, TỤT ÁP SUẤT CỦA QUẠT VÀ THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG ............................ 91 4.1. Thiết lập phương trình mô tả áp suất của quạt thổi Roots ............................. 91 4.1.1. Sự biến đổi áp suất tức thời của buồng hút và buồng đẩy ...................... 91 4.1.2. Dao động áp suất của quạt thổi Roots ..................................................... 94 4.1.3. Sự biến đổi áp suất trong quá trình nén .................................................. 95 4.2. Thiết lập phương trình xác định tổn thất lưu lượng và áp suất ...................... 98 4.2.1. Xác định diện tích tiết diện khe hở của quạt thổi Roots ......................... 99 4.2.2. Tính toán vận tốc dòng chất khí qua khe hở ......................................... 101 4.2.3. Mô hình toán học xác định hiện tượng tụt áp suất ................................ 103 4.2.4. Mô hình toán học xác định tổn thất lưu lượng ...................................... 104 4.2.5. Đánh giá ảnh hưởng của khe hở đến tổn thất lưu lượng và hiện tượng tụt áp ........................................................................................................... 106 4.3. Mô phỏng số quạt thổi rôto không tiếp xúc kiểu Roots ............................... 109 4.3.1. Mô hình toán học mô phỏng số ............................................................. 109 4.3.2. Mô hình 3D quạt thổi Roots .................................................................. 110 4.3.3. Điều kiện biên và các thông số mô phỏng ............................................ 111 4.3.4. Kết quả mô phỏng số ............................................................................ 112 4.3.5. Kiểm chứng kết quả mô phỏng số so với tính toán lý thuyết ............... 115 4.4. Thí nghiệm kiểm chứng trên mẫu chế tạo thử từ kết quả nghiên cứu lý thuyết của luận án .................................................................................................... 117 4.4.1. Chế tạo thử nghiệm quạt thổi rôto không tiếp xúc kiểu Roots ............. 117 4.4.2. Thí nghiệm xác định lưu lượng riêng và đường đặc tính của quạt ....... 119 Kết luận chương 4 ............................................................................................... 123 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 125 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ................. 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 130 PHỤ LỤC 1.................................................................................................................1 PHỤ LỤC 2.................................................................................................................9 PHỤ LỤC 3...............................................................................................................16 PHỤ LỤC 4...............................................................................................................37 v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Danh mục chữ viết tắt Ký hiệu Ý nghĩa QTRTKTX Quạt thổi rôto không tiếp xúc. MTLTTRTKTX Máy thủy lực thể tích rôto không tiếp xúc. BRKT Bánh răng không tròn. HSTT Hệ số tâm tích. TSTKĐT Thông số thiết kế đặc trưng. HSSDTT Hệ số sử dụng thể tích. KTN Kích thước ngang. MTLTT Máy thủy lực thể tích. Danh mục các ký hiệu Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa Góc quay giữa  P và 1 khi {Σ S } lăn không  (rad ) trượt phía ngoài {Σ e } . Góc quay giữa hệ quy chiếu 1 và C trong  (rad ) chuyển động tương đối. Góc quay của {Σ S } trong C khi {Σ S } lăn không  (rad ) trượt phía ngoài {Σ e } . Góc hợp bởi trục O1 x1 với pháp tuyến chung tại  (rad ) P của {Σ S } và {Σ e } . a (mm) Bán trục lớn của {Σ e } . b (mm) Bán trục nhỏ của {Σ e } . r (mm) Bán kính của {Σ S } . e (mm) Góc xác định giới hạn phần cung cong biên dạng đỉnh rôto và chân rôto theo kiểu Roots. 1 (rad ) Góc quay trục dẫn động của rôto 1. 2 (rad ) Góc quay trục dẫn động của rôto 2. e (mm) Khoảng cách trục quay của hai rôto. i12 Tỷ số truyền. e (mm) Bán kính cực của elíp lăn {Σ e } . 1 (rad / s) Vận tốc góc của rôto 1. 2 (rad / s) Vận tốc góc của rôto 2. Ce (mm) Chu vi của { e } . CS (mm) Chu vi của {Σ S } .  Hệ số tâm tích   b / a . A (mm) Kích thước ngang của quạt. vi
R (mm) Kích thước hướng kính của stato.  (%) Hiệu suất thể tích. Diện tích mặt cắt ngang vuông góc với trục quay SK (mm 2 ) của buồng đong khí. Diện tích tiết diện mặt cắt ngang vuông góc với S stato (mm 2 ) trục quay của toàn bộ lòng trong buồng làm việc của quạt. Diện tích tiết của rôto trên mặt cắt ngang vuông S (mm 2 ) góc với trục quay. z Số răng của rôto. B (mm) Kích thước hướng trục của rôto. qr (cm 3 / vòng) Lưu lượng riêng lý thuyết. V1 (mm 3 ) Thể tích buồng đong khí. n (vòng / phút) Tốc độ quay của trục dẫn động. Qtltb (dm3 / phút) Lưu lượng lý thuyết trung bình. Qtt (dm3 / phút) Lưu lượng lý thuyết tức thời. Vx (mm 3 ) Thể tích buồng đẩy. Vh (mm 3 ) Thể tích buồng hút. Sh (mm 2 ) Diện tích tiết diện buồng hút. Sd (mm 2 ) Diện tích tiết diện buồng đẩy. Q Dao động lưu lượng của quạt.  (rad ) Góc lệch pha.  Qlp Dao động lưu lượng của hệ quạt ghép song song. p Dao động áp suất. p1 (bar) Áp suất của buồng hút. T1 (0 C ) Nhiệt độ của buồng hút. px (bar) Áp suất nén của buồng đẩy. Tx (0 C ) Nhiệt độ của buồng đẩy trong quá trình nén. p2 (bar) Áp suất tải. T2 (0 C ) Nhiệt độ của khí khi có áp suất tải. p xt (bar) Áp suất của buồng đẩy ở trạng thái bắt đầu trộn khí. Vz (mm 3 ) Thể tích bình tích áp. Tỷ lệ thể tích giữa bình tích áp và buồng đong  khí. R* ( Jmol 1 K 1 ) Hằng số chất khí. k (mm) Kích thước khe hở cạnh rôto. r (mm) Kích thước khe hở hướng kính. f (mm) Kích thước khe hở mặt đầu. vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Ứng dụng của QTRTKTX [110] ............................................................... 14 Bảng 1.2 So sánh ưu nhược điểm của các thiết kế theo kết quả nghiên cứu đã công bố .............................................................................................................................. 18 Bảng 2.1 Các thông số thiết kế đặc trưng của biên dạng rôto .................................. 46 Bảng 2.2 Các thông số kích thước hình học hình thành quạt thổi............................ 49 Bảng 2.3 TSTKĐT của từng loại quạt thổi .............................................................. 52 Bảng 2.4 Bảng thông số thiết kế quạt khi khảo sát theo HSTT  của biên dạng rôto .................................................................................................................................. 53 Bảng 3.1 Bộ TSTKĐT theo  ................................................................................. 70 Bảng 3.2 Bộ TSTKĐT khảo sát sự biến đổi lưu lượng ............................................ 71 Bảng 3.3 Các phương án đáp ứng được lưu lượng cho trước .................................. 79 Bảng 3.4 Thông số quạt thổi cho trước .................................................................... 84 Bảng 3.5 Thông số giải thuật di truyền .................................................................... 85 Bảng 3.6 Thông số thuật toán vét cạn ...................................................................... 88 Bảng 4.1 Ảnh hưởng của  k đến tổn thất lưu lượng và áp suất ............................ 107 Bảng 4.2 Ảnh hưởng của  r đến tổn thất lưu lượng và áp suất ............................ 107 Bảng 4.3 Ảnh hưởng của  f đến tổn thất lưu lượng và áp suất ............................ 108 Bảng 4.4 Bảng thông số kích thước của mô hình mô phỏng số ............................. 110 Bảng 4.5 Bảng thông số điều kiện biên và các thông số mô phỏng số .................. 112 Bảng 4.6 Phân bố áp suất cục bộ theo góc quay trục dẫn động ............................. 113 Bảng 4.7 Đường dòng theo góc quay trục dẫn động .............................................. 114 Bảng 4.8 Véc tơ dòng chảy theo góc quay trục dẫn động ...................................... 114 Bảng 4.9 Kết quả đánh giá mô phỏng số chia quạt ................................................ 116 Bảng 4.10 Thông số cho trước để tối ưu thiết kế quạt ........................................... 118 Bảng 4.11 Các thông số thiết kế chế tạo quạt mẫu................................................. 118 Bảng 4.12 Các phần tử thí nghiệm ......................................................................... 119 Bảng 4.13 Kết quả so sánh lưu lượng riêng ........................................................... 121 viii
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Phát minh đầu tiên về quạt thổi Roots ......................................................... 7 Hình 1.2 Cấu tạo QTRTKTX kiểu Roots ................................................................... 8 Hình 1.3 Phân loại quạt thổi Roots theo số răng rôto................................................. 9 Hình 1.4 Các giai đoạn phát triển của QTRTKTX kiểu Roots ................................ 11 Hình 1.5 Sáng chế cải tiến quạt thổi Roots .............................................................. 12 Hình 1.6 Thống kê các nghiên cứu từ năm 1990 đến nay ........................................ 24 Hình 1.7 Phân bố các nghiên cứu theo Quốc gia ..................................................... 25 Hình 1.8 Phân bố các nghiên cứu theo các Châu lục ............................................... 26 Hình 1.9 Phân bố các phát minh sáng chế theo quốc gia .........................................26 Hình 2.1 Thiết kế quạt thổi Roots mới được đề xuất bởi luận án ............................ 32 Hình 2.2 Nguyên lý hình thành biên dạng rôto mới ................................................. 33 Hình 2.3 Mô hình toán học biên dạng đỉnh rôto ...................................................... 33 Hình 2.4 Biên dạng đối tiếp của đỉnh rôto................................................................ 36 Hình 2.5 Cặp biên dạng đối tiếp ............................................................................... 37 Hình 2.6 Ảnh hưởng của TSTKĐT đến sự hình thành biên dạng rôto .................... 41 Hình 2.7 Các cặp rôto tương ứng với các giá trị thay đổi của TSTKĐT ................. 46 Hình 2.8 Kiểm tra điều kiện hình thành biên dạng rôto ........................................... 46 Hình 2.9 Nguyên lý hình thành buồng hút và buồng đẩy của quạt thổi Roots ........ 47 Hình 2.10 Các thông số kích thước hình học hình thành quạt thổi .......................... 48 Hình 2.11 Diện tích tiết diện buồng đong khí ......................................................... 49 Hình 2.12 Quạt thổi Roots loại 1 .............................................................................. 50 Hình 2.13 Quạt thổi Roots loại 2 .............................................................................. 51 Hình 2.14 Quạt thổi Roots loại 3 .............................................................................. 51 Hình 2.15 Kích thước ngang của các phương án thiết kế ....................................... 53 Hình 2.16 Hệ số sử dụng thể tích các loại quạt thổi ................................................. 54 Hình 2.17 Thiết lập phương trình đường ăn khớp .................................................... 55 Hình 2.18 Quỹ đạo điểm ăn khớp............................................................................. 56 Hình 2.19 Hệ số trượt giữa rôto 1 và rôto 2 theo góc quay trục dẫn động ............... 58 Hình 2.20 Quá trình ăn khớp trên biên dạng rôto..................................................... 59 Hình 2.21 Biên dạng thực quạt thổi Roots .............................................................. 59 ix
Hình 3.1 Diện tích tiết diện mặt cắt ngang vuông góc trục quay của buồng hút và buồng đẩy ................................................................................................................. 63 Hình 3.2 Phân chia diện tích buồng quạt .................................................................. 64 Hình 3.3 Phân chia diện tích tiết diện buồng hút khi 0  1   e .............................. 65 Hình 3.4 Phân chia diện tích tiết diện buồng đẩy khi  e  1   / 2 ........................ 66 Hình 3.5 Phân chia diện tích tiết diện buồng hút khi  / 2  1     e .................. 67 Hình 3.6 Phân chia diện tích tiết diện buồng đẩy khi 1     e ;   ....................... 68 Hình 3.7 Sự biến đổi thể tích buồng hút và buồng đẩy theo góc quay trục dẫn động .................................................................................................................................. 69 Hình 3.8 Góc quay trục rôto 2(1)........................................................................... 69 Hình 3.9 Thể tích buồng hút và buồng đẩy thay đổi theo  .................................... 70 Hình 3.10 Lưu lượng tức thời tương ứng với các bộ TSTKĐT ............................... 71 Hình 3.11 Giá trị lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình của lưu lượng tức thời ............. 72 Hình 3.12 Dao động lưu lượng của quạt .................................................................. 73 Hình 3.13 Lưu lượng riêng của các loại quạt thổi .................................................... 74 Hình 3.14 Chia rôto lệch pha .................................................................................... 74 Hình 3.15 Thuật toán xác định góc lệch pha tối ưu.................................................. 76 Hình 3.16 Lưu lượng tức thời của quạt thổi tại góc lệch pha =900 ........................ 77 Hình 3.17 Thuật toán vét cạn xác định giá trị tối ưu của các TSTKĐT theo lưu lượng cho trước......................................................................................................... 79 Hình 3.18 Các phương án thiết kế đáp ứng được lưu lượng cho trước .................... 80 Hình 3.19 Kết quả thiết kế tối ưu ............................................................................. 80 Hình 3.20 Khởi tạo quần thể nhiễm sắc thể bbit........................................................ 81 Hình 3.21 Xác định cặp thông số a, r ....................................................................... 82 Hình 3.22 Chọn lọc tự nhiên theo phương pháp bánh xe ru-lét ............................... 83 Hình 3.23 Sự thay đổi giá trị hàm mục tiêu qua các thế hệ ...................................... 85 Hình 3.24 Sự hội tụ của TSTKĐT tối ưu a qua các thế hệ tiến hóa ......................... 86 Hình 3.25 Sự hội tụ của TSTKĐT tối ưu b qua các thế hệ tiến hóa ........................ 87 Hình 3.26 Sự hội tụ của TSTKĐT tối ưu r qua các thế hệ tiến hóa ......................... 87 Hình 4.1 Phân tố thể tích buồng hút ......................................................................... 92 Hình 4.2 Áp suất biến đổi trong buồng quạt ............................................................ 93 Hình 4.3 Sự biến đổi áp suất trong buồng quạt ........................................................ 94 Hình 4.4 Giá trị lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình của áp suất tức thời ................... 94 x
Hình 4.5 Hệ số dao động áp suất với các giá trị khác nhau của  ............................ 95 Hình 4.6 Áp suất nén trong buồng đẩy ..................................................................... 95 Hình 4.7 Áp suất buồng đẩy thay đổi theo góc quay trục dẫn và tỷ số bình nén ..... 97 Hình 4.8 Áp suất buồng đẩy thay đổi theo HSTT  ................................................. 98 Hình 4.9 Khe hở của quạt thổi Roots ....................................................................... 99 Hình 4.10 Sự thay đổi diện tích tiết diện khe hở mặt đầu của quạt theo góc quay trục dẫn .......................................................................................................................... 101 Hình 4.11 Mô hình phân tử khí qua khe hở............................................................ 102 Hình 4.12 Lưu lượng khi có tổn thất ...................................................................... 104 Hình 4.13 Áp suất nén khí không có khe hở và có khe hở ..................................... 105 Hình 4.14 Ảnh hưởng của khe hở cạnh rôto đến tổn thất lưu lượng và áp suất .... 107 Hình 4.15 Ảnh hưởng của khe hở hướng kính đến tổn thất lưu lượng và áp suất . 108 Hình 4.16 Ảnh hưởng của khe hở mặt đầu đến tổn thất lưu lượng và áp suất ....... 109 Hình 4.17 Mô hình 3D mô phỏng số ...................................................................... 111 Hình 4.18 Thiết lập hệ quy chiếu ........................................................................... 111 Hình 4.19 Mô hình lưới của rôto và stato............................................................... 112 Hình 4.20 Lưu lượng lý thuyết tức thời và mô phỏng số ....................................... 115 Hình 4.21 Lưu lượng tức thời khi chia quạt ........................................................... 116 Hình 4.22 Sơ đồ nguyên lý đo lưu lượng và áp suất của quạt ................................ 119 Hình 4.23 Đặc tính của quạt thổi Roots mẫu ......................................................... 122 Hình 4.24 Hiệu suất lưu lượng của quạt thổi Roots mẫu ....................................... 122 xi
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Quạt thổi rôto không tiếp xúc (QTRTKTX) là một loại máy thủy lực thể tích (MTLTT) được hình thành theo nguyên lý ăn khớp của cặp bánh răng ăn khớp ngoài. Người đầu tiên đưa ra ý tưởng thiết kế là George Johnes vào năm 1843 [1], tiếp theo là sáng chế của anh em nhà Roots (Philander Higley Roots và Francis Marion Roots) ứng dụng trong hệ thống thông gió của các hầm lò vào năm 1860. Do đó, cho đến nay loại MTLTT này có tên gọi là máy thủy lực thể tích kiểu Roots (Bơm/Quạt) hoặc Lobe [2]. Trong quá trình phát triển gần 180 năm qua loại máy này đã được nghiên cứu cải tiến, phát triển cho nhiều kịch bản ứng dụng khác nhau của các lĩnh vực sản xuất công nghiệp, an ninh quốc phòng cho đến đời sống dân sinh. Trong đó phải kể đến các nghiên cứu cải tiến về biên dạng rôto là có ảnh hưởng nhiều nhất đến lưu lượng và áp suất cũng như chất lượng dòng chảy sau máy [10, 52], sau mỗi cải tiến là một sáng chế [2, 10, 21, 26-36, 39, 40] cho các ứng dụng khác nhau. Trong quá trình tìm hiểu, phân tích đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về MTLTT rôto kiểu Roots tác giả luận án nhận thấy về vấn đề cải tiến biên dạng có hai xu hướng chính đó là: (i) Phối hợp hai đường cong làm biên dạng rôto, trong đó một đường làm biên dạng đỉnh rôto, còn một đường làm biên dạng chân rôto [10, 38]; (ii) Sử dụng tổ hợp nhiều đường cong liên hợp khác nhau làm biên dạng rôto [39-49]. Tuy nhiên, các nghiên cứu đều xuất phát từ nguyên lý của cặp bánh răng trụ tròn ăn khớp ngoài có tỷ số truyền 1:1. Mặt khác, do loại máy này có hai chế độ làm việc là bơm và động cơ nên khi ứng dụng ở chế độ bơm thì có: (a) Quạt thổi có chức năng biến đổi năng lượng cơ học thành năng lượng của lưu chất ở thể khí; (b) Bơm thủy lực có chức năng biến đổi năng lượng cơ học thành năng lượng của lưu chất đi qua bơm. Còn khi ở chế độ động cơ thì loại máy này được ứng dụng làm các loại cảm biến đo các dòng chất lỏng/khí có lưu lượng lớn hoặc có độ nhớt cao mà các nguyên lý khác không thể đáp ứng được. Ngoài ra, còn nhiều hướng nghiên cứu khác như: lưu lượng và áp suất của máy [62- 65], tổn thất thủy lực [76-87], tối ưu tham số thiết kế và kết cấu của quạt [88, 89] v.v.. đó là tình hình nghiên cứu ngoài nước. Ở trong nước để phát triển kinh tế các doanh nghiệp trong các ngành công nghiệp như: xi măng, giấy, in ấn, hóa chất, thực phẩm, xử lý nước thải, chế biển sau thu hoạch sản phẩm nông nghiệp, khai thác khoáng sản v.v.. đã nhập khẩu máy móc, thiết bị, dây chuyền mà trong đó QTRTKTX là một bộ phận cấu thành quan trọng của hệ thống để phục vụ sản suất. Sau một thời gian vận hành lâu ngày đến thời kỳ bảo dưỡng sửa chữa các loại quạt này đều phải nhập khẩu từ nước ngoài vì trong nước chưa sản xuất được. Vì vậy, các nhà khoa học trong nước cũng đã bắt đầu nghiên cứu về loại quạt này theo hai 1
hướng: (1) Giải mã công nghệ có các đề tài nghiên cứu các cấp từ cơ sở [92] cho đến cấp bộ [93, 97, 98]; (2) Nghiên cứu về vấn đề động học và thiết kế [91, 94-96]. Nhưng hầu hết các nghiên cứu trong nước cũng chỉ tập trung vào giải mã công nghệ chế tạo [91, 93, 97, 98], khảo sát đặc tính thông qua mô phỏng [95, 96] hay tổng hợp thiết kế cho một đối tượng cụ thể [94] của loại máy dẫn động theo nguyên lý truyền thống với cặp bánh răng trụ tròn có tỷ số truyền 1:1. Những nghiên cứu về loại quạt này một cách bài bản từ bản chất hình thành quạt cho đến quá trình biến đổi cơ năng thành năng lượng của dòng chất khí sau quạt, từ ảnh hưởng của các thông số thiết kế đến các đặc tính động học và động lực học cũng như chất lượng làm việc của quạt chưa có một công trình nào nghiên cứu. Do đó, có thể nói đây là công trình nghiên cứu chuyên sâu đầu tiên về lĩnh vực này ở Việt Nam và vẫn còn mang tính thời sự đối với thế giới, bởi lẽ cải tiến, phát triển luôn là một nhu cầu cấp thiết không chỉ ở trong nước mà còn trên thế giới và điều đó hoàn toàn đúng với quy luật phát triển của nhân loại. 2. Mục tiêu của luận án Luận án đặt ra mục tiêu cải tiến biên dạng rôto trên cơ sở đề xuất đường cong mới phát triển theo nguyên lý dẫn động của cặp bánh răng không tròn (BRKT) ăn khớp ngoài. Trên cơ sở đó để thiết kế QTRTKTX kiểu Roots nhằm tạo ra một loại quạt thổi mới có hiệu suất thể tích và lưu lượng lớn hơn so với các thiết kế đã được nghiên cứu cho đến thời điểm hiện tại. Để đạt được điều này luận án đề ra các mục tiêu cụ thể như sau: i) Thiết lập được phương trình biên dạng rôto cải tiến mới theo nguyên lý dẫn động của cặp BRKT ăn khớp ngoài mà cụ thể ở đây là cặp bánh răng họ elíp. ii) Tính toán tối ưu thông số thiết kế đặc trưng (TSTKĐT) để kích thước thiết kế của quạt là nhỏ nhất theo lưu lượng cho trước. iii) Xác định được ảnh hưởng của khe hở cạnh rôto, khe hở mặt đầu và khe hở hướng kính đến hiện tượng tụt áp và mất lưu lượng của quạt trong giới hạn tốc độ làm việc ổn định từ đó đưa ra giới hạn sai số chế tạo cần phải đáp ứng để quạt đạt được hiệu suất mong muốn. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án 3.1. Đối tượng nghiên cứu của luận án Đối tượng nghiên cứu của luận án là máy thủy lực thể tích rôto không tiếp xúc (MTLTTRTKTX) dùng để vận chuyển lưu chất ở thể khí được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp. Trong đó, đối tượng cụ thể là loại MTLTT kiểu Roots có biên 2
dạng rôto là đường cong xyclôít cải tiến của họ đường cong elíp, được dẫn động đồng bộ với cặp bánh răng elíp ăn khớp ngoài. 3.2. Phạm vi nghiên cứu của luận án Đối với các loại MTLTT các thông số quan trọng là: áp suất, lưu lượng, tổn thất thủy lực và chất lượng dòng chảy sau máy (dao động áp suất và dao động lưu lượng). Do đó, phạm vi nghiên cứu của luận án là tập trung vào nghiên cứu giải quyết, bài toán tối ưu thông số thiết đặc trưng ảnh hưởng đến các thông số quan trọng trên. Ngoài ra, luận án cũng nghiên cứu đưa ra giải pháp tách rôto và ghép quạt song song nhằm giảm dao động lưu lượng, nâng cao chất lượng dòng chảy qua quạt. Trong quá trình đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về máy thủy lực rôto không tiếp xúc tác giả luận án nhận thấy đây là một lĩnh vực chuyên môn hẹp rất phong phú, đa dạng tích hợp nhiều kiến thức chuyên môn sâu và hẹp để giải quyết, vì vậy những vấn đề về: biến dạng, chuyển vị của rôto dưới tác dụng của tải làm việc, khuếch tán truyền nhiệt qua stato, độ ồn, rung động, kết cấu, tổn thất cơ khí v.v.. là những vấn đề mà luận án chưa đặt ra để nghiên cứu. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 4.1. Ý nghĩa khoa học Các kết quả nghiên cứu của luận án như phát triển biên dạng rôto mới theo nguyên lý ăn khớp của cặp BRKT, các điều kiện hình thành biên dạng rôto và tối ưu các TSTKĐT theo lưu lượng cho trước có ý nghĩa quan trọng trong việc góp phần hoàn thiện lý thuyết thiết kế. Ngoài ra, một điểm mới của luận án là phát triển một loại QTRTKTX kiểu Roots mới có lưu lượng lớn hơn so với loại quạt của các nghiên cứu khác có cùng kích thước đã công bố cho đến thời điểm hiện tại. Đây cũng là một đóng góp mới nổi bật của luận án, đóng góp một phần nhỏ vào kho tàng tri thức hiểu biết, khám phá của nhân loại về loại QTRTKTX kiểu Roots. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn Với việc đề xuất một biên dạng mới nhằm cải tiến rôto của QTRTKTX kiểu Roots để cung cấp cho các nhà sản xuất một giải pháp mới trong chế tạo các loại quạt thổi Roots không tiếp xúc. Ngoài ra, luận án cũng đưa ra giải pháp công nghệ nhằm tăng chất lượng dòng chảy sau quạt, khắc phục được nhược điểm dao động lưu lượng lớn vốn là nhược điểm cố hữu của các loại quạt này. Do đó, kết quả nghiên cứu của luận án rất có ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu của luận án còn là một sự lựa chọn mới có nhiều tiềm năng cho các kịch bản ứng dụng trong những lĩnh vực khác nhau của cuộc sống dân sinh cũng như công nghiệp trong thời kỳ cách mạng công nghiệp 4.0. 5. Phương pháp nghiên cứu của luận án 3
Để đạt được mục tiêu mà luận án đã đề ra phương pháp nghiên cứu đó là nghiên cứu lý thuyết dựa trên bản chất vật lý và cơ sở khoa học mà nhân loại đã khám phá, từ đó tiếp tục kế thừa để nghiên cứu, phát triển cũng như kết hợp mô phỏng số bằng các phần mềm hiện đại nhằm kiểm chứng các công thức lý thuyết được nghiên cứu bởi luận án. Ngoài ra, để kiểm chứng các kết quả nghiên cứu lý thuyết luận án tiến hành nghiên cứu thực nghiệm thông qua chế tạo mẫu máy thử nghiệm được thiết kế từ kết quả nghiên cứu lý thuyết của luận án để hiệu chỉnh, hoàn thiện kết quả nghiên cứu, cụ thể là: i) Tiếp thu, kế thừa có chọn lọc các thành quả nghiên cứu của thế giới về lĩnh vực QTRTKTX kiểu Roots và lý thuyết ăn khớp của cặp BRKT. Trên cơ sở đó phát triển đường cong mới theo nguyên lý ăn khớp của cặp BRKT nhằm mục đích cải tiến biên dạng rôto để hình thành loại QTRTKTX kiểu Roots mới. Từ đó, tiến hành nghiên cứu đánh giá so sánh ưu nhược điểm của quạt thổi mới được đề xuất bởi luận án với các kết quả nghiên cứu đã được công bố trước đây cho đến thời điểm hiện tại. ii) Với nhược điểm cố hữu của các loại QTRTKTX kiểu Roots đó là dao động lưu lượng lớn. Do đó, thiết kế được nghiên cứu bởi luận án cũng không tránh khỏi nhược điểm này. Để khắc phục nhược điểm này luận án cũng nghiên cứu và đưa ra giải pháp ghép quạt. Kết quả cho thấy khắc phục được hoàn toàn nhược điểm trên. iii) Ứng dụng các phần mềm mô phỏng số hiện đại để mô phỏng kiểm chứng nhằm hiệu chỉnh các thông số thiết kế nhằm giảm thời gian và kinh phí chế tạo thực nghiệm. Từ đó tiến hành chế tạo quạt mẫu, đo đạc thực nghiệm để kiểm chứng những kết quả nghiên cứu lý thuyết được phát triển bởi luận án. 6. Những đóng góp của luận án Với những mục tiêu cụ thể mà luận án đã đề ra cùng với phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm, thông qua những phân tích, đánh giá kết quả nghiên cứu của luận án so với các kết quả của những công trình nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố đến thời điểm hiện tại. Luận án đã có những đóng góp cụ thể sau: i) Phát triển được đường cong mới dựa trên nguyên lý dẫn động của cặp BRKT họ elíp để cải tiến biên dạng rôto hình thành QTRTKTX kiểu Roots mới được dẫn động đồng bộ bằng cặp BRKT, đây là nguyên lý chưa từng xuất hiện đối với loại quạt thổi này. Loại quạt thổi mới được phát triển bởi luận án có ưu điểm nổi bật là hệ số sử dụng thể tích (HSSDTT) và lưu lượng lớn hơn so với các kết quả nghiên cứu, sáng tạo và hiểu biết mà thế giới đã có cho đến thời điểm hiện tại. 4
ii) Đưa ra được biểu thức giải tích xác định được ảnh hưởng của khe hở cạnh rôto, khe hở hướng kính và khe hở mặt đầu đến hiện tượng tụt lưu lượng và áp suất của quạt. Kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định sai số chế tạo và sai số lắp ráp để đạt được hiệu suất biến đổi thủy lực mong muốn của quạt. iii) Đưa ra được thuật toán tối ưu tham số thiết kế đặc trưng nhằm đảm bảo kích thước nhỏ gọn nhất mà vẫn đáp ứng được lưu lượng cho trước và thuật toán xác định góc lệch pha tối ưu khi ghép song song các rôto nhằm giảm dao động lưu lượng để tăng chất lượng dòng chảy sau quạt. 7. Bố cục của luận án Để diễn giải các kết quả nghiên cứu của luận án, nội dung của luận án được trình bày trong 4 chương chính với các nội dung cụ thể như sau: Chương 1 Tổng quan về quạt thổi rôto không tiếp xúc kiểu Roots: Tìm hiểu tổng quan về lịch sử phát triển, nghiên cứu, sáng tạo, tích lũy tri thức của nhân loại về MTLTTRTKTX kiểu Roots cho đến thời điểm hiện tại. Ngoài ra, chương này cũng tiến hành tổng hợp, chắt lọc, phân tích, đánh giá ưu nhược điểm, những tồn tại chưa được giải quyết của các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước cũng như những hiểu biết, sáng tạo của nhân loại về loại máy này. Trên cơ sở đó kế thừa một cách có chọn lọc để đưa ra định hướng và mục tiêu nghiên cứu của luận án. Chương 2 Nghiên cứu tổng hợp biên dạng mới thiết kế rôto của quạt thổi không tiếp xúc: Trình bày nghiên cứu tổng hợp biên dạng mới nhằm cải tiến rôto của quạt thổi không tiếp xúc, diễn giải quá trình thiết lập phương trình đường cong mới để cải tiến biên dạng rôto nhằm tạo ra QTRTKTX kiểu Roots mới. Ngoài ra, cũng xác định được các điều kiện hình thành biên dạng thực của rôto trên cơ sở đánh giá vận tốc trượt tương đối giữa hai biên dạng rôto trong quá trình làm việc. Chương 3 Tối ưu kích thước thiết kế của quạt thổi theo lưu lượng cho trước: Trình bày phương pháp thiết lập phương trình mô tả sự biến đổi thể tích các buồng hút/đẩy trong quạt theo góc quay của trục dẫn động. Từ đó tiến hành mô hình hóa quá trình: hút, trộn và nén khi quạt làm việc. Trên cơ sở đó tiến hành xây dựng thuật toán tối ưu kích thước thiết kế theo lưu lượng cho trước. Để giải quyết vấn đề này luận án tiến hành xác định điều kiện biên, mô hình hóa để thực hiện theo hai thuật toán đó là: (i) Thuật toán tối ưu theo vét cạn; (ii) Tối ưu theo giải thuật di truyền. Ngoài ra, chương này cũng đưa ra giải thuật tối ưu góc lệch pha khi tách rôto và ghép song song các quạt mà để giảm dao động lưu lượng tăng chất lượng dòng chảy sau quạt vẫn đảm bảo lưu lượng cần thiết. 5
Chương 4 Ảnh hưởng của khe hở đến tổn thất lưu lượng, tụt áp suất của quạt và thực nghiệm kiểm chứng: Trình bày phương pháp thiết lập phương trình giải tích xác định ảnh hưởng của khe hở bao gồm: khe hở mặt đầu, khe hở cạnh rôto đến tổn thất lưu lượng và áp suất. Ngoài ra, chương này cũng trình bày mẫu quạt chế tạo thử nghiệm và các thí nghiệm kiểm chứng bao gồm: kiểm chứng lý thuyết bằng mô phỏng số thông qua mô đun CFX của phần mềm Ansys; đo đạc thực nghiệm trên thiết bị thí nghiệm để kiểm chứng các kết quả nghiên cứu lý thuyết của luận án. Kết luận và kiến nghị: Phần này tóm tắt những kết quả chính đạt được của luận án và những đóng góp mới của luận án nhằm hoàn thiện về mặt lý thuyết thiết kế cũng như ứng dụng thực tiễn. Từ đó thảo luận, bàn thảo về khả năng ứng dụng những kết quả nghiên cứu của luận án vào thực tiễn và kiến nghị các định hướng phát triển tiếp theo. Ngoài ra, một số tri thức dưới dạng cơ sở lý thuyết bao gồm kết quả nghiên cứu đã có, lý thuyết về giải thuật di truyền mà luận án có áp dụng để so sánh, sử dụng làm công cụ đưa vào thuật toán tối ưu được trình bày ở phụ lục 1. Phụ lục 2 trình bày thiết kế, sản phẩm mẫu chế tạo theo kết quả nghiên cứu của luận án và thiết bị thí nghiệm đo thực nghiệm của luận án. Phụ lục 3 của luận án trình bày kết quả đo thực nghiệm kiểm chứng còn Phụ lục 4 trình bày mã nguồn lập trình theo kết quả nghiên cứu lý thuyết của luận án. 6
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ QUẠT THỔI RÔTO KHÔNG TIẾP XÚC KIỂU ROOTS Trong chương này luận án tổng hợp, chắt lọc, biên tập, một cách tổng quan về loại quạt thổi rôto không tiếp xúc kiểu Roots từ các nguồn tài liệu kỹ thuật, công nghệ và các công trình nghiên cứu đã công bố về quạt thổi Roots trong và ngoài nước trên các tạp chí khoa học uy tín. Trên cơ sở đó sẽ phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước cũng như chỉ ra những vấn đề: còn tồn tại, chưa giải quyết đến, hạn chế trong lĩnh vực chuyên môn hẹp theo đối tượng nghiên cứu của luận án để đề ra định hướng và mục tiêu nghiên cứu mà luận án cần giải quyết. 1.1. Tổng quan về quạt thổi rôto không tiếp xúc kiểu Roots a) Định nghĩa Như đã trình bày trong phần mở đầu quạt thổi Roots là loại MTLTT kiểu rôto không tiếp xúc được đề xuất lần đầu tiên bởi George Jones vào năm 1843 [1] (hình 1.1a), tiếp sau đó là phát minh bởi anh em nhà Roots (Philander Higley Roots và Francis Marion Roots) vào năm 1860 [2] (hình 1.1b) với ứng dụng làm quạt thổi khí trong hầm lò khai thác khoáng sản ở Hoa Kỳ và từ đó đến nay loại quạt này có tên gọi là quạt thổi Roots. Theo dòng thời gian của quá trình phát triển và tích lũy tri thức của nhân loại, quạt thổi Roots đã được liên tục nghiên cứu, sáng tạo và phát triển về mặt lý thuyết thiết kế, công nghệ chế tạo cũng như ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống, sản xuất công nghiệp và an ninh quốc phòng. a) Quạt thổi Roots của George Jones (1843) [1] b) Phát minh của anh em nhà Roots (1860) [2] Hình 1.1 Phát minh đầu tiên về quạt thổi Roots 7
b) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Cấu tạo Về mặt cấu tạo quạt thổi Roots (hình 1.2) được hình thành từ ba bộ phận chính đó là: (1) Rôto: gồm hai rôto có biên dạng được hình thành theo nguyên lý ăn khớp của cặp bánh răng ăn khớp ngoài và được dẫn động trực tiếp qua cặp bánh răng trụ tròn có tỉ số truyền 1:1, tùy thuộc vào lĩnh vực ứng dụng cụ thể mà cấu tạo của rôto có dạng trụ thẳng hoặc xoắn theo kiểu trục vít; (2) Bánh răng dẫn động: là cặp bánh răng trụ tròn ăn khớp ngoài có tỷ số truyền 1:1 dùng để truyền chuyển động từ nguồn động lực phát động đến các rôto. Tùy thuộc vào công suất của quạt mà cặp bánh răng truyền động có thể là bánh răng trụ răng thẳng, bánh răng trụ răng nghiêng hoặc bánh răng trụ răng chữ V; (3) Stato: là bộ phận tĩnh của quạt có chức năng là giá đỡ các bộ phận quay (rôto và bánh răng dẫn động) và kết hợp với hai rôto để hình thành buồng hút, buồng đẩy và buồng đong khí như được mô tả trên hình 1.2b. Do loại quạt này có đặc điểm sinh nhiệt rất lớn [3] nên stato thường được tích hợp hệ thống làm mát tự nhiên bằng các cánh tản nhiệt hoặc kết hợp giữa làm mát tự nhiên và cưỡng bức thông qua các ống dẫn nước trên stato. (1) Rôto 2 Cửa đẩy Cửa hút (1) Rôto 1 Phớt chắn dầu Thể tích chết Buồng đong khí Buồng hút Vh Phớt khí (3) Bánh răng dẫn động Trục dẫn động Ổ đỡ (2) Stato Cửa đẩy Thể tích chết Buồng đẩy Vx Cửa đẩy a) Cấu tạo quạt thổi Roots [109] b) Mặt cắt ngang quạt vuông góc với trục quay Hình 1.2 Cấu tạo QTRTKTX kiểu Roots Nguyên lý hoạt động Hình 1.2b mô tả một mặt cắt vuông góc với trục quay của quạt. Với chiều quay được cho trên hình 1.2b, hai rôto (rôto 1 và rôto 2) kết hợp với stato hình thành ba buồng quạt đó là: (1) Buồng hút: luôn có xu hướng tăng dần thể tích tạo áp suất âm so với mặt thoáng ngoài cửa hút có thể tích được ký hiệu là Vh ; (2) Buồng đẩy: luôn có xu hướng thu hẹp thể tích làm tăng áp suất để đẩy khí ra ngoài có thể tích được ký hiệu là Vx ; (3) Buồng đong khí: có nhiệm vụ vận chuyển khí Vh từ buồng hút sang buồng đẩy và có áp suất bằng áp suất của buồng hút và ngoài môi trường với điều kiện khí được điền đầy buồng hút và quạt làm việc ổn định (buồng làm việc ở 8