Nội dung chính
Rất nhiều máy móc hiện đại ngày nay đều sử dụng dạng khí nén trong cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng. Thường dùng máy nén khí và truyền khí nén qua các ống hơi khí nén tạo ra các nguồn năng lượng thích hợp cho mục đích sử dụng. Tuy nhiên phần lớn mọi người biết rất ít về ngành công nghiệp khí nén. Để hiểu cách khí nén trở thành môt phần quan trọng của nhiều phát minh mà ta sử dụng ngày nay, trước tiên ta cần hiểu lịch sử của chúng và cách chúng phát triển.
Nguồn gốc
Cũng như nhiều dạng công nghệ khác, việc sử dụng công nghệ khí nén đầu tiên đã có từ nghìn năm trước. Một nhà toán học Hy Lạp vào thế kỉ thứ nhất đã viết về cách ông sử dụng gió để tạo ra năng lượng và vận chuyển các vật thể, tuy nhiên phải đến năm 1600, nhà vật lý người Đức Otto von Guericke mới lần đầu tiên phát minh ra máy bơm chân không sử dụng áp suất không khí. Cùng với cách mạng công nghiệp lần thứ nhất, các thiết bị máy móc sử dụng năng lượng khí nén dần dần ra đời. Khí nén được ứng dụng trong nhiều ngành sản xuất, cơ khí. Năm 1762, John Smeaton đã thiết kế ra máy thổi điều khiển bằng bánh xe nước. Và tiếp theo đó, John Wilkinson – nhà phát minh người Anh cho ra đời một bộ phận nổ công suất cao vào năm 1776. Nó được coi là tiền thân của máy nén khí ngày nay.
Bản phác thảo ga tàu điện ngầm năm 1869
Giai đoạn những năm 1800
Sau công trình nghiên cứu của Guericke, những năm 1800 được chứng minh là một thế kỉ quan trọng trong sự phát triển của khí nén khi mà nhiều người đã nhận thức được cách sử dụng khí nén để tạo ra những hiệu quả tuyệt vời. Một số bước tiến trong những năm 1800 gồm:
- Máy nén khí hỗn hợp, không khí được nén trong một loạt xilanh, lần đầu tiên được cấp bằng sáng chế năm 1829
- Năm 1872, công nghệ máy khí nén này được cải tiến hơn nữa khi các xilanh được làm mát bằng nước để nâng cao hiệu suất, điều này dẫn đến việc phát minh ra xilanh bọc nước.
- Cuối những năm 1800, John Wanamaker, một thương gia người Mỹ, trở thành người đầu tiên giới thiệu ống khí nén tại Bưu điện Hoa Kỳ để vận chuyển thư từ khu vực này sang khu vực khác của tòa nhà một cách nhanh chóng.
- Hình ảnh hệ thống khí nén để gửi thư tại Hoa Kì
- Máy khoan khí nén được phát minh vào năm 1871 bởi Samuel Ingersoll
- Charles Brady King của Detroit đã phát minh ra búa khí nén (một loại búa được điều khiển bằng khí nén) vào năm 1890 và được cấp bằng sáng chế vào năm 1894. Tại triễn lãm thế giới Columbia năm 1893, Charles King đã trưng bày hai phát minh của mình là một cái búa khí nén để tán và đóng đinh, một dầm thép cho toa xe đường sắt.
Những năm 1990
Những năm 1990 chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ hơn nữa đối với khí nén khi lần đầu tiên được sử dụng trong động cơ phản lực. Sau đó các máy móc cũng ứng dụng công nghệ khí nén để giảm nhu cầu nhân lực.
Thiết bị khí nén được biết đến nhiều nhất tất nhiên là ống hơi dẫn khí, một trong những thiết bị quan trọng dùng để vận chuyển vật bằng khí nén. Ống khí nén chính hãng đầu tiên được ghi nhận tại Hoa Kỳ được cấp bằng sáng chế đầu tiên vào năm 1940 cho Samuel Clegg và Jacob Selvan. Ngày nay chúng được làm từ rất nhiều loại vật liệu khác nhau làm tăng độ bền như ống hơi dẫn khí nén PU, ống hơi PVC,…
Hình ảnh ống hơi khí nén ngày nay
Vào cuối những năm 1960, các bộ phận khí nén được điều khiển kỹ thuật số gia nhập thị trường lần đầu tiên, cách mạng hóa cách thức mà công nghệ hiệu quả này đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Ngày nay
Ngày nay, ngành công nghiệp khí nén tiếp tục phát triển như đóng một vai trò thiết yếu trong máy bay để ổn định đồng hồ đo trong trường hợp mất điện. Điều này cho phép phi công vẫn hiểu rõ và kiểm soát được các số liệu quan trọng giúp họ hạ cánh máy bay an toàn.
Xi lanh khí nén hiện đại cung cấp năng lượng nhanh chóng, chính xác cho các ứng dụng áp suất thấp, cho nhiều ngành công nghiệp, từ đóng gói đến các chuyến đi trong công viên giải trí và thiết bị y tế đến điều khiển tự động hóa, đơn giản và an toàn.
Rõ ràng là khí nén có một lịch sử phong phú từ nhiều năm trước và hiện tại dường như không có dấu hiệu chậm lại với các giải pháp khí nén sáng tạo được phát triển và ứng dụng một cách thường xuyên. Với một vai trò quan trọng như vậy trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, khí nén chắc chắn sẽ tiếp tục tồn tại và phát triển.
Ứng dụng khí nén trong tương lai
Hiện nay khí nén đang là nguồn năng lượng phát triển mạnh mẽ ở thời điểm hiện tại và tương lai. Song song với đó là sự phát triển mạnh mẽ hệ thống khí nén được dự trữ trong các nguồn cung cấp nhằm thực hiện các công việc sửa chữa, bảo trì, bảo dưỡng hệ thống.
Hơn nữa khí nén còn được ứng dụng nhiều trong các nhà máy xí nghiệp dây chuyền lớn để hoạt động khi có sự cố mất điện. Chính vì thế con người đang tận dụng các hầm mỏ trong lòng đất nhằm là nguồn dự trữ khí nén cho các dự án vận hành sản xuất.
Đặc biệt khí nén đang được ứng dụng trong các thiết bị điều khiển từ xa giúp con người quản lý thông tin dữ liệu về doanh nghiệp và điều chỉnh quy trình sản xuất sao cho phù hợp, kịp thời…
Khí nén đang được ứng dụng trong các ngành công nghiệp thay thế xăng dầu khi các nguồn nguyên liệu này đang tăng cao và có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.
Khí nén còn được sử dụng trong các động cơ khí nén là dạng thiết bị giúp tiết kiệm nguồn nhiên liệu khi vận hành.
Sử dụng trong lĩnh vực đường ống như: Van điều khiển khí nén, van điện từ khí nén.v.v
Với những thông tin trong bài viết này sẽ là căn cứ giúp con người hiểu hơn về nguồn gốc và sự phát triển của khí nén trong từng giai đoạn. Có thể nói đây là nguồn năng lượng không giới hạn của con người và nó mang đến nhiều ưu điểm như an toàn, tiết kiệm cho con người.
