Phốt khí nén

Phốt Khí Nén – Pneumatic Seal | Các Loại, Cấu Tạo, Ứng Dụng Và Cách Chọn

Phốt khí nén (Pneumatic Seal) là nhóm phốt làm kín dùng trong xi lanh khí nén, bộ truyền động khí nén và các cơ cấu chuyển động tịnh tiến sử dụng khí nén. Nhiệm vụ của phốt là giữ áp suất trong buồng khí, hạn chế rò rỉ qua ty hoặc piston, đồng thời kiểm soát ma sát để xi lanh chuyển động êm và ổn định.

Khác với phốt thủy lực, phốt khí nén làm việc với môi chất có độ nhớt rất thấp. Vì vậy, hình dạng môi phốt, lực ép lên bề mặt làm kín và vật liệu phải được thiết kế để vừa giữ kín khí vừa không tạo ma sát quá lớn. Đây là lý do phốt khí nén có nhiều profile riêng cho piston, ty, gạt bụi và giảm chấn. Parker chia hệ thống pneumatic sealing thành các nhóm như rod seals, piston seals, wipers, cushion seals và các cụm seal/wiper kết hợp.

Vật Tư Miền Nam cung cấp nhiều dòng phốt khí nén APA, GP, K25, Z8, PZ, MYA, PDU, ZHM, PEI, CTU, EU theo mã, kích thước và mẫu thực tế. Khách hàng có thể gửi mã phốt, kích thước d × D × H/B hoặc hình phốt cũ để được hỗ trợ đối chiếu đúng loại trước khi báo hàng.

Các loại phốt khí nén phổ biến

Phốt khí nén không phải chỉ có một kiểu duy nhất. Tùy vị trí làm kín trong xi lanh, mỗi profile như APA, GP, K25, Z8, PZ, MYA, PDU, ZHM, PEI, CTU, EU sẽ có hình dạng mặt cắt, kích thước rãnh và chức năng khác nhau. Vì vậy, khi thay phốt cần xác định đúng mã, vị trí lắp và kích thước, không nên chọn chỉ theo đường kính ngoài.

Phốt khí nén APA

Phốt khí nén APA thường dùng trong cụm piston hoặc vị trí làm kín chuyển động của xi lanh khí nén. Profile của APA được thiết kế để tạo độ kín tốt nhưng vẫn giữ lực ma sát thấp, phù hợp với các xi lanh làm việc lặp lại nhiều lần.

Khi chọn APA cần kiểm tra đủ d × D × H/B, đồng thời đối chiếu mặt cắt phốt cũ để tránh trường hợp đúng đường kính nhưng sai chiều cao hoặc sai rãnh lắp.

Phốt khí nén GP

Phốt khí nén GP là một trong những profile dùng cho piston khí nén, có nhiều quy cách từ xi lanh nhỏ đến đường kính lớn.

Điểm cần lưu ý là cùng một đường kính piston có thể có nhiều kích thước GP khác nhau về chiều rộng và chiều cao profile. Vì vậy nên đối chiếu cả kích thước rãnh và hình dạng môi phốt trước khi thay.

Phốt khí nén K25

Phốt khí nén K25 là loại piston seal chuyên dùng cho xi lanh khí nén, thường có phần làm kín bằng elastomer kết hợp chi tiết gia cường kim loại.

K25 được lắp trực tiếp trên piston để làm kín giữa hai buồng khí. Loại này không có cấu tạo giống U-cup thông thường, do đó không nên thay bằng phốt khác chỉ vì đường kính tương đương.

Phốt khí nén Z8

Phốt khí nén Z8 thường được sử dụng tại piston hoặc cụm làm kín có yêu cầu ma sát thấp và chuyển động ổn định.

Profile Z8 có môi làm kín tương đối mảnh, phù hợp với hệ thống khí nén cần phản hồi nhanh. Khi thay nên kiểm tra đúng d, D và chiều cao phốt, vì sai profile có thể làm piston bị bó hoặc rò khí.

Phốt khí nén PZ

Phốt khí nén PZ có mặt cắt khá gọn, thường dùng cho các rãnh lắp có không gian hạn chế.

Do chiều cao profile nhỏ, sai lệch kích thước rãnh chỉ vài phần mười hoặc vài milimet cũng có thể ảnh hưởng rõ đến độ kín. Vì vậy PZ cần được chọn theo đúng mã và kích thước thực tế của rãnh.

Phốt khí nén MYA

Phốt khí nén MYA thường gặp trong xi lanh và cơ cấu khí nén cỡ nhỏ, nơi đường kính ty hoặc piston không lớn.

Ưu điểm của MYA là profile gọn, lực ma sát thấp và phù hợp với các hệ thống cần chuyển động nhẹ, phản hồi nhanh. Khi thay cần chú ý đúng đường kính trong, đường kính ngoài và chiều cao phốt.

Phốt khí nén PDU / ZHM

PDU và ZHM thường được dùng ở khu vực ty xi lanh, nơi cần vừa làm kín khí vừa hạn chế bụi và tạp chất đi vào bên trong.

Một số profile thuộc nhóm này có thiết kế kết hợp seal + wiper, tức vừa làm kín vừa gạt bụi. Đây là giải pháp phù hợp cho các cụm đầu xi lanh cần tiết kiệm không gian lắp nhưng vẫn đảm bảo chức năng bảo vệ ty.

Phốt khí nén PEI / CTU

PEI và CTU thuộc nhóm phốt giảm chấn khí nén – cushion seal.

Chức năng của chúng không phải làm kín chính cho piston hoặc ty, mà là điều tiết luồng khí ở cuối hành trình, giúp piston giảm tốc trước khi chạm nắp xi lanh. Nhờ đó hạn chế va đập, giảm tiếng ồn và tăng tuổi thọ cơ cấu.

Phốt khí nén EU

Phốt khí nén EU thường được lắp ở cụm ty hoặc đầu xi lanh, tùy thiết kế của từng hãng.

Một số profile EU có thể đảm nhiệm đồng thời chức năng làm kín và gạt bụi, giúp giảm số lượng chi tiết trong cụm đầu xi lanh. Khi chọn EU cần kiểm tra chính xác vị trí lắp, kích thước rãnh và mặt cắt phốt cũ.

Cấu tạo phốt khí nén

Tùy từng mã và vị trí lắp, phốt khí nén (pneumatic seal) có thể khác nhau về mặt cắt, số môi làm kín và vật liệu. Tuy nhiên, một profile điển hình thường gồm các phần chính sau:

Môi làm kín

Môi làm kín là phần tiếp xúc trực tiếp với ty piston hoặc thành xi lanh và quyết định khả năng giữ kín khí.

Với phốt khí nén, môi phốt phải tạo đủ lực ép để hạn chế rò khí nhưng vẫn giữ ma sát thấp. Nếu môi ép quá chặt, xi lanh có thể bị tăng lực cản, chuyển động không đều hoặc cần áp suất lớn hơn mới khởi động.

Thân phốt

Thân phốt có nhiệm vụ giữ ổn định hình dạng của profile trong rãnh lắp và truyền lực từ áp suất khí đến vùng làm kín.

Ở một số loại phốt piston khí nén hoặc phốt ty khí nén, phần thân còn được thiết kế để giữ lớp mỡ bôi trơn, hỗ trợ giảm ma sát trong quá trình piston hoặc ty chuyển động.

Môi phụ hoặc môi gạt bụi

Một số phốt ty khí nén có thêm môi phụ phía ngoài để gạt bụi, hơi ẩm và tạp chất bám trên ty trước khi chúng đi vào bên trong xi lanh.

Thiết kế này đặc biệt quan trọng với xi lanh làm việc trong môi trường có bụi, mạt kim loại hoặc dây chuyền sản xuất liên tục, vì tạp chất đi vào có thể làm xước ty và gây rò khí sớm.

Phần định vị trong rãnh

Phần đáy và vai của phốt được thiết kế để giữ phốt ổn định trong rãnh piston hoặc đầu xi lanh, tránh xoay, xô lệch hoặc bật khỏi vị trí khi làm việc.

Tùy profile, phốt có thể tự giữ trong rãnh hoặc cần thêm vòng hãm, vòng đỡ hay chi tiết định vị. Vì vậy khi thay phốt khí nén, cần kiểm tra đúng mặt cắt, kích thước rãnh và vị trí lắp, không nên chỉ chọn theo đường kính ngoài.

Vật liệu phốt khí nén

Phốt khí nén (pneumatic seal) được sản xuất từ nhiều loại vật liệu khác nhau, tùy vị trí lắp và điều kiện làm việc của xi lanh. Mỗi vật liệu có ưu thế riêng về ma sát, độ đàn hồi, khả năng chống mài mòn và chịu nhiệt.

Khi chọn vật liệu phốt khí nén, cần xét đúng nhiệt độ làm việc, áp suất khí, tốc độ piston, mức độ bôi trơn và chất lượng bề mặt ty hoặc lòng xi lanh. Chọn sai vật liệu có thể làm phốt nhanh mòn, tăng ma sát hoặc rò khí sớm.

Vị trí lắp phốt khí nén

Trong một xi lanh khí nén, phốt được bố trí ở nhiều vị trí khác nhau và mỗi vị trí đảm nhiệm một chức năng riêng.

Cấu trúc điển hình có thể hình dung theo thứ tự:

Buồng khí → piston → phốt piston → ty piston → phốt ty → phốt bụi

Phốt piston khí nén

Phốt piston được lắp trên piston, làm kín giữa piston và lòng xi lanh. Nhiệm vụ chính là ngăn khí nén đi từ buồng áp suất này sang buồng còn lại, giúp piston tạo lực và di chuyển đúng hành trình.

Phốt ty khí nén

Phốt ty được lắp trong đầu xi lanh, bao quanh ty piston. Phốt làm kín vị trí ty đi qua đầu xi lanh và hạn chế khí thoát ra ngoài trong quá trình ty chuyển động.

Phốt bụi khí nén

Phốt bụi nằm phía ngoài đầu xi lanh, có nhiệm vụ gạt bụi, hơi ẩm và tạp chất bám trên ty trước khi ty đi vào bên trong. Đây là chi tiết quan trọng để bảo vệ phốt ty và bề mặt ty piston khỏi mài mòn.

Cushion seal – phốt giảm chấn khí nén

Cushion seal được bố trí ở vùng cuối hành trình của một số xi lanh. Khi piston tiến gần nắp xi lanh, phốt giảm chấn kiểm soát dòng khí thoát ra, giúp piston giảm tốc trước khi chạm cuối hành trình.

Nhờ đó, xi lanh giảm va đập, hạn chế tiếng ồn và bảo vệ tốt hơn piston, nắp xi lanh và các chi tiết cơ khí bên trong.

Cách chọn phốt khí nén đúng loại

Khi thay phốt khí nén, không nên chọn chỉ theo đường kính hoặc dựa vào hình dáng gần giống. Với pneumatic seal, chỉ cần sai vị trí lắp, profile hoặc chiều rộng rãnh là phốt có thể rò khí, bó piston hoặc nhanh mòn.

Trình tự kiểm tra nên làm như sau.

Xác định đúng vị trí lắp

Trước tiên cần xác định phốt đang làm việc ở vị trí nào trong xi lanh:

• phốt piston khí nén: lắp trên piston, làm kín giữa piston và lòng xi lanh;
• phốt ty khí nén: lắp ở đầu xi lanh, làm kín quanh ty piston;
• phốt bụi: nằm phía ngoài, có nhiệm vụ gạt bụi và tạp chất bám trên ty;
• cushion seal – phốt giảm chấn khí nén: nằm ở vùng cuối hành trình, hỗ trợ giảm tốc piston.

Đây là bước quan trọng nhất. Một phốt piston khí nén không thể thay cho phốt ty chỉ vì cùng đường kính, vì hướng chịu áp, hình dạng môi phốt và rãnh lắp hoàn toàn khác nhau.

Kiểm tra mã và mặt cắt phốt

Nếu phốt cũ còn mã như APA, GP, K25, Z8, PZ, MYA, PDU, ZHM, PEI, CTU hoặc EU, nên dùng mã đó để đối chiếu trước.

Trường hợp mất mã, cần quan sát rõ mặt cắt profile. Một số phốt nhìn từ phía trên khá giống nhau nhưng khi cắt ngang lại khác về số môi làm kín, độ dày thân phốt hoặc phần gạt bụi.

Đối chiếu kích thước rãnh lắp

Sau khi xác định loại phốt, cần kiểm tra tiếp kích thước ty hoặc piston, đường kính rãnh và chiều rộng rãnh.

Với phốt khí nén, chọn đúng kích thước rãnh quan trọng hơn việc chỉ đo đường kính ngoài của phốt cũ, vì phốt đã sử dụng có thể bị mòn, nở hoặc biến dạng.

Kiểm tra điều kiện làm việc

Khi chọn phốt xi lanh khí nén, nên biết thêm:

• áp suất làm việc;
• tốc độ piston;
• nhiệt độ;
• hệ thống có bôi trơn hay chạy khô;
• vật liệu ty và lòng xi lanh;
• tần suất đóng mở.

Những thông tin này giúp chọn đúng vật liệu như NBR, PU, FKM hoặc PTFE, đồng thời tránh dùng profile không phù hợp với tốc độ hoặc điều kiện ma sát thực tế.

Cách đo phốt khí nén khi mất mã

Khi phốt cũ đã mất mã, cách chính xác nhất là đo cả phốt và rãnh lắp, sau đó đối chiếu với profile thực tế.

Không nên chỉ đo một kích thước duy nhất vì nhiều dòng phốt khí nén có cùng đường kính nhưng khác chiều cao hoặc mặt cắt.

Đo d – đường kính trong

Dùng thước cặp đo đường kính trong làm việc của phốt.

Với phốt ty khí nén, d thường tương ứng với đường kính ty piston.

Với một số phốt piston, ký hiệu d có thể theo cách quy ước riêng của catalogue, vì vậy cần đối chiếu thêm vị trí lắp và kích thước rãnh.

Đo D – đường kính ngoài

Đo đường kính lớn nhất bên ngoài của phốt.

Nếu phốt đã cũ hoặc biến dạng, nên đo trực tiếp đường kính rãnh lắp hoặc đường kính lòng xi lanh để kiểm tra lại, thay vì chỉ dựa vào phốt tháo ra.

Đo H/B – chiều cao hoặc chiều rộng profile

Đo phần chiều cao hoặc bề rộng của phốt theo hướng lắp vào rãnh.

Đây là kích thước rất dễ bị bỏ qua. Trong thực tế, nhiều trường hợp đúng d và D nhưng sai H/B vẫn khiến phốt không lắp được hoặc làm việc không ổn định.

Kiểm tra thêm kích thước rãnh

Nếu có thể tháo cụm xi lanh, nên đo thêm:

• đường kính đáy rãnh;
• chiều rộng rãnh;
• độ sâu rãnh;
• bề mặt tiếp xúc với phốt.

Các thông số này đặc biệt hữu ích khi phốt cũ đã mòn nhiều hoặc không còn giữ đúng hình dạng ban đầu.

Chụp rõ mặt cắt phốt

Khi cần tìm hàng, nên gửi:

• ảnh mặt trước;
• ảnh mặt sau;
• ảnh cạnh;
• ảnh mặt cắt;
• ảnh rãnh lắp.

Với phốt khí nén APA, GP, K25, Z8, PDU, ZHM, EU…, hình mặt cắt thường giúp xác định đúng loại nhanh hơn chỉ nhìn kích thước.

Cách kiểm tra hiệu quả nhất khi mua phốt khí nén theo kích thước là cung cấp đủ d × D × H/B + hình profile + vị trí lắp. Như vậy khả năng chọn sai phốt sẽ thấp hơn đáng kể.

Dấu hiệu phốt khí nén cần thay

Khi phốt khí nén bị mòn hoặc mất độ đàn hồi, xi lanh thường không hỏng ngay mà xuất hiện các dấu hiệu giảm hiệu suất trước. Nếu gặp các tình trạng dưới đây, nên kiểm tra phốt và cụm xi lanh sớm:

• Xi lanh yếu lực: áp suất cấp vẫn đủ nhưng lực đẩy hoặc lực kéo giảm do khí lọt qua phốt piston.
• Có tiếng xì khí: thường xuất hiện ở đầu ty, nắp xi lanh hoặc giữa hai buồng khí khi môi phốt không còn kín.
• Piston chạy chậm hoặc không đều: ma sát tăng, phốt bị chai hoặc profile bị biến dạng có thể làm chuyển động của piston thiếu ổn định.
• Ty piston không giữ được vị trí: khí rò qua phốt piston khí nén khiến piston tự trôi khi đang giữ tải.
• Xi lanh bị giật khi khởi động: có thể liên quan đến phốt mòn, thiếu bôi trơn hoặc lực ma sát giữa phốt và bề mặt làm việc quá lớn.
• Môi phốt bị nứt, xước hoặc mòn lệch: đây là dấu hiệu trực tiếp cho thấy pneumatic seal cần được thay.
• Bụi lọt vào cụm ty: cần kiểm tra phốt bụi hoặc seal/wiper, vì bụi đi vào lâu ngày có thể làm xước ty và phá hỏng phốt ty phía trong.
• Phải tăng áp suất xi lanh mới hoạt động: có thể do rò khí hoặc ma sát trong cụm phốt đã tăng bất thường.

Nếu thay phốt xi lanh khí nén mới nhưng vẫn tiếp tục rò khí, không nên thay phốt lần nữa ngay. Cần kiểm tra bề mặt ty, lòng xi lanh, rãnh phốt, bạc dẫn hướng và độ đồng tâm của piston – ty, vì vết xước hoặc độ rơ cơ khí có thể làm phốt mới hỏng rất nhanh.

Lưu ý khi lắp phốt khí nén

Tuổi thọ của phốt khí nén phụ thuộc nhiều vào quá trình lắp. Một phốt đúng mã nhưng bị xước môi trong lúc lắp vẫn có thể rò khí ngay từ lần vận hành đầu tiên.

Trước khi lắp cần:

• vệ sinh sạch rãnh phốt và loại bỏ dầu cũ, bụi hoặc mạt kim loại;
• xử lý ba via tại mép rãnh, lỗ khí và các cạnh sắc;
• không kéo môi phốt trực tiếp qua ren hoặc mép kim loại sắc;
• kiểm tra đúng chiều môi làm kín và phía chịu áp;
• tránh kéo giãn hoặc xoắn phốt quá mức;
• sử dụng mỡ bôi trơn tương thích nếu thiết kế xi lanh yêu cầu;
• kiểm tra ty piston và lòng xi lanh không có vết xước sâu;
• sau khi lắp, kiểm tra phốt nằm đều trong rãnh, không bị xoắn hoặc kẹt một phía.

Đặc biệt với các phốt piston khí nén, phốt ty khí nén có môi mỏng, chỉ một vết cắt nhỏ trên mép làm kín cũng đủ tạo đường rò khí. Vì vậy không nên dùng tua vít hoặc dụng cụ kim loại sắc để cạy phốt vào rãnh.

Mua phốt khí nén ở đâu uy tín, đúng kích thước?

Vật Tư Miền Nam cung cấp nhiều dòng phốt khí nén – Pneumatic Seal dùng cho piston, ty, gạt bụi và giảm chấn xi lanh, gồm các profile APA, GP, K25, Z8, PZ, MYA, PDU, ZHM, PEI, CTU, EU và nhiều quy cách khác.

Để kiểm tra đúng sản phẩm, khách hàng có thể gửi:

• mã phốt nếu còn đọc được;
• kích thước d × D × H/B;
• hình mặt trước và mặt sau của phốt;
• hình chụp rõ mặt cắt profile;
• vị trí lắp trên piston, ty hay cụm giảm chấn;
• thông tin xi lanh hoặc thiết bị đang sử dụng.

Vật Tư Miền Nam hỗ trợ đối chiếu mã, profile và kích thước phốt khí nén trước khi báo hàng. Với các size ít dùng hoặc không có sẵn, chúng tôi có thể kiểm tra nguồn hàng theo kích thước để phục vụ sửa chữa, bảo trì xi lanh và thiết bị khí nén.

HOTLINE/ZALO: 0943.88.1717