Cấu tạo quả cầu thông gió gồm những bộ phận nào?

Một quả cầu thông gió nhìn bên ngoài có cấu tạo khá đơn giản, nhưng để phần turbine có thể quay ổn định trên mái và tạo được đường thoát khí từ bên trong công trình, nhiều bộ phận phải làm việc đồng thời.

Về cơ bản, cấu tạo quả cầu thông gió gồm cụm turbine và cánh, trục quay, ổ đỡ hoặc bạc đạn, cổ thoát khí, chân đế, các vị trí liên kết cơ khí và phần tiếp giáp chống thấm với mái.

Điều quan trọng không chỉ là biết tên từng bộ phận, mà phải hiểu bộ phận đó làm nhiệm vụ gì và khi bị lắp sai, biến dạng hoặc xuống cấp thì hệ thống sẽ xảy ra vấn đề gì.

Nếu bạn đang cần tìm hiểu tổng quan trước về thiết bị và phạm vi sử dụng, xem quả cầu thông gió là gì.

Cấu tạo tổng thể của quả cầu thông gió

Có thể chia thiết bị thành hai nhóm chính:

Phần chuyển động gồm turbine, các cánh, trục quay và cụm ổ đỡ hoặc bạc đạn.

Phần cố định gồm khung đỡ, cổ thoát khí, chân đế, các mối liên kết và khu vực tiếp giáp với mái.

Khi hoạt động, phần turbine phía trên quay quanh trục, trong khi cổ và chân đế phía dưới phải giữ thiết bị ổn định và đồng thời duy trì một đường thoát khí thông suốt từ bên trong công trình lên mái.

Vì vậy, một quả cầu có cánh đẹp và quay nhẹ khi đặt dưới đất chưa chắc hoạt động tốt sau khi lắp. Nếu chân đế bị lệch, trục không đúng tâm, mối liên kết lỏng hoặc khu vực tiếp giáp mái xử lý không đúng, thiết bị vẫn có thể rung, phát tiếng kêu hoặc xuất hiện thấm nước.

1. Cụm turbine là phần quay phía trên

Turbine là phần dễ nhận biết nhất của quả cầu thông gió.

Cụm này thường có dạng gần hình cầu hoặc hình trụ cong, gồm nhiều cánh được bố trí đều quanh chu vi và liên kết thành một khối quay quanh trục trung tâm.

Nhiệm vụ của turbine là nhận tác động của dòng gió bên ngoài và tạo chuyển động quay cho phần đầu thiết bị.

Hình dạng của cụm turbine cũng giúp tạo một vùng thoát khí phía trên cổ thiết bị mà không cần sử dụng motor điện.

Muốn tìm hiểu sâu hơn về việc gió, đối lưu nhiệt và chênh lệch áp suất phối hợp như thế nào, xem nguyên lý hoạt động của quả cầu thông gió.

Nếu cụm turbine bị biến dạng thì sao?

Turbine cần giữ được hình dạng tương đối cân đối quanh trục quay.

Nếu một phần đầu turbine bị móp, biến dạng hoặc lệch do va đập trong vận chuyển và thi công, tâm khối lượng của cụm quay có thể không còn cân bằng như ban đầu.

Biểu hiện có thể là:

• quả cầu quay lắc;
• tốc độ quay không đều;
• xuất hiện rung khi có gió lớn;
• một số vị trí cọ vào phần cố định;
• tiếng động xuất hiện theo từng vòng quay.

Nếu tiếp tục vận hành trong tình trạng lệch hoặc rung kéo dài, lực tác động lên trục, bạc đạn và các liên kết cũng tăng lên.

2. Các cánh turbine nhận tác động trực tiếp của gió

Các cánh được bố trí vòng quanh turbine và là bộ phận trực tiếp tiếp xúc với luồng không khí bên ngoài.

Khi gió đi qua các cánh, lực khí động tạo mô-men làm cụm turbine quay quanh trục.

Cánh vì vậy cần đáp ứng đồng thời hai yêu cầu: đủ nhẹ để cụm quay phản ứng với dòng gió và đủ cứng để giữ hình dạng trong quá trình sử dụng ngoài trời.

Tùy thiết kế của từng loại quả cầu, hình dạng, số lượng, độ cong và cách liên kết cánh có thể khác nhau.

Điều gì xảy ra khi cánh bị móp hoặc lệch?

Một cánh bị cong nhẹ đôi khi không làm turbine dừng hoàn toàn, nhưng nếu độ lệch đủ lớn nó có thể làm cụm quay mất cân bằng.

Khi đó có thể xuất hiện:

rung → quay lệch → tăng tải lên trục và ổ đỡ → phát sinh tiếng động hoặc hao mòn nhanh hơn.

Nếu nhiều cánh cùng bị biến dạng, khoảng hở giữa các phần của turbine cũng có thể thay đổi và dẫn đến hiện tượng cọ khi quay.

3. Trục quay giữ tâm cho toàn bộ turbine

Nếu turbine là phần quay thì trục là đường tâm của chuyển động quay.

Trục có nhiệm vụ giữ cụm turbine đúng vị trí tương đối với phần cố định bên dưới và truyền tải trọng của cụm quay xuống hệ thống đỡ.

Một trục được bố trí đúng giúp turbine quay quanh một tâm ổn định.

Đây là chi tiết nhỏ nhưng ảnh hưởng rất lớn đến trạng thái vận hành.

Trục bị lệch tâm thì biểu hiện thế nào?

Khi trục không còn đúng tâm hoặc phần lắp đặt khiến trục bị nghiêng, turbine có thể quay theo quỹ đạo không đều.

Người quan sát thường thấy:

• đầu quả cầu lắc qua lại;
• một bên turbine xuống thấp hơn bên còn lại;
• quay nhanh thì rung rõ hơn;
• xuất hiện tiếng cọ hoặc tiếng gõ;
• bạc đạn chịu lực không đều.

Trục lệch cũng có thể làm các bộ phận khác hư nhanh hơn vì tải trọng không còn phân bố như thiết kế ban đầu.

Do đó, khi thấy quả cầu quay lắc mạnh, không nên mặc định nguyên nhân chỉ nằm ở bạc đạn. Cần kiểm tra cả tâm trục, độ cân bằng của turbine và tư thế của cụm thiết bị.

4. Bạc đạn hoặc ổ đỡ giúp turbine quay với ma sát thấp

Tại vị trí giữa trục và phần quay thường có cụm ổ đỡ hoặc bạc đạn.

Nhiệm vụ chính của bộ phận này là cho phép turbine quay quanh trục với ma sát thấp hơn, đồng thời giữ tương quan vị trí giữa phần quay và phần cố định.

Đây là một trong những chi tiết ảnh hưởng trực tiếp nhất đến cảm giác “quay nhẹ” của quả cầu.

Khi ổ đỡ hoạt động tốt, đầu turbine có thể quay đều và không xuất hiện độ rơ bất thường.

Bạc đạn bị rơ, kẹt hoặc xuống cấp thì sao?

Đây là điểm cần kiểm tra khi quả cầu đã sử dụng một thời gian dài.

Nếu ổ đỡ bị kẹt hoặc tăng ma sát, turbine có thể:

• khó khởi động khi gió yếu;
• quay chậm bất thường;
• quay giật thay vì liên tục;
• dừng nhanh sau khi gió giảm.

Ngược lại, nếu ổ đỡ bị rơ quá mức, turbine có thể:

• lắc quanh trục;
• phát tiếng kêu;
• rung khi quay;
• tạo độ lệch giữa các bộ phận.

Không nên chỉ tra dầu hoặc thay bạc đạn ngay khi nghe tiếng động mà chưa kiểm tra nguyên nhân. Tiếng kêu cũng có thể đến từ cánh bị móp, trục lệch hoặc liên kết bị lỏng.

Nếu thiết bị đang có các biểu hiện kẹt, rung, quay chậm hoặc phát tiếng kêu, xem hướng dẫn cách sửa quả cầu thông gió để xác định lỗi theo từng hiện tượng trước khi tháo cụm quay.

5. Khung đỡ giữ trục và cụm turbine đúng vị trí

Giữa turbine và cổ thoát thường có hệ thống thanh, vòng hoặc khung đỡ tùy theo thiết kế của từng sản phẩm.

Bộ phận này không quay theo toàn bộ turbine mà có nhiệm vụ tạo kết cấu giữ trục và liên kết cụm đầu với phần bên dưới.

Khung đỡ phải đủ cứng để cụm turbine không thay đổi vị trí quá nhiều khi chịu tải trọng bản thân và tác động của gió.

Khung đỡ lỏng hoặc biến dạng gây ra điều gì?

Nếu một điểm đỡ bị cong hoặc mối liên kết bị lỏng, trục có thể không còn được giữ đúng vị trí.

Kết quả có thể biểu hiện thành:

• turbine nghiêng;
• đầu quả cầu lắc;
• khoảng hở hai bên không đều;
• tiếng rung truyền xuống mái;
• các mối liên kết khác phải chịu tải lớn hơn.

Đây cũng là lý do khi kiểm tra một quả cầu bị rung, cần xem toàn bộ kết cấu đỡ thay vì chỉ kiểm tra phần quay.

6. Cổ thoát khí nối turbine với không gian bên dưới mái

Phía dưới cụm quay là cổ thoát khí.

Đây là đường dẫn nối không gian bên dưới mái với miệng thoát nằm ngay dưới turbine.

Không khí nóng tích tụ trong công trình đi lên vùng mái, qua phần cổ rồi mới tiếp tục ra khu vực đầu turbine.

Do đó, cổ thoát không chỉ là chi tiết để “đỡ quả cầu”, mà là một phần trực tiếp của đường khí.

Cổ thoát quá nhỏ hoặc bị cản trở thì sao?

Nếu tiết diện đường thoát bị thu hẹp quá mức, vật cản nằm trong cổ hoặc quá trình thi công làm diện tích thông khí thực tế nhỏ đi, trở lực của hệ thống sẽ tăng.

Khi đó có thể xảy ra tình huống:

turbine phía trên vẫn quay nhưng lượng khí đi từ bên trong công trình ra ngoài không đạt như kỳ vọng.

Đây là lý do không nên đánh giá toàn bộ hệ thống chỉ bằng việc nhìn quả cầu quay nhanh hay chậm.

Đường khí bên dưới phải thông thoáng tương ứng.

7. Chân đế là phần liên kết quả cầu với mái

Chân đế nằm phía dưới cùng của thiết bị và là phần truyền tải trọng từ quả cầu xuống kết cấu mái.

Tùy loại mái và thiết kế sản phẩm, chân đế có thể có hình dạng khác nhau để phù hợp với mái bằng, mái nghiêng hoặc kết cấu tôn cụ thể.

Nhiệm vụ của chân đế gồm:

• giữ toàn bộ thiết bị tại vị trí lắp;
• tạo mặt chuyển tiếp từ mái lên cổ thoát;
• hỗ trợ căn chỉnh cụm turbine;
• tạo khu vực để xử lý liên kết và chống thấm.

Chân đế vì vậy ảnh hưởng cả cơ khí lẫn chống dột.

Chân đế bị lệch thì chuyện gì xảy ra?

Nếu chân đế được đặt không đúng hoặc việc căn chỉnh làm trục turbine bị nghiêng, phần đầu có thể quay không đều.

Trong một số trường hợp, quả cầu vẫn quay nhưng xuất hiện rung hoặc độ lắc tăng khi tốc độ gió cao.

Nếu chân đế liên kết không chắc với mái, lực rung của turbine có thể tiếp tục làm mối bắt vít và vùng tiếp giáp mái chịu tải lặp lại.

Vì vậy, trạng thái của chân đế không thể tách rời khỏi trạng thái của trục và turbine phía trên.

8. Các mối liên kết giữ các bộ phận thành một cụm hoàn chỉnh

Một quả cầu thông gió không được tạo thành từ một khối duy nhất.

Tùy thiết kế và phương pháp gia công, các bộ phận có thể được liên kết bằng đinh rút, vít, bulông, mối ghép hoặc các phương pháp gia công kim loại phù hợp.

Có thể chia thành hai nhóm:

Liên kết bên trong thiết bị: giữ cánh, vòng, khung đỡ, trục và các bộ phận cấu tạo thành một cụm.

Liên kết với công trình: cố định chân đế xuống mái hoặc kết cấu đỡ.

Các mối liên kết này cần đủ chắc nhưng đồng thời không được làm biến dạng các chi tiết mỏng xung quanh.

Liên kết bị lỏng có dấu hiệu gì?

Một vị trí liên kết lỏng có thể tạo:

• tiếng rung hoặc tiếng lạch cạch;
• cánh dịch chuyển;
• khung đỡ mất ổn định;
• chân đế rung theo turbine;
• khe hở xuất hiện tại vị trí tiếp giáp.

Trong môi trường ngoài trời, liên kết còn chịu rung lặp lại, mưa và thay đổi nhiệt độ nên cần được kiểm tra nếu thiết bị đã hoạt động lâu hoặc vừa chịu tác động mạnh.

9. Phần tiếp giáp mái quyết định rất nhiều đến khả năng chống thấm

Nước mưa không chỉ có khả năng đi vào qua phía trên turbine.

Một vị trí cần quan tâm hơn trong thực tế là khu vực tiếp giáp giữa chân thiết bị và mái, đặc biệt tại nơi mái bị mở để tạo đường thoát khí.

Phần này cần được xử lý phù hợp với hình dạng mái, hướng dòng nước, vật liệu lợp và cấu tạo chân thiết bị.

Mục tiêu là vừa giữ thiết bị chắc chắn, vừa dẫn nước mưa đi qua khu vực lắp đặt mà không tạo đường cho nước chảy xuống bên dưới mái.

Chống thấm không chỉ là bơm keo quanh chân

Một lỗi dễ gặp là xem keo chống thấm như giải pháp duy nhất.

Trong thực tế, khả năng chống dột còn phụ thuộc vào:

• hình dạng chân đế;
• hướng chồng mí;
• vị trí bắt vít;
• tình trạng bề mặt mái;
• cách xử lý các mép tiếp giáp;
• chất lượng vật liệu làm kín;
• hướng thoát nước trên mái.

Nếu hình học của phần tiếp giáp sai, chỉ tăng lượng keo chưa chắc giải quyết được nguyên nhân.

Ngược lại, sử dụng vật liệu làm kín không đúng vị trí cũng có thể khiến nước hoặc hơi ẩm không thoát theo đường được thiết kế.

Nếu phần chống thấm sai thì biểu hiện thế nào?

Nước có thể xuất hiện:

• quanh mép lỗ mở trên mái;
• tại các vị trí bắt vít;
• dưới chân đế;
• tại đường nối giữa các phần của cổ;
• hoặc chảy theo kết cấu mái rồi xuất hiện ở vị trí cách xa điểm lắp.

Do đó, nếu quả cầu bị dột sau khi lắp, không nên kết luận ngay rằng nước đi xuyên qua các cánh turbine.

Cần kiểm tra trước khu vực chân đế – liên kết – tiếp giáp mái.

Đây là phần liên quan trực tiếp đến quá trình thi công. Nếu cần xem cách xử lý từ lúc xác định vị trí, mở mái, căn chỉnh đến chống dột, xem quy trình thi công lắp đặt quả cầu thông gió.

Các bộ phận của quả cầu thông gió liên quan với nhau như thế nào?

Mỗi bộ phận có một nhiệm vụ riêng nhưng chúng không hoạt động độc lập.

Có thể hình dung chuỗi cấu tạo như sau:

Gió tác động lên cánh
↓
Cụm turbine quay
↓
Trục giữ tâm chuyển động
↓
Bạc đạn giảm ma sát và đỡ cụm quay
↓
Khung đỡ giữ vị trí của trục
↓
Cổ tạo đường thoát khí từ công trình
↓
Chân đế cố định toàn bộ thiết bị lên mái
↓
Liên kết và chống thấm giữ thiết bị ổn định, hạn chế nước xâm nhập

Chỉ một chi tiết bị sai cũng có thể ảnh hưởng tới các bộ phận còn lại.

Ví dụ, chân đế lắp lệch có thể làm trục không đúng phương. Trục lệch làm turbine rung. Rung kéo dài tiếp tục tạo tải lên bạc đạn và các mối liên kết.

Tương tự, turbine có thể hoạt động cơ khí hoàn toàn bình thường nhưng nếu cổ thoát bị cản trở thì khả năng thông khí thực tế vẫn bị giới hạn.

Nhìn biểu hiện bên ngoài có thể đoán bộ phận nào đang có vấn đề?

Có thể dùng các dấu hiệu ban đầu để khoanh vùng, nhưng không nên thay thế việc kiểm tra trực tiếp.

Bảng trên chỉ giúp xác định vị trí cần kiểm tra trước, không có nghĩa một biểu hiện luôn chỉ do một bộ phận gây ra.

Ví dụ, rung có thể đến từ bạc đạn rơ nhưng cũng có thể do turbine bị móp, trục lệch hoặc chân đế lắp không cân.

Vật liệu có ảnh hưởng đến cấu tạo không?

Ngoài hình dạng của từng bộ phận, vật liệu chế tạo cũng ảnh hưởng đến khối lượng, độ cứng và khả năng chịu môi trường ngoài trời.

Với quả cầu thông gió inox, các bộ phận vỏ, cánh, cổ hoặc chân có thể được gia công từ inox tùy thiết kế sản phẩm.

Tuy nhiên, không nên chỉ nhìn chữ “inox” để đánh giá toàn bộ chất lượng thiết bị.

Một quả cầu hoạt động ổn định còn phụ thuộc vào:

• độ cân bằng của turbine;
• chất lượng trục và bạc đạn;
• độ cứng của khung đỡ;
• cách liên kết các cánh;
• độ chính xác khi gia công;
• cấu tạo chân đế;
• và chất lượng lắp đặt thực tế.

Nói cách khác, vật liệu tốt nhưng cụm quay lệch hoặc chân đế thi công sai vẫn có thể phát sinh vấn đề.

Bộ phận nào cần kiểm tra nhiều nhất sau thời gian sử dụng?

Không có một bộ phận duy nhất luôn hỏng trước trong mọi công trình, nhưng có thể ưu tiên kiểm tra các vị trí trực tiếp chịu chuyển động hoặc thời tiết.

Cụm quay

Quan sát turbine có quay đều hay không, có rung, lắc, cọ hoặc biến dạng không.

Trục và bạc đạn

Kiểm tra độ rơ, tiếng động bất thường và cảm giác quay nặng nếu điều kiện kiểm tra cho phép.

Các mối liên kết

Kiểm tra vít, điểm bắt và những vị trí có dấu hiệu lỏng hoặc rung.

Chân đế

Quan sát độ ổn định của thiết bị và tình trạng của khu vực tiếp giáp mái.

Vị trí chống thấm

Kiểm tra sau mưa hoặc khi xuất hiện dấu hiệu ẩm bên dưới mái.

Đặc biệt với thiết bị lắp trên mái cao, việc kiểm tra cần tuân thủ yêu cầu an toàn làm việc trên cao và không nên thao tác trực tiếp với turbine đang quay trong điều kiện gió mạnh.

Cấu tạo tốt chưa đủ, thiết bị còn phải được lắp đúng

Một quả cầu thông gió có thể được gia công cân đối, trục quay tốt và bạc đạn hoạt động nhẹ khi chưa lắp.

Nhưng sau khi đưa lên mái, hiệu quả và độ ổn định còn phụ thuộc vào cách thiết bị được liên kết với công trình.

Có ba mối quan hệ cần hiểu:

Cấu tạo turbine quyết định khả năng quay.

Cổ và đường khí ảnh hưởng đến khả năng thoát khí.

Chân đế và thi công ảnh hưởng đến độ ổn định cũng như chống thấm.

Do đó, khi đánh giá một quả cầu thông gió, không nên chỉ nhìn độ bóng của inox hoặc thử xoay phần đầu bằng tay.

Cần xem toàn bộ từ cánh → trục → bạc đạn → cổ → chân → liên kết với mái.

Tóm lại: một quả cầu thông gió gồm những gì?

Có thể tóm tắt cấu tạo thành 7 nhóm chính:

Turbine và cánh: nhận tác động của gió và tạo phần đầu quay.

Trục: giữ tâm chuyển động của turbine.

Bạc đạn hoặc ổ đỡ: giảm ma sát và hỗ trợ cụm quay hoạt động ổn định.

Khung đỡ: giữ trục và turbine đúng vị trí.

Cổ thoát khí: tạo đường dẫn cho không khí từ bên dưới mái lên đầu turbine.

Chân đế: cố định thiết bị vào mái và tạo vùng chuyển tiếp với công trình.

Liên kết và chống thấm: giữ toàn bộ hệ thống chắc chắn và xử lý khu vực xuyên mái trước tác động của mưa.

Điểm quan trọng nhất là các bộ phận này liên quan trực tiếp với nhau.

Một bạc đạn tốt không thể khắc phục trục bị lệch. Một turbine quay nhẹ không thể bù cho cổ thoát bị bó hẹp. Và một sản phẩm được gia công tốt vẫn có thể bị dột nếu phần chân đế và tiếp giáp mái được thi công không đúng.

Nếu bạn đang cần xem cấu tạo thực tế, kiểu chân và các phiên bản thiết bị đang sử dụng cho nhà xưởng hoặc mái tôn, có thể tham khảo các mẫu quả cầu thông gió inox. 18 lượt xem