1. Sự cần thiết của khí nén từ thế kỷ 19
Hơi nước được sử dụng rộng dãi hầu hết trong mọi ngõ ngách của nền công nghiệp thế kỷ 19, do vẫn tồn tại nhiều nhược điểm trong quá trình sử dụng như:
– Quá trình tạo ra hơi nước tốn năng lượng, tài nguyên.
– Khó khăn trong việc truyền tải đi xa vì bị giảm áp suất do ngưng tụ.
– Áp suất làm việc không cao, tiềm ẩn khả năng tai nạn lao động cao.
Nhận thấy nhược điểm của việc sử dụng hơi nước, từ giữa thế kỷ 19 các nhà nghiên cứu phát triển đã có ý tưởng đưa khí nén vào sử dụng thay cho hơi nước. Không giống như hơi nước, khí nén có thể được truyền tải trong khoảng cách xa mà không bị giảm áp suất do ngưng tụ.
2. Tiền sử sử dụng khí nén
Lịch sử của việc sử dụng máy nén khí có thể bắt nguồn từ hàng nghìn năm trước khi các nền văn minh sơ khai phát hiện ra sức mạnh của phổi con người. Với khả năng thở ra ôxy, phổi đã giúp cho việc đốt cháy và giữ ấm trở nên dễ dàng hơn. Vào khoảng năm 3000 trước công nguyên, ngành khoa học được gọi là luyện kim đã được thực hiện, liên quan đến việc nghiên cứu sản xuất kim loại. Trong số các thợ kim loại, rõ ràng là cần phải có các dạng không khí nóng hơn để biến các khoáng chất lỏng như đồng và vàng thành kim loại cứng.
Trước những nhu cầu do sản xuất kim loại mang lại, những hạn chế của phổi con người đã trở nên rõ ràng. Ở thời điểm khỏe mạnh nhất, phổi của con người chỉ có khả năng tạo ra một phần nhỏ áp suất không khí cần thiết để làm mát kim loại. Hơn nữa, phổi được chứng minh là một nguồn không thích hợp cho việc chữa cháy do hàm lượng carbon dioxide trong không khí mà con người thở ra. Rõ ràng, một thứ gì đó mạnh mẽ và công phu hơn là cần thiết để sản xuất không khí.
Không có thời kỳ nào trong lịch sử loài người chứng kiến sự phát triển công nghệ nhiều như thế kỷ 20. Chỉ trong nửa đầu thế kỷ đó, người ta đã chứng kiến sự ra đời của ô tô, máy bay và vô số sản phẩm được bày bán trong các cửa hàng lấy từ dây chuyền lắp ráp của nhà máy. Việc sản xuất tất cả những thứ này phần lớn được thúc đẩy bởi khí nén, điều này giúp cho công nhân tại các nhà máy có thể lắp ráp các mặt hàng nặng, phức tạp với tốc độ mà một thế kỷ trước đây là điều không thể.
3. Máy nén khí sơ khai
Thiết bị không khí nhân tạo sớm nhất là ống thổi, được các nhà luyện kim ở Ai Cập sử dụng để sản xuất kim loại quý được thấy trong các ngôi mộ cổ. Tiếp theo là ống thổi vận hành bằng tay, thiết bị khí nén cơ học đầu tiên trên thế giới. Bao gồm một túi linh hoạt, thiết bị giúp việc sản xuất khí nén dễ dàng hơn rất nhiều. Thiết bị giống như đàn accordion hút không khí qua một bên trong khi kéo dài, sau đó đẩy không khí ra qua đầu kia khi các tay cầm được ép chặt vào nhau.
Vào khoảng năm 1500 trước công nguyên, sự ra đời của ống thổi hoạt động bằng chân an toàn hơn khi vận hành và không có yếu tố gây quá tải cho cánh tay và bàn tay đã cho phép tạo ra một cách thực tế hơn để tạo ra không khí cho gia công kim loại. Ống thổi vẫn là tiêu chuẩn trong sản xuất khí nén trong hai thiên niên kỷ tiếp theo. Mặc dù ống thổi có chút giống với máy nén khí hiện đại, chúng có khả năng duy trì đám cháy với đủ nhiệt để nung quặng sắt. Ngày nay, ống thổi vẫn được sử dụng trong một số ứng dụng nhất định, bao gồm cả thiết bị thở được sử dụng trong bệnh viện.
4. Máy nén khí công nghiệp đầu tiên thế giới
Từ 1660 đến 1830: Sự phát triển của lò cao dẫn đến nhu cầu về một dạng khí nén mạnh hơn. Năm 1650, nhà vật lý người Đức Otto Von Guericke đã thiết kế một máy bơm chân không có thể hút khí qua các khoang nhỏ sau đó nén vào các khoang không có không khí.
Hơn một thế kỷ sau, John Smeaton đã hình thành một ý tưởng thậm chí còn có ảnh hưởng lớn hơn. Ông là kỹ sư chuyên nghiệp đầu tiên trên thế giới và vào năm 1762, ông đã thiết kế một loại thiết bị thổi mới được điều khiển bằng bánh xe nước. Điều này được tiếp nối vào năm 1776 bởi nhà phát minh người Anh John Wilkinson, người đã tạo ra một bộ phận nổ công suất cao, đóng vai trò như tiền thân của máy nén khí ngày nay.
Máy nén khí đầu tiên chạy bằng hơi nước và chính những thiết bị này đã được sử dụng trong một số nhiệm vụ lớn dưới nước đầu tiên, trong đó không khí được bơm đến người thợ lặn để anh ta có thể thử ở dưới bề mặt nước để hoàn thành nhiệm vụ. Vào những năm đầu của thế kỷ 19, các kỹ sư đã sử dụng máy nén khí cho mục đích truyền năng lượng. Những năm 1820 chứng kiến việc xây dựng một nhà máy nước xứ Wales sử dụng khí nén. Rõ ràng là khí nén tốt hơn hơi nước như một nguồn năng lượng cho máy móc hạng nặng.
4. Sự bùng nổ của máy nén khí thời kỳ mới
Cho đến ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ. Máy nén khí đã được phát triển một cách thần kỳ, điển hình cho sự phát triển đó là kích thước đã được rút gọn đi rất nhiều. Kèm theo đó là hiệu năng đã thực sự vượt trội. Đi kèm với sự phổ biến của động cơ Diesel thực sự đã tạo thành một sự đột phá cực kỳ quan trọng trong quá trình hình thành, qua đó máy nén khí có thể di chuyển đến bất cứ đâu rất thuận tiện cho các ngành công nghiệp phát triển.
