Máy bơm chân không vòng dầu là thiết bị quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, nhưng khi hỏi về khái niệm, phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm chân không máy dầu thì không phải ai cũng nắm rõ. Vì vậy, hãy cùng bơm chân không Hyesungtech tìm hiểu rõ hơn bơm chân không vòng dầu là gì, cấu tạo gồm những bộ phận nào và các cách phân loại ngay sau đây nhé!
Bơm chân không vòng dầu là gì?
- Tên gọi khác: Bơm chân không dầu, Bơm chân không ngập dầu, Bơm chân không kín dầu
- Tên tiếng anh: Oil-sealed vacuum pump
Bơm chân không vòng dầu là một loại máy bơm tạo chân không bằng cách hút và nén không khí/khí ra khỏi một không gian kín (buồng, đường ống, máy…) và sử dụng dầu chân không như một “lớp làm kín” trong buồng bơm. Nhờ có lớp dầu, bơm giảm rò rỉ nội bộ, vận hành êm và đạt mức chân không ổn định hơn so với nhiều dòng bơm khô ở cùng phân khúc.
Bơm chân không vòng dầu là nhóm bơm cơ học tạo chân không bằng nguyên lý bơm thể tích. Bơm dùng cụm quay rotor/cánh gạt, piston… để bắt, cô lập, nén, thải khí ra khỏi thể tích cần hút. Điểm khác biệt cốt lõi là trong buồng nén luôn có dầu chân không tham gia trực tiếp vào quá trình làm kín khe hở, bôi trơn, làm mát và giảm rò rỉ khí hồi, nhờ đó bơm đạt áp suất cuối tốt và vận hành ổn định ở vùng chân không thô đến trung bình.
Đây là loại phổ biến thường gặp trong công nghiệp, vì nó cho tỉ lệ hiệu năng tốt và giá mua sắm phải chăng, dùng được cho nhiều quy trình như: hút giữ, đóng gói, hút định hình, khử khí, CNC, một số công đoạn HVAC…
Cấu tạo bơm chân không vòng dầu?
Hiện nay, cấu tạo bơm chân không vòng dầu có thể khác nhau tùy theo thiết kế của hãng và theo kiểu bơm. Loại phổ biến nhất là cánh gạt quay vòng dầu, về bản chất đều gồm 3 cụm chính: cụm nén tạo chân không, hệ tuần hoàn dầu làm kín, cụm truyền động – làm mát – lọc xả. Dưới đây là cấu tạo bơm hút chân không vòng dầu thường gặp trong thực tế.
Thân bơm: Là phần vỏ tạo thành buồng bơm và khoang làm việc. Thân bơm được gia công chính xác để đảm bảo độ kín, giảm rò rỉ nội bộ và chịu nhiệt khi vận hành liên tục.
Rotor: Cụm trục quay, thường quay lệch tâm trong thân bơm vòng dầu. Khi rotor quay sẽ tạo ra các khoang có thể tích thay đổi,tạo ra chu trình hút, nén và xả.
Cánh gạt: Các lá cánh trượt trong rãnh rotor, văng ra nhờ lực ly tâm và được hỗ trợ bởi màng dầu. Cánh gạt chia buồng bơm thành nhiều khoang kín để giữ và nén khí.
Cửa hút: Vị trí khí đi từ hệ thống vào buồng bơm. Cửa hút thường kết nối với đường ống hút, có thể lắp thêm lọc đầu hút để ngăn bụi và bảo vệ cụm cánh gạt.
Cửa xả: Đầu ra nơi khí sau khi bị nén được thải ra ngoài.
Van xả: Van một chiều ở phía xả, giúp khí thoát ra đúng hướng và ngăn dòng khí hồi ngược vào buồng bơm khi áp suất thay đổi hoặc khi bơm dừng.
Khoang chứa dầu: Bình khoang chứa dầu chân không tuần hoàn. Dầu vừa làm kín vừa bôi trơn và làm mát.
Spring: Chi tiết hỗ trợ nếu có, giúp cánh gạt tỳ sát vào thành thân bơm ở một số thiết kế. Đặc biệt hỗ trợ tối ưu hơn trong giai đoạn bơm hoạt động tốc độ thấp hoặc giai đoạn khởi động, nhằm tăng độ kín và giảm trượt.
Đường cấp dầu: Hệ ống dẫn đưa dầu từ khoang dầu đến vùng nén để tạo màng kín, bôi trơn bề mặt làm việc và hỗ trợ tản nhiệt.
Đường hồi dầu: Đường đưa dầu từ buồng bơm/khí xả hồi về khoang chứa dầu. Nhờ đó vòng dầu được tuần hoàn liên tục, giảm thất thoát và duy trì lượng dầu ổn định trong hệ thống.
Lọc dầu: Bộ phận lọc cặn bẩn trong dầu.
Ống xả: Đường ống dẫn khí xả từ cửa xả ra môi trường hoặc ra hệ thống xử lý giảm ồn. Thiết kế ống xả hợp lý giúp giảm ồn, hạn chế dầu sương phát tán và tránh gây áp ngược lên bơm.
Động cơ điện: Nguồn dẫn động chính tạo chuyển động quay cho rotor. Công suất và tốc độ động cơ ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng hút và khả năng làm việc liên tục.
Quạt gió tản nhiệt: Quạt làm mát gắn trên động cơ hoặc vùng độc lập thổi gió qua thân bơm giúp hạ nhiệt khi chạy tải, đặc biệt quan trọng với các không gian nóng hoặc vận hành liên tục.
Két làm mát dầu: Bộ làm mát dầu có trên một số model công nghiệp hoặc hệ chạy liên tục tải nặng. Két giúp giữ nhiệt độ dầu ổn định, giảm suy giảm độ nhớt và kéo dài tuổi thọ dầu cũng như chi tiết bơm.
Nguyên lý hoạt động bơm vòng dầu
Nguyên lý hoạt động của bơm chân không máy dầu cũng khá dễ hiểu: khi các chi tiết cánh gạt quay tạo ra những khoang kín có thể tích thay đổi, bơm sẽ hút khí vào, giữ khí lại, nén khí, đẩy khí ra ngoài. Trong toàn bộ quá trình này, dầu chân không đóng vai trò “chất làm kín” để lấp các khe hở rất nhỏ trong buồng bơm, giúp giảm rò rỉ nội bộ, đồng thời bôi trơn và làm mát.
Chu trình 1: Hút khí
Khi rotor quay 180°, cánh gạt văng ra tì sát thành, hình thành một khoang kín giữa hai cánh gạt liên tiếp. Thể tích khí chiếm chỗ tăng lên do không gian hình lưỡi liềm được tạo ra bởi rotor được lắp đặt lệch tâm. Áp suất trong khoang giảm xuống thấp hơn áp suất ở đường hút, tỷ lệ thuận với sự tăng thể tích (định luật Boyle). Nhờ đó, khí được hút vào bơm và tạo ra môi trường chân không cần thiết.
Chu trình 2: Cách ly
Khi khoang vừa nạp khí đi qua mép cửa hút, đường thông với cửa hút bị cắt và khí trong khoang bị cô lập khỏi hệ thống. Từ thời điểm này, lượng khí trong khoang được giữ lại giữa vùng hai cánh gạt tạo thành với thành stator.
Chu trình 3: Nén khí
Khoang khí tiếp tục quay về phía cửa xả. Do rotor lệch tâm, thể tích khoang giảm dần dẫn đến khí bị nén, áp suất tăng theo quy luật nén.
Chu trình 4: Xả khí
Khi cánh quạt dưới cùng tiếp tục quay tới vùng cửa xả, áp suất phía trước nó tăng lên đủ để đẩy van xả mở ra, thải khí ra ngoài ở áp suất cao hơn một chút so với áp suất khí quyển. Lúc này van xả mở để cho khí thoát ra ngoài, ngăn khí hồi ngược vào buồng bơm khi áp suất trong khoang giảm.
Sau khi xả, khoang tiếp tục quay, thể tích lại tăng ở vùng cửa hút và chu trình lặp lại. Đó là chính là nguyên lý hoạt động của máy bơm chân không vòng dầu thường gặp.
Phân loại bơm chân không vòng dầu
Sau đây là các loại bơm chân không vòng dầu đang được sử dụng trong các ngành công nghiệp.
Phân loại theo nguyên lý và cấu tạo bơm vòng dầu
Bơm cánh gạt vòng dầu
Loại kết cấu phổ biến nhất trong nhóm bơm chân không kín dầu, thường gặp điển hình như Busch R5, Leybold TriVac D63L, Sogevac SV 16B, Edwards E2M18,…
Về nguyên lý hoạt động bơm vòng dầu cánh gạt thì rotor quay lệch tâm trong stator, tạo ra các khoang làm việc có thể tích biến thiên. Các cánh gạt trượt trong rãnh rotor và tì sát thành stator, chia buồng bơm thành những vùng kín. Khi đi qua vùng cửa hút, thể tích tăng làm áp suất giảm và khí được nạp vào. Khi rời cửa hút, khí bị cô lập, tiếp theo thể tích giảm dần làm khí bị nén và cuối cùng thoát ra qua cửa xả khi áp suất trong buồng vượt áp suất phía xả.
Cấu trúc bơm cánh gạt vòng dầu không quá phức tạp, các hạng mục bảo dưỡng chủ yếu xoay quanh thay dầu, lọc tách sương dầu, lọc đầu hút và kiểm tra cánh gạt – van xả.
Bơm trục vít ngập dầu
Bơm chân không trục vít ngập dầu là kết cấu kín dầu ở cấp độ công nghiệp cao, dùng cặp trục vít ăn khớp quay ngược chiều để tạo ra các khoang khí được đẩy dọc theo thân bơm và nén dần khi thể tích khoang giảm. Khác với cánh gạt, cơ chế làm kín và quản lý nhiệt của bơm trục vít dựa vào phun dầu với lưu lượng khá lớn vào buồng nén.
Dầu lấp khe hở giữa hai trục vít và giữa trục vít với vỏ, giảm rò rỉ nội bộ, đồng thời hấp thụ nhiệt nén rất hiệu quả. Vì dầu được tuần hoàn lớn, hệ bơm trục vít thường đi kèm tách dầu nhiều cấp, lọc dầu và két làm mát dầu để giữ độ nhớt và kiểm soát nhiệt độ ổn định khi chạy tải liên tục. Nhờ kết cấu quay liên tục và kiểm soát nhiệt tốt, bơm trục vít ngập dầu phù hợp các hệ cần lưu lượng lớn, vận hành 24/7, độ ổn định cao.Tuy nhiên chi phí đầu tư ban đầu cao.
Nếu quý khách cần giải pháp này có thể tham khảo Bơm trục vít vòng dầu Atlas Copco.
Phân loại theo số cấp nén
Bơm vòng dầu 1 cấp
Bơm vòng dầu 1 cấp chỉ có một buồng nénthực hiện toàn bộ chu trình hút, cô lập, nén và xả. Kết cấu đơn giản nên sự mài mòn cơ khí thấp, vận hành dễ và chi phí đầu tư phải chăng. Bơm 1 cấp thường phù hợp các ứng dụng chân không thô đến trung bình, yêu cầu chính là lưu lượng hút và độ chân không đủ dùng hơn là chân không sâu tuyệt đối (ví dụ hút giữ, đóng gói thông thường, hút định hình, CNC…).
Khi áp suất trong hệ giảm xuống mức thấp, khối lượng khí hút được trên mỗi vòng quay giảm mạnh (do mật độ khí nhỏ), trong khi lượng rò rỉ nội bộ qua các khe hở và bề mặt làm kín lại trở nên tương đối lớn so với lượng khí bơm đi. Vì vậy, bơm 1 cấp thường kéo áp chậm dần ở giai đoạn cuối, khó xuống sâu thêm, và áp suất cuối thực tế thường không thấp bằng bơm 2 cấp trong cùng điều kiện vận hành.
Bơm vòng dầu 2 cấp
Bơm 2 cấp bố trí hai tầng nén nối tiếp, khí sau khi được hút và nén ở cấp 1 sẽ đi tiếp sang cấp 2 để nén sâu hơn trước khi xả ra ngoài. Nhờ chia quá trình nén thành hai bước, mỗi cấp chỉ cần tạo một phần tỷ số nén, giúp giảm tác động của rò rỉ và cải thiện khả năng đạt áp suất thấp. Vì vậy bơm 2 cấp thường dùng cho các ứng dụng cần áp suất sâu, khử ẩm tốt chẳng hạn: hút chân không trong HVAC, một số công việc phòng thí nghiệm/thiết bị yêu cầu mbar thấp,….
Đổi lại, kết cấu phức tạp hơn bơm chân không vòng dầu 1 cấp, nhạy hơn với tình trạng dầu và nhiệt, nên cần bảo trì đúng chuẩn. Nếu cần bảo trì, bảo dưỡng loại này tốt nhất, quý khách nên mang máy đến Hyesungtech.
Hệ bơm chân không vòng dầu
Hệ bơm chân không vòng dầu là một tổ hợp thiết bị tạo chân không hoàn chỉnh, trong đó bơm cánh gạt vòng dầu đóng vai trò trung tâm và được kết hợp cùng các bộ phận phụ trợ như đường ống – van, bình tích chân không, lọc đầu hút, lọc tách sương dầu, ống xả, cảm biến và tủ điều khiển… Thay vì chỉ lắp một chiếc bơm đơn lẻ, hệ bơm được thiết kế để duy trì mức chân không ổn định theo yêu cầu của hệ máy hoặc dây chuyền, đồng thời bảo vệ bơm trước các yếu tố gây hại như bụi, hơi ẩm và tải khí biến động.
Nhờ có các cụm điều khiển và phụ kiện đi kèm, hệ bơm vòng dầu giúp vận hành an toàn hơn, dễ bảo trì hơn và phù hợp cho cả ứng dụng đơn lẻ lẫn nhiều điểm hút trong sản xuất.
Trên đây là những thông tin chi tiết về bơm chân không vòng dầu gồm khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các cách phân loại phổ biến trên thị trường. Quý khách có thể tham khảo một số dòng bơm cánh gạt vòng dầu được sử dụng rộng rãi như Leybold Sogevac, Leybold TRIVAC hay GHS SERIES Atlas Copco. Hy vọng bài viết sẽ giúp quý khách hiểu rõ hơn và lựa chọn được model bơm phù hợp với nhu cầu sử dụng thực tế.
Xem thêm: Bơm chân không là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chức năng
