Bơm chân không trục vít

Bơm chân không trục vít đang ngày càng được ưa chuộng trong các hệ thống sản xuất công nghiệp nhờ khả năng tạo chân không hiệu quả; vận hành bền bỉ và không gây ô nhiễm. Dòng bơm này là lựa chọn thay thế hoàn hảo cho các dòng bơm chân không truyền thống trong bối cảnh yêu cầu về hiệu suất và tính thân thiện môi trường ngày càng cao.

1. Giới thiệu tổng quan về bơm chân không trục vít

1.1. Định nghĩa bơm hút chân không trục vít

Bơm chân không trục vít là loại bơm thể tích sử dụng hai hoặc nhiều trục vít ăn khớp với nhau để hút, nén và xả khí trong buồng bơm. Thiết kế không tiếp xúc giữa các trục vít giúp bơm hoạt động khô, không cần dầu trong buồng nén.

1.2. Lịch sử phát triển

Bơm chân không trục vít xuất hiện từ những năm 1950 như một giải pháp thay thế cho các dòng bơm truyền thống dùng dầu.

Ban đầu, công nghệ này chỉ được ứng dụng hạn chế do giới hạn về vật liệu chế tạo và độ chính xác cơ khí. Tuy nhiên, cùng với sự tiến bộ của công nghệ gia công CNC, vật liệu chịu nhiệt và hệ thống điều khiển tự động; bơm trục vít dần trở thành lựa chọn phổ biến trong các ngành yêu cầu môi trường sạch và hiệu suất cao.

2. Nguyên lý hoạt động của bơm hút chân không trục vít

Bơm chân không trục vít hoạt động dựa trên cơ chế dịch chuyển thể tích nhờ sự quay đồng bộ của các trục vít. Trong quá trình vận hành, không khí được hút vào, nén lại và sau đó đẩy ra ngoài theo một chu trình liên tục, khép kín.

• Quá trình hút khí: Khi các trục vít bắt đầu quay, khoảng không giữa các rãnh vít và vỏ bơm mở rộng, tạo ra vùng áp suất thấp tại đầu vào. Nhờ đó, khí từ môi trường bên ngoài được hút vào buồng nén.
• Quá trình nén khí: Các trục vít tiếp tục quay theo chiều ngược nhau, không gian chứa khí dần bị thu hẹp dọc theo chiều dài trục, làm tăng áp suất và nén khí hiệu quả mà không cần dầu bôi trơn trong buồng nén (đối với bơm khô).
• Quá trình xả khí: Khí sau khi được nén đạt đến áp suất cần thiết sẽ được đẩy ra ngoài qua cửa xả, hoàn tất chu trình. Toàn bộ quá trình diễn ra liên tục và đồng bộ, đảm bảo dòng khí ổn định và hiệu suất hút chân không cao.

3. Cấu tạo của bơm chân không trục vít

Bơm chân không trục vít được thiết kế với cấu trúc cơ khí chính xác, kết hợp nhiều bộ phận chuyên biệt nhằm đảm bảo hiệu suất cao, độ bền lâu dài và khả năng hoạt động ổn định. Cụ thể:

3.1. Trục vít (roto)

• Trục vít (roto) là bộ phận trung tâm của bơm, thường gồm hai trục vít quay ngược chiều nhau và không tiếp xúc trực tiếp.
• Trục vít có dạng xoắn ốc, được chế tạo từ vật liệu chịu mài mòn và nhiệt độ cao như thép hợp kim hoặc phủ ceramic để tăng tuổi thọ.
• Hình dạng và bước xoắn của vít ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hút chân không.

3.2. Vỏ bơm (stator)

• Vỏ bơm (stator) bao bọc toàn bộ hệ thống trục vít, đóng vai trò định hình buồng nén và chịu áp lực trong quá trình hoạt động.
• Vật liệu chế tạo thường là gang, nhôm hoặc thép không gỉ, tùy vào ứng dụng cụ thể (ví dụ: trong môi trường ăn mòn hoặc yêu cầu độ sạch cao).

3.3. Hộp số đồng bộ

• Hộp số đồng bộ giúp hai trục vít quay đồng tốc và chính xác, tránh va chạm.
• Cơ cấu truyền động này thường có bánh răng độ chính xác cao, đảm bảo độ lệch pha gần như bằng không.

3.4. Hệ thống làm mát

• Hệ thống làm mát có thể là làm mát bằng gió hoặc bằng nước, giúp duy trì nhiệt độ ổn định trong quá trình nén khí, từ đó nâng cao độ bền và hiệu suất hoạt động.
• Một số hệ thống còn tích hợp bộ trao đổi nhiệt để tăng hiệu quả làm mát.

3.5. Phớt làm kín (seal)

Phớt làm kín (seal) được lắp tại các vị trí trục và đầu vào/ra để ngăn chặn rò rỉ khí và chất bẩn xâm nhập vào bên trong bơm. Tùy vào ứng dụng mà bơm sử dụng phớt cơ khí, phớt từ hoặc phớt khí.

3.6. Động cơ bơm chân không trục vít

• Động cơ thường sử dụng động cơ điện hiệu suất cao (IE3 hoặc IE4), truyền động trực tiếp hoặc gián tiếp qua hộp số.
• Công suất động cơ tùy thuộc vào lưu lượng và áp suất yêu cầu.

3.7. Hệ thống điều khiển

• Hệ thống điều khiển bao gồm bộ điều khiển điện tử, cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt và bộ biến tần (tùy chọn).
• Hệ thống này giúp giám sát trạng thái hoạt động, bảo vệ khi quá tải và tối ưu hóa hiệu suất vận hành theo từng ứng dụng.

Tóm lại, cấu tạo của bơm trục vít mang lại sự kết hợp hoàn hảo giữa độ bền, khả năng vận hành khô và tính tự động hóa cao; đáp ứng tốt các yêu cầu khắt khe trong sản xuất công nghiệp hiện đại.

4. Sự khác biệt của bơm trục vít so với các loại bơm khác

Dưới đây là bảng so sánh chi tiết giữa bơm trục vít và các loại bơm khác:

Tiêu chí	Bơm trục vít	Bơm vòng dầu	Bơm cánh gạt	Bơm Roots	Bơm vòng nước
Nguyên lý hoạt động	Hai trục vít quay đồng bộ, hút – nén – xả khí không tiếp xúc, không cần dầu.	Cánh gạt quay trong buồng chứa dầu để hút và nén khí.	Cánh gạt lắp lệch tâm trong rotor, trượt và nén khí trong buồng bơm.	Hai bánh răng hình số 8 quay ngược chiều, dịch chuyển khí.	Cánh quạt quay trong lớp nước, tạo buồng khí thay đổi thể tích để hút khí.
Khả năng vận hành khô	Có (với bơm khô), không cần dầu trong buồng nén.	Không, cần dầu bôi trơn và làm kín.	Không, dầu cần thiết để bôi trơn và làm kín.	Có, không cần dầu trong buồng nén.	Nước là dung môi chính được sử dụng để vận hành hệ thống
Độ sạch và thân thiện môi trường	Cao, không ô nhiễm, phù hợp môi trường yêu cầu sạch như dược phẩm, bán dẫn.	Trung bình, có nguy cơ phát thải dầu.	Thấp, dễ rò rỉ dầu, gây ô nhiễm.	Cao, không phát sinh dầu.	Cao, không phát sinh dầu nhưng cần xử lý nước thải.
Khả năng xử lý hơi nước/bụi	Tốt, chịu được hơi và hạt mà không ảnh hưởng hiệu suất.	Kém, hơi nước làm giảm hiệu quả và giảm tuổi thọ.	Kém, dễ mài mòn nếu có bụi hoặc hơi nước.	Tốt, thường dùng kèm với bơm sơ cấp.	Tốt, phù hợp với khí có độ ẩm cao hoặc hơi hóa chất.
Chi phí vận hành	Thấp, ít bảo trì, không cần thay dầu (với bơm khô).	Trung bình, cần thay dầu định kỳ, bảo trì cao.	Cao, do hao mòn cánh gạt và cần thay dầu.	Trung bình, nhưng cần phối hợp với bơm sơ cấp.	Trung bình, cần xử lý nước tuần hoàn và kiểm tra định kỳ.
Độ ồn và độ rung	Thấp, vận hành êm ái.	Trung bình.	Trung bình đến cao.	Cao, cần giảm âm bổ sung.	Thấp đến trung bình.
Độ bền và tuổi thọ	Cao, ít bộ phận tiếp xúc và hao mòn.	Trung bình, phụ thuộc chất lượng dầu và bảo trì.	Trung bình, cánh gạt dễ mòn.	Cao, nhưng cần phối hợp đúng cách.	Trung bình, cần kiểm soát chất lượng nước.
Giá thành đầu tư	Cao hơn so với các loại truyền thống.	Thấp, phổ biến trên thị trường.	Thấp đến trung bình.	Trung bình đến cao.	Trung bình.
Ứng dụng tiêu biểu	Bán dẫn, dược phẩm, thực phẩm, năng lượng sạch.	Hệ thống chân không công nghiệp, y tế, đóng gói.	Các hệ thống chân không phổ thông, phòng thí nghiệm.	Thường kết hợp với bơm sơ cấp trong hệ thống chân không cao.	Ngành giấy, thực phẩm, xử lý khí ẩm hoặc hóa chất.

5. Phân loại bơm hút chân không trục vít

Bơm hút chân không trục vít được phân chia thành nhiều loại dựa trên cấu hình thiết kế, phương thức làm kín và lĩnh vực ứng dụng. Cụ thể:

5.1. Theo số lượng trục vít

• Bơm một trục vít: Sử dụng một trục vít duy nhất, thiết kế đơn giản, phù hợp với nhu cầu cơ bản và lưu lượng thấp.
• Bơm hai trục vít: Là dạng phổ biến nhất hiện nay, hoạt động ổn định nhờ sự quay đồng bộ của hai trục vít, đáp ứng tốt nhiều yêu cầu công nghiệp.
• Bơm nhiều trục vít: Áp dụng trong các hệ thống đặc biệt có yêu cầu về lưu lượng lớn hoặc vận hành liên tục, cấu tạo phức tạp và hiệu suất cao.

5.2. Theo phương pháp làm kín

• Bơm khô (không dầu): Vận hành không sử dụng dầu trong buồng nén, đảm bảo độ sạch cao và thân thiện với môi trường.
• Bơm có dầu hoặc làm kín bằng chất lỏng: Sử dụng chất lỏng để làm kín và hỗ trợ quá trình nén khí, phù hợp với môi trường có hơi hoặc khí đặc biệt.

5.3. Theo ứng dụng chuyên biệt

Bơm cho ngành hóa chất: Thiết kế để chịu được môi trường ăn mòn, hơi dung môi và nhiệt độ cao.

Bơm cho ngành bán dẫn: Đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về độ sạch và độ chân không.

Bơm cho ngành dược phẩm và thực phẩm: Vận hành sạch, dễ vệ sinh, thích hợp cho môi trường sản xuất yêu cầu nghiêm ngặt.

Bơm cho ngành năng lượng và pin: Chịu được hơi nước, bụi mịn và điều kiện làm việc khắc nghiệt trong quá trình sản xuất năng lượng mới.

6. Ưu và nhược điểm của bơm trục vít

Bơm chân không trục vít được đánh giá cao nhờ hiệu suất ổn định, khả năng vận hành sạch và phù hợp với nhiều ứng dụng hiện đại. Tuy nhiên, thiết bị này cũng có những điểm cần cân nhắc khi đầu tư và sử dụng.

6.1. Ưu điểm

• Không cần dầu trong buồng nén: Bơm khô vận hành hoàn toàn không sử dụng dầu, tránh phát sinh ô nhiễm và phù hợp với các ngành yêu cầu độ sạch cao.
• Tiết kiệm điện năng: Cấu trúc cải tiến hỗ trợ giảm mức tiêu thụ điện trong suốt quá trình hoạt động.
• Chi phí vận hành thấp: Ít cần bảo trì, không phải thay dầu định kỳ, giúp giảm tổng chi phí vận hành lâu dài.
• Hoạt động ổn định, độ bền cao: Các bộ phận ít tiếp xúc, mài mòn thấp, đảm bảo tuổi thọ thiết bị lâu dài và hiệu suất ổn định.
• Chịu được hơi nước và bụi: Có khả năng vận hành trong môi trường khắc nghiệt, không bị ảnh hưởng nhiều bởi hơi ẩm hoặc hạt rắn trong khí.
• Độ ồn và độ rung thấp: Vận hành êm ái, cải thiện điều kiện làm việc tại nhà xưởng.
• Dải áp suất rộng: Từ áp suất khí quyển đến chân không cao, đáp ứng nhiều yêu cầu kỹ thuật khác nhau.

6.2. Nhược điểm

• Giá thành đầu tư cao: Chi phí ban đầu lớn hơn so với các loại bơm truyền thống như bơm vòng dầu hay bơm cánh gạt.
• Yêu cầu chế tạo chính xác: Thiết bị đòi hỏi công nghệ gia công cơ khí cao cấp, khắt khe trong kiểm soát chất lượng.
• Nhạy với quá tải: Nếu không có hệ thống bảo vệ phù hợp, bơm dễ bị hư hỏng khi hoạt động quá công suất hoặc trong điều kiện bất lợi.

7. Ứng dụng của máy bơm chân không trục vít

• Bơm chân không trục vít được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại nhờ khả năng vận hành sạch, hiệu suất cao và thích nghi tốt với môi trường làm việc khắc nghiệt:
• Ngành bán dẫn: Được sử dụng trong các quy trình sản xuất vi mạch, như lắng đọng màng mỏng, khắc plasma, đóng gói linh kiện điện tử.
• Công nghiệp hóa chất và dược phẩm: Áp dụng trong quá trình chưng cất, sấy chân không, cô đặc và thu hồi dung môi mà không gây ô nhiễm chéo.
• Công nghiệp luyện kim: Phục vụ cho các hệ thống lò chân không, xử lý nhiệt, và nấu luyện kim loại trong môi trường không khí sạch.
• Ngành thực phẩm: Ứng dụng trong công nghệ đông khô, sấy thăng hoa, và đóng gói chân không nhằm kéo dài thời gian bảo quản.
• Công nghiệp năng lượng: Đóng vai trò quan trọng trong sản xuất pin lithium-ion, tế bào quang điện và các thiết bị năng lượng tái tạo.
• Lĩnh vực khác: Ngoài ra, bơm trục vít còn được sử dụng trong nghiên cứu khoa học, ngành y tế, công nghiệp in ấn, sản xuất nhựa kỹ thuật và nhiều ứng dụng đòi hỏi môi trường chân không sạch khác.

8. Bảo trì và khắc phục sự cố bơm hút chân không trục vít

Để đảm bảo máy bơm chân không trục vít hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ, việc bảo trì định kỳ và xử lý kịp thời các sự cố là vô cùng quan trọng.

8.1. Lịch trình bảo trì định kỳ

• Thực hiện kiểm tra định kỳ hệ thống bơm theo khuyến nghị của nhà sản xuất.
• Vệ sinh các bộ phận lọc, kiểm tra mức dầu (nếu có), làm sạch bề mặt tản nhiệt.
• Thay thế các phụ tùng hao mòn như phớt làm kín, vòng bi, đệm làm kín hoặc gioăng đúng chu kỳ.
• Lưu lại thông tin vận hành và thời điểm bảo trì để kiểm soát hiệu suất thiết bị.

8.2. Các lỗi thường gặp và cách khắc phục

• Hiệu suất chân không giảm: Kiểm tra tình trạng gioăng, phớt làm kín và bộ lọc khí vào. hực hiện vệ sinh hoặc thay linh kiện nếu phát hiện hao mòn
• Tiếng ồn bất thường: Có thể do hư vòng bi, lệch trục hoặc vật lạ kẹt trong buồng nén. Cần ngừng máy và kiểm tra cơ khí.
• Nhiệt độ hoạt động cao: Kiểm tra hệ thống tản nhiệt, quạt làm mát và lưu lượng gió. Đảm bảo không bị nghẹt bụi.
• Rò rỉ chân không: Kiểm tra các khớp nối, mặt bích và ống dẫn khí. Siết chặt hoặc thay thế linh kiện rò rỉ.

8.3. Lưu ý an toàn khi vận hành

• Luôn tuân thủ hướng dẫn kỹ thuật và quy trình khởi động – dừng máy an toàn.
• Không tiếp xúc trực tiếp với các bộ phận đang vận hành hoặc có nhiệt độ cao.
• Cắt điện và xả áp trước khi tiến hành bảo trì hoặc sửa chữa.
• Trang bị đầy đủ phương tiện bảo hộ cá nhân khi làm việc với máy bơm.

Bơm chân không trục vít là giải pháp hiệu quả, sạch và bền cho nhiều ngành công nghiệp hiện đại. Nhờ thiết kế tối ưu và khả năng vận hành ổn định, thiết bị này đáp ứng tốt các yêu cầu khắt khe về hiệu suất và độ tin cậy. Liên hệ ngay để được tư vấn lựa chọn bơm trục vít phù hợp với nhu cầu sản xuất của bạn.