Cấu tạo bơm chân không và nguyên lý hoạt động của máy bơm 

Bơm hút chân không là thiết bị quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, hiểu rõ về cấu tạo bơm chân không và nguyên lý hoạt động sẽ giúp bảo dưỡng bơm đúng cách, vận hành hiệu quả và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Dưới đây là phân tích cấu tạo chi tiết của từng loại bơm, cùng theo dõi ngay nhé. 

1. Bơm chân không là gì?

Bơm chân không là gì

Bơm chân không là thiết bị tạo ra áp suất chân không thấp trong một khoang kín, từ đó hút khí, hơi nước hoặc hơi khí ra khỏi hệ thống. Thiết bị bơm hút chân không được sử dụng để tạo môi trường chân không hỗ trợ cho quá trình sản xuất như đóng gói thực phẩm, sấy khô, thí nghiệm… 

Máy bơm hút chân không được phân loại theo cơ chế vận hành, phương pháp tạo áp suất chân không và chất lỏng bôi trơn… 

2. Các bộ phận cấu tạo bơm chân không chính

Trước khi đi sâu vào từng loại bơm, cần hiểu rõ các bộ phận cấu thành nên một bơm chân không và vai trò của chúng trong việc tạo ra áp suất thấp ổn định.

2.1. Đầu bơm chân không

Đầu bơm là khu vực trực tiếp tạo chân không, nơi diễn ra chu trình hút – nén – xả khí. Đây là cụm quan trọng nhất, bao gồm buồng nén, rotor, stator và cánh gạt hoặc bộ tạo chân không theo thiết kế từng dòng. Hiệu suất chân không của máy phần lớn phụ thuộc vào độ chính xác gia công và độ kín của khu vực này.

2.2. Động cơ bơm chân không

Động cơ truyền lực quay cho trục bơm, quyết định tốc độ vòng quay, lưu lượng và áp lực vận hành. Công suất động cơ phải tương thích với thiết kế đầu bơm để đảm bảo vận hành ổn định, tránh quá tải và tránh hiện tượng nóng máy.

2.3. Buồng bơm

Buồng bơm là nơi khí được hút vào và bị nén lại trước khi xả ra ngoài. Kích thước, hình dạng và độ kín khít của buồng bơm ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng đạt chân không sâu. Mỗi loại bơm sử dụng kiểu buồng bơm khác nhau, ví dụ buồng lệch tâm của bơm cánh gạt hoặc buồng kép của bơm hai cấp.

2.4. Trục bơm

Trục bơm là chi tiết trung tâm truyền chuyển động quay từ động cơ sang đầu bơm. Trục phải có độ đồng tâm cao và chịu được tải xoắn lớn. Sai lệch nhỏ ở trục có thể gây rung, mài mòn cánh gạt, giảm áp suất chân không và rút ngắn tuổi thọ bơm.

2.5. Cổng hút và cổng xả

Cổng hút là nơi khí được dẫn vào buồng bơm, còn cổng xả là nơi khí đã nén thoát ra ngoài. Thiết kế cổng hút ảnh hưởng đến lưu lượng và khả năng kết nối với hệ thống. Ngược lại, cổng xả cần khớp với bộ lọc và đường ống xả để giảm tiếng ồn và hạn chế hơi dầu, hơi nước.

2.6. Bộ phận tạo chân không

Tùy loại bơm, bộ phận tạo chân không có thể là cánh gạt, bánh răng trục vít, màng cao su, piston hoặc bánh công tác trong bơm vòng nước. Đây là chi tiết trực tiếp tạo ra sự thay đổi thể tích, từ đó tạo áp suất thấp. Độ bền và vật liệu của bộ phận này quyết định hiệu suất dài hạn.

2.7. Gioăng và phớt

Gioăng và phớt đảm nhiệm nhiệm vụ làm kín các vị trí ghép nối như trục, nắp bơm, bình dầu. Nếu hệ thống làm kín suy giảm, bơm sẽ không đạt chân không sâu hoặc tiêu hao dầu nhiều. Đây là những chi tiết nhỏ nhưng có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định của máy.

3. Các bộ phận khác

Bên cạnh các bộ phận chính, bơm chân không còn sử dụng nhiều chi tiết bổ trợ giúp tối ưu hiệu suất, giảm hao mòn và đảm bảo máy vận hành ổn định trong thời gian dài.

3.1. Chấn lưu khí (Gas ballast)

Gas ballast cho phép đưa một lượng khí nhỏ vào buồng nén nhằm hạn chế hiện tượng ngưng tụ hơi nước trong bơm. Nhờ đó, bơm tránh được tình trạng nhiễm nước, đặc biệt khi hút khí ẩm hoặc hơi dung môi.

3.2. Van một chiều (Check valve)

Van một chiều ngăn không cho khí từ hệ thống quay ngược trở lại đầu bơm khi máy dừng. Đây là bộ phận đảm bảo an toàn cho buồng bơm, đồng thời giữ ổn định hệ thống chân không.

3.3. Bộ lọc khí xả

Bộ lọc giúp giữ lại dầu hoặc bụi mịn trong khí xả. Với bơm vòng dầu, bộ lọc tách sương dầu là chi tiết quyết định mức độ sạch của luồng khí thải và hạn chế thất thoát dầu.

3.4. Các phụ kiện nhỏ khác

Bao gồm bộ lọc hút, khớp nối truyền động, vòng bi, vỏ máy và hệ thống điều khiển như công tắc áp lực hoặc cảm biến nhiệt. Những phụ kiện nhỏ này hỗ trợ bơm chân không vận hành trơn tru và đảm bảo máy làm việc an toàn trong thời gian dài.

4. Cấu tạo bơm chân không vòng dầu 

Cấu tạo bơm chân không vòng dầu

Bơm chân không vòng dầu sử dụng dầu chân không để bôi trơn, làm kín và làm mát hệ thống. Thiết bị này có cấu tạo chi tiết như sau: 

• Vỏ bơm: Là khoang hình trụ chứa các bộ phận động cơ bên trong. 
• Rotor: Là khối hình trụ tròn được đặt lệch tâm so với vỏ bơm. Rotor sẽ quay tròn khi động cơ máy bơm hoạt động  
• Cánh gạt: Thường là các loại cánh gạt composite có tính chịu mài mòn cao. Cánh gạt được tự do trượt trong rãnh rotor, giúp tạo buồng hút khí và đẩy khí ra. 
• Buồng bơm: Là bộ phận quan trọng để hút không khí vào và nén lại rồi đẩy không khí ra ngoài bơm 
• Cổng hút và cổng xả: Là đường dẫn khí ra và vào khỏi buồng bơm 
• Van xả một chiều: Giúp ngăn không khí hoặc dầu từ buồng bơm quay ngược lại bơm khi máy dừng hoạt động hoặc khi áp suất chân không giảm 
• Nổi bật với hệ thống dầu bôi trơn: Gồm các bộ phận như khoang chứa dầu, kính ngắm dầu, bộ lọc dầu và các đường dẫn dầu mà các dòng bơm chân không khác không có. 

5. Cấu tạo bơm chân không vòng nước

Cấu tạo bơm chân không vòng nước

Bơm chân không vòng nước có cấu tạo đơn giản, thiết bị tạo chân không bằng nước với cấu tạo chi tiết như sau: 

• Động cơ điện: Cung cấp năng lượng điện để quay cánh bơm và trục bơm 
• Vỏ bơm: Là bộ phận bên ngoài có dáng hình trụ, thường làm từ gang hoặc thép có độ bền tốt, chống gỉ chịu trách nhiệm bảo vệ bộ phận bên trong. 
• Cánh bơm: Được lắp lệch tâm so với vỏ bơm và được gắn trên trục quay để tạo luồng khí chân không
• Trục bơm: Nơi kết nối giữa cánh bơm và động cơ để giúp cánh bơm quay 
• Cổng hút: Nhiệm vụ hút khí hoặc chất lỏng từ bên ngoài vào buồng bơm 
• Cổng xả: Nhiệm vụ đẩy khí hoặc chất lỏng ra bên ngoài khỏi buồng bơm. 
• Ống cấp và thoát nước: Giúp duy trì vòng nước hoạt động tuần hoàn và liên tục 

6. Cấu tạo bơm chân không vòng khô

Cấu tạo bơm chân không vòng khô

Bơm chân không vòng khô được vận hành không khô hoàn toàn và không sử dụng dầu bôi trơn, thiết bị giúp giảm nguy cơ ô nhiễm với cấu tạo như sau: 

• Động cơ hay motor: Là nơi cung cấp năng lượng để các bộ phận bên trong chuyển động 
• Buồng bơm: Là nơi chứa các bộ phận bên trong chuyển động. Buồng bơm giúp giữ khí gas để nén và di chuyển từ cổng hút đến cổng xả. 
• Bộ phận chuyển động: Là bộ phận quan trọng thực hiện thay đổi thể tích bằng cách hút hoặc nén khí 
• Cánh gạt: Thường sử dụng cánh than hoặc sợi carbon có khả năng chịu mài mòn mà không cần bôi trơn. Cánh gạt được gắn trên rotor và được quay lệch tâm trong buồng bơm. 
• Cổng hút: Khí được hút vào buồng bơm thông qua cổng hút để tạo chân không 
• Cổng xả: Khí được nén rồi đẩy ra ngoài qua cổng xả 
• Hệ thống làm mát: Do hệ thống vận hành khô nên hệ thống làm mát thường là bằng không khí hoặc nước do quá trình nén sinh nhiệt hoặc do quá nhiệt 
• Phớt và vòng bi: Giúp hỗ trợ các bộ phận chuyển động trơn tru và giúp làm kín hệ thống. 

7. Cấu tạo bơm chân không vòng tăng áp

Cấu tạo bơm chân không vòng tăng áp

Bơm hút chân không tăng áp được dùng để nâng áp suất hút hoặc tăng lưu lượng khí cho các hệ thống lớn yêu cầu áp suất sâu. Thiết bị bơm tăng áp có cấu tạo như sau:

• Vỏ bơm: Là phần thân bên ngoài được làm từ gang hoặc thép có độ bền và tính chịu lực cao. Vỏ bơm có nhiệm vụ bảo vệ toàn bộ cơ cấu bên trong 
• Cánh bơm: Được quay với tốc độ cao, nó được lắp lệch tâm so với vỏ bơm 
• Cổng hút và cổng xả: Hút khí vào và xả hoặc nén khí ra khi cần thiết 
• Máy bơm hút chân không tăng áp được thiết kế tích hợp với các dòng bơm sơ cấp để đẩy nhanh quá trình tạo áp suất chân không sâu hơn. 

8. Nguyên lý hoạt động bơm hút chân không

Nguyên lý hoạt động bơm hút chân không

Tất cả các loại bơm chân không đều vận hành dựa trên nguyên lý tăng thể tích buồng chứa hoặc đẩy khí ra ngoài. Máy vận hành theo nguyên lý cơ bản như sau: 

• Quá trình hút hoặc nạp khí: Rotor quay lệch tâm bên trong vỏ bơm, cánh gạt di chuyển và tạo ra các khoang thể tích thay đổi. Khi thể tích các khoang tăng, áp suất sẽ giảm để tạo lực hút, hút không khí hoặc chất lỏng vào bên trong buồng bơm qua cổng hút. 
• Quá trình nén hoặc đẩy khí: Rotor quay, thể tích khí giảm xuống và áp suất được nén rồi đẩy ra ngoài qua cổng xả 
• Dầu hoặc nước: Đóng vai trò quan trọng giúp làm kín, bôi trơn và làm mát hệ thống bơm, giúp máy bơm đạt được độ chân không sâu hơn. 

9. Ứng dụng bơm hút chân không 

Ứng dụng bơm hút chân không

Máy bơm hút chân không hoạt động dựa trên nguyên lý hút và đẩy khí tạo môi trường chân không để ứng dụng cho các ngành công nghiệp như sau: 

• Công nghiệp thực phẩm và dược phẩm: Được ứng dụng để sấy khô, đóng gói hoặc cô đặc chân không hoặc sấy thăng hoa thực phẩm hoặc dược phẩm giúp giữ nguyên hương vị, màu sắc và chất lượng. 
• Công nghiệp điện tử và bán dẫn: Máy bơm hút chân không tạo môi trường trong sản xuất chip, linh kiện, bảng điện hoặc màn hình… 
• Ngành hóa chất và sản xuất nhựa: Bơm chân không ứng dụng tách khí, xử lý nhựa, hóa chất hoặc cao su để ứng dụng cho quá trình sản xuất 
• Ngành cơ khí: Bơm chân không thường dùng để hút phôi, bơm ép chân không phục vụ quá trình sản xuất cơ khí 

Ngoài ra, máy bơm chân không còn dùng cho các ngành khác như sản xuất gỗ, in ấn, CNC hoặc làm nghiên cứu khoa học…. 

Hiểu rõ cấu tạo bơm chân không và nguyên lý hoạt động là bước quan trọng để vận hành hiệu quả máy bơm hút chân không. Dựa vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động từng loại bơm, người dùng có thể lựa chọn cho mình một thiết bị phù hợp, đúng nhu cầu sử dụng.