Nguyên lý hoạt động bơm chân không vòng nước chi tiết A-Z

Nguyên lý hoạt động bơm chân không vòng nước dựa trên việc sử dụng một lớp chất lỏng, thường là nước, tạo thành vòng kín trong khoang bơm để hút và nén khí. Khi cánh quạt quay, thể tích giữa các cánh thay đổi, tạo ra áp suất thấp (chân không). Bơm chân không vòng nước với nguyên lý làm việc qua vòng chất lỏng này giúp thiết bị vận hành ổn định, xử lý tốt khí ẩm và hơi bão hòa; nên được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.

1. Bơm chân không vòng nước là gì?

1.1. Định nghĩa bơm chân không vòng nước

• Bơm chân không vòng nước (Liquid Ring Vacuum Pump) là loại bơm thể tích, hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng một lớp chất lỏng (thường là nước hoặc dầu chuyên dụng), để tạo vòng chất lỏng bên trong khoang bơm.
• Khi cánh quạt quay, vòng chất lỏng này thay đổi thể tích khoang giữa các cánh, từ đó hút và nén khí, tạo ra áp suất thấp (chân không).
• Ưu điểm nổi bật của bơm vòng nước là vận hành êm, bền, có thể hút hỗn hợp khí và hơi nước mà không gây hư hại.

Bơm chân không vòng nước

1.2. Vai trò của bơm hút chân không vòng nước

Bơm chân không vòng nước giữ vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp nhờ khả năng vận hành ổn định, chịu được môi trường ẩm và tạp chất:

• Ngành sản xuất giấy & bột giấy: Hút nước và khí trong quá trình ép giấy, giúp giấy khô nhanh và đạt độ mịn tốt.
• Công nghiệp hóa chất: Hút khí độc, hơi dung môi, hơi axit trong quá trình chưng cất, lọc, sấy.
• Chế biến thực phẩm: Hút khí trong đóng gói chân không, cô đặc sản phẩm ở nhiệt độ thấp, sấy khô thực phẩm.
• Ngành y tế & dược phẩm: Sấy khô dược liệu, hút khí trong sản xuất thiết bị y tế, hỗ trợ tiệt trùng.
• Công nghiệp năng lượng: Hút khí không ngưng trong hệ thống ngưng tụ của nhà máy điện.

2. Cấu tạo bơm chân không vòng nước

Cấu tạo của bơm chân không vòng nước

Cấu tạo bơm chân không vòng nước gồm các bộ phận chính:

• Thân bơm: Dạng vỏ hình trụ, chứa chất lỏng làm kín và là nơi diễn ra quá trình tạo chân không.
• Cánh bơm (Rotor): Bộ phận quay, gồm nhiều cánh gạt, được lắp lệch tâm so với thân bơm để tạo sự thay đổi thể tích khoang bơm.
• Động cơ: Cung cấp năng lượng, truyền lực làm quay trục và cánh bơm.
• Cổng hút và cổng xả: Đường dẫn khí vào và ra khỏi buồng bơm, đảm bảo quá trình hút – nén – thải khí.
• Vòng nước: Lớp chất lỏng được hình thành nhờ lực ly tâm khi cánh bơm quay, đóng vai trò như piston lỏng để hút và nén khí.

3. Nguyên lý bơm chân không vòng nước

Nguyên lý làm việc bơm chân không vòng nước dựa trên sự kết hợp giữa chuyển động quay của rotor và lực ly tâm; tác động lên lớp chất lỏng bên trong buồng bơm. Chu trình hoạt động có thể chia thành ba giai đoạn chính

3.1. Giai đoạn hút khí

• Khi động cơ truyền lực làm quay rotor, lực ly tâm đẩy chất lỏng (thường là nước) ép sát vào thành trong của thân bơm, hình thành một vòng nước bao quanh rotor.
• Rotor được lắp lệch tâm với thân bơm, do đó ở một phía của rotor, khoảng cách giữa các cánh bơm và vòng nước tăng dần khi quay.
• Sự tăng thể tích khoang chứa khí này làm áp suất giảm xuống mức thấp hơn áp suất khí quyển, tạo ra vùng chân không cục bộ.
• Nhờ chênh lệch áp suất, khí từ môi trường bên ngoài được hút vào qua cổng hút và đi vào khoang bơm.

Nguyên lý hoạt động của bơm hút chân không vòng nước

3.2. Giai đoạn nén khí

• Khi rotor tiếp tục quay, các cánh bơm dần chuyển sang phía đối diện, nơi khoảng cách giữa cánh và vòng nước thu hẹp lại.
• Thể tích khoang chứa khí giảm, khiến khí bên trong bị nén lại và áp suất tăng lên.
• Đồng thời, lớp chất lỏng tiếp tục đóng vai trò như một piston lỏng, đảm bảo quá trình nén kín và tránh rò rỉ khí.

3.3. Giai đoạn xả khí

• Khi áp suất khí nén trong khoang vượt quá áp suất tại đường xả, khí sẽ được đẩy ra ngoài qua cổng xả.
• Một phần chất lỏng có thể theo khí ra ngoài và sẽ được thu hồi hoặc bổ sung mới để duy trì lượng vòng nước cần thiết.
• Ngay sau khi xả, khoang bơm lại bước vào giai đoạn hút khí mới, và chu trình lặp lại liên tục.

4. Nguyên lý hoạt động của 5 bơm chân không vòng nước

4.1. Nguyên lý bơm chân không vòng nước 2 cấp

Bơm chân không vòng nước 2 cấp

• Bơm vòng nước 2 cấp gồm hai rotor được bố trí nối tiếp nhau trong cùng một thân bơm hoặc hai thân bơm liên kết.
• Ở cấp 1, khí được hút và nén sơ bộ; sau đó chuyển sang cấp 2 để nén tiếp, giúp đạt áp suất chân không sâu hơn so với bơm 1 cấp.
• Nhờ cấu trúc này, bơm 2 cấp hoạt động ổn định trong dải áp suất rộng, đặc biệt hiệu quả khi cần hút khí ẩm hoặc hỗn hợp khí – hơi.

4.2. Bơm hút chân không vòng nước 1 cấp

Bơm chân không vòng nước 1 cấp

• Bơm vòng nước 1 cấp chỉ có một rotor thực hiện toàn bộ quá trình hút – nén – xả khí.
• Cấu tạo đơn giản, dễ bảo trì, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu chân không trung bình.
• Nguyên lý hoạt động tương tự bơm 2 cấp nhưng chỉ trải qua một lần nén; do đó áp suất cuối không sâu bằng bơm 2 cấp, bù lại lưu lượng hút lớn hơn.

4.3. Máy bơm hút chân không vòng nước 1 cấp GW 2h

• Máy bơm hút chân không vòng nước 1 cấp GW 2h là một dòng bơm vòng nước 1 cấp chuyên dụng, thiết kế tối ưu để vận hành liên tục với hiệu suất cao.
• Nguyên lý hoạt động dựa trên vòng nước làm kín và rotor lệch tâm, tạo ra vùng áp suất thấp để hút khí.
• GW 2h thường được dùng trong chế biến thực phẩm, sản xuất giấy và công nghiệp hóa chất nhờ khả năng làm việc ổn định, chịu ẩm và tạp chất.

4.4. Bơm hút chân không 11kW

• Bơm hút chân không 11kW là loại bơm vòng nước công suất lớn, sử dụng động cơ 11kW để truyền động cho rotor.
• Nguyên lý hoạt động vẫn dựa trên cơ chế vòng nước, nhưng với công suất động cơ lớn, bơm có thể đạt lưu lượng hút cao; đáp ứng nhu cầu của các dây chuyền sản xuất quy mô công nghiệp, nơi cần hút khí với tốc độ nhanh và liên tục.

4.5. Nguyên lý bơm chân không cánh gạt

• Khác với bơm vòng nước, bơm chân không cánh gạt (Rotary Vane Vacuum Pump) hoạt động dựa trên rotor đặt lệch tâm bên trong khoang hình trụ, với các cánh gạt trượt trong rãnh rotor.
• Khi rotor quay, các cánh gạt trượt ra nhờ lực ly tâm, chia khoang bơm thành các buồng nhỏ.
• Thể tích buồng hút tăng dần để hút khí, sau đó giảm dần để nén và xả khí ra ngoài.
• Bơm cánh gạt thường cho áp suất chân không sâu và phù hợp với môi trường khô, sạch.

5. Ưu và nhược điểm bơm chân không vòng chất lỏng

Đặc điểm ưu và nhược điểm bơm chân không vòng nước

5.1 Ưu điểm bơm hút chân không công nghiệp vòng nước

• Sản phẩm bơm chân không vòng nước có kích thước lớn hơn so với các loại bơm dầu hoặc bơm tăng áp… Vì vậy khi sử dụng sẽ hạn chế tình trạng bị rung hay bị xê dịch đảm bảo ổn định trong quá trình sử dụng. 
• Nước được sử dụng để làm mát và tạo áp lực, chính vì thế chúng luôn thân thiện với môi trường, không thải dầu ra bên ngoài. 
• Bơm có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành. Quá trình bảo dưỡng cũng đơn giản, dễ dàng thay thế các phụ kiện đi kèm khi cần thiết
• Bơm vòng nước tiết kiệm điện năng, giảm chi phí vận hành nên phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. 

5.2 Nhược điểm bơm chân không vòng nước

Mặc dù, bơm hút chân không vòng nước sở hữu nhiều ưu điểm được kể trên nhưng vẫn tồn tại một vài những hạn chế như sau: 

• Sản phẩm sử dụng nước để làm mát và làm kín điều này vừa giúp tiết kiệm chi phí vận hành mà còn thân thiện với môi trường. Nhưng đổi lại, người dùng máy bơm cần cung cấp một nguồn nước liên tục để vận hành, đồng thời, tính toán phương án xử lý nước thải ra ngoài đảm bảo an toàn, không gây ô nhiễm cho môi trường xung quanh.  
• Bơm vòng nước sẽ đem lại mức chân không không sâu như bơm chân không vòng dầu. Vì vậy, bơm chân không vòng nước chỉ phù hợp với một số ứng dụng không đòi hỏi áp suất chân không sâu. 

6. Ứng dụng nguyên lý làm việc của bơm chân không vòng nước vào thực tế

Bơm hút chân không vòng nước được ứng dụng thế nào?

Bơm chân không vòng nước được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như:

• Ứng dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm, sấy nguyên liệu….
• Ứng dụng bơm chân không vòng nước cho ngành sản xuất hóa chất, dược phẩm….
• Bơm chân không vòng nước ứng dụng trong quá trình sản xuất giấy và bột giấy
• Xử lý nước thải, sử dụng bơm chân không để tạo ra áp suất cần thiết để xử lý nước thải công nghiệp hiệu quả. 
• Ứng dụng chân không trong sản xuất ngành linh kiện, điện tử. 

7. Các mẫu bơm chân không vòng chất lỏng phổ biến tại Navatech

Navatech cung cấp 3 hãng bơm hút chân không vòng nước phổ biến nhất gồm: 

• Busch – Đức: Sản xuất trên công nghệ hiện đại của Đức. Các loại máy được chế tạo từ những vật liệu có chất liệu cao. Giá thành sản phẩm cao hơn so với những hãng khác. 1 số dòng bơm nổi tiếng như: LB 0063 A, LA 0756 A…
• Hanchang – Korea: Chuyên cung cấp bơm chân không vòng nước 1 cấp và 2 cấp. Hanchang luôn cung cấp các loại bơm có hiệu suất cao, vật liệu cao cấp được kiểm duyệt nghiêm ngặt. 1 số mẫu bơm phổ biến của Hanchang như: HWVP-2-250, HWVP-2-300, HWVP-2-300…
• Doovac – Korea: Chuyên sản xuất bơm chân không dầu và nước 1 cấp. Trong đó các sản phẩm bơm vòng nước được khách hàng lựa chọn nhiều cho ứng dụng nha khoa. 1 số model phổ biến hãng Doovac như: DEN-400, DES-402, DWV-25H…

Bài viết trên đã chia sẻ những thông tin về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm chân không vòng nước một cách chi tiết nhất. Mong rằng đã giúp bạn hiểu thêm kiến thức về loại bơm vòng nước và có thể lựa chọn cho mình sản phẩm phù hợp nhất. 

Nếu bạn vẫn cần tư vấn thêm về bơm chân không vòng nước, hãy liên hệ với Navatech Hotline: 0983.090.230 để được hỗ trợ tốt nhất