Bơm ly tâm là một trong những loại máy bơm phổ biến nhất, sử dụng nguyên lý lực ly tâm để vận chuyển chất lỏng. Việc nắm rõ cấu tạo bơm ly tâm không chỉ giúp nâng cao hiệu suất hệ thống mà còn là chìa khóa để thực hiện các quy trình bảo trì, sửa chữa chính xác. Bài viết này, MT sẽ cung cấp cái nhìn toàn diện và chuyên sâu nhất về cấu tạo của thiết bị bơm này.
Cấu tạo bơm ly tâm
Hiểu rõ cấu tạo máy bơm ly tâm là bước đầu tiên để làm chủ công nghệ này. Một máy bơm hoàn chỉnh bao gồm nhiều bộ phận cơ khí được lắp ráp chính xác tuyệt đối.
Bánh công tác được coi là linh hồn của máy bơm ly tâm, nơi diễn ra quá trình trao đổi năng lượng giữa máy và chất lỏng.
Số lượng cánh: Phụ thuộc vào thiết kế thủy lực, số lượng cánh ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của dòng chảy và khả năng tạo áp suất.
Hình dạng cánh và phân loại:
- Bánh công tác dạng mở: Cánh được gắn trực tiếp vào trục mà không có đĩa bảo vệ. Loại này ít bị tắc nghẽn, thường dùng để bơm chất lỏng chứa tạp chất hoặc bùn loãng.
- Bánh công tác nửa kín: Có một đĩa ở mặt sau.
- Bánh công tác dạng khép: Cánh nằm giữa hai đĩa bảo vệ. Loại này có hiệu suất η cao nhất và khả năng chịu lực tốt, thường dùng cho nước sạch.
Vật liệu chế tạo: Thường là gang, đồng hoặc thép không gỉ. Trong các ứng dụng hóa chất đặc thù, bánh công tác có thể làm từ nhựa composite chịu lực hoặc nhựa fluorocarbon để chống ăn mòn.
Chức năng: Tạo ra lực ly tâm để văng chất lỏng ra khỏi tâm bơm, biến cơ năng thành động năng cho dòng chảy.
- Vỏ bơm
Vỏ bơm bơm ly tâm không chỉ là bộ phận bao bọc mà còn đóng vai trò điều hướng dòng chảy.
- Hình dạng: Phổ biến nhất là dạng buồng xoắn ốc. Hình dạng này mở rộng dần về phía họng đẩy, giúp biến đổi động năng của chất lỏng thành áp năng một cách hiệu quả nhất.
- Vật liệu chế tạo: Gang xám hoặc thép đúc là lựa chọn phổ biến nhất do khả năng chịu áp lực cao và chống va đập tốt.
- Chức năng: Bảo vệ bánh công tác, giữ kín chất lỏng bên trong và dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy.
- Trục bơm
- Chất liệu: Thép hợp kim chịu lực, Inox (SUS304, SUS316) hoặc các hợp kim đặc biệt có khả năng chịu momen xoắn cực lớn.
- Chức năng: Truyền chuyển động quay từ động cơ điện đến bánh công tác. Trục bơm phải được gia công với độ chính xác cực cao để đảm bảo tính ổn định, không bị rung lắc khi quay ở tốc độ hàng nghìn vòng mỗi phút.
- Ảnh hưởng: Độ thẳng và độ nhẵn bề mặt của trục ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của vòng bi và phớt làm kín.
- Bộ phận làm kín
Đây là bộ phận cực kỳ quan trọng giúp ngăn chặn chất lỏng rò rỉ ra ngoài dọc theo trục bơm.
- Phớt cơ khí: Sử dụng hai bề mặt phẳng ép sát vào nhau (thường là Carbon và Ceramic/Silicon Carbide). Ưu điểm là độ kín tuyệt đối, không cần điều chỉnh thường xuyên.
- Phớt tết: Sử dụng các vòng dây tết (thường là PTFE hoặc Graphite) nén chặt quanh trục. Loại này cho phép rò rỉ một lượng nhỏ để làm mát, dễ thay thế nhưng đòi hỏi bảo trì thường xuyên.
- Chất liệu: Tùy thuộc vào nhiệt độ và tính chất hóa chất của môi chất để lựa chọn loại cao su (NBR, EPDM, Viton) phù hợp.
- Vòng bi
- Chức năng: Đỡ trục bơm, giữ cho trục quay đúng tâm và giảm ma sát trong quá trình vận hành.
- Loại vòng bi: Thường dùng vòng bi cầu hoặc vòng bi đũa tùy theo tải trọng. Trong một số máy bơm lớn, người ta sử dụng ổ trượt.
- Chính sách bảo trì: Việc bôi trơn định kỳ bằng mỡ hoặc dầu nhớt là yếu tố sống còn để tránh tình trạng kẹt trục hoặc cháy động cơ.
- Các bộ phận phụ trợ
- Ống hút và ống đẩy: Đường kính ống hút thường lớn hơn ống đẩy một cấp để đảm bảo lưu lượng đầu vào và tránh hiện tượng xâm thực. Vật liệu ống phải tương thích với vật liệu vỏ bơm.
- Buồng xoắn ốc: Thiết kế khí động học của buồng này giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng do ma sát và xoáy lốc.
- Lưới lọc: Lắp ở đầu ống hút để ngăn rác và dị vật đi vào buồng bơm gây hỏng bánh công tác.
- Đầu bơm
Head plate pump hay đĩa đầu bơm là bộ phận mặt bích kết nối buồng bơm với giá đỡ động cơ. Nó giữ cho phớt làm kín và trục bơm nằm đúng vị trí đồng tâm, đảm bảo sự liên kết chặt chẽ giữa phần thủy lực và phần cơ điện.
>>> Tìm hiểu thêm các bài viết liên quan:
Nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm trục ngang
Nguyên lý hoạt động của máy bơm ly tâm dựa trên sự kết hợp giữa lý thuyết cơ học và thủy động lực học. Bơm ly tâm không có khả năng tự hút nếu trong buồng bơm chứa không khí. Do đó, mồi bơm là quy trình bắt buộc:
- Đổ đầy chất lỏng vào buồng bơm và ống hút.
- Khi bánh công tác quay, không khí (nếu còn) sẽ bị đẩy ra ngoài, và chất lỏng bị lực ly tâm văng ra, tạo ra một vùng áp suất thấp (chân không) tại tâm bánh công tác.
- Áp suất khí quyển tác động lên bề mặt chất lỏng ở nguồn cấp sẽ đẩy chất lỏng vào tâm bơm qua ống hút để bù vào vùng chân không đó.
Khi động cơ truyền chuyển động, các cánh trên bánh công tác truyền năng lượng cho các phân tử chất lỏng. Lực ly tâm đẩy chất lỏng từ tâm ra phía ngoài theo các rãnh dẫn. Tại đây, vận tốc chất lỏng tăng lên rất cao (động năng lớn). Khi đi vào buồng xoắn ốc, vận tốc giảm dần và áp suất tăng lên (biến động năng thành áp năng) trước khi đi ra ống đẩy.
Ưu nhược điểm của bơm ly tâm
Ưu điểm:
- Độ bền và tính ổn định: Cấu tạo cơ khí đơn giản, ít chi tiết chuyển động phức tạp so với bơm piston.
- Dễ tháo lắp, bảo trì: Các bộ phận như bánh công tác hay phớt có thể thay thế dễ dàng mà không cần thay toàn bộ máy.
- Khả năng vận chuyển lưu lượng lớn: Rất hiệu quả trong các hệ thống cấp nước đô thị hoặc tưới tiêu.
- Kích thước gọn nhẹ: So với các loại bơm thể tích cùng công suất, bơm ly tâm thường nhỏ gọn hơn.
Nhược điểm:
- Cần mồi bơm: Trừ các dòng bơm tự mồi đặc biệt, hầu hết bơm ly tâm đều gặp khó khăn khi khởi động nếu không được mồi đầy chất lỏng.
- Hiệu suất giảm khi độ nhớt cao: Bơm ly tâm hoạt động kém hiệu quả với các chất lỏng đặc như dầu nặng hoặc bùn đặc.
- Hiện tượng xâm thực: Dễ bị hỏng hóc nếu điều kiện hút (NPSH) không được đảm bảo.
Cấu tạo bơm ly tâm là sự kết hợp hoàn hảo giữa độ bền cơ khí và tính toán thủy động lực học tinh vi. Việc hiểu sâu về từng chi tiết không chỉ giúp người vận hành kéo dài tuổi thọ thiết bị mà còn đảm bảo hệ thống luôn hoạt động với hiệu suất tối ưu. Để đáp ứng nhu cầu xử lý chất lỏng, hãy tham khảo các giải pháp chất lượng cao từ MT – đơn vị cung cấp các hệ thống xử lý chất lỏng, hệ thống lọc tiếp tuyến và thiết bị quy trình được thiết kế chuẩn xác, cam kết đồng hành và góp phần vào sự thành công của doanh nghiệp bạn với dịch vụ hậu mãi tốt nhất.
Tham khảo các dòng bơm GEA Hilge nổi bật với thiết kế bơm ly tâm đạt chuẩn vệ sinh quốc tế, khả năng vận hành ổn định, độ bền cao và hiệu suất thủy lực vượt trội, đặc biệt phù hợp cho các ngành thực phẩm, đồ uống, dược phẩm và công nghệ sinh học.
