Bơm cánh gạt là gì? Phân loại, cấu tạo, nguyên lý bơm lá

Bơm cánh gạt là 1 trong 3 loại bơm công nghiệp được dùng phổ biến nhất tại nước ta. Đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại cơ bản như thế nào? Tất cả những điều bạn thắc mắc sẽ được chúng tôi giải đáp trong bài chia sẻ hôm nay. Đọc ngay để cập nhật những thông tin bổ ích về thiết bị này nhé!

bơm cánh gạt

Bơm cánh gạt là gì?

Trong hệ thống thủy lực có rất nhiều thiết bị. Vậy đâu sẽ là thiết bị thủy lực thực hiện chức năng hút đẩy lưu lượng chất lỏng? Đó chính là bơm. Tùy thuộc vào yêu cầu của từng công việc cụ thể mà khách có thể lựa chọn bơm cánh gạt, bơm bánh răng hoặc bơm piston.

Bơm cánh gạt thủy lực có tên tiếng anh là Vane pumps, tên gọi khác là bơm nhông. Nó chính là loại bơm được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay và thích hợp cho những hệ thống cần lưu lượng, áp suất từ thấp đến trung bình. Thiết bị này thuộc nhóm bơm thể tích và hoạt động dựa trên cơ chế luân phiên tăng, giảm áp suất để thực hiện hút và đẩy dầu đi.

Điểm đặc biệt của loại bơm này đó là có thể được thiết kế lưu lượng bơm cố định hoặc lưu lượng bơm điều chỉnh.

Bơm lá có chức năng là hút các chất thủy lực lỏng như: Dầu, nước, mỡ, hóa chất… từ bể chứa để đẩy đi với lưu lượng xác định để cung cấp kịp thời cho nhu cầu làm việc của các thiết bị khác trong hệ thống như: xi lanh, van điện từ…

Tên gọi của bơm dựa trên đặc điểm cấu tạo có các cánh gạt ở bên trong vỏ bơm thực hiện nhiệm vụ gạt chất lỏng. Khoang bơm sẽ chia làm 2 đó là khoang đẩy, khoang hút. Còn rotor là một khối kim loại trụ tròn có các đường rãnh để những cánh gạt có thể dịch chuyển. Chi tiết về cấu tạo của bơm sẽ được chúng tôi nói cụ thể ở phần sau.

Bơm lá có 2 loại là bơm đơn và bơm kép. Do mỗi loại có nguyên lý hoạt động và cấu tạo khác nhau nên sẽ ứng dụng cho những công việc khác nhau.Tuy nhiên bơm lá kép được đánh giá cao hơn về: Rút ngắn thời gian sử dụng, bơm được lưu lượng lớn hơn, tiết kiệm các chi phí bảo dưỡng hơn.

bơm cánh gạt thủy lực

Các loại bơm cánh gạt thủy lực

Bơm cánh gạt rất phổ biến tại thị trường Việt Nam. Dù có rất nhiều model, tên gọi khác nhau nhưng nhìn chung, người ta thường phân chia nó thành 2 loại chính đó là: Bơm cánh gạt thủy lực đơn, bơm thủy lực cánh gạt kép.

Điều này sẽ thuận tiện cho người dùng khi tìm hiểu và lựa chọn thiết bị để lắp mới hoặc thay thế trên hệ thống.

Bơm cánh gạt đơn

Nếu so sánh về phạm vi làm việc thì bơm cánh gạt đơn sẽ hẹp hơn so với loại bơm kép.

Cấu tạo bơm cánh gạt đơn

Một máy bơm lá đơn công nghiệp sẽ có cấu tạo gồm các bộ phận: Đường dầu vào, đường dầu ra, cánh gạt, vỏ bơm, trục bơm, stato, rotor, gioăng phớt làm kín, các bàn phẳng trên tâm rotor, khoang bơm hút, khoang bơm đẩy.

Tâm của vỏ bơm và tâm rotor sẽ lệch nhau 1 khoảng xác định. Trên rotor sẽ có các bàn phẳng. Những bàn phẳng này sẽ trượt dịch chuyển trong rãnh và gạt chất lỏng thủy lực. Thể tích làm việc của bơm được xác định bởi vỏ bơm và rotor.

Số cánh gạt trong mỗi bơm sẽ quyết định phần nhiều đến lưu lượng của bơm. Nếu số cánh gạt càng lớn thì lưu lượng dầu được bơm sẽ đều hơn. Thông thường, các hãng sẽ thiết kế bơm với số cánh gạt dao động từ 4 cánh đến 12 cánh.

cấu tạo bơm cánh gạt đơn

hoạt động bơm cánh gạt đơn

Nguyên lý làm việc của bơm cánh gạt đơn

Máy bơm lá đơn chỉ hoạt động khi được cấp nguồn điện năng và kết nối với motor phù hợp. Khi được truyền lực từ động cơ thì trục điều khiển của bơm bắt đầu quay và kéo theo rotor quay. Đặc điểm của bơm cánh gạt đơn đó là tâm vỏ và tâm rotor sẽ lệch nhau 1 khoảng xác định. Khi rotor quay thì các bàn phẳng sẽ trượt trong các rãnh và gạt dòng lưu chất di chuyển.

Ở quá trình hút dầu thủy lực: Do các cánh gạt chuyển động theo chiều quay của rotor và chuyển động tịnh tiến qua lại dọc theo rãnh bơm nên áp suất giảm thì thể tích bơm sẽ tăng.

Ở quá trình đẩy: Áp suất của bơm tăng nhờ vào sự chuyển động của cánh gạt, rotor và thể tích lúc này giảm.

Trong 1 vòng quay, bơm sẽ thực hiện 1 lần hút và 1 lần đẩy nên được gọi là bơm lá đơn.

nguyên lý hoạt động bơm cánh gạt

Bơm cánh gạt kép

Đặc điểm chung của bơm cánh gạt kép đó là áp suất có thể đạt 125 bar và lưu lượng từ 5 lít/phút đến 200 lít/phút.

Cấu tạo bơm cánh gạt kép

Một bơm cánh gạt kép sẽ bao gồm các bộ phận như: Khoang đẩy, khoang hút, vỏ bơm, rotor, stator, trục bơm, gioăng phớt làm kín, cánh gạt. Bơm này có đặc điểm là:

+ Do là bơm kép nên nó có 2 khoang hút, 2 khoang đẩy.

+ Tâm rotor và tâm vỏ trùng nhau.

+ Mặt trụ của bơm không phải là mặt trong của vỏ bơm.

Do kết cấu của loại bơm kép đối xứng nên lực tác dụng lên trục bơm được cân bằng hơn so với loại bơm đơn nên đối với những hệ thống cần áp suất cao có thể cân nhắc bơm công nghiệp này.

bơm cánh gạt tác động kép

Nguyên lý hoạt động của bơm cánh gạt kép

Nguyên lý làm việc của bơm cánh gạt tác dụng kép tương tự như với bơm lá đơn tuy nhiên sẽ có 1 chút khác biệt.

Khi được kết nối với nguồn điện là lúc bơm bắt đầu chu trình hoạt động. Trục motor chuyển động kết nối làm trục bơm quay. Nó kéo theo rotor quay. Do có cùng nguyên tắc thiết kế là rotor và khoang bơm luôn được lắp lệch tâm nhau, tâm của vỏ và tâm của rotor trùng nhau (kiểu hình xicloit). Trong 1 chu kỳ làm việc, bơm lá kép phải thực hiện 2 lần hút và 2 lần đẩy.

Để phù hợp với yêu cầu làm việc lâu dài thì người ta sẽ giảm lực dẫn động lên cánh gạt, tránh hiện tượng kẹt cánh gạt thì hãng sẽ để các cánh gạt nằm nghiêng so với phương hướng kính.

hoạt động bơm cánh gạt tác dụng kép

Ưu nhược điểm bơm lá

Nếu cần tìm bơm chuyên dùng cho các hệ thống có áp suất thấp và trung bình thì bơm cánh gạt thủy lực là một trong những lựa chọn rất hợp lý ở thời điểm hiện tại.

Ưu điểm

Một số ưu điểm nổi bật của bơm lá khi so sánh với các bơm công nghiệp khác là:

+ Cấu trúc bơm không phức tạp nên dễ dàng tháo lắp để vệ sinh và sửa chữa hay bảo trì định kỳ.

+ Vật liệu chế tạo bơm rất đa dạng, khách hàng có thể chọn bơm làm từ thép, inox hoặc hợp kim để phù hợp với từng ứng dụng.

+ Máy bơm khi làm việc không tạo nên các tiếng ồn lớn.

+ Hiệu suất vận hành bơm cao, ổn định.

+ Với loại bơm lá này, người dùng có thể điều chỉnh lưu lượng bơm theo yêu cầu.

+ Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại bơm với mẫu mã, kích cỡ, loại phong phú để người mua chọn lựa.

+ Nhiều máy bơm cánh gạt còn có động cơ giảm tốc, động cơ phòng nổ.

+ Ít sự cố, tuổi thọ cao tuy nhiên để bơm có thể ổn định và hiệu quả nhất thì khách hàng nên sử dụng dầu thủy lực sạch và sắp xếp bảo dưỡng định kỳ.

+ Thiết bị có thể hút đẩy các hóa chất độc hại hoặc các chất lỏng công nghiệp.

Nhược điểm

Tương tự như với các loại thiết bị kỹ thuật thì bơm này cũng tồn tại những nhược điểm như:

+ Bơm thủy lực cánh gạt không thích hợp cho những hệ thống cần bơm đẩy các chất có độ nhớt cao và áp lực lớn. Nếu cần bơm những chất có độ đặc, độ nhớt lớn thì khách nên dùng bơm bánh răng thủy lực. Nếu hệ thống cần áp suất cao thì chắc chắn bơm piston sẽ là sự lựa chọn thích hợp nhất.

+ Độ ổn định lưu lượng của bơm sẽ tỉ lệ thuận với số cánh gạt. Nếu số cánh gạt càng nhiều thì lưu lượng bơm càng lớn và càng đều.

+ Bơm làm việc với tốc độ cao tuy nhiên nếu trong 1 thời gian dài và liên tục thì sẽ làm tăng khả năng mài mòn các cánh gạt và từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của bơm.

Nếu bạn muốn tăng thời gian sử dụng bơm lá đơn và bơm lá kép thì chắc chắn phải sử dụng dầu thủy lực sạch, không chất cáu cặn, bụi bẩn. Điều này sẽ tránh được tắc nghẽn van, hạn chế sự ăn mòn và hư hỏng các chi tiết, bộ phận.

bơm lá

Công thức tính toán lưu lượng qua bơm lá

Việc chọn lựa bơm lá rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến năng suất cũng như hiệu quả làm việc của hệ thống sau này. Nếu chọn sai bơm thì khi làm việc, bơm không mang lại hiệu suất như mong muốn, dể hỏng hóc và tiêu tốn thêm thời gian, chi phí.

Lưu lượng bơm chính là yếu tố đầu tiên để xét chọn bơm cho hệ thống. Lưu lượng chính là thể tích của dòng lưu chất đi qua bơm trong 1 đơn vị thời gian nhất định. Thông qua nó, người dùng có thể xác định được tốc độ mà máy bơm lá công nghiệp này có thể đẩy chất lỏng đi trong hệ thống.

Có một công thức thường được sử dụng để tính toán được gần như chính xác lưu lượng của bơm cánh gạt đó là:

Qb = 2 × 10–3 x π × e × n × (B × D + 4 × b × d) [l / phút]

Trong đó:

  • n chính là số vòng quay của bơm trong 1 thời gian nhất định, có đơn vị là vòng/phút.
  • B là bề rộng của cánh gạt, có đơn vị tính là cm.
  • e chính là khoảng cách lệch tâm của vỏ bơm và rotor. Đơn vị tính của e là cm.
  • d chính là đường kính của con lăn. Đơn vị tính của d là cm.
  • b là đơn vị chỉ chiều sâu của rãnh cánh gạt, được tính bằng cm.

Đối với loại bơm cánh gạt đơn thì chúng ta còn có một công thức nữa để tính được thể tích công tác bơm được tạo bởi các cánh gạt và khoang giữa mặt trụ stato và rotor.

V = 2 × π × b × e × D  

  • b chính là ký hiệu chỉ bề dày của cánh gạt có đơn vị là cm.

Đối với bơm cánh gạt thủy lực kép thì công thức tính sẽ có sự thay đổi:

V = π × b × (D2 – d2) / 2   

Nếu khách hàng mua bơm cánh gạt thủy lực chính hãng đến từ các thương hiệu nổi tiếng thì trên thân bơm hoặc catalog sẽ thể hiện đầy đủ những thông số làm việc của bơm như: tốc độ quay, lưu lượng tối đa, áp suất làm việc, trọng lượng. Người dùng sẽ so sánh với lưu lượng cần qua hệ thống để chọn được bơm phù hợp.

Những khách hàng mới tìm hiểu có thể liên hệ với các kỹ sư để được tư vấn và hỗ trợ để chọn bơm tương thích với hệ thống và đáp ứng tiêu chí làm việc nhé.

Ứng dụng của bơm cánh gạt

Bơm cánh gạt nói riêng và các loại bơm thủy lực nói chung có vai trò rất quan trọng đối với các dây chuyền, máy móc thủy lực khi làm việc.

Với những đặc điểm hoạt động đơn giản cũng như giá thành rẻ mà bơm thủy lực loại cánh gạt được dùng rất rộng rãi nhất là các hệ thống thủy lực của máy móc phục vụ sản xuất, gia công, chế biến công nghiệp.

Tiêu biểu là các máy ép của nhà máy nhựa. Thiết bị này được sử dụng vì có độ bền tương đối tốt, có thể làm việc liên tục với phạm vị áp lực từ 160 bar – 200 bar.

Bên cạnh đó, bơm lá còn dùng trong các trạm nguồn thủy lực của bàn nâng, máy dập tôn, máy ép phế liệu, máy đào, máy xúc, máy cẩu… Bơm có thể sử dụng cho các hệ thống ép dầu với áp suất thấp hoặc trung bình, dùng trong hệ thống ép của máy dọa, máy khoan, máy tiện, dùng cho các máy móc giới ngành đúc áp lực… phục vụ cho sản xuất gỗ, chế biến lâm sản, sản xuất tôn, thép, luyện kim, cơ khí chế tạo máy, xử lý rác thải…

Bơm cánh gạt thủy lực còn được sử dụng để hút đẩy các chất bám dính, đường, siro trong công nghệ thực phẩm, bơm hóa chất, gỗ, xà phòng, dung dịch tẩy rửa trong nhà máy hóa chất…

Nếu bơm hỏng chắc chắn sẽ ảnh hưởng không nhỏ đối với van, xi lanh, động cơ và một số thiết bị khác trong hệ thống. Chính vì thế mà chúng tôi luôn khuyên khách hàng ngoài việc chọn loại bơm phù hợp, chính hãng và chất lượng thì phải vệ sinh và bảo dưỡng thiết bị theo lịch định kỳ.

Nếu đọc xong bài viết này vẫn còn thắc mắc thì khách hàng có thể chủ động liên hệ để đặt câu hỏi cho chúng tôi nhé. Hy vọng những thông tin này sẽ hữu ích cho việc chọn và dùng bơm cánh gạt của quý khách.