Bơm chân không là thiết bị quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, giúp tạo ra môi trường chân không hoặc áp suất thấp để phục vụ các quá trình sản xuất. Nó được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như y tế, thực phẩm, điện tử, cơ khí, và nhiều ngành công nghiệp khác. Để hiểu rõ hơn về cách hoạt động của bơm chân không, chúng ta cần tìm hiểu về cấu tạo bơm chân không và nguyên lý vận hành của nó.
Máy bơm chân không hoạt động như thế nào?
Chân không là không gian không có vật chất, trong đó áp suất khí bên trong thể tích này thấp hơn áp suất khí quyển. Chức năng chính của máy bơm chân không là thay đổi áp suất trong không gian chứa để tạo ra chân không hoàn toàn hoặc một phần theo cơ học hoặc hóa học. Áp suất sẽ luôn cố gắng cân bằng trên các vùng được kết nối khi các phân tử khí chảy từ cao xuống thấp để lấp đầy toàn bộ diện tích của thể tích đó. Do đó, nếu một không gian áp suất thấp mới được đưa vào, khí sẽ tự nhiên chảy từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp mới cho đến khi chúng có áp suất bằng nhau. Lưu ý rằng quá trình chân không này được tạo ra không phải bằng cách “hút” khí mà là đẩy các phân tử. Về cơ bản, máy bơm chân không di chuyển các phân tử khí từ vùng này sang vùng khác để tạo ra chân không bằng cách thay đổi trạng thái áp suất cao và áp suất thấp.
Cơ bản về máy bơm chân không
Khi các phân tử được loại bỏ khỏi không gian chân không, việc loại bỏ thêm các phân tử khác trở nên khó khăn hơn theo cấp số nhân, do đó làm tăng công suất chân không cần thiết. Các phạm vi áp suất được chia thành một số nhóm:
- Chân không thô/thấp: 1000 đến 1 mbar / 760 đến 0,75 Torr
- Chân không trung bình: 1 đến 10 -3 mbar / 0,75 đến 7,5 -3 Torr
- Độ chân không cao: 10 -3 đến 10 -7 mbar / 7,5 -3 đến 7,5 -7 Torr
- Độ chân không cực cao: 10 -7 đến 10 -11 mbar / 7,5 -7 đến 7,5 -11 Torr
- Độ chân không cực cao: < 10 -11 mbar / < 7,5 -11 Torr
Máy bơm hút chân không được phân loại theo phạm vi áp suất mà chúng có thể đạt được để giúp phân biệt khả năng của chúng. Các phân loại này là:
- Bơm chính (bơm dự phòng) xử lý phạm vi áp suất chân không thấp và thô.
- Máy bơm tăng áp xử lý được dải áp suất thấp và trung bình.
- Máy bơm thứ cấp (chân không cao) xử lý các dải áp suất chân không cao, rất cao và cực cao.
Tùy thuộc vào yêu cầu về áp suất và ứng dụng vận hành, công nghệ bơm chân không được coi là ướt hoặc khô. Bơm ướt sử dụng dầu hoặc nước để bôi trơn và bịt kín, trong khi bơm khô không có chất lỏng trong khoảng không giữa các cơ cấu quay hoặc các bộ phận tĩnh được sử dụng để cô lập và nén các phân tử khí. Không có bôi trơn, bơm khô có dung sai rất chặt chẽ để hoạt động hiệu quả mà không bị mài mòn.
Cấu tạo chung của máy bơm hút chân không
Bơm chân không có nhiều loại khác nhau, nhưng nhìn chung, chúng đều có các bộ phận chính như sau:
Thân bơm
Thân bơm là bộ phận chính, thường được làm từ gang, thép không gỉ hoặc hợp kim nhôm, có nhiệm vụ bảo vệ các bộ phận bên trong và duy trì kết cấu bền vững cho máy.
Với một thiết bị bơm hút chân không điển hình, chúng ta có động cơ điện ở phía sau, máy nén ở phía trước và một đế đỡ ở phía dưới. Sau đó, chúng ta có một đầu vào kết nối với hệ thống để loại bỏ không khí khỏi hệ thống và chúng ta cũng có ống xả để phân tán không khí này vào khí quyển.
Buồng hút
Buồng hút là nơi tạo ra môi trường chân không. Nó chứa các bộ phận quan trọng như cánh gạt, piston hoặc màng bơm giúp tạo và duy trì áp suất thấp.
Cánh gạt (với bơm cánh gạt)
Cánh gạt làm từ vật liệu chịu mài mòn như composite, graphite hoặc kim loại. Nó có nhiệm vụ tạo lực hút và đẩy khí ra khỏi buồng hút, giúp giảm áp suất bên trong bơm.
Xem bài viết: Bơm cánh gạt
Van một chiều
Van một chiều giúp kiểm soát dòng khí ra vào, ngăn không khí bên ngoài quay ngược trở lại buồng hút, đảm bảo hiệu suất làm việc của bơm.
Động cơ
Động cơ là bộ phận quan trọng nhất giúp bơm hoạt động. Nó có thể chạy bằng điện hoặc khí nén, tạo ra chuyển động quay hoặc tịnh tiến để vận hành bơm.
Ở giữa chúng ta có rotor nén và buồng nén. Lưu ý rotor được lắp lệch tâm bên trong buồng, nghĩa là nó không hoàn toàn ở giữa. Trục kết nối với rotor và sẽ khiến rotor quay.
Hệ thống làm mát và bôi trơn
Hệ thống làm mát có thể sử dụng không khí hoặc nước để kiểm soát nhiệt độ. Dầu bôi trơn giúp giảm ma sát, tăng tuổi thọ và duy trì hiệu suất ổn định của bơm. Các cánh tản nhiệt trên vỏ bơm làm tăng diện tích bề mặt của vỏ, cho phép loại bỏ nhiều nhiệt không mong muốn hơn.
Ở phía trước của bộ phận máy nén, chúng ta sẽ tìm thấy một mắt thăm dầu để chúng ta có thể biết có bao nhiêu dầu trong buồng cũng như tình trạng của nó.
Tại sao bơm chân không lại hoạt động như vậy?
Áp suất luôn chảy từ cao xuống thấp, vì vậy nếu chúng ta kết nối ví dụ; hai quả bóng có áp suất khác nhau, các khí sẽ di chuyển từ phía áp suất cao sang phía áp suất thấp cho đến khi cả hai có áp suất bằng nhau. Phía áp suất thấp là chân không, nhưng nó không hút các khí vào, phía áp suất cao đẩy vào. Đó là hiệu ứng chân không. Các khí muốn cân bằng và sẽ chảy từ áp suất cao đến áp suất thấp. Các khí cố gắng cân bằng áp suất trên các vùng được kết nối. Do đó, chúng ta sử dụng một máy bơm chân không để tạo ra một vùng có áp suất thấp hơn nhằm loại bỏ các phần tử không mong muốn ra khỏi hệ thống để cố gắng lấp đầy vùng áp suất thấp này.
Phân loại bơm hút chân không dựa theo cấu tạo
Có nhiều loại bơm chân không khác nhau, mỗi loại có cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng. Dưới đây là một số loại bơm phổ biến:
Bơm chân không cánh gạt (Rotary Vane Vacuum Pump)
- Cấu tạo: Gồm một rotor quay bên trong buồng hút, với các cánh gạt giúp tạo chân không.
- Nguyên lý hoạt động: Khi rotor quay, các cánh gạt sẽ thay đổi thể tích buồng hút, tạo áp suất thấp và đẩy không khí ra ngoài.
- Ứng dụng: Sử dụng trong y tế, sản xuất linh kiện điện tử, công nghiệp thực phẩm.
Bơm chân không piston (Reciprocating Vacuum Pump)
- Cấu tạo: Gồm piston di chuyển trong xi lanh để tạo áp suất thấp.
- Nguyên lý hoạt động: Khi piston di chuyển, nó tạo ra sự chênh lệch áp suất, hút khí vào và đẩy ra ngoài.
- Ứng dụng: Dùng trong công nghiệp nặng, sản xuất hóa chất, gia công cơ khí.
Bơm chân không vòng nước (Liquid Ring Vacuum Pump)
- Cấu tạo: Gồm một cánh quạt quay bên trong vỏ chứa chất lỏng (thường là nước).
- Nguyên lý hoạt động: Khi cánh quạt quay, nước tạo thành vòng chất lỏng, giúp tạo ra sự chênh lệch áp suất để hút khí.
- Ứng dụng: Ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, xử lý nước.
Bơm chân không màng (Diaphragm Vacuum Pump)
- Cấu tạo: Sử dụng màng cao su hoặc nhựa để tạo chân không.
- Nguyên lý hoạt động: Khi màng co giãn, nó thay đổi thể tích buồng hút, tạo ra chân không.
- Ứng dụng: Thường dùng trong y tế, phòng thí nghiệm, và công nghiệp nhẹ.
Kết luận
Bơm chân không là thiết bị quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Hiểu rõ cấu tạo bơm chân không, nguyên lý hoạt động và cách bảo dưỡng giúp bạn lựa chọn loại bơm phù hợp và sử dụng hiệu quả nhất. Nếu bạn đang tìm kiếm bơm chân không cho doanh nghiệp hoặc sản xuất, hãy cân nhắc kỹ về nhu cầu và loại bơm phù hợp để đảm bảo hiệu suất cao nhất.
Tham khảo bài viết khác: Máy bơm hút chân không công suất lớn
Trả lời
Bạn phải đăng nhập để gửi bình luận.