Bơm Chân Không Là Gì? Nguyên Lý, Cấu Tạo Và Phân Loại

Bơm chân không là thiết bị quen thuộc trong sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ bơm chân không là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các loại bơm chân không nào trên thị trường? Bài viết sau đây xin gửi đến bạn những thông tin chi tiết nhất về máy bơm hút chân không.

1. Máy bơm chân không là gì?

Bơm chân không là thiết bị chuyên dụng để loại bỏ không khí, hơi nước, chất lỏng từ một môi trường khép kín để tạo thành môi trường chân không (hoặc gần chân không). Bơm chân không còn được gọi là máy bơm hút chân không hay máy hút chân không; tiếng anh: Vacuum pump.

Máy bơm hút chân không có tên tiếng anh Vacuum pump

Thực tế, các máy bơm chân không chỉ tạo được môi trường gần chân không (chân không tương đối) với mức áp suất thấp nhất có thể chứ không thể tạo ra được mức chân không tuyệt đối.

Do có nhiều tên gọi khác nhau như thế nên chúng ta dễ bắt gặp nhiều câu hỏi tương tự như: bơm chân hút không là gì? máy bơm chân không là gì? vacuum pump là gì?…

2. Nguyên lý hoạt động của bơm chân không

Hầu hết các máy bơm hút chân không hiện nay hoạt động theo nguyên lý chiếm chỗ (hay choán chỗ). Cụ thể, chân không được tạo ra bằng cách hút bớt không khí, hơi trong không gian cần hút bằng các khoang công tác. Các khoang này được tạo ra nhờ piston, cánh gạt, trục vít,…

Bơm chân không tạo ra chân không bằng nguyên lý chiếm chỗ 

Nguyên lý máy bơm chân không diễn ra với chu trình tuần hoàn. Chu trình làm việc bao gồm 3 quá trình diễn ra tuần hoàn: hút – nén – đẩy

• • Quá trình hút: Khi khoang công tác có thể tích tăng lên, không khí (hơi) bị hút vào bơm. Trong một số loại bơm việc hút này đi kèm với hút chất lỏng công tác (nước/dầu).
  • Quá trình nén: Các khoang công tác biến đổi thể tích tuần hoàn. Khi thể tích thay đổi, hỗn hợp bị hút kia dần nén lại đẩy ra cổng xả của máy bơm.
  • Quá trình đẩy: tại cổng xả của bơm, sự chênh lệch về áp suất khiến hỗn hợp khí bị đẩy ra bên ngoài bơm. Với một số bơm dùng chất lỏng công tác, không khí và chất lỏng được tách ra. Sau đó chất lỏng được ngưng tự và quay lại cấp cho máy bơm theo một vòng khép kín. Với các máy bơm chân không không dùng chất lỏng thì không có quá trình tách này nhưng các khoang công tác cần độ kín cao.

> Xem thêm: Máy bơm ly tâm là gì?

3. Phân loại bơm chân không

Máy bơm hút chân không được chia thành nhiều loại khác nhau theo các tiêu chí riêng: áp suất, chất lỏng công tác hay cấu trúc bơm. Cùng tìm hiểu sâu hơn về đặc điểm từng loại bơm chân không.

3.1. Phân loại theo áp suất chân không

Dựa vào áp suất chân không, bơm hút chân không được phân chia thành 4 loại:

• • Bơm chân không thấp (p>100Pa),
  • Bơm chân không trung bình (100Pa>p>0.1Pa),
  • Bơm chân không cao (0.1Pa>p>10^-5Pa),
  • Bơm chân không siêu cao (p< 10^-5Pa).

3.2. Theo chất lỏng công tác

Chất lỏng công tác của máy bơm hút chân không là gì? Chất lỏng này là nguồn nhiên liệu cấp cho máy, hỗ trợ quá trình hoạt động tạo ra chân không của bơm. 

Dựa theo chất lỏng công tác, bơm hút chân không được chia thành 3 loại: bơm chân không vòng nước, bơm chân không vòng dầu, bơm chân không khô.

3.2.1. Bơm chân không vòng nước

Bơm hút chân không vòng nước

Máy bơm hút chân không vòng nước là loại sử dụng nước cho việc làm kín, làm mát của bơm. 

Nguyên lý hoạt động:

• • Bơm chân không vòng nước sử dụng cánh inox/gang đặt lệch tâm với buồng bơm để tạo thành các khoang công tác.
  • Nước liên tục được cho vào buồng bơm để làm mát và làm kín.
  • Khí, hơi nước, nước công tác bị hút vào, nén và đẩy ra ngoài theo sự chuyển động của cánh bơm.

Ứng dụng: Bơm vòng nước chủ yếu được dùng để loại bỏ không khí có chứa hơi nước, độ ẩm cao. Sử dụng trong các ngành như: sản xuất hóa chất, sản xuất giấy, bột giấy, công nghiệp xử lý nước thải,…

>> Tham khảo và lựa chọn bơm hút chân không vòng nước TẠI ĐÂY

3.2.2. Bơm chân không vòng dầu

Bơm hút chân không vòng dầu hãng Becker – Đức

Bơm hút chân không vòng dầu sử dụng chất lỏng công tác là dầu cho quá trình tạo chân không của mình. Dầu chân không giúp làm kín, làm mát cho buồng bơm.

Đặc trưng nổi bật:

• • Bơm chân không vòng dầu có cấu tạo đặc trưng gồm rotor đặt lệch tâm so với lòng bơm.
  • Các cánh gạt đặt vào rãnh của rotor
  • Khi trục rotor chuyển động, các cánh gạt di chuyển ra vào các rãnh và quét vào lòng bơm. Chúng tạo ra các khoang có thể tích thay đổi tuần hoàn để vận chuyển khí.
  • Dầu chân không được cho vào buồng bơm để làm kín, đồng thời chúng được trộn lẫn với không khí, hơi bị hút.
  • Hỗn hợp này sẽ lần lượt bị nén và đẩy ra khỏi buồng bơm.
  • Bộ phận lọc tách dầu sẽ lọc và giữ lại dầu cho chu trình mới, loại bỏ không khí ra bên ngoài.

Ứng dụng:

Bơm chân không vòng dầu có ưu điểm nổi bật về độ chân không sâu, độ bền bỉ trong hoạt động. Chúng được sử dụng cho nhiều ứng dụng: chân không y tế, điện tử, vận chuyển, chế biến gỗ,…

3.2.3. Bơm chân không khô

Mô tả nguyên lý máy bơm chân không khô

Bơm chân không không khô (hay bơm chân không không dầu) là loại bơm không sử dụng chất lỏng dầu/nước làm chất công tác. Chúng sử dụng không khí cho việc làm kín và làm mát bơm.

Đặc điểm nổi bật:

• • Về cấu tạo, bơm chân không khô có buồng bơm khá tương đồng với loại bơm chân không vòng dầu. 
  • Tuy nhiên, bơm không có dầu để làm kín nên trục và cánh bơm được thiết kế chính xác hơn, đảm bảo độ kín tuyệt đối.
  • Không khí bị hút vào buồng bơm, nén và đẩy nhờ các khoang công tác do cánh bơm tạo ra.

Ứng dụng: Bơm hút chân không khô có ưu điểm về khả năng tạo chân không sạch, độ tinh khiết cao. Do đó loại bơm này được lựa chọn cho các ứng dụng phòng sạch, nghiên cứu, sản xuất dược phẩm, điện tử,…

3.3. Theo cấu trúc của máy bơm

Tiêu chí phân loại máy bơm hút chân không này là gì? Dựa theo cấu trúc của máy, người ta chia bơm chân không thành 3 loại.

• • Bơm hút chân không cánh gạt
  • Bơm hút chân không kiểu piston;
  • Bơm hút chân không kiểu rotor kép

3.3.1. Bơm hút chân không kiểu cánh gạt

Bên trong buồng bơm của một máy bơm chân không cánh gạt

Người ta phân chia các máy bơm bơm chân không có sự xuất hiện của một hay nhiều cánh gạt thành loại bơm hút chân không kiểu cánh gạt. 

Bơm chân không rotor – cánh gạt: 

• • Cấu trúc cơ bản của loại bơm này là Rotor đặt lệch tâm so với stator. 
  • Rotor chuyển động có chứa các cánh gạt (cánh đặt trong rãnh hoặc kết hợp lò xo) sao cho khi rotor chuyển động, chúng tạo thành các khoang khác nhau.
  • Các khoang này có sự thay đổi thể tích tuần hoàn để thực hiện việc hút, nén và đẩy khí (người ta thường gọi khoang giãn – khoang giữa – khoang nén). 
  • Thực chất, bơm chân không vòng dầu – bơm khô ở trên là loại bơm có cấu trúc rotor – cánh gạt. 

Bơm hút chân không kiểu cánh gạt – stato (stato – cánh gạt):

• • Loại bơm này có điểm khác so với loại rotor – cánh gạt là cánh gạt được đặt ở stato (không nằm trên rotor). 
  • Cấu trúc của bơm có rotor đồng trục và lệch tâm so với stato.
  • Khoang giãn hút chất khí/hơi vào, khoang nén nén chúng lại.
  • Đến một giá trị áp suất nén nhất định của khí, hơi; van xả mở và đẩy chúng ra bên ngoài.

Loại bơm có cấu trúc stato – cánh gạt có ma sát lớn, tốc độ quay của roto không cao nên hiệu suất của máy bơm cũng thấp hơn so với các loại khác. Hiện nay, dòng bơm này cũng ít thấy trên thị trường.

3.3.2. Bơm hút chân không kiểu roto kép

• • Đặc trưng của bơm hút chân không kiểu roto kép là có 2 rotor dạng cánh hình số 8.
  • Hai rotor này tuyền động qua cặp ăn khớp bánh răng và chuyển động chiều nhau.
  • Bơm được lắp đặt chính xác để giữa 2 rotor và thành máy duy trì khe hở nhỏ không tiếp xúc để loại bỏ ma sát gây cản trở chuyển động.
  • Sự kết hợp của cặp rotor kép này sẽ tạo thành các khoang tuần hoàn để hút- vận chuyển và loại bỏ khí ra bên ngoài.

Bạn có thể theo dõi cách thức của loại máy bơm chân không kiểu rotor kép hoạt động qua hình ảnh sau:

3.3.3. Bơm hút chân không kiểu piston

• • Máy bơm chân không kiểu piston có cấu trúc gồm: xi-lanh, piston (pít-tông) và trục khuỷu.
  • Piston và xi-lanh của bơm chân không không có chốt cổ tay, cần piston và piston là một bộ phận duy nhất).
  • Hoạt động truyền khí của bơm thực hiện nhờ chuyển động tịnh tiến của piston.
  • Piston chuyển động hút khí (hơi) vào bên trong xilanh qua cổng hút. Sau đó chúng được nén, đẩy ra cổng xả theo chu trình chuyển động của piston.

Dựa theo cấu trúc bơm, bơm hút chân không cánh gạt vẫn là loại bơm được dùng thông dụng hiện nay.

> Xem thêm: Phân biệt bơm ly tâm và bơm chân không

4. Bơm hút chân không 1 cấp và 2 cấp

Khi tìm hiểu về máy bơm hút chân không là gì? Chắc hẳn bạn cũng bắt gặp những thông tin về bơm hút chân không một cấp hay bơm hút chân không 2 cấp. Đây là những cái tên được dùng cho bơm chân không vòng dầu, vòng nước.

4.1. Bơm hút chân không 1 cấp là gì?

Bơm hút chân không vòng dầu một cấp Wonchang – Hàn Quôc

• Bơm hút chân không một cấp một cấp là loại bơm chỉ có 1 khoang công tác. Có thể hiệu đơn giản là trong buồng chân không chỉ có 1 tầng cánh.
• Các loại bơm chân không 1 cấp có lưu lượng lớn nhưng độ chân không thấp hơn so với loại 2 cấp.

Cơ chế hoạt động của bơm hút chân không 1 cấp là gì? Loại bơm này có nguyên lý hoạt động tương tự như bơm chân không vòng dầu, bơm vòng nước được trình bày ở mục 3.

4.2. Bơm hút chân không 2 cấp

Cấu tạo bên trong của một máy bơm chân không vòng nước 2 cấp

• • Là loại bơm có 2 khoang công tác (bên trong bơm sẽ có 2 tầng cánh). 
  • Ngoài nguyên lý hoạt động chung được trình bày ở trên, ở loại bơm này có một điểm cần lưu ý. Đó là, không khí/ hơi sẽ lần lượt được hút – nén – xả từ khoang thứ nhất rồi được hút- nén-xả ở khoang thứ 2.
  • Cổng xả của khoang thứ nhất là cổng xả của khoang thứ 2 (hoặc kết nối bằng ống dẫn).
  • Ưu điểm của các máy bơm chân không 2 cấp là khả năng hút khỏe, độ chân không sâu. 

>> Xem thêm: Vacuum ejector là gì?

5. Công dụng của máy bơm hút chân không

Dựa vào khái niệm máy bơm chân không là gì? Chúng ta có thể thấy, tác dụng quan trọng nhất của bơm hút chân không là tạo môi trường chân không (hoặc gần chân không). Do đó, chúng được sử dụng cho nhiều ứng dụng và lĩnh vực khác nhau. 

Để hiểu bơm chân không dùng để làm gì, HCTECH xin phân tích một số ứng dụng phổ biến.

5.1. Ứng dụng của bơm hút chân không trong ngành Y tế

Hệ thống bơm hút chân không dùng trong các bệnh viện

• • Hệ thống chân không ở bệnh viện cung cấp chân không cho nhiều hoạt động nghiên cứu, khám chữa bệnh của bệnh viện. 
  • Bơm chân không y tế, bệnh viện đảm bảo cung cấp độ chân không tin cậy, hiệu suất cao và duy trì hàng ngày.
  • Chân không phục vụ cho phòng mổ, vệ sinh thiết bị y tế, nha khoa, tạo ra phòng vô trùng cho nghiên cứu,…

5.2. Bơm hút chân không trong ngành in

Bơm chân không sử dụng cho ngành công nghiệp in ấn

• • Công nghệ chân không được áp dụng trong quy trình trước in ở các dây chuyển. Hệ thống bơm hút chân không có tác dụng giữ cho giấy ép chặt vào lô in trong suốt quá trình in.
  • Giúp cho người vận hành dễ dàng kiểm soát được tiến độ, hiệu quả bản in trong khi khắc laser. 
  • Công dụng của bơm chân không trong lĩnh vực này còn có tác dụng loại bỏ bụi giấy trên bề mặt của lô giấy trước khi được phun mực in. 
  • Quy trình in ấn đòi hỏi về tốc độ in cao, thời gian chuyển đổi ngắn. Nhờ tác dụng của bơm chân không, việc in ấm đem lại kết quả cao, giúp sản phẩm đạt chất lượng.

5.3. Bơm hút chân không trong chế biến gỗ

Bơm hút chân không được ứng dụng trong hút giữ CNC gỗ

Trong lĩnh vực sản xuất gỗ, bơm chân không dùng để làm gì?

• • Bơm hút chân không giúp việc chế biến có độ chính xác cao, thời gian chế biến nhanh, đảm bảo an toàn và tiết kiệm chi phí.
  • Máy bơm chân không còn được sử dụng cho việc sơn bề mặt gỗ. Buồng sơn được hút ở độ chân không cao sẽ giúp thời gian sơn nhanh chóng. 
  • Giúp giảm những tạp khí lẫn vào trong quá trình sơn, làm đẹp bề mặt sơn.
  • Máy bơm hút chân không sử dụng cho cnc gỗ, được sử dụng trong kẹp, nâng, chế biến gỗ. 

5.4. Tác dụng của bơm chân không trong ngành thực phẩm

Máy bơm hút chân không là thiết bị quan trọng trong các máy đóng gói công nghiệp. Chúng có tác dụng loại bỏ khí, hơi ẩm cho túi thực phẩm trước khi đóng gói.

• Trong bảo quản thực phẩm: Hút chân không giúp quá trình bảo quản thực phẩm được lâu hơn, tránh xảy ra quá trình oxy hóa. Đồng thời, bảo quản chân không giúp giữ được vị tươi ngon của thực phẩm.
• Tạo môi trường chân không cho các công đoạn chế biến: Ngoài ra, bơm chân không cũng được ứng dụng cho nhiều công đoạn sản xuất thực phẩm như: sấy chân không; chưng cất chân không; chiên chân không; nâng hạ và vận chuyển;…

Bơm chân không là bộ phận trong máy đóng gói thực phẩm

5.5. Bơm hút chân không trong sản xuất ống nhựa

Máy bơm hút chân không sử dụng trong quá trình sản xuất, định hình kích thước cho sản phẩm nhựa. 

• • Quá trình làm mát: Ống ra để định hình có nhiệt độ cao được đưa đến bể chân không và làm mát. 
  • Việc hút chân không tạo ra sự chênh lệch áp suất, tạo ra khả năng định hình chính xác kích thước của ống nhựa theo thiết kế, không bị bóp méo hay biến dạng.
  • Sau các quá trình in chữ, kéo ống, cắt ống là quá trình nong ống và máy nong ống đảm nhiệm quá trình này. Ống PVC sau khi được cắt sẽ được đưa vào băng chuyền của máy. Chúng được hút chân không và làm mát để định hình chính xác đầu nong.

5.6. Ứng dụng một số lĩnh vực khác

Ngoài những lĩnh vực ở trên, bơm hút chân không cũng có tác dụng hút chân không trong nhiều lĩnh vực khác. Cụ thể, bơm chân không có tác dụng gì?

• • Trong sản xuất bột giấy, giấy: Nhờ sự hỗ trợ của các máy bơm hút chân không dòng bột loại bỏ được các bọt khí, cản trở quá trình kết tủa, tạo ra sản phẩm giấy trơn mịn và chất lượng. Bơm hút chân không vòng nước được lựa chọn sử dụng cho ứng dụng này.
  • Hút xử lý bọt khí cho sản xuất khuôn silicon, làm sản phẩm trang trí resin,…
  • Sử dụng cho hệ thống sản xuất bột khô, bún tươi, bún khô.
  • Bơm hút chân không còn được sử dụng trong việc kẹp, gắp, vận chuyển sản phẩm, cánh tay robot…

Hệ thống nâng hạ sản phẩm bằng chân không

6. Có thể bạn chưa biết: Bơm chân không cũng là tên của một loại máy bơm nước

Trong lĩnh vực bơm dân dụng, cũng có một loại bơm nước gọi là “máy bơm chân không”. Đây là loại bơm có thể bơm được cả nước và không khí. Máy bơm chân không loại này là dòng máy dân dụng cỡ nhỏ, có khả năng hút chân không ở một mức nhất định.

Mục đích sử dụng: bơm nước sạch hoặc chất lỏng tương tự (độ đậm đặc thấp và không chứa hóa chất ăn mòn). Trong phạm vi bài viết này, chúng ta chỉ đi sâu tìm hiểu khái niệm máy bơm hút chân không theo dạng thiết bị dùng để tạo chân không trong sản xuất công nghiệp.

Trên đây là tất tần tật thông tin về khái niệm máy bơm chân không là gì? Cấu tạo, nguyên lý, phân loại và những ứng dụng của máy bơm này. Nếu cần tư vấn về bơm hút chân không, bạn có thể liên hệ HCTECH qua:

HOTLINE: 0904.643.816

Email: info@hctechco.com