Giới thiệu về các loại máy bơm rô-to và bơm xoáy (P2)

Tiếp tục bài viết giới thiệu về máy bơm rô-to và bơm cánh xoáy, ở phần trước chúng ta đã tìm hiểu về máy bơm trục vít, máy bơm bánh răng. Trong bài viết ngày hôm nay, chúng ta sẽ đi tiếp với bơm vòng nước, bơm cánh trượt và bơm xoáy. Vậy các loại bơm này có cấu tạo như thế nào? Chúng được dùng bơm chất lỏng nào và ưu nhược điểm của chúng ra sao? Tất cả sẽ được chúng tôi cung cấp trong bài viết này.

1. Máy bơm rô-to vòng nước

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm vòng nước

Máy bơm vòng nước là loại máy bơm thể tích. Ứng dụng thường thấy của loại máy bơm này là để tích nước trước khi tiến hành khởi động máy bơm ly tâm với h(s) dương hoặc dùng để duy trì chân không bên trong các thiết bị.

Nguyên tắc hoạt động của máy bơm vòng nước: khi đổ nước vào bên trong máy bơm, cánh bơm sẽ bắt đầu quay làm nước bắn ra chu vi vỏ trụ tạo thành một vòng nước số 7. Khi vòng nước số 7 này tiếp xúc với đỉnh ống lót C của bánh xe công tác, phần dưới của ống lót C sẽ tạo ra các ngăn không khí số 1, 2, 3, 4, 5, 6. Trong đó 1, 2 và 3 là các ngăn hút còn 4, 5, 6 là các ngăn đẩy. Bánh xe công tác quay theo chiều kim đồng hồ sẽ làm thể tích các ngăn tăng dần và chân không sẽ được tạo ra. Không khí sẽ được hút qua khe cửa lưỡi liềm A để vào bên trong khoang. Đồng thời với giai đoạn này, các ngăn 4, 5 và 6 sẽ giảm dần thể tích và không khí từ chúng sẽ bị đẩy ra qua cửa lưỡi liềm B vào ống đẩy. Vì thế việc liên tục cho nước vào trong máy là cần thiết để đảm bảo duy trì được dòng nước. Bên cạnh đó, khi máy bơm đang hoạt động chúng ta cũng cần tản nhiệt cho chúng.

Công thức tính lưu lượng không khí hay gas được máy bơm bơm  khi nhúng bánh xe công tác sâu bên trong vòng nước với độ sâu a và đỉnh trên ống lót C tiếp xúc với vòng nước là:

Trong đó:

D₁, Do- đường kính bánh xe công tác và đường kính của ống lót C, m;

Z- số cánh của bánh xe công tác;

b- bề rộng cánh, m;

s, l₁– bề dày và chiều dài cánh, m;

n – vòng quay, v/ph;

ηq- hiệu suất dung tích, bằng 0,7 … 0,8. Hiệu suất chung của máy bơm chân không vòng nước rất thấp ( 0,2 … 0,3 ).

2. Máy bơm rô-to cánh trượt

Máy bơm rô-to cánh trượt thông thường sẽ có lưu lượng từ 0,25 đến 20 m³/h, với áp suất khoảng 1,5 đến 10 at. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy bơm cánh trượt đươc thể hiện ở hình bên dưới.

Nguyên lý hoạt động của máy bơm rô to cánh trượt: Khi rô-to quay với vòng quay đủ lớn để các cánh quay 1 dưới tác dụng của lực li tâm tì sát cạnh ngoài vào mặt trụ của stator 4 có lệch tâm với rô-to 3 là e. Các cánh 1 vừa quay theo rô-to 3 vừa dịch chuyển qua lại trong rãnh 2 của rô-to 3. Khi cánh 1 bắt đầu rời vị trí I thì quá trình hút bắt đầu. Cánh 1 đến vị trí II rồi III thì quá trình hút của mỗi khoang a nằm giữa hai cánh đã hoàn thành. Khi cánh rời vị trí III thì quá trình đẩy bắt đầu kết thúc khi cánh đến vị trí IV.

Lưu lượng thực tế của bơm sẽ là:

Trong đó: R- bán kính vỏ, dm;

b,ε – bề rộng và bề dày cánh, dm;

e- độ lệch tâm, dm;

Z- số cánh;

η_q– hiệu suất dung tích bằng 70 đến 95%.

3. Máy bơm rô-to xoáy

Máy bơm xoáy có thiết kế để bơm được lưu lượng chất lỏng từ 1 đến 50 m³/h , với cột nước từ 25 đến 100 m. Hình dưới đây trình bày chi tiết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của dòng máy bơm xoáy:

Cấu tạo của máy bơm xoáy có vài phần giống với máy bơm li tâm, tuy nhiên nguyên lí hoạt động của máy bơm xoáy lại khác với máy bơm ly tâm. Chúng dùng ma sát để hút, nén và đẩy chất lỏng. BXCT của máy bơm xoáy có các cánh phẳng hướng kính 2 tạo nên những rãnh guồng 5. Bao quanh chu vi bánh xe công tác là rãnh dẫn vòng 3 bị chia cắt cửa vào và ra bởi vách ngăn. Khi bánh xe công tác 1 quay các phần tử chất lỏng bị cuốn vào rãnh guồng 5, nhận thêm năng lượng, rồi lại bị lực li tâm đẩy văng trở lại vòng dẫn 3, tiếp đến lại bị cuốn vào rãnh guồng động để nhận thêm năng lượng mới … Quá trình này sẽ lặp đi lặp lại trên suốt đoạn đường đi của chất lỏng và tạo nên dòng chuyển động xoáy. Bởi vậy so với máy bơm li tâm có cùng đường kính bánh xe công tác và cùng vòng quay cột nước do bơm xoáy tạo ra tăng lên 2 đến 4 lần. Cột nước của máy bơm xoáy được tính theo công thức sau:

Trong đó:

ψ là hệ số cột nước, bằng 3,3 … 4,5;

u = πDn/60 là vận tốc theo, m/s;

D đường kính bánh xe công tác, m;

n là vòng quay BXCT, v/ph.

Do bị tổn hao do ma sát lớn nên hiệu suất của loại máy bơm này thấp chỉ bằng 25 đến 48%.

Nguồn: bơm nước thải Tsurumi