Cấu tạo, nguyên lý bơm thủy lực trục vít

1/ Bơm thủy lực trục vít là gì?

Bơm trục vít là một nhóm nhỏ trong trong bơm thể tích, sử dụng một hoặc nhiều trục vít. Một chiếc bơm lắp ráp hoàn chỉnh bao gồm 2 bộ phận chính: động cơ điều khiển và cụm bơm. Động cơ cung cấp chuyển động quay cần thiết đến trục vít, kết hợp với khe hở giữa trục vít để tạo ra lực hút.

Với khả năng hút tốt và yêu cầu chế độ bảo trì thấp nên nó là lựa chọn đáng tin cậy cho nhiều công việc. Một bơm trục vít được biết là loại chảy rối thấp, dễ dàng sử dụng cho các loại chất lỏng có độ nhớt cao, dao động phân tử chất lỏng thấp, khả năng tự mồi và có thể làm việc với những trường có các bong bóng khí trong chất lỏng, vận hành gây ra tiếng ồn thấp.

Bơm trục vít ứng dụng rất tốt cho các công việc như: Bơm nhiên, phun nhiệt liệu với áp suất lớn, công nghiệp tàu thủy, nhà mày lọc, nhà máy chế biến thực phẩm, nhà máy hóa chất, công nghiệp nặng với hệ thống thủy lực.

Công việc chính của bơm trục vít trên tàu thủy là vận chuyển nhiên liệu dầu từ những thùng dầu bên dưới lên trên các thùng dầu lắng cặn. Máy bơm trục vít có nhiều hình dạng và loại được sử dụng phổ biến nhất là loại 2 và 3 trục vít. Khe hở giữa các rãnh trục vít tạo áp lực giúp chất lỏng di chuyển về phía trước.

2/ Cấu tạo của bơm trục vít (thành phần và thức năng)

Bơm trục vít với chỉ một trục vít được loại là bơm trục vít đơn, với 2 trục vít gọi là bơm trục vít đôi và nhiều hơn 2 trục vít là gọi là bơm trục vít đa. Không kể đến những thay đổi nhỏ trong tổng thể thiết kế thì có thể chia cấu tạo bao gồm những thành phần sau: Trục vít chủ động, trục vít bị động, cổng hút, cổng ra, đệm trục quay, đệm trục cố định, chốt định vị, ổ bi (bạc đạn), trục truyền động và bánh răng điều phối

2.1/ Trục vít chủ động

Đây là bộ phận làm nhiệm vụ quay của bơm, giúp cho bơm chất lỏng với thể tích không đổi tại bất kỳ điểm quay nào. Một bên kết nối với trục truyền động và bên còn lại kết nối với bánh răng điều phối, trục vít chủ động quay với một khe hở được tạo với trục bị động để đẩy chất lỏng di chuyển theo góc quay. Một trục vít cơ bản là một trục quay được làm từ thép có khả năng chịu kéo cao. Nhiệm vụ chính của bộ phận này trong bơm là truyền động cho trục vít bị động trông qua bánh răng điều phối.

Chuyên động của trục vít cùng với khe hẹp được tạo với trục bị động giúp tạo ra lực ép. Hơn nữa giúp cải thiện tuổi thọ của bơm tránh những trường hợp nhũ tương hóa chất lỏng.

2.2/ Trục vít bị động

Được làm từ loại vật liệu hoàn toàn giống với trục chủ động, bộ phận này chuyển động được là nhờ vào những bánh răng phân phối. Trục này sẽ chuyển động ngược chiều so với trục chủ động với một khe hở không đổi. Điều này giúp giữ chất lỏng bên trong khe hở. Khi cả 2 trục vít quay ngược hướng nhau thì nó sẽ không có nhiều thay đổi khẻ hở, nó di chuyển chất lỏng theo góc quay cho đến khi chất lỏng ra ngoài.

Để đảm bảo cân bằng thủy lực ở trục giữa, cả 2 trục (chủ động và bị động) phải có hướng ngược nhau. Điều này có nghĩa là: Nếu trục chủ động là loại ren phải thì trục bị động phải là ren trái và ngược lại. Hơn nữa, trong điều kiện lý tưởng trục vít động mất 1/12 đến 1/14 tổng momen của vít chủ động

2.3/ Bánh răng điều phối

Với cả 2 trục vít (chủ động và bị động) chuyên động với khe hở rất nhỏ, luôn luôn có những xác suất ăn khớp nhau. Sự ăn khớp này có thể làm bào mòn các cạnh của trục vít và dẫn đến giảm áp suất đầu ra một cách đáng kể. Nếu không được kiểm tra (bảo trì) no sẽ làm cho bơm kém hiệu quả về mặt kinh và hoạt đông kém hiệu quả. Do đó, bánh răng điều phối được lắp vào trong bơm trục vít để khắc phục những vấn đề nêu trên.

Bánh răng điều phối về cơ bản nó làm nhiệm vị truyền động từ trục chủ đông sang trục bị động, 2 trục này không phải ăn khớp nhau nên sẽ không dẫn đến hiện tượng mòn trục vít. Hơn thế nữa, bộ phận này cũng đảm bảo cho 2 trục vít khong ăn khớp nhau trong trường hợp bơm chạy không tải (chạy khô).

2.4/ Cổng hút và cổng xả

Cổng hút và cổng xả của bơm trục vít được phân biệt khi chất lỏng di chuyển chuyển dọc theo trục để đến cổng xả. Cổng hút và cổng xả được thiết kể như nhau, nó cũng đủ để giữa chất lỏng lại trong bơm khi bơm dừng. Điều này giúp cung cấp một lượng chất lỏng ban đầu cho bơm, để tránh hiện tượng chạy khô. Cổng hút phải trong điều kiện chân không cục bộ bởi vì áp suất khác nhau giữa cổng hút và cổng xả.

2.5/ Van an toàn – Đường tuần hoàn

Là nhóm nhỏ của bơm thể tích, bơm trục vít sẽ tạo ra áp suất tại cổng xả. Điều này có thể gây ra những hậu qua vô cùng nghiêm trọng, hư hỏng bơm và các máy móc khác hoặc gây ngủy hiểm cho người vận hành. Vì thế để bảo vệ bơm, thiết bị kết nối với bơm, người vận hành thì tất cả các bơm thể tích để phải sử dụng đến van an toàn. Một phương thức khác để làm giảm lượng áp suất quá mức là sử dụng cổng xả tuần hoàn dòng chảy.

Có thể sử dụng van tuần hoàn, đây là thiết bị giúp chất lỏng di chuyển ngược trở lại từ cổng xả đến cổng hút thông qua một đường dẫn bên trong. Trong nhiều loại bơm được thiết kế hiện đại, van an toàn sẽ có hệ thống điều khiển dòng chảy tự động giúp duy trì áp suất đầu ra và dòng chảy ở bất kỳ thời điểm nào. Ngoài ra nó cùng giúp giảm momen xoắn ở giai đoạn khởi động

2.6/ Ổ bi

Trong nhiều loại bơm trục vít, ổ bi (bạc đạn) là bộ phận chịu tải lớn, với lục hướng tâm và lực dọc trục trong quá trình bơm vận hành. Nó còn có nhiệm vụ quan trọng trong việc luôn luôn giữ cân bằng các bộ phận.

2.7/ Đệm quay và đệm tĩnh

Các loại bơm trục vít được gắn với một cặp đệm ở cả 2 đầu, để làm đệm lót giữa 2 bề mặt khô và bề mặt chất lỏng. Nó giữ các bạc đạn và bánh răng điều phối tách biệt ở một bên của bơm, trong khi các ổ bi và khớp nối trục tách biệt trong một bên khác. Trong nhiều thiết kế để đảm bảo không bị hiện tượng rò rỉ tại cổng hút một nắp đệm được lắp vào chỉ sau miếng điệm cơ khí

Nhiều miếng đệm cơ khi với hiện tượng rò rỉ thì cần phải được thay thế ngay lập tức. Nếu không được kiểm tra thường xuyên thì sẽ dẫn đến khả năng hư hỏng bơm rất sớm.

2.8/ Trục dẫn động

Đây là một bộ phận của bơm làm nhiệm vụ kết nối bơm với động cơ. Để kết nối phải thông qua môt khớp nối mềm. Trong nhiều thiết kế của bơm, một trục dẫn động được tích hợp trực tiếp vào bên trong, chạy dọc từ bên này sang bên kia của bơm. với thiết kế như vậy, trục dẫn động sẽ được hỗ trợ bằng một bộ bạc đạn. Để đảm bảo tuổi thọ của bơm và ổ bi cần phải cân chỉnh với độ chính xác cao trong quá trình lắp rap máy bơm.

3/ Nguyên lý hoạt động của máy bơm trục vít.

Máy bơm trục vít tao ra áp suất bằng các truyền gia tốc vào chất lỏng bên trong các khe hở. Không giống như bơm bánh răng (1 bánh chủ động và một bánh bị động), cả 2 trục đều phải quay thông qua việc sử dụng bánh răng điều phối. 2 trục vít chuyển động với khe hở rất nhỏ

Đẩy dần dần không khí đi đến cổng ra, nó tạo áp suất giúp hút chất lỏng vào bên trong bơm ở cổng hút. Bây giờ, trục quay và đẩy chất lỏng dần dần đi đến công ra (chất lỏng có áp suất). Chất lỏng sẽ nằm giữa 1 trục hoặc nhiều trục tùy vào thiết kế của bơm.

4/ Ứng dụng bơm trục vít

Bơm thủy lực trục vít được sử dụng cho hầu hết các loại chất lỏng, có những trường hợp sử dụng loại bơm này lợi ích hơn rất nhiều so với các loại bơm khác. Bơm trục vít phù hợp nhất là ứng dụng ở những nơi không yêu cầu thay đổi dao động ở đầu ra, chất lỏng có bọt khí bên trong, làm việc tốt với loại chất lỏng có độ nhớt, có NPSH thấp, có khả năng chạy không tải (chạy khô) trong thời gian ngắn

Loại bơm này cũng là một lựa chọn rất tốt khi chung ta yêu cầu lưu lượng ở đầu ra là không đổi. Khả năng vận hành không gây ra tiếng ồn ở những vòng tua lớn và áp suất đầu ra lớn. Có thể xem đây là một loại máy rất đa năng với việc cung cấp nhiều lợi ích: Hiệu suất tổng thể và thể tích rất cao, giảm chi phí vận hành bơm.