Bơm hút chân không

Bơm hút chân không (vaccum pump) là loại máy bơm được dùng để loại bỏ các phân tử khí hoặc hơi nước,... nhằm để lại môi trường chân không hoặc gần chân không. Bơm hút chân không (Vacuum pump) được phát minh vào năm 1650 bởi Otto von Guericke. Thiết bị có nhiều loại thiết kế khác nhau với cách hoạt động khác nhau, thực hiện chức năng bơm hút được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.

Bơm hút chân không là gì ?

Bơm hút chân không có ứng dụng vô cùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là các ngành công nghiệp sản xuất bằng hệ thống chân không. Trên thị trường đang tồn tại nhiều loại bơm hút chân không đến từ các thương hiệu như: Busch/Đức, HBS/Trung Quốc, dooVAC/Hàn Quốc,…

Công ty DBK.vn chuyên nhập khẩu và phân phối tất cả các dòng máy bơm hút chân không trên thị trường với nhiều dòng máy đa dạng như bơm hút chân không vòng nước, bơm hút chân không vòng dầu, bơm hút chân không khô,… đáp ứng được hầu hết các yêu cầu của mọi khách hàng. Chúng tôi nhập khẩu với đầy đủ chứng từ CO, CQ cùng chế độ bảo hành lên đến 1 năm sử dụng, dịch vụ giao hàng miễn phí tận nơi.

Mỗi loại bơm hút chân không đều có ưu và nhược điểm riêng tùy thuộc mục đích sử dụng. Để chọn lựa được loại bơm hút chân không phù hợp với nhu cầu sử dụng, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về nguyên lí hoạt động, đặc tính và công dụng của từng loại.

Phân loại máy bơm hút chân không

Ta có thể phân loại máy bơm hút chân không dựa vào những đặc điểm sau:

1. Theo chất lỏng công tác:

a. Bơm hút chân không vòng nước (Liquid Ring Vacuum Pump)

Bơm hút chân không vòng nước là loại máy bơm cung cấp chân không cho các ứng dụng công nghiệp liên quan đến hóa học, năng lượng điện, môi trường, chế biến thực phẩm, bao bì, dầu khí, dược phẩm, dệt may,… Máy bơm hút chân không vòng nước sử dụng nước hoặc loại chất lòng khác phù hợp để làm chất bịt kín.

Với cơ chế hoạt động đơn giản (không có bộ phận tiếp xúc), máy bơm hút chân không vòng nước là sự lựa chọn an toàn và đáng tin cậy để xử lý khí bẩn, tiềm tàng khả năng gây nguy hiểm.

Bơm hút chân không vòng nước nén khí bằng các xoay một bánh công tác hình cánh gạt được đặt lệch tâm trong vỏ bơm. Chất lỏng được đưa vào bên trong máy bơm và chuyển động theo dạng trụ tròn tạo thành một vòng nước bên trong vỏ bơm nhờ vào việc gia tăng vận tốc ly tâm. Vòng chất lỏng này sẽ giữ không khí được hút vào giữa những cánh gạt như một buồng nén. Độ lệch tâm của trục bánh công tác và vỏ bơm dẫn đến sự biến đổi theo chu kỳ của thể tích khí, điều này giúp cho khí được nén và xả ra bên ngoài.

Bơm hút chân không vòng nước có thiết kế đơn giản vì chỉ có trục và cánh gạt của bánh công tác là những bộ phận chuyển động duy nhất. Bơm hút chân không vòng nước cũng có độ bền cao với phạm vi công suất lớn. Nó có thể cung cấp áp suất lên đến 30 mbar (3000 Pa) khi sử dụng nước ở nhiệt độ 15 độ C và thấp hơn với các chất lỏng khác. Tốc độ bơm của bơm hút chân không vòng nước có phạm vi từ 25 – 30.000 m3/giờ.

Đặc điểm nổi bật của bơm hút chân không vòng nước:

• Chấp nhận tạp chất: Chất rắn mềm, hơi ẩm, hóa chất,… không gây hại cho máy bơm. Những tập chất này sẽ được rửa sạch khi bơm bằng bơm hút chân không vòng nước.
• Hoạt động không gây ồn và mát: Bơm hút chân không vòng nước hoạt động nhờ vào sự lưu thông nước bên trong do đó quá trình hoạt động tương đối yên tĩnh và mát.
• Hoạt động liên tục ở mọi cấp độ chân không: Bơm hút chân không vòng nước có thể hoạt động liên tục ở mọi cấp độ chân không (từ chân không áp thấp đến chân không áp siêu cao).
• Dễ bảo trì: Bơm hút chân không vòng nước có ít bộ phận và chỉ có rotor (bánh công tác) chuyển động. Do đó, người dùng sẽ được lợi khi không gặp nhiều hao mòn trong quá trình sử dụng, bảo trì đơn giản và tiết kiệm chi phí.
• Tuổi thọ cao: Bơm hút chân không vòng nước hoạt động mạnh mẽ với chỉ một bộ phận chuyển động duy nhất cho phép máy hoạt động liên tục mà tuổi thọ vẫn được đảm bảo.
• Thân thiện với môi trường: Bơm hút chân không vòng nước không yêu cầu thay dầu, lọc chảo dầu,…nhờ đó giảm thiểu việc thải dầu ra ngoài môi trường.

b. Bơm hút chân không vòng dầu (Oil Rotary Vane Vacuum Pump )

Bơm hút chân không vòng dầu là máy bơm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và trong nghiên cứu. Chúng có thể được sử dụng để kết hợp với bơm tăng áp hoặc đồng thời cả bơm tăng áp và bơm thứ cấp (bơm chân không áp cao). Ngoài ra, bơm hút chân không vòng dầu cũng có thể được sử dụng riêng lẻ như một loại bơm chân không áp trung bình khi không cần chân không cao và phải bơm nhanh.

Trong bơm hút chân không vòng dầu, khí qua cổng vào và được bẫy bởi một cánh gạt gắn lệch tâm, sau đó nén khí và đưa vào van xả. Van xả của máy bơm hút chân không vòng dầu được trang bị lò xo và cho phép khí xả ra khi áp suất vượt quá áp suất khí quyển. Dầu được sử dụng để làm mát và niêm phong các cánh gạt. Áp suất đạt được của bơm hút chân không vòng dầu được xác định bởi số cấp (số giai đoạn) và dung sai của chúng. Một máy bơm hút chân không vòng dầu 2 cấp có thể cung cấp áp suất 4x10-3 mbar và tốc độ bơm giao động từ 0.7 – 275 m3/giờ.

Để dễ hình dung hơn về nguyên lý hoạt động của bơm hút chân không vòng dầu, chúng tôi tóm gọn chúng bằng 4 giai đoạn:

• Nạp khí: Vòng quay 180 độ đầu tiên gom khí vào buồng bơm. Điều này làm cho thể tích khí chiếm tăng lên nhờ vào không gian hình lưỡi liền do Rotor tạo nên. Theo định luật Boyle, độ giảm áp suất sẽ tỉ lệ thuận với độ tăng thể tích, do đó khí sẽ được hút vào máy bơm và tạo ra mức chân không cần thiết.
• Cô lập: Cánh gạt trên cùng đi qua cổng khí vào và bịt kín khí được bơm.
• Nén: Vòng quay tiếp theo sẽ nén và làm nóng khí phía trước cánh gạt dưới cùng đồng thời làm giảm thể tích khí do khoảng cách giữa Rotor và Stator giảm.
• Xả: Cánh gạt dưới cùng tiếp tục quay làm cho áp suất phía trước tăng, đủ mạnh để van xả mở ra. Khí được xả ở áp suất cao hơn áp suất không khí.

c. Bơm hút chân không khô

Bơm hút chân không khô là một dạng bơm không sử dụng bất kỳ chất lỏng nào trong việc tạo ra chân không. Bơm chân không khô cũng tránh tiếp xúc với khí được có thể hòa tan vào khí quyển. Do đó, một máy bơm chân không khô dễ bị nhiệt độ cao trong quá trình hoạt động vì không có chất lỏng để hấp thụ từ hoạt động bơm.

Bơm hút chân không màng chắn

Bơm hút chân không màng chắn là một loại bơm hút chân không khô. Một kết nối trục khuỷu thanh kết nối với cần di chuyển màng ngăn được căng giữa nắp đầu và vỏ. Các khoảng trống giữa nắp đầu và màng ngăn tạo thành buồng hút.

Bơm hút chân không màng chắn đòi hỏi van đầu vào và van đầu ra để đạt được sự dịch chuyển khí. Màn trập điều khiển áp suất van làm bằng vật liệu đàn hồi được sử dụng làm van.

Đầu tiên màng ngăn được kéo xuống, tạo áp suất thấp trong buồng hút. Van đầu vào (van trái) mở ra và khí được hút vào buồng. Do áp suất cao ở phía ống xả (van bên phải), nó vẫn đóng.

Bởi vì buồng hút được niêm phong kín bằng màng ngăn, máy bơm sẽ không thể bị ô nhiễm bởi dầu cũng như các tác nhân mạnh có thể gây ăn mòn cơ học. Các không gian bất lợi giữa van đầu ra và buồng hút chỉ dẫn đến giới hạn tỷ lệ nén. Điều này có nghĩa là áp suất tới hạn cao nhất (khoảng 70 mbar) có thể đạt được với một giai đoạn bơm duy nhất. Kết nối nhiều giai đoạn bơm có thể làm giảm áp suất tới hạn đến 0,5 mbar. Không thể đạt được áp suất thấp hơn, vì trong trường hợp này không còn đủ lực để mở van đầu vào.

Bơm hút chân không khô dạng cuộn

Bơm hút chân không khô dạng cuộn sử dụng hai cuộn không quay, cuộn bên trong đi vào quỹ đạo và bẫy một thể tích khí sau đó nén nó và làm giảm thể tích không ngừng; khí được nén cho đến khi nó đạt đến một thể tích tối thiểu và áp suất tối đa tại trung tâm xoắn ốc, nơi đặt ống xả. Một đầu bịt bằng polymer xoắn ốc (PTFE) cung cấp độ kín dọc trục giữa hai cuộn mà không sử dụng chất bôi trơn trong dòng khí quét. Áp suất tới hạn có thể đạt được là 10-2 mbar. Bơm hút chân không khô dạng cuộn có phạm vi tốc độ bơm từ 5,0 đến 46 m3/giờ.

Xử lý nhiệt cho bơm hút chân không khô bằng cách nào?

Để giảm nhiệt sinh ra, bơm hút chân không khô sử dụng vỏ làm mát trong thiết kế. Nếu không có vỏ làm mát, hoặc bất kỳ cơ chế làm mát nào, sẽ dẫn đến nhiệt độ quá cao trong thiết bị dẫn đến hỏng động cơ.
Chất lỏng duy nhất có trong bơm hút chân không khô là các bể chứa dầu trong bánh răng. Để tránh rò rỉ bất kỳ chất lỏng nào, chỉ có khoảng hở cực nhỏ giữa các cánh gạt và vỏ.

Hơi sẽ không phù hợp với loại máy này

Một trong những thuộc tính tốt nhất của bơm hút chân không khô là khả năng xử lý hơi ăn mòn cũng như các chất chạy qua bơm. Giữ cho bơm khỏi sự có mặt của độ ẩm sẽ ngăn ngừa tình trạng bị ăn mòn.
Một thuộc tính đặc biệt khác của bơm chân không khô là cấu tạo của nó. Thông thường, sắt được sử dụng làm kim loại cơ bản cho bơm chân không khô. Những máy bơm này không được chế tạo từ thép không gỉ hoặc vật liệu hợp kim cao bởi nhiệt độ cao được tạo ra bởi hoạt động của máy bơm. Hợp kim không thể xử lý nhiệt trong quá trình hoạt động, điều này thường dẫn đến phá vỡ cấu trúc tổng thể.

2. Theo cấu tạo máy bơm:

Một số bơm hút chân không đươc phân loại dựa theo cấu tạo như: Bơm hút chân không kiểu cánh gạt, bơm Ion, bơm hút chân không lạnh, bơm hút chân không kiểu piston, bơm hút chân không kiểu rotor kép.

a. Bơm hút chân không kiểu piston (Piston Vacuum Pump)

Bơm hút chân không piston là một trong những thiết bị chân không để loại bỏ khí nói chung hoặc chứa một lượng nhỏ hơi ngưng tụ. Nó được sử dụng trong luyện kim chân không, sấy chân không, ngâm chân không và các ngành công nghiệp chân không khác. Bơm hút chân không kiểu piston có thể được sử dụng riêng lẻ hoặc như một máy bơm hỗ trợ của các máy bơm chân không cao khác, nhưng nó không được sử dụng để bơm từ thùng này sang thùng khác như một máy bơm vận chuyển.

Hình dạng và cấu trúc của các loại bơm hút chân không piston về cơ bản là giống nhau. Máy bơm được điều khiển bởi một động cơ thông qua một vành đai hình tam giác đến cánh quạt bơm. Động cơ được cố định trên thân bơm với tấm động cơ. Bơm chân không piston bao gồm thân bơm và các bộ phận quay lệch tâm của van trượt, đường ray dẫn hướng van bán tròn, van xả, trục,…

Có một ống van trượt trong bơm chân không piston. Có một bánh xe lệch tâm được cố định trên trục và tấm van trượt được gắn trên ống van trượt. Nó có thể trượt lên xuống trong đường ray trượt hình bán nguyệt đồng thời có thể xoay phải và trái, do đó thân bơm được tách thành hai buồng A và B bằng van trượt và tấm van trượt. Trong quá trình vận hành máy bơm, thể tích của hai buồng A và B thay đổi theo định kỳ, do đó hoàn thành quá trình hút và xả.

b. Bơm Ion (Sputter Ion Pump)

Bơm ion bẫy khí bằng cách sử dụng các nguyên tắc chuyển đổi (nhờ các vật liệu hoạt động hóa học kết hợp với khí để loại bỏ chúng) và ion hóa (các phân tử khí được dẫn điện và chiếm đóng). Từ trường cao kết hợp với điện áp cao (4 đến 7kV), tạo ra một đám mây các ion dương (plasma) được lắng đọng trên một cực âm titan và đôi khi là một cực âm thứ cấp bổ sung gồm tantalum. Cực âm bắt giữ các khí, phủ lên một màng mỏng thu khí. Hiện tượng này được gọi là phún xạ. Cực âm phải được định kỳ thay thế. Những máy bơm này không có bộ phận chuyển động, bảo trì thấp và có thể đạt được áp suất thấp tới 7,5 x 10-12 Torr. Tốc độ bơm tối đa có thể lên đến 1000l/s.

c. Bơm hút chân không lạnh (Cyopump)

Bơm hút chân không lạnh hoạt động bằng cách thu giữ và lưu trữ khí và hơi, thay vì chuyển chúng qua máy bơm. Chúng sử dụng công nghệ đông lạnh để đóng băng hoặc bẫy khí ở bề mặt rất lạnh ở 10 ° K đến 20 ° K (âm 260 ° C). Những máy bơm này rất hiệu quả nhưng có khả năng lưu trữ khí hạn chế. Khí / hơi thu thập phải được định kỳ loại bỏ khỏi máy bơm bằng cách làm nóng bề mặt và bơm đi qua một máy bơm chân không khác. Bơm hút chân không lạnh yêu cầu một máy nén lạnh để làm mát các bề mặt. Những máy bơm này có thể đạt được áp suất 7,5 x 10-10 Torr và có phạm vi tốc độ bơm từ 1200 đến 4200 l/s.

3. Theo áp suất:

Bơm hút chân không có thể được phân loại theo áp suất dựa vào bảng sau:

Bơm hút chân không mini

Bơm hút chân không mini chủ yếu sử dụng điện áp từ 12V đến 220V tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Máy bơm hút chân không mini có trọng lượng nhẹ và nhỏ gọn nhưng có độ bền cực cao trong khi vẫn tiết kiệm năng lượng và không khí. Kích thước nhỏ gọn của bơm hút chân không mini cho phép nó được đặt ở những nơi chiếm diện tích nhưng vẫn có thể cung cấp năng lượng tối ưu cho máy móc. Bơm hút chân không mini thường được sử dụng trong gia đình với công suất nhỏ vào việc đóng gói sản phẩm, điện áp đặt vào thường là 12V. Ở một số trường hợp như sửa chữa máy lạnh, điều hòa, hút hay nạp gas,… người ta thường sử dụng bơm hút chân không mini có điện áp là 220V. Nhìn chung, bơm hút chân không mini chủ yếu được sử dụng cho các nhân vào các công việc đơn giản.

Bơm hút chân không công nghiệp

Đây là dòng máy hút chân không có công suất lớn sử dụng điện áp 1 pha 220V hoặc 3 pha 380V tùy vào công suất mà người sử dụng lựa chọn. Bơm hút chân không công nghiệp được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực đóng gói, bao bì, thực phẩm, y tế, xây dựng, sản xuất, phòng thí nghiệm...

1. Một số máy bơm hút chân không công nghiệp thường gặp

a. Bơm hút chân không vòng nước:

Bơm hút chân không vòng nước là loại bơm hút chân không cánh gạt sử dụng vòng nước để hoạt động, bơm hút chân không vòng nước thường có công suất rất lớn, điện áp sử dụng thường là 3 pha 380V, dùng nhiều trong lĩnh vực sản xuất, chế biến gỗ, bao bì trong các nhà máy sản xuất lớn.

b. Bơm hút chân không vòng dầu:

Bơm hút chân không vòng dầu là máy bơm chân không cánh gạt sử dụng dầu để hoạt động bôi trơn và làm mát có công suất lớn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực trong cuộc sống. Bơm hút chân không vòng dầu là loại bơm hút chân không phổ biến nhất trên thị trường hiện nay với nhiều thương hiệu lớn như Busch, Leybold, Edwards, Becker, Ulvac, Doovac, Elmo Rietschle,...

c. Bơm hút chân không khô:

Đây là loại bơm hút chân không đặc biệt vừa mới sử dụng trong những năm gần đây, loại bơm hút chân không này không cần chất lỏng như nước hoặc dầu mà hoạt động độc lập. Ưu điểm là đơn giản dễ sử dụng, tuy nhiên giá thành cao và chỉ sử dụng được trong một số lĩnh vực có yêu cầu đặc biệt.

d. Bơm hút chân không điều hòa máy lạnh:

Đây là một dạng ứng dụng của bơm hút chân không trong lĩnh vực điện lạnh, bơm hút chân không loại này thường nhỏ, có công dụng để hút gas hoặc hỗ trợ nạp gas, vệ sinh ống đồng...Các thương hiệu nổi tiếng sản xuất bơm hút chân không cho máy lạnh là HBS và VALUE. Ngoài ra còn có một số loại bơm hút nữa như bơm hút chân không phòng thí nghiệm, bơm hút chân không cầm tay cũng được sử dụng nhiều.

2. Một số ứng dụng của bơm hút chân không công nghiệp

• Điện: Xả tụ điện, mồi nước, khử khí thải lưu huỳnh, khử tro tàn, loại bỏ khí địa nhiệt, ngấm áp suất chân không cho máy biến áp (bơm hút chân không vòng dầu, bơm hút chân không vòng nước, hệ thống chân không,…).
• Công nghiệp hóa học: Phục hồi khí, phục hồi khí metan, tái chế dầu khí, thu khí, nén khí, lọc khí, sản xuất polyester, sản xuất PVC...(bơm hút chân không vòng dầu, bơm hút chân không vòng nước, hệ thống chân không,…).
• Khai thác mỏ: Lọc chân không, thiết bị bay hơi đa năng, phục hồi khí thải, khai thác khí metan, tăng cường mỏ khí tự nhiên, thu hồi khí metan trong ngành khai thác mỏ (bơm hút chân không vòng nước, bơm chân không Piston quay, bơm hút chân không khô).
• Dược phẩm: Sấy khô, sấy lò phản ứng, chưng cất, khử khí, kết tinh/bay hơi, khử trùng hơi nước, khử mùi trong ngành dược phẩm (bơm hút chân không vòng chất lỏng, bơm hút chân không Piston quay, bơm hút chân không khô, bơm chân không phun hơi).
• Nhựa: Máy ép khử khí, tạo chân không, vận chuyển chân không, bơm và nén khí chloroetylen (bơm hút chân không vòng nước).
• Ngành y tế: Áp dụng cho y học để phẫu thuật, hút đờm,…(bơm hút chân không vòng nước).
• Công nghiệp môi trường: Xử lý nước thải, nén khí digester, sản xuất khí sinh học, lọc nước thải, oxy hóa bể chứa bùn hoạt tính sục khí, thu hồi khí sinh học, xử lý lãng phí (bơm hút chân không vòng nước, bơm chân không Piston quay, bơm hút chân không khô, bơm chân không phun hơi, bơm chân không cánh gạt quay).
• Thực phẩm và đồ uống: Khử trùng nước khoáng, khử mùi dầu ăn và chất béo, khử trùng trà và gia vị, sản xuất xúc xích, sản xuất giăm bông, thiết bị bay hơi chân không (bơm hút chân không vòng nước, bơm hút chân không Piston quay, bơm hút chân không khô, bơm chân không phun hơi, bơm chân không cánh gạt quay).
• Ngành bao bì: Máy đóng gói chân không, máy đóng gói trà,…(bơm hút chân không vòng nước, bơm chân không cánh gạt quay).
• Ngành luyện kim: Lò luyện chân không, xử lý nhiệt chân không, thấm ion chân không, thiêu kết chân không, nấu chảy chân không, sơn chân không, xử lý nước thải của nhà máy thép. (bơm hút chân không vòng nước, bơm hút chân không Piston quay, bơm chân không cánh gạt quay).

Tổng kết về bơm hút chân không

Qua bài viết này, các bạn đã phần nào hiểu rõ vai trò của bơm hút chân không trong đời sống và trong công nghiệp. Nếu bạn đang tìm kiếm một sự lựa chọn phù hợp cho nhu cầu sử dụng của bạn, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi, đội ngũ tư vấn viên, kỹ thuật viên của DBK Việt Nam sẽ nhiệt tình hỗ trợ để giúp bạn tìm ra sản phẩm tối ưu nhất. Ngoài bơm hút chân không, chúng tôi còn hân hạnh cung cấp đến quý khách hàng các thiết bị chân không như dầu chân không, lọc dầu, lọc gió, lọc tách nhớt, cánh gạt bơm chân không,...