Tìm hiểu cấu tạo bơm ly tâm trục ngang chi tiết từng bộ phận

Tìm hiểu chi tiết về cấu tạo bơm ly tâm trục ngang với các bộ phận chính như cánh bơm, trục bơm, buồng bơm và động cơ. Cơ chế hoạt động dựa trên nguyên lý lực ly tâm, giúp bơm đẩy chất lỏng hiệu quả. Ứng dụng phổ biến trong công nghiệp và hệ thống cấp nước. Đọc ngay bài viết sau của Thiết bị ngành nước Song Phụng để tìm hiểu chi tiết.

Tìm hiểu cấu tạo chi tiết máy bơm ly tâm trục ngang

Cấu tạo bơm ly tâm trục ngang bao gồm nhiều bộ phận quan trọng, mỗi bộ phận đóng vai trò riêng biệt nhằm đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu như

• Trục bơm
• Ổ trục
• Bánh xe công tác
• Vòng mòn
• Bộ phận làm kín 
• Vỏ bọc buồng xoắn
• Các bộ phận khác 

Chúng được thiết kế theo nguyên lý cơ học và thủy lực để chuyển đổi năng lượng từ động cơ thành động năng giúp chất lỏng di chuyển. Cùng tìm hiểu chi tiết về các bộ phận trong phần sau.

Trục bơm và ổ trục

Trục bơm là bộ phận chính chịu trách nhiệm truyền năng lượng từ động cơ đến bánh xe công tác. Trong cấu tạo bơm ly tâm trục ngangthì trục bơm được làm từ các vật liệu chịu lực như thép không gỉ hoặc hợp kim cao cấp, trục bơm đảm bảo độ bền và độ ổn định trong suốt quá trình hoạt động. 

Trục bơm có thể là trục tròn đặc hoặc trục rỗng tùy thuộc vào thiết kế của bơm. Một đầu của trục được nối với động cơ, đầu còn lại được gắn với cánh bơm thông qua các khớp nối hoặc bạc đạn.

Chức năng chính của trục bơm là truyền chuyển động, nhận chuyển động quay từ động cơ và truyền trực tiếp đến cánh bơm, làm cho cánh bơm quay với tốc độ cao. Ngoài ra, trục bơm đóng vai trò như một trục quay, giúp cánh bơm hoạt động ổn định và không bị rung lắc.

Nếu trục bơm bị cong vênh, mòn hoặc bị ăn mòn, sẽ gây ra sự mất cân bằng, làm giảm hiệu suất của bơm, tăng độ rung và tiếng ồn. Do đó, việc lắp đặt và bảo dưỡng trục bơm đúng cách sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của trục bơm.

Bơm ly tâm trục ngang sử dụng ổ trục để đảm bảo cánh bơm quay ổn định. Ổ trục được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, nhưng hai loại chính thường được sử dụng là:

• Ổ trượt (Sleeve bearing): Ổ trượt có cấu tạo đơn giản, gồm một vòng kim loại ôm lấy trục quay. Vòng kim loại này có thể làm bằng đồng thau, chất dẻo hoặc vật liệu composite. Ưu điểm nổi bật là chịu lực, chịu va đập tốt, lắp đặt dễ dàng, vận hành êm ái. Tuy nhiên, để đảm bảo hiệu quả cần thường xuyên bôi trơn bằng dầu mỡ.

• Ổ lăn (Rolling bearing): Ổ lăn có cấu tạo phức tạp hơn ổ trượt, gồm các viên bi hoặc con lăn nằm giữa hai vòng tròn. Các viên bi hoặc con lăn này giúp giảm ma sát khi trục quay. Nếu so với ổ trượt thì ổ lăn này có ma sát thấp, độ chính xác và độ bền cao. Tuy nhiên, ổ lăn chịu lực kém đặc biệt khi bị va đập, lắp ráp phức tạp, độ ồn to hơn.

Trong cấu tạo bơm ly tâm trục ngang, thường sử dụng ổ lăn để đỡ trục bơm. Ổ lăn giúp giảm ma sát, tăng tuổi thọ cho bơm và đảm bảo hoạt động êm ái.

>>> Tìm hiểu thêm: Hướng dẫn thiết kế hệ thống cấp nước nóng trung tâm

Bánh xe công tác

Bánh xe công tác là bộ phận quan trọng nhất trong cấu tạo bơm ly tâm trục ngang, trực tiếp tạo ra năng lượng để đẩy chất lỏng. Hình dạng, kích thước và số lượng cánh của bánh xe công tác ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và đặc tính của bơm. Dựa vào các yếu tố này, chúng ta có thể phân loại bánh xe công tác theo hình dạng cánh như sau:

• Bánh xe công tác cánh mở: Cánh mở hoàn toàn, tạo dòng chảy ổn định, hiệu suất cao nhưng dễ bị cavitation.
• Cánh mở một phần: Cánh mở một phần, giảm cavitation nhưng hiệu suất thấp hơn.
• Bánh xe công tác cánh kín: Cánh kín hoàn toàn, thường dùng cho chất lỏng có cặn bẩn nhưng hiệu suất thấp hơn và dễ bị tắc nghẽn.

Ngoài ra, bánh xe công tác trong cấu tạo bơm ly tâm trục ngang còn được phân loại dựa vào cách dẫn nước của bánh xe gồm có hai loại chính là: 

• Bánh xe công tác kiểu dẫn nước vào một phía: Gồm có 3 bộ phận chính là đĩa trước có hình dạng giống như một vành khăn, tạo thành một khoang chứa nước. Đĩa sau được gắn chặt với trục bơm, giúp bánh xe quay. Các cánh quạt được gắn chắc chắn vào cả đĩa trước và đĩa sau, tạo thành các kênh dẫn nước. 
• Bánh xe công tác kiểu dẫn nước vào hai phía: Bao gồm đĩa ngoài tạo thành vòng tròn bên ngoài của bánh xe và đĩa trong nằm bên trong đĩa ngoài, có bạc để lắp trục bơm. Các cánh quạt được gắn giữa đĩa trong và đĩa ngoài, tạo thành các kênh dẫn nước.

Vật liệu tạo nên bánh xe công tác có thể là gang, inox hoặc đồng là những vật liệu cứng và vô cùng chắc chắn. 

Vòng mòn

Ở chỗ nước vào, có bánh xe công tác quay rất nhanh để hút nước. Bánh xe công tác này quay sát vào thành của ống dẫn nước. Nếu khe hở quá nhỏ bánh xe công tác sẽ cọ xát mạnh vào thành ống, khiến cả hai đều bị mòn và hỏng nhanh. Ngược lại, nếu khe hở quá lớn thì một phần nước sẽ bị rò rỉ ngược trở lại, làm giảm lượng nước bơm được.

Để khắc phục vấn đề này, người ta đặt vào giữa một cái vòng kim loại hay còn gọi vòng mòn làm một phần cấu tạo bơm ly tâm trục ngang. Vòng mòn là một vòng kim loại chống mòn để bảo vệ bánh xe công tác và giảm khe hở tiếp giáp giúp giảm thiểu ma sát và ngăn ngừa rò rỉ chất lỏng trong máy bơm. 

Ngoài ra, vòng mòn được thiết kế để giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động, giúp tăng tuổi thọ của bơm và giảm tiêu hao năng lượng. Do đó, vòng mòn thường được đặt ở giữa bánh công tác và vỏ bơm hay giữa trục bơm và bạc đạn.

Bộ phận làm kín

Bộ phận làm kín là một chi tiết quan trọng trong máy bơm, có chức năng ngăn không cho chất lỏng (nước) rò rỉ ra ngoài và ngăn không khí từ bên ngoài lọt vào bên trong máy bơm. Bộ phận này thường được đặt ở vị trí tiếp giáp giữa trục bơm (phần quay) và vỏ bơm (phần tĩnh).

Tại sao cần bộ phận làm kín? Nếu không có bộ phận làm kín, nước sẽ rò rỉ ra ngoài qua khe hở giữa trục và vỏ bơm, làm giảm hiệu suất bơm và gây lãng phí nước. Không khí lọt vào bên trong bơm sẽ gây ra hiện tượng xâm thực, làm giảm hiệu suất bơm và có thể làm hỏng các bộ phận bên trong.

Bộ phận làm kín thường làm bằng các vật liệu mềm, có khả năng chịu nhiệt và chịu mài mòn tốt như vải tẩm mỡ hoặc amiăng. Bộ phận làm kín còn có vòng dẫn nước đây là một vòng tròn nhỏ dẫn nước đến chỗ tiếp xúc giữa vật liệu làm kín và trục bơm. Nước này có tác dụng làm mát và bôi trơn, giúp vật liệu làm kín hoạt động tốt hơn và kéo dài tuổi thọ.

Ngoài ra, nắp cp trong bộ phận làm kín được làm bằng kim loại như một chiếc vòng đai siết chặt, giúp giữ cho vật liệu làm kín luôn áp sát vào trục bơm. Nhờ đó, khe hở giữa trục bơm và vỏ máy được bịt kín hoàn toàn, ngăn nước rò rỉ ra ngoài.

Vỏ bọc buồng xoắn

Bạn có thể hình dung vỏ bọc buồng xoắn như một ống dẫn đặc biệt trong cấu tạo bơm ly tâm trục ngang, bao quanh bánh xe công tác của máy bơm. Khi chất lỏng được đẩy ra khỏi cánh bơm với vận tốc cao, nó sẽ đi vào buồng xoắn. Tại đây, năng lượng vận tốc của chất lỏng sẽ dần dần được chuyển đổi thành năng lượng áp suất. Nghĩa là, chất lỏng sẽ chảy với áp lực lớn hơn khi đi ra khỏi buồng xoắn.

>>> Đọc thêm: Xử lý dầu thải hiệu quả bằng máy lọc dầu thải

A. Bánh cánh công tác

B. Bầu góp xoắn ốc, c1, u1, w1. là các véc tơ tốc độ điểm đ u, c2, u2, w2. là các véc tơ tốc độ điểm cuối

Tại đây, vỏ buồng xoắn giúp hướng dòng chảy của chất lỏng một cách ổn định, tránh tình trạng xoáy nước hoặc tạo ra các vùng áp suất thấp không mong muốn. Đồng thời, nhờ quá trình chuyển đổi năng lượng và ổn định dòng chảy, vỏ buồng xoắn giúp tăng áp suất của chất lỏng trước khi nó được đẩy ra ngoài.

Vỏ bọc buồng xoắn có hình dạng xoắn ốc giúp tăng dần tiết diện của ống dẫn, tạo điều kiện cho chất lỏng chuyển động một cách trơn tru và giảm tổn thất năng lượng. Phần cuối của buồng xoắn thường có tiết diện lớn hơn phần đầu, giúp tăng áp suất của chất lỏng.

Đối với các máy bơm ly tâm có nhiều cấp, mỗi cấp sẽ có một bánh công tác và một buồng xoắn riêng biệt. Các buồng xoắn này được ghép nối với nhau theo một trục thẳng đứng. Ưu điểm của máy bơm nhiều cấp có thể tạo ra áp suất cao hơn so với máy bơm một cấp.

Các bộ phận khác

Ngoài các bộ phận chính, cấu tạo bơm ly tâm trục ngang còn bao gồm một số bộ phận phụ trợ như:

• Khớp nối: Đảm bảo sự liên kết giữa động cơ và trục bơm.
• Đế bơm: Giữ cố định toàn bộ máy bơm, giảm rung lắc khi hoạt động.
• Van điều chỉnh: Kiểm soát áp suất và lưu lượng dòng chảy.

Những bộ phận này tuy nhỏ nhưng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ bền và hiệu quả vận hành của bơm.

>>> Tham khảo thêm: Dịch vụ sửa chữa bơm màng khí nén

Nguyên lý hoạt động của máy bơm ly tâm trục ngang

Nguyên lý hoạt động của loại bơm này dựa trên lực ly tâm, biến đổi động năng thành áp năng để đẩy chất lỏng. Trải qua ba giai đoạn chính:

Giai đoạn 1: Hút chất lỏng

Khi cánh bơm quay với tốc độ cao, nó tạo ra một vùng chân không ở tâm. Do sự chênh lệch áp suất giữa vùng chân không và áp suất khí quyển bên ngoài, chất lỏng từ ống hút sẽ bị hút vào tâm của cánh bơm.

Giai đoạn 2: Tăng tốc và tạo áp lực

Khi chất lỏng đi vào tâm cánh bơm, nó sẽ bị cuốn theo chuyển động quay của cánh bơm. Lực ly tâm mạnh mẽ sẽ đẩy chất lỏng từ tâm ra phía ngoài vỏ bơm. Trong quá trình này, động năng của chất lỏng tăng lên đáng kể. Đồng thời, động năng này được chuyển hóa thành áp năng, làm tăng áp suất của chất lỏng.

Giai đoạn 3: Đẩy chất lỏng

Chất lỏng có áp suất cao sau khi được tăng tốc bởi cánh bơm sẽ được đẩy ra khỏi vỏ bơm qua ống đẩy. Quá trình hút và đẩy diễn ra liên tục, tạo ra một dòng chảy ổn định của chất lỏng.

Qua bài viết trên, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu chi tiết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cấu tạo bơm ly tâm trục ngang, hy vọng bạn đã giúp bạn hiểu rõ hơn về loại máy bơm này. Nếu bạn đang tìm mua sản phẩm máy bơm chuyên dụng uy tín, chất lượng cao hãy liên hệ ngay với Thiết bị ngành nước Song Phụng tại hotline 0913 90 72 74 để mua được giá tốt nhất.