Tìm Hiểu Nguyên Lý Hoạt Động Của Các Dòng Bơm Chân Không Phổ Biến

Nguyên lý hoạt động của bơm hút chân không (vacuum pump) dựa trên một quy tắc vật lý cơ bản: Thay đổi áp suất để dịch chuyển lưu chất.

Hiểu một cách đơn giản nhất, bơm chân không không "hút" không khí theo cách chủ động, mà nó tạo ra một vùng áp suất thấp (chân không) bên trong buồng bơm. Theo quy luật tự nhiên, không khí từ nơi có áp suất cao hơn (bên trong bình chứa hoặc không gian cần hút) sẽ tự động tràn về nơi có áp suất thấp (buồng bơm). Sau đó, bơm sẽ cô lập lượng khí này, nén lại và đẩy ra môi trường bên ngoài.

Nguyên lý vận hành qua 3 giai đoạn cốt lõi

Một chu trình làm việc của hầu hết các dòng bơm chân không công nghiệp bao gồm 3 bước lặp đi lặp lại liên tục:

1. Giai đoạn giãn nở (Hút khí): Thể tích buồng bơm được mở rộng ra. Khi thể tích tăng lên, áp suất bên trong buồng bơm giảm xuống thấp hơn áp suất của môi trường cần hút. Lúc này, van hút mở ra, không khí và hơi nước từ hệ thống sẽ bị kéo vào bên trong buồng bơm.


2. Giai đoạn cô lập và nén khí: Buồng bơm đóng cửa hút lại, cô lập hoàn toàn lượng khí vừa rút vào. Tiếp theo, cơ cấu cơ khí của bơm (cánh gạt, trục vít, piston...) sẽ chuyển động làm thu hẹp thể tích buồng bơm lại. Quá trình này nén các phân tử khí lại với nhau, khiến áp suất của chúng tăng lên cao hơn áp suất khí quyển bên ngoài.


3. Giai đoạn xả khí: Khi áp suất khí đã bị nén đến mức đủ lớn, van xả sẽ mở ra (hoặc khí đi qua cổng xả), đẩy toàn bộ lượng khí này ra môi trường bên ngoài hoặc đi qua bộ phận lọc tách dầu/khí.

Nguyên lý hoạt động theo từng dòng bơm cụ thể

Tùy thuộc vào cấu tạo cơ khí, mỗi dòng bơm sẽ có cách thức thay đổi thể tích buồng bơm khác nhau. Dưới đây là nguyên lý của 3 dòng bơm phổ biến nhất hiện nay:

1. Bơm chân không vòng dầu (Rotary Vane)

• Cấu tạo chính: Gồm một rotor đặt lệch tâm bên trong một stator (buồng bơm hình trụ) và các cánh gạt (vane) đặt trong các rãnh của rotor.


• Nguyên lý: Khi rotor quay, lực ly tâm đẩy các cánh gạt văng ra ngoài, tì sát vào thành buồng bơm, chia buồng bơm thành các khoang kín có thể tích thay đổi liên tục. Khi khoang đi qua cổng hút, thể tích tăng lên để hút khí. Khi quay tiếp, thể tích khoang nhỏ lại để nén khí và đẩy ra cổng xả. Dầu chân không được dùng để làm kín các khe hở và làm mát.

2. Bơm chân không vòng nước (Liquid Ring)

• Cấu tạo chính: Gồm một bánh răng (impeller) với nhiều cánh cố định, đặt lệch tâm so với vỏ bơm tròn. Trước khi chạy, bơm được cấp một lượng nước nhất định.


• Nguyên lý: Khi bánh răng quay tốc độ cao, lực ly tâm đẩy nước văng ra xung quanh tạo thành một vòng chất lỏng đồng tâm với vỏ bơm. Vì bánh răng đặt lệch tâm, nên khoảng trống giữa các cánh gạt và vòng nước sẽ thay đổi liên tục (giống như một piston chất lỏng). Khoảng trống rộng ra sẽ hút khí vào, và thu hẹp lại để nén khí đẩy ra ngoài.

3. Bơm chân không khô dạng trục vít (Dry Screw)

• Cấu tạo chính: Gồm hai trục vít (trục cam) có chiều xoắn ngược nhau, đặt song song và ăn khớp hoàn toàn nhưng không tiếp xúc trực tiếp với nhau.


• Nguyên lý: Khi hai trục vít quay ngược chiều nhau, các rãnh răng sẽ tạo thành các khoang chứa khí di chuyển liên tục từ phía đầu hút sang phía đầu xả. Khí bị "nhốt" vào các rãnh và bị nén dần khi dịch chuyển dọc theo chiều dài trục vít trước khi thoát ra ngoài. Dòng bơm này không dùng bất kỳ chất lỏng nào trong buồng hút nên cho độ sạch tuyệt đối.

>>> Xem thêm: Tìm Hiểu Nguyên Lý Hoạt Động Của Các Dòng Bơm Chân Không Phổ Biến 

Các thông số quyết định hiệu suất dựa trên nguyên lý

Để đánh giá một chiếc bơm chân không có hoạt động đúng nguyên lý và hiệu quả hay không, người ta dựa vào hai thông số kỹ thuật cốt lõi:

• Độ chân không (Áp suất đỉnh - Ultimate Vacuum): Là áp suất thấp nhất mà bơm có thể tạo ra khi cửa hút đóng kín hoàn toàn (đơn vị: Pa, mbar, mmHg). Độ chân không càng sâu chứng tỏ khả năng làm kín của bơm càng tốt.


• Lưu lượng hút (Displacement/Pumping Speed): Là thể tích khí mà bơm có thể rút ra khỏi hệ thống trong một đơn vị thời gian (đơn vị: $m^3/h$, $lit/ph\text{út}$). Thông số này phụ thuộc trực tiếp vào tốc độ vòng quay và thể tích hình học của buồng bơm.

HCTECH hy vọng những phân tích chuyên sâu về mặt kỹ thuật trên đây sẽ giúp bạn có cái nhìn rõ ràng và chính xác nhất về cách thức vận hành của các công nghệ chân không hiện nay!

HCTECH - CHUYÊN GIA BƠM HÚT CHÂN KHÔNG

Địa chỉ văn phòng: số 5B, ngách 15/2 An Dương Vương, Phú Thượng, Tây Hồ, Hà Nội

Xưởng sửa chữa: 16 Đ. 6, Vĩnh Thanh, Hà Nội, Việt Nam

Hotline: 0904 643 816 - 0902 176 051

Email: info@hctechco.com

Website: https://hctechco.com/