Máy Bơm Chân Không

1.Máy bơm chân không hoạt động như thế nào?

Máy bơm chân không được sử dụng nhiều bởi các kĩ sư điện lạnh để loại bỏ không khí hoặc các chất không ngưng tụ như nước ra khỏi hệ thống. Chúng ta cần loại bỏ chúng ra khỏi hệ thống bởi vì chúng làm cho hệ thống làm lạnh hoạt động không hiệu quả và có thể ăn mòn các bộ phận bên trong.
Quá trình này được thực hiện trước khi hệ thống mới được sạc hoặc khi hệ thống đã trải qua một số sửa chữa mà bộ phận làm lạnh đã được phục hồi. Trong cả hai trường hợp, có khả năng không khí và hơi ẩm sẽ làm tổn hại đến hệ thống.

2.Máy bơm chân không được kết nối như thế nào?

Hình 1. Kết nối áp kế trong một máy điều hòa 

3.Những phần chính của máy bơm chân không 

Một máy bơm tiêu chuẩn sẽ có dạng như hình bên dưới (Hình 2)

Hình 2. Máy bơm chân không 

Một motor điện sẽ được gắn phía sau, bộ phận nén sẽ gắn ở phía trước, tay cầm ở trên và một đế chân bên dưới. Chúng ta có một đầu vào được kết nối với hệ thống nhằm hút khí ra khỏi hệ thống và có một ống xả khí, xả khí ra không khí bên ngoài. Ở phần trước của bộ phận nén có một mặt kính thể hiện mức dầu giúp ta xác định chính xác lượng dầu trong khoang chứa cũng như tình trạng dầu còn tốt hay không. 

Hình 3. Những bộ phận của máy bơm chân không

Khi tách rời ra, ta thấy có một bộ phận quạt cùng với lớp vỏ quạt bảo vệ được gắn phía sau động cơ. Bên trong motor có stator và các cuộn dây. Đồng tâm với stator là roto và trục dẫn động, dẫn động đến bộ phận nén. Ở phía trước máy bơm là buồng nén. Đây là máy hút chân không hai cấp cho phép kéo được chân không sâu hơn nên có hai khoang nén. Bên trong các khoang nén là các roto, bộ phận nén và các cánh gạt để đẩy không khí ra khỏi hệ thống. Trên đỉnh của khoang nén là một cổng xả. Khi tháo lớp vỏ quạt chúng ta thấy được cánh quạt gắn vào trục qua động cơ. Cánh quạt được dùng để làm mát motor điện, thổi không khí qua lớp vỏ nhằm thoát ra lượng nhiệt nóng của motor tạo ra. Các cánh tản nhiệt trên vỏ máy được thiết kế để tăng diện tích tiếp xúc của vỏ với không khí ngoài loại bỏ được lượng nhiệt không mong muốn.

Hình 4. Cánh tản nhiệt trên vỏ máy

5.Bên trong một motor 
Bên trong một motor là stator với những cuộn dây đồng được quấn. Khi dòng điện chạy qua cuôn dây sẽ tạo ra một từ trường. Roto bị ảnh hưởng bởi từ trường, buộc roto quay. Roto được kết nối đến trục motor, trục motor được trải dài từ phần quạt tản nhiệt đến phần nén khí. Khi trục quay, trong bộ phận nén tạo ra hiệu ứng hút chân không và hút không khí ra từ hệ thống.

Hình 5. Motor trong máy bơm chân không

Chúng ta biết được máy bơm chân không và việc hút chân không nhưng để biết quá trình đó diễn ra chi tiết như thế nào thì phần bên dưới sẽ giải thích cụ thể.

Hình 6. Nguyên lí hút chân không 

6.Bên trong bộ phận nén khí 
Ở bộ phận nén khí có một nguồn đầu vào được kết nối với hệ thống cần hút. Có một đầu ra là một cổng xả để xả không khí và hơi ẩm được trích xuất từ hệ thống.
Ở giữa có một roto nén và một khoang nén. Chú ý rằng roto được liên kết tách biệt vời khoang nén nên nó không hoàn toàn nằm ở giữa, đây là một đặc điểm chủ chốt sẽ được chỉ ra bên dưới. Trục máy được kết nối với roto và được xoay theo roto.
Hai cánh gạt quay được lắp đặt lò xo sẽ gắn vào roto. Những lò xo có nhiệm vụ đẩy cánh gạt ra ngoài sát với thành của khoang nén. Cánh gạt luôn tiếp xúc với thành, giữa chúng có một lớp mỏng dầu bôi trơn, khi roto quay lò xo tiếp tục đẩy cánh gạt ra ngoài theo hình dạng chu vi của thành khoang nén.
 

Hình 7. Bên trong khoang máy bơm chân không 

Khi máy bơm chạy, roto quay và cánh gạt tạo ra một khoảng trống bên trong khoang nén. Chính khoảng này có áp lực thấp hơn áp lực bên trong hệ thống nên không khí hay hơi ẩm bên trong hệ thống làm lạnh sẽ được đẩy nhanh chóng vào khoảng trống mà cánh gạt tạo ra.
7.Tại sao bộ phận nén lại hoạt đông như vậy?
Áp suất luôn đi từ vùng có áp suất cao đến vùng có áp suất thấp, vì vậy khi áp dụng vào ví dụ thực tế : hai quả bóng bay có áp suất khác nhau, các chất khí sẽ chuyển động từ phía có áp suất cao đến phía có áp suất thấp cho đến khi cân bằng. Phía áp suất thấp sẽ là chân không, nhưng nó không hút khí vào, mà phía áp suất cao sẽ đẩy nó vào. Đó là hiệu ứng chân không: khí muốn cân bằng sẽ phải chuyển từ nơi có áp suất cao về nơi có áp suất thấp. Khi cân bằng áp suất quá trình này diễn ra qua vùng liên kết. Tóm lại chúng ta sử dụng máy bơm chân không để tạo ra một vùng có áp suất thấp, để mà những khí không mong muốn trong hệ thống làm lạnh được đẩy nhanh chóng ra ngoài vùng có áp suất thấp hơn.
Theo như dự tính của thiết kế, ống nối và khu vực áp suát thấp mới trong khoang nén trở thành một khu vực mở rộng cho hệ thống làm lạnh, do đó các khí trong hệ thống sẽ được đẩy ra làm đầy phần mở rộng đó và giữ cho áp suất được cân bằng. Tuy nhiên đó lại là một đòn bẩy, vì khi roto tiếp tục quay cánh gạt thứ hai sẽ quét vào và giữ khối khí vào đó ở khoảng giữa hai cánh. Một lần nữa cánh gạt quét qua và tạo ra một vùng có áp suất nhỏ khác để khí tràn vào lắp đầy hết lần này đến lần khác. Khi bộ phận nén quay, thể tích của khoang nén bắt đầu giảm (Hình 8), đây cũng là lý do tại sao roto không nằm ở tâm, roto sẽ tùy chỉnh được thể tích của khối khí tràn vào. Viêc giảm thể tích này sẽ nén khí vào một khoảng nhỏ hơn, điều này làm tăng áp suất và nhiệt độ.
Nếu tiếp tục quay vào khoảng có thể tích nhỏ hơn cho đén khi áp suất lớn dần và đủ để cổng xả mở ra, khí được thoát ra ngoài.
Roto tiếp tục quay và chu trình này sẽ được lặp lại liên tục.

 Hình 8. Nguyên lý bơm chân không

ầu hết máy bơm chân không đều hai cấp, có nghĩa là có hai khoang nén được kết nối liên tục với nhau, với khí xả ở khoang thứ nhất sẽ liên kết trực tiếp với cổng vào của khoang thứ hai. Với thiết kế này sẽ giúp cho việc hút chân không mạnh hơn.
8.Máy bơm chân không hai cấp 
Khi chúng ta có một bộ phận nén, không khí ở cổng ra sẽ kháng lại với áp suất khí quyển. Nhưng với thiết kế hai tầng, đầu ra sẽ kháng lại với áp suất nhỏ hơn của cổng vào máy ở bộ phận nén thứ hai(Hình 9).  

Hình 9. Máy bơm chân không hai tầng

Khi máy bơm tiếp tục chạy nó sẽ kéo các khí ra khỏi hệ thống kín, điều này làm cho áp suất giảm xuống áp suất thấp hơn bên ngoài hệ thống.
 

Hình 10.Một hệ thống nhiệt lạnh

Khi áp suất giảm xuống, những chất lỏng bên trong hệ thống sẽ dễ dàng sôi và bay hơi. Chúng ta có thể thêm một ít đèn nhiệt hoặc súng nhiệt để giúp nó bay hơi dễ dàng.

Cảm ơn các bạn đã đọc bài việt.