Bơm bánh răng thủy lực (cấu tạo, thiết kế, hoạt động)

1/ Bơm bánh răng là gì?

Bơm bánh răng thủy lực là một loại bơm thể tích nhờ vào chuyển động quay liên tục. Điều này có nghĩa là nó tạo ra một lượng không đổi những chuyển đổi từ năng lượng cơ học thành năng lượng thủ động lực tạo ra lực hút chân không với sự giúp đỡ của các bánh răng ăn khớp. Không gian bên trái giữa bánh răng ăn khớp hút chất lỏng (Có hệ số nhớt cao) nên làm chất lỏng này di chuyển đi dọc theo phía vỏ bơm và sau đó đi ra ngoài.

bơm bảnh răng là gì?

Bơm bánh răng rất phù hợp cho những loại chất lỏng có tính sệt (hay nói cách khác là có hệ số nhớt lớn) như dầu và nó không cần phải bơm mồi như một số loại bơm khác; nó không hòa trộn hay nhũ hóa chất lỏng, rất hiệu quả và có áp lực lớn và có khả năng chịu được các hạt nhỏ li ti. Một câu hỏi được đặt ra là “Liệu bơm bánh răng có sử dụng cho nước được không?”

1.1/ Bơm bánh răng có thể dùng cho nước được không?

Theo lý thuyết thì là “có”, nó có thể sử dụng cho nước miễn là đảm bảo được nước đủ để hút đầy vào bên trong. Trên thực tế loại bơm này không thích hợp cho việc hút – bơm nước, nước không có đặc điểm bối trơn do đó sẽ dẫn đến hiện tượng ăn mòn răng. Hơn nữa, bơm bánh răng có xu hướng bị “trượt” với những loại chất lỏng có hệ số nhớt thấp nên sẽ làm ảnh hưởng đến áp suất đầu ra.

“Trượt” là một hiện tượng một phần chất lỏng bị tuần hoàn trở lại vị trí ban đầu. Hiện tượng trượt gia tăng sẽ làm giảm hiệu suất của bơm và không mang lại nhiều hiệu quả về mặt kinh tế.

2/ Thiết kế và cấu tạo của bơm bánh răng

Một bơm bánh răng hoàn chỉnh bao gồm 2 hoặc nhiều bánh răng quay bên trong một vỏ được đúc với một dụng sai lớn giữa vỏ và bánh răng. Ở vị trí đầu vào và đầu ra của bơm được chế tạo phù hợp cho việc truyền chất lỏng. Thiết kế bơm bánh răng có thể là bánh răng ngoài hoặc bánh răng trong.

Đối với loại bánh răng ngoài, các bánh răng được định vị sát bên cạnh nhau; trong 2 bánh răng đó sẽ có một cái được kết nối trục tiếp với động cơ nên gọi là bánh răng chủ động và còn lại là bánh răng bị động. Đối với loại bánh răng trong sẽ có một miếng đệm bằng kim loại để đảm bảo 2 bánh răng lệch trục và luôn được ăn khớp với nhau.

Loại bánh răng được sử dụng rất phổ biến vì giá thành thấp và hiệu quả cao về mặt áp suất. Chúng ta có thể theo một hướng hoặc 2 hướng tùy theo thiế kế, tiếng ồn thấp, thiết kế gọn, hiệu quả cao và thân thiện với người sử dụng.

Thông thường bơm bánh răng nghiên được sử dụng nhiều hơn loại bánh răng thẳng, no nó làm việc tốt hơn. Tuy nhiên, bơm bánh răng thẳng có cấu trúc đơn giản và rẻ hơn. Vì vậy để lựa chọn một lọa bơm chính xác cần phải giựa vào yêu cầu thông số kỹ thuật.

bơm bánh răng trong
Bánh răng ăn khớp trong
bơm báng răng ngoài
Bánh răng ăn khớp ngoài

 

Công thức tính chuyên dịch chất lỏng trên mỗi răng:

  1. Q = ∫0zt0Vndt
  2. Biến thiên dòng chảy ( η ) = Vmax – VminVav

Trong đó:

  • Q = Fluid Displacement
  • Z = Number of teeth Associated
  • Vn = Volume flow rate of liquid.
  • t0 = Time per teeth rotation.
  • Vmax = Maximum volume flow rate
  • Vmin = Minimum volume flow rate
  • Vav = Average flow rate.

3/ Nguyên lý hoạt động của bơm bánh răng

Khi 2 bánh răng quay bên trong một vỏ kín, tạo ra môi trường chân không. Điều này dẫn đến áp suất bên trong sẽ thấp hơn áp suất bên ngoài và chất lỏng sẽ được bơm vào bên trong bơm thông qua lực hút.

Chất lỏng được hút vào ở áp suất khí quyển, dần dần dòng chất lỏng sẽ được ra ngoài ở đầu ra. Bơm hoạt động tốt mà không cần phải mồi nhưng nếu được mồi thì sẽ tốt hơn rất nhiều. Trên các con tàu, loại bơm này chuyên được sử dụng để bơm dầu bôi trơn, dầu nhiên liệu và dầu cho các nồi hơi.

Trong điều kiện an toàn, van an toàn sẽ được lắp đặt trong loại bơm xoay để tránh những trường hợp làm hư hỏng bơm hoặc đường ống. Van an toàn sẽ giảm thiểu áp suất dư khi có sự cố hoặc trương hợp khẩn cấp, giúp bảo vệ các thiết bị trong hệ thống và môi trường xung quanh.

nguyên lý hoạt động bơm bánh răng

4/ Khe hở cạnh (răng) là gì và sử dụng nó như thế nào?

Khe hở cạnh là một khe hỡ khi 2 răng ăn khớp nhau trong quá trình hoạt động của bơm. Nó có thể thay đổi phụ thuộc vào trạng thái. Nó giúp hạn chế việc đảo chiểu quá nhanh của bơm bánh răng, cho phép bôi trơn để ngăn hiện tượng kẹt và giật. Tránh những trường hợp dãn nở do nhiệt độ tăng.

Ưu điểm khe hở giữa bánh răng:

  • Giảm tiếng ồn
  • Bôi trơn tốt hơn
  • Tránh hư hỏng do dãn nở nhiệt
  • Vận hành mượt hơn
  • Không cần đến một cấu trúc bơm có độ chính xác cao
  • Không cần phải mồi khi khởi động (tự mồi)
  • Ít xảy ra hiện tượng xâm thực
  • Làm việc đối với chất lỏng có độ nhớt cao

Nhược điểm khe hở giữa bánh răng:

  1. Có thể xảy ra hiện tượng xâm thực và làm mòn bơm
  2. Có tiếng ồn
  3. Không làm việc được khi chất lỏng có các hạt lớn
  4. Làm việc không tốt đối với nước và chất lỏng có độ nhớt thấp

5/ Lợi ích của bơm bánh răng

Bơm bánh răng được sử dụng trong nhiều ứng dụng, nhưng phù hợp nhất vẫn là các chất lỏng có độ nhớt cao. Lợi ích chính của bơm bánh răng bao gồm:

  1. Giá thành rẻ nên có lợi về mặt kinh tế
  2. Số vòng quay cao
  3. Thân thiện với môi trường và người sử dụng
  4. Có khả năng đảo chiều
  5. Thiết kế đơn giản
  6. Điều khiển đầu ra

nguyên lý bơm bánh răng

Thông tin liên quan