Các hạn chế của bơm bánh răng ăn khớp ngoài mà bạn cần biết

Máy bơm bánh răng ăn khớp ngoài là máy bơm quay dạng thể tích. Máy bơm này có khả năng xử lý chất lỏng loãng và dày trong cả ứng dụng bơm và định lượng.

Khác với máy bơm bánh răng ăn khớp trong sử dụng nguyên tắc “bánh răng trong một bánh răng”, máy bơm bánh răng ăn khớp ngoài sử dụng các cặp bánh răng được gắn trên các trục riêng lẻ.

Bài viết này là một thảo luận nhỏ về chủ đề “Bơm bánh răng ăn khớp ngoài”. Các bạn cùng theo dõi nhé!

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài là gì

Máy bơm bánh răng ăn khớp ngoài là một loại máy bơm thể tích dạng quay, được phát triển từ cuối thế kỷ XVI. Chúng thường được dẫn động bằng bánh xe nước vì chúng có thể sử dụng chuyển động quay đơn giản của bánh răng để truyền chất lỏng. Vì thế vào thời điểm đó, bơm bánh răng ăn khớp ngoài đã trở thành loại bơm thể tích dạng quay đơn giản và phổ biến nhất.

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài là gì
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài là gì

Thông thường, máy bơm bánh răng ăn khớp ngoài có hai bánh răng trên trục riêng biệt với một trục được kết nối với động cơ. Các loại ổ bi, kích thước và vật liệu xây dựng rất khác nhau tùy theo ngành và ứng dụng.

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài có thể được tìm thấy với tốc độ dòng chảy từ 20 ml/ phút đến hơn 50 L/ phút, với áp suất lên đến 500 bar.

Loại máy bơm này tạo ra ít tiếng ồn hơn so với thiết kế lệch tâm bên trong thường do tốc độ hoạt động của nó thấp hơn nhưng cũng do thiết kế của răng. Khi các bộ phận xoắn lệch nhau một góc trong đầu bơm, một bộ bánh răng xoắn thứ hai được đặt phía sau các răng chính để đảm bảo bộ phận này vẫn cân bằng.

Cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Các bộ phận của bơm bánh răng ăn khớp ngoài có thể được chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau. Bằng cách kết hợp chính xác các vật liệu phù hợp với chất lỏng, sẽ mang lại hiệu suất vòng đời vượt trội.

Đặc biệt, máy bơm bánh răng ăn khớp ngoài có thể được thiết kế để xử lý ngay cả những chất lỏng ăn mòn mạnh nhất.

Gang là vật liệu phổ biến nhất để chế tạo máy bơm bánh răng ăn khớp ngoài,  nhưng các vật liệu mới hơn cho phép các máy bơm này xử lý các chất lỏng như axit sulfuric, natri hypoclorit, clorua sắt, natri hydroxit và hàng trăm chất lỏng ăn mòn khác.

Cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Cấu tạo máy bơm bánh răng ăn khớp ngoài bao gồm các bộ phận với loại vật liệu thiết kế đặc trưng như:

  • Bên ngoài (đầu hút/ xả, vỏ, giá đỡ) được chế tạo bằng: Sắt, gang dẻo, thép, thép không gỉ, hợp kim cao cấp, vật liệu tổng hợp (PPS, ETFE)
  • Bên trong (trục) làm bằng: Thép, thép không gỉ, hợp kim cao cấp, gốm nhôm
  • Bên trong (bánh răng) bằng: Thép, thép không gỉ, PTFE, composite (PPS)
  • Ống lót được chế tạo bằng Carbon, đồng, cacbua silic, vòng bi kim loại
  • Các phớt cơ khí, vòng bi, ổ trục, đệm làm kín, mặt bích…

Các loại bánh răng ăn khớp ngoài

Thiết kế bơm bánh răng bên ngoài sử dụng một trong ba loại bánh răng sau:

Spur: Bánh răng spur là hình học đơn giản nhất. Chúng có thể được làm từ nhiều phương pháp sản xuất bao gồm cả ép phun. Bánh răng trụ tròn thường được chế tạo bằng vật liệu cứng chống mài mòn. Tuy nhiên, toàn bộ chiều dài của bánh răng trụ tròn tham gia đồng thời, dẫn đến hoạt động lớn hơn, nhạy cảm hơn với xâm thực và giảm tuổi thọ.

Các loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Các loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Xoắn ốc: Bánh răng xoắn là bánh răng trụ nhưng có trục xoắn dọc theo bánh răng. Điều này làm giảm tiếng ồn và độ rung do các răng gắn kết và rời ra dần dần trong suốt quá trình quay, dẫn đến tuổi thọ cao hơn. Tuy nhiên, hình dạng xoắn tạo ra một lực dọc trục có thể gây mòn giữa các bánh răng và vỏ. Điều này phải được giải quyết thông qua thiết kế và lựa chọn vật liệu cẩn thận. Bánh răng xoắn hơi khó sản xuất hơn bánh răng trụ tròn; Chúng vẫn có thể được đúc, mặc dù độ chính xác giảm.

Xương cá: Bánh răng xương cá mang lại những lợi ích của bánh răng xoắn mà không có lực dọc trục. Đường xoắn được phản chiếu xung quanh mặt phẳng tâm của bánh răng, tạo ra mô hình “xương cá” hình chữ V. Mặc dù điều này vượt trội hơn về mặt chức năng so với các loại bánh răng khác, nhưng việc sản xuất khó hơn đáng kể và do đó là lựa chọn đắt tiền nhất.

Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Máy bơm bánh răng ăn khớp ngoài hoạt động tương tự như máy bơm bánh răng ăn khớp trong ở chỗ hai bánh răng đi vào và đi ra khỏi khớp răng để tạo ra dòng chảy. Tuy nhiên, máy bơm bánh răng bên ngoài sử dụng hai bánh răng giống hệt nhau quay ngược chiều nhau – một bánh răng được dẫn động bởi một động cơ và nó lần lượt truyền động cho bánh răng kia. Mỗi bánh răng được đỡ bởi một trục có ổ trục ở cả hai mặt của bánh răng.

Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động
  • Khi các bánh răng ra khỏi khớp răng, chúng tạo ra thể tích giãn nở ở phía đầu vào của máy bơm. Chất lỏng chảy vào khoang và bị giữ lại bởi các răng bánh răng khi chúng quay.
  • Chất lỏng di chuyển xung quanh bên trong vỏ trong các túi giữa răng và vỏ – nó không đi qua giữa các bánh răng.
  • Cuối cùng, sự chia khớp răng của các bánh răng buộc chất lỏng đi đến cửa ra dưới áp suất.

Vì các bánh răng được hỗ trợ ở cả hai bên, máy bơm bánh răng bên ngoài chạy êm và thường được sử dụng cho các ứng dụng áp suất cao như các ứng dụng thủy lực. Khi không có tải trọng quá tải, trục rôto không thể bị lệch và gây mòn sớm.

Ưu điểm bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Một số ưu điểm nổi bật của dòng bơm bánh răng ăn khớp ngoài thường được biết đến khi sử dụng chúng trong quy trình sản xuất như:

  • Tốc độ cao
  • Áp suất cao
  • Không có tải quá tải
  • Hoạt động tương đối yên tĩnh
  • Thiết kế phù hợp với nhiều loại vật liệu

Các hạn chế của máy bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài có khả năng tự mồi và có thể chạy khô mặc dù đặc tính mồi của chúng được cải thiện nếu bánh răng bị ướt. Các bánh răng cần được bôi trơn bằng chất lỏng bơm và không nên để bánh răng bị khô trong thời gian dài. Một số thiết kế máy bơm bánh răng có thể chạy theo một trong hai hướng, ví dụ như cùng một máy bơm có thể được sử dụng để tải lên và hút xuống khỏi tàu.

Các hạn chế của bơm bánh răng ngoài
Các hạn chế của bơm bánh răng ngoài

Dung sai gần nhau giữa bánh răng và vỏ có nghĩa là các loại máy bơm này dễ bị mài mòn, đặc biệt khi được sử dụng với chất lỏng mài mòn hoặc lưu chất có chứa chất rắn cuốn theo. Máy bơm bánh răng ăn khớp ngoài có bốn ổ trục trong môi trường bơm và dung sai chặt chẽ, do đó ít phù hợp hơn để xử lý chất lỏng mài mòn. Đối với các ứng dụng này, máy bơm bánh răng ăn khớp trong hoạt động mạnh mẽ hơn khi chỉ có một ổ trục (đôi khi hai) chạy trong chất lỏng. Một máy bơm bánh răng phải luôn có một bộ lọc được lắp đặt ở phía hút để bảo vệ nó khỏi các chất rắn lớn, có khả năng gây hư hỏng.

Nói chung, nếu máy bơm dự kiến ​​xử lý chất rắn mài mòn thì nên chọn máy bơm có công suất cao hơn để nó có thể hoạt động ở tốc độ thấp hơn để giảm mài mòn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hiệu suất thể tích của máy bơm bánh răng bị giảm ở tốc độ dòng chảy thấp hơn. Một máy bơm bánh răng không nên được vận hành quá xa so với tốc độ khuyến nghị của nó.

Đối với các ứng dụng nhiệt độ cao, điều quan trọng là đảm bảo rằng phạm vi nhiệt độ hoạt động tương thích với thông số kỹ thuật của máy bơm. Sự giãn nở nhiệt của vỏ và bánh răng làm giảm khe hở bên trong máy bơm và điều này cũng có thể dẫn đến tăng mài mòn và trong trường hợp nghiêm trọng là hỏng máy bơm.

Mặc dù đã có những biện pháp phòng ngừa tốt nhất, nhưng máy bơm bánh răng thường không chống được sự mài mòn của bánh răng, vỏ và ổ trục theo thời gian. Khi khe hở tăng lên, hiệu suất giảm dần và độ trượt dòng chảy tăng lên: rò rỉ chất lỏng được bơm từ ống xả trở lại phía hút. Độ trượt dòng chảy tỷ lệ với hình khối của khe hở giữa răng bánh răng và vỏ, do đó, trong thực tế, mài mòn có ảnh hưởng nhỏ cho đến khi đạt đến điểm tới hạn, từ đó hiệu suất giảm nhanh chóng.

Chi tiết cấu tạo
Chi tiết cấu tạo

Máy bơm bánh răng tiếp tục bơm chống lại áp suất ngược và, nếu bị tắc nghẽn ở hạ lưu sẽ tiếp tục tăng áp hệ thống cho đến khi máy bơm, đường ống hoặc thiết bị khác bị lỗi. Mặc dù hầu hết các máy bơm bánh răng đều được trang bị van xả vì lý do này, bạn nên lắp van xả ở nơi khác trong hệ thống để bảo vệ thiết bị hạ nguồn.

Tốc độ cao và khe hở quá chặt của bơm bánh răng bên ngoài khiến chúng không phù hợp với các chất lỏng nhạy cảm với lực cắt như thực phẩm, sơn và xà phòng. Bơm bánh răng ăn khớp trong, hoạt động ở tốc độ thấp hơn, thường được ưu tiên cho các ứng dụng này.

Các ứng dụng của bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Các ứng dụng của bơm bánh răng ăn khớp ngoài rất phổ biến trong môi trường sản xuất công nghiệp, bao gồm:

  • Dùng bơm các loại dầu nhiên liệu và dầu bôi trơn khác nhau trong các hệ thống
  • Dùng trong quy trình bơm phụ gia hóa học và đo lường polyme
  • Trộn hóa chất
Ứng dụng bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Ứng dụng bơm bánh răng ăn khớp ngoài
  • Các ứng dụng thủy lực di động và công nghiệp (máy tách, bơm nâng, …)
  • Axit và xút (cấu tạo bằng thép không gỉ hoặc composite)
  • Ứng dụng chuyển khối lượng nhỏ

Bài viết là những thông tin ngắn gọn về dòng bơm bánh răng ăn khớp ngoài, các bạn cần tư vấn thêm về giải pháp sử dụng bơm cũng như báo giá các dòng bơm công nghiệp, thì hãy liên hệ ngay với chúng tôi qua hotline hoặc zalo nhé!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *