Nguyên lý làm việc của bơm hút chân không vòng nước – Cấu tạo, cơ chế và ứng dụng thực tế

Bơm hút chân không vòng nước là gì?

Bơm hút chân không vòng nước (Liquid Ring Vacuum Pump) là loại bơm tạo chân không bằng chất lỏng làm kín (thường là nước), được sử dụng rộng rãi trong các ngành:

• Hóa chất, dược phẩm

• Giấy, dệt nhuộm

• Thực phẩm, đồ uống

• Hệ thống chân không công nghiệp chịu hơi ẩm, khí bẩn

Ưu điểm lớn nhất của bơm vòng nước là khả năng làm việc ổn định với hơi nước, khí ẩm và khí có tạp chất, điều mà nhiều loại bơm chân không khác không đáp ứng tốt.

Cấu tạo cơ bản của bơm hút chân không vòng nước

Một bơm hút chân không vòng nước tiêu chuẩn gồm các bộ phận chính:

• Vỏ bơm (thân bơm)

• Cánh bơm (impeller) lắp lệch tâm

• Trục bơm

• Cổng hút (inlet)

• Cổng xả (outlet)

• Chất lỏng làm kín (nước hoặc dung dịch khác)

⚠️ Điểm đặc biệt: cánh bơm không tiếp xúc trực tiếp với thân bơm, giúp giảm mài mòn cơ khí.

Nguyên lý làm việc của bơm hút chân không vòng nước

1. Hình thành vòng nước

Khi bơm khởi động:

• Trục quay làm cánh bơm quay theo

• Do cánh bơm lắp lệch tâm so với thân bơm, lực ly tâm làm nước bám sát thành vỏ bơm

• Một vòng nước hình tròn được hình thành bên trong thân bơm

Vòng nước này đóng vai trò như piston mềm, thay thế cho cánh gạt hoặc piston cơ khí.

2. Giai đoạn hút khí

Khi cánh bơm quay:

• Khoảng không gian giữa các cánh bơm và vòng nước tăng dần tại vùng cửa hút

• Áp suất trong buồng giảm xuống

• Khí từ hệ thống bên ngoài bị hút vào bơm

👉 Đây chính là quá trình tạo chân không.

3. Giai đoạn nén khí

Khi cánh tiếp tục quay sang phía đối diện:

• Khoảng không gian giữa các cánh bơm và vòng nước giảm dần

• Khí bị nén lại

• Áp suất tăng lên

Quá trình này diễn ra liên tục và tuần hoàn theo từng vòng quay của cánh bơm.

4. Giai đoạn xả khí

• Khi áp suất khí đạt ngưỡng thiết kế

• Khí được đẩy ra ngoài qua cửa xả

• Một phần nước cũng theo khí ra ngoài và được:

  • Thu hồi

  • Làm mát

  • Tuần hoàn lại vào bơm

Vai trò của nước trong bơm vòng nước

Nước không chỉ làm kín mà còn:

• Làm mát buồng bơm

• Giảm ma sát

• Hấp thụ nhiệt sinh ra trong quá trình nén

• Cho phép bơm hút khí nóng, khí ẩm, hơi nước mà không gây hư hỏng

Chính vì vậy, bơm vòng nước rất phù hợp với môi trường công nghiệp khắc nghiệt.

Đặc điểm chân không của bơm vòng nước

• Áp suất chân không điển hình: 33 – 50 mbar(a)

• Không đạt được chân không cao như bơm cánh gạt khô hay bơm tăng áp

• Bù lại là độ bền cao và vận hành ổn định

Trong nhiều hệ thống, bơm vòng nước thường được dùng:

• Làm bơm chân không sơ cấp

• Kết hợp với ejector hoặc bơm Roots

Ưu và nhược điểm của bơm hút chân không vòng nước

Ưu điểm

✔ Hoạt động ổn định với hơi nước, khí bẩn
✔ Ít mài mòn, tuổi thọ cao
✔ Kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng
✔ Ít rung, ít tiếng ồn

Nhược điểm

✘ Tiêu thụ nước
✘ Mức chân không không cao
✘ Hiệu suất giảm nếu nước làm kín quá nóng

Ứng dụng thực tế của bơm hút chân không vòng nước

Bơm hút chân không vòng nước được ứng dụng rộng rãi trong:

• Hệ thống cô đặc, chưng cất

• Sấy chân không

• Máy sản xuất giấy

• Hút chân không trong thực phẩm

• Hút khí thải công nghiệp

Nhiều thương hiệu nổi tiếng trên thế giới như Sinko Seiki đã phát triển bơm vòng nước chuyên dụng cho các ngành công nghiệp nặng.

Kết luận

Nguyên lý làm việc của bơm hút chân không vòng nước dựa trên sự hình thành và biến đổi thể tích của vòng nước lệch tâm, cho phép tạo chân không một cách ổn định, bền bỉ và an toàn. Dù không đạt mức chân không cao, nhưng nhờ khả năng làm việc với hơi nước và khí bẩn, bơm vòng nước vẫn là giải pháp không thể thiếu trong nhiều hệ thống công nghiệp hiện đại.