Nguyên lý hoạt động bơm cánh khế LIGAO RT

Nguyên lý hoạt động của bơm cánh khế LIGAO RT dựa trên nguyên lý bơm thể tích. Khi hai rotor quay bên trong thân bơm, chúng liên tục tạo ra các khoang có thể tích thay đổi để hút môi chất vào, giữ môi chất trong khoang, vận chuyển quanh thân bơm rồi đẩy ra phía đầu xả.

Tài liệu LIGAO mô tả quá trình này khá rõ: khi các rotor tách nhau, chất lỏng được hút vào và tạo thành các khoang; sau đó môi chất được vận chuyển trong các khoang quanh không gian của thân rotor; khi hai rotor tiến lại gần nhau, các khoang đóng lại và chất lỏng được đẩy ra khỏi bơm.

Hiểu đúng nguyên lý này sẽ giúp người sử dụng giải thích được vì sao bơm cánh khế phù hợp với chất nhớt, vì sao lưu lượng liên quan tới tốc độ quay và vì sao không được khóa đầu đẩy khi bơm đang vận hành.

Bơm cánh khế LIGAO RT hoạt động theo nguyên lý nào?

Nguyên lý hoạt động của bơm cánh khế ligao

Bơm LIGAO RT hoạt động theo nguyên lý positive displacement pump – bơm thể tích.

Có thể hiểu đơn giản là:

Rotor quay → tạo khoang → hút môi chất → mang môi chất sang đầu đẩy → đóng khoang → đẩy môi chất ra ngoài.

Khác với cách hình dung thông thường rằng rotor “hất” chất lỏng đi, thực tế môi chất được giữ trong những khoang hình thành giữa rotor và thân bơm, sau đó các khoang này di chuyển theo vòng quay của rotor.

Đó là điểm cốt lõi của nguyên lý bơm cánh khế.

Chu trình hoạt động của bơm cánh khế LIGAO RT

Giai đoạn 1 – Hai rotor tách nhau tại phía đầu hút

Khi bơm bắt đầu hoạt động, hai rotor quay bên trong buồng bơm.

Tại phía đầu hút, khi hai rotor bắt đầu tách nhau, thể tích không gian giữa rotor và thân bơm tăng lên. Một khoang mới được hình thành.

Theo manual LIGAO, khi rotor “disengage”, chất lỏng được hút vào bơm và tạo thành các khoang chứa.

Có thể hình dung:

Rotor tách nhau → khoang mở ra → môi chất đi vào.

Đây chính là giai đoạn hút.

Giai đoạn 2 – Môi chất đi vào khoang giữa rotor và thân bơm

Sau khi khoang được tạo ra, môi chất từ đường hút đi vào bên trong đầu bơm.

Chất lỏng được giữ trong khoảng không hình thành giữa:

bề mặt rotor + thành buồng bơm.

Điểm quan trọng là môi chất không chủ yếu đi xuyên qua vùng giữa hai rotor.

Thay vào đó, môi chất được “giữ” trong những khoang bên ngoài rotor rồi di chuyển theo vòng quay của rotor.

Cách hiểu này rất quan trọng vì nó giúp phân biệt nguyên lý rotor pump với nhiều loại bơm khác.

Giai đoạn 3 – Khoang mang môi chất quanh thân bơm

Khi rotor tiếp tục quay, những khoang chứa môi chất di chuyển dọc theo không gian bên trong thân bơm.

Tài liệu LIGAO mô tả chất lỏng được vận chuyển trong các khoang của rotor quanh không gian rotor case.

Có thể hình dung đường đi của môi chất như sau:

Đầu hút → khoang rotor → dọc theo thành buồng bơm → đầu đẩy.

Trong giai đoạn này, rotor đóng vai trò như bộ phận liên tục “mang” các thể tích môi chất từ phía hút sang phía xả.

Đây cũng là lý do bơm cánh khế được xếp vào nhóm bơm thể tích.

Giai đoạn 4 – Hai rotor tiến lại gần nhau ở phía đầu đẩy

Khi rotor đi tới khu vực đầu đẩy, hai rotor bắt đầu tiến lại gần nhau.

Lúc này, khoang chứa môi chất dần đóng lại.

Thể tích khoang giảm xuống, khiến môi chất bị đẩy ra khỏi đầu bơm và đi vào đường xả.

Manual LIGAO mô tả: khi rotor engage trở lại, các khoang đóng và chất lỏng được đẩy ra khỏi bơm.

Có thể tóm tắt giai đoạn này:

Rotor tiến lại gần → khoang đóng → môi chất được đẩy ra.

Giai đoạn 5 – Chu trình liên tục lặp lại

Rotor tiếp tục quay nên chu trình này không chỉ diễn ra một lần.

Nó liên tục lặp lại:

Hút → tạo khoang → giữ môi chất → vận chuyển → đẩy.

Chính sự lặp lại liên tục này tạo ra dòng chảy từ đầu hút tới đầu xả.

Chất lỏng đi qua bơm cánh khế theo đường nào?

Đây là một trong những điểm dễ bị hiểu sai nhất.

Nhiều người nhìn hai rotor và nghĩ rằng chất lỏng được ép xuyên qua vùng giữa hai cánh khế.

Thực tế, theo nguyên lý LIGAO mô tả, môi chất được giữ trong các khoang của rotor và vận chuyển quanh không gian bên trong rotor case.

Có thể mô tả đơn giản:

Đầu hút
→ khoang hình thành giữa rotor và thân bơm
→ môi chất di chuyển quanh thành buồng bơm
→ đầu đẩy

Như vậy, vùng giữa hai rotor chủ yếu là khu vực đóng và mở các khoang, chứ không phải đường chính để môi chất đi xuyên qua.

Vì sao LIGAO RT được gọi là bơm thể tích?

Tên gọi bơm thể tích xuất phát trực tiếp từ cách bơm vận chuyển môi chất.

Mỗi khi rotor quay, một lượng thể tích nhất định được chứa trong các khoang và đưa từ đầu hút sang đầu đẩy.

Nói cách khác, bơm không chỉ truyền động năng cho dòng chất lỏng mà trực tiếp vận chuyển một thể tích môi chất qua từng chu kỳ quay.

Có thể hình dung giống như nhiều “túi chứa” nhỏ liên tục xuất hiện:

Túi mở ở đầu hút → nhận môi chất → di chuyển → đóng lại ở đầu xả.

Từ nguyên lý này có thể hiểu được ba đặc điểm quan trọng:

• Lưu lượng có liên quan chặt với tốc độ quay.
• Bơm vẫn tiếp tục đưa thể tích môi chất về phía đầu xả khi rotor tiếp tục quay.
• Hệ thống phải có giải pháp bảo vệ khi áp suất tăng quá mức.

Vai trò của rotor trong quá trình bơm

Rotor là bộ phận trực tiếp tạo ra sự thay đổi thể tích của buồng làm việc.

Trong một chu kỳ, rotor thực hiện ba nhiệm vụ chính:

1. Tạo khoang ở phía hút.
2. Duy trì khoang để vận chuyển môi chất.
3. Đóng khoang ở phía đầu đẩy.

Nếu không có sự thay đổi vị trí của rotor, các khoang hút và đẩy sẽ không được hình thành.

Vì vậy, rotor chính là trung tâm của toàn bộ nguyên lý hoạt động.

Tuy nhiên, để hai rotor làm việc chính xác, chúng phải được đồng bộ với nhau thông qua hệ trục và bánh răng.

Hai rotor LIGAO RT quay đồng bộ bằng cách nào?

Trong cấu tạo LIGAO RT có:

• Main shaft – trục chính.
• Countershaft – trục phụ.
• Helical gear – bánh răng nghiêng.

Về nguyên lý, trục chính nhận chuyển động từ bộ truyền động. Hệ bánh răng truyền chuyển động sang trục phụ.

Nhờ đó, hai rotor có thể duy trì quan hệ chuyển động đồng bộ mà không cần trực tiếp chạm nhau để truyền lực.

Có thể hình dung chuỗi truyền động:

Động cơ → trục chính → bánh răng → trục phụ → hai rotor quay đồng bộ.

Đây là một điểm rất quan trọng.

Rotor có nhiệm vụ tạo khoang và vận chuyển môi chất, còn hệ bánh răng có nhiệm vụ duy trì chuyển động tương quan giữa hai rotor.

Bơm LIGAO RT có thể quay thuận và quay ngược không?

Theo manual, LIGAO rotor pump có thể quay theo cả chiều thuận và chiều ngược.

Về nguyên lý, khi đổi chiều quay, hướng vận chuyển của các khoang cũng thay đổi theo.

Điều này có nghĩa hướng hút và xả có thể thay đổi tương ứng với chiều quay của rotor.

Tuy nhiên, trong hệ thống thực tế không nên tự ý đảo chiều nếu đường ống, van một chiều, thiết bị phía sau hoặc quy trình công nghệ không được thiết kế cho chiều dòng chảy ngược.

Khả năng quay hai chiều của bơm không đồng nghĩa mọi hệ thống đều có thể đảo chiều tùy ý.

Tốc độ quay ảnh hưởng thế nào đến lưu lượng?

Với nguyên lý bơm thể tích, tốc độ rotor có mối liên hệ trực tiếp với số lần các khoang vận chuyển môi chất trong một đơn vị thời gian.

Có thể hiểu đơn giản:

Rotor quay nhanh hơn → nhiều chu trình vận chuyển hơn mỗi phút → lưu lượng có xu hướng tăng.

Manual LIGAO thể hiện dải tốc độ khác nhau theo từng model. Ví dụ RT006 được liệt kê trong bảng kỹ thuật với dải 50–1000 rpm, trong khi các model lớn hơn có dải tốc độ thấp hơn.

Tuy nhiên, không nên hiểu rằng cứ tăng tốc độ là lưu lượng sẽ tăng hoàn toàn tuyến tính trong mọi điều kiện.

Lưu lượng thực tế còn phụ thuộc vào:

• Độ nhớt.
• Áp suất hệ thống.
• Tình trạng khe hở rotor.
• Điều kiện hút.
• Khả năng điền đầy khoang bơm.

Đặc biệt với chất rất nhớt, nếu phía hút không cấp đủ môi chất thì tăng tốc độ quá cao có thể khiến khoang không được điền đầy hoàn toàn.

Vì sao nguyên lý rotor phù hợp với chất có độ nhớt cao?

Nguyên lý bơm thể tích có lợi thế ở chỗ môi chất được giữ trong các khoang và mang từ đầu hút sang đầu xả.

Điều này khác với việc phải tạo vận tốc lớn cho dòng chất lỏng.

Với chất có độ nhớt cao, khả năng “giữ và vận chuyển thể tích” trong các khoang là một đặc điểm quan trọng của rotor pump.

Tuy nhiên cần lưu ý:

Bơm phù hợp với chất nhớt không có nghĩa chất càng nhớt thì bơm càng dễ hút.

Khi độ nhớt tăng, khả năng chất lỏng điền đầy đầu hút có thể khó hơn.

Do đó thiết kế đường hút trở thành yếu tố rất quan trọng.

Điều kiện hút ảnh hưởng thế nào đến nguyên lý bơm?

Nguyên lý bơm chỉ hoạt động hiệu quả khi môi chất có thể đi vào và lấp đầy các khoang ở phía hút.

Nếu đường hút gây tổn thất quá lớn, khoang hình thành nhưng môi chất có thể không điền đầy đúng mức.

Manual LIGAO đưa ra một số yêu cầu quan trọng:

• Đường kính ống hút ít nhất phải bằng đường kính kết nối của bơm.
• Đường hút càng ngắn càng tốt.
• Hạn chế tối đa co, T và các điểm gây cản trở.
• Nếu có lọc đầu hút phải kiểm tra tổn thất áp suất.
• NPSH khả dụng của hệ thống phải lớn hơn NPSH yêu cầu của bơm.

Nếu điều kiện hút không đảm bảo, manual cảnh báo có thể xảy ra:

xâm thực, tiếng ồn, giảm lưu lượng và hư hỏng cơ khí.

Do đó với bơm cánh khế, đặc biệt khi bơm chất đặc hoặc nhớt cao, không nên chỉ quan tâm tới công suất động cơ mà bỏ qua đường hút.

Vì sao không được khóa đường đẩy khi bơm đang chạy?

Đây là hệ quả rất trực tiếp của nguyên lý bơm thể tích.

Rotor vẫn tiếp tục quay.

Các khoang vẫn tiếp tục hình thành.

Môi chất vẫn tiếp tục được vận chuyển về phía đầu xả.

Nếu đường đẩy bị khóa, lượng môi chất mới vẫn được đưa tới nhưng không có đường thoát.

Khi đó áp suất trong hệ thống có thể tăng nhanh.

Manual LIGAO mô tả tình huống khi khả năng vận chuyển của rotor pump lớn hơn khả năng tiếp nhận của thiết bị phía sau. Kết quả có thể là áp suất đầu ra tăng quá mức, đường ống giãn hoặc thậm chí nứt, đồng thời gây hư hỏng nghiêm trọng cho bơm.

Nhà sản xuất đề cập giải pháp sử dụng van an toàn để bảo vệ hệ thống.

Vì vậy, đối với bơm cánh khế:

Không được coi việc đóng van đầu đẩy là phương pháp điều chỉnh lưu lượng thông thường.

Vì sao không nên để bơm chạy khô?

Rotor vẫn có thể quay khi bên trong đầu bơm không có môi chất, nhưng điều đó không có nghĩa bơm được phép chạy khô.

Manual LIGAO yêu cầu không lắp bơm trong hệ thống có khả năng chạy khô, trừ khi mechanical seal được trang bị hệ thống flushing phù hợp.

Một trong những bộ phận chịu ảnh hưởng đáng kể là mechanical seal.

Khi không có môi chất hoặc hệ làm mát phù hợp, điều kiện làm việc của phớt thay đổi và nguy cơ hư hỏng tăng lên.

Do đó phải phân biệt rõ:

Rotor có thể quay ≠ bơm được phép chạy không có môi chất.

Ví dụ dễ hiểu về nguyên lý bơm cánh khế

Có thể hình dung mỗi khoang giữa rotor và thân bơm như một “chiếc túi” nhỏ.

Ở đầu hút:

Túi mở → nhận chất lỏng.

Khi rotor quay:

Túi mang chất lỏng đi quanh thân bơm.

Ở đầu đẩy:

Túi đóng → đẩy chất lỏng ra ngoài.

Sau đó một “túi” mới lại được tạo ra.

Quá trình này diễn ra liên tục với tốc độ cao nên tạo thành dòng chảy liên tục tại đầu xả.

Đây chỉ là cách hình dung để dễ hiểu, nhưng nó mô tả khá đúng bản chất:

khoang mở ở phía hút – khoang di chuyển – khoang đóng ở phía đẩy.

Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng vận chuyển thực tế

Nguyên lý của bơm không thay đổi, nhưng hiệu quả vận chuyển thực tế có thể thay đổi theo điều kiện vận hành.

Vì vậy khi lựa chọn bơm, không nên chỉ nhìn vào model hoặc lưu lượng danh nghĩa.

Cần xem xét đồng thời môi chất và điều kiện hệ thống.

Câu hỏi thường gặp về nguyên lý bơm cánh khế LIGAO RT

Bơm cánh khế LIGAO RT hút chất lỏng bằng cách nào?

Khi hai rotor tách nhau tại phía đầu hút, các khoang có thể tích tăng lên được hình thành. Môi chất từ đường hút đi vào các khoang này, sau đó được rotor mang quanh thân bơm tới đầu đẩy. Đây là quá trình hút được manual LIGAO mô tả trong phần working principle.

Chất lỏng có đi qua giữa hai rotor không?

Theo nguyên lý mà LIGAO mô tả, môi chất chủ yếu được vận chuyển trong các khoang quanh rotor case. Hai rotor tiến lại gần nhau tại phía xả để đóng khoang và đẩy chất lỏng ra ngoài.

Hai rotor có chạm nhau khi quay không?

Hai rotor được vận hành đồng bộ thông qua hệ trục và bánh răng. Trong cấu tạo của LIGAO RT có main shaft, countershaft và helical gear để tạo hệ truyền động giữa hai rotor.

Đảo chiều quay có làm đổi chiều dòng chảy không?

Manual xác nhận LIGAO rotor pump có thể quay thuận và ngược. Về nguyên lý, hướng vận chuyển môi chất thay đổi theo chiều quay, nhưng việc đảo chiều trong hệ thống thực tế phải phù hợp với đường ống và thiết bị phụ trợ.

Tăng tốc độ có làm tăng lưu lượng không?

Về nguyên lý, tăng tốc độ sẽ tăng số chu trình vận chuyển thể tích trong một phút nên lưu lượng có xu hướng tăng. Tuy nhiên lưu lượng thực tế còn phụ thuộc độ nhớt, áp suất, điều kiện hút và khả năng điền đầy khoang bơm.

Vì sao đóng van đầu đẩy lại nguy hiểm?

Vì rotor vẫn tiếp tục đưa thể tích môi chất về phía đầu xả. Nếu đường xả bị chặn, áp suất có thể tăng quá mức và gây hư hỏng đường ống hoặc bơm. LIGAO yêu cầu có biện pháp bảo vệ phù hợp bằng van an toàn trong những hệ thống có nguy cơ quá áp.

Kết luận

Nguyên lý hoạt động của bơm cánh khế LIGAO RT có thể ghi nhớ bằng một chuỗi rất đơn giản:

Rotor tách nhau → khoang mở → môi chất được hút vào → khoang mang môi chất quanh thân bơm → rotor tiến lại gần → khoang đóng → môi chất được đẩy ra.

Đây là nguyên lý bơm thể tích và cũng là cơ sở để giải thích nhiều đặc điểm quan trọng của rotor pump.

Từ nguyên lý này có thể hiểu tại sao lưu lượng liên quan tới tốc độ quay, tại sao điều kiện đường hút rất quan trọng và tại sao không được khóa đường đẩy khi bơm vẫn đang hoạt động.

Khi lựa chọn bơm cánh khế LIGAO RT, khách hàng nên cung cấp cho VIMEX đầy đủ các thông tin như lưu lượng, áp suất, độ nhớt, nhiệt độ, thành phần môi chất và điều kiện đường hút. Đây là những dữ liệu cần thiết để lựa chọn model và tốc độ vận hành phù hợp với hệ thống thực tế.

VIMEX – Niềm tin của đối tác.