Nguyên lý hoạt động của bơm màng: Giải mã từ A-Z

Nguyên lý hoạt động của bơm màng: Giải mã từ A-Z

1. Khái quát về máy bơm màng khí nén (AODD Pump)

Định nghĩa bơm màng khí nén là gì?

Máy bơm màng khí nén, còn được gọi là Air-Operated Double Diaphragm Pump, là loại bơm sử dụng năng lượng khí nén, sử dụng hai màng đàn hồi chuyển động qua lại để hút và đẩy lưu chất.

Không giống như bơm điện truyền thống, nguyên lý bơm màng toàn bộ quá trình vận hành của bơm dựa trên sự phân phối khí nén, đảm bảo chuyển động nhịp nhàng.

Vai trò và sự phổ biến trong công nghiệp

Do thiết kế đơn giản, khả năng vận hành an toàn và năng lực xử lý nhiều dạng chất lỏng, bơm màng khí nén được ứng dụng rộng rãi trong đa dạng lĩnh vực sản xuất như:

Công nghiệp hóa chất

Ngành thực phẩm – đồ uống

Ngành môi trường – xử lý nước thải

Sơn, mực in, keo, bùn thải, chất lỏng nhớt cao

Đặc biệt, trong các điều kiện làm việc có yêu cầu phòng chống cháy nổ hoặc đòi hỏi tiêu chuẩn an toàn cao, máy bơm màng khí nén được xem là phương án phù hợp nhất.

Lợi thế chính của bơm màng khí nén

Không sử dụng điện → đảm bảo an toàn cao trong điều kiện dễ bắt lửa

Dễ dàng tự mồi, giúp bơm lưu chất khi chưa có chất lỏng

Không bị ảnh hưởng khi chạy khô, không gặp hiện tượng quá nhiệt

Phù hợp với nhiều dạng chất bơm: hóa chất, bùn thải, chất có hạt rắn, hóa chất ăn mòn cao

2. Kết cấu cơ bản của máy bơm màng khí nén

Trước khi đi sâu vào nguyên lý làm việc, việc tìm hiểu cấu tạo cơ bản của bơm màng khí nén là rất cần thiết.

Thân máy bơm

Thân máy bơm là bộ phận chịu trách nhiệm chứa và dẫn lưu chất lỏng, thường được chế tạo từ các vật liệu như:

PP, PVDF: chống ăn mòn hóa chất cao

Hợp kim nhôm: trọng lượng nhẹ, độ bền cao, chi phí hợp lý

Inox 304/316: phù hợp ngành thực phẩm, dược phẩm

Việc lựa chọn vật liệu thân bơm phù hợp giúp đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất làm việc của thiết bị.

Màng ngăn bơm

Màng ngăn bơm đóng vai trò cốt lõi, chịu trách nhiệm tạo chuyển động hút và đẩy lưu chất.

Một số vật liệu màng phổ biến:

Teflon (PTFE): phù hợp môi trường axit, bazơ

Santoprene: đàn hồi tốt, bền

Buna-N (NBR): phù hợp dầu, nhiên liệu

Bộ van khí

Van khí được ví như trung tâm điều khiển của bơm, có nhiệm vụ phân phối khí nén luân phiên vào hai khoang khí, đảm bảo chu trình vận hành ổn định.

Van bi và đế

Cụm bi – đế bi có chức năng như van một chiều, đảm bảo lưu chất chỉ di chuyển theo một chiều, chống hồi lưu.

Bi và đế thường làm từ:

Teflon

Rubber

Thép không gỉ

Shaft

Trục truyền động có nhiệm vụ liên kết hai màng bơm, đảm bảo khi một màng đẩy thì màng còn lại sẽ hút, duy trì chu trình bơm ổn định và liên tục.

Màng bơm (Diaphragm):
Được xem là bộ phận quan trọng nhất, bao gồm hai màng đàn hồi nằm ở hai bên thân bơm, được làm từ các chất liệu như Teflon (PTFE) cho tính kháng hóa chất cao, Santoprene (Santo) cho độ bền cơ học, Buna-N (Nitrile) cho dầu mỡ, hoặc Neoprene cho chất lỏng thông thường. Màng bơm đóng vai trò tạo áp suất để vận chuyển lưu chất mà không để khí nén tiếp xúc với lưu chất.}

Bộ van khí (Air Valve):
Được ví như “bộ não” của bơm, bộ phận này điều hướng luồng khí nén giữa các buồng khí. Nó thường là van piston hoặc van trượt spool, hoạt động tự động để đảo chiều khí nén, đảm bảo quá trình vận hành ổn định mà không cần tác động từ bên ngoài.}

Bi và Đế (Ball/Seat):
Là hệ thống van một chiều, gồm viên bi (thường làm từ thép, nhựa hoặc cao su) và đế (seat) để bi ngồi khít. Có bốn bộ bi-đế: 2 tại cửa hút và hai ở cổng đẩy, giúp ngăn chặn dòng chảy ngược và kiểm soát chiều dòng chảy.}

Trục kết nối:
Là trục liên kết liên kết hai màng bơm, đảm bảo khi một màng di chuyển ra ngoài, màng kia sẽ bị kéo vào trong, tạo chuyển động đồng bộ trong quá trình làm việc của máy bơm màng khí nén.}

3. Nguyên lý làm việc chi tiết (Chu trình 2 pha)

Máy bơm màng khí nén hoạt động dựa trên độ chênh áp giữa các khoang khí và chuyển động tuần hoàn của hai màng bơm.

Pha 1: Hút trái – Xả phải

Khí nén được cấp vào khoang khí bên phải

Màng bơm bên phải di chuyển theo hướng đẩy → tạo áp suất đẩy lưu chất ra cửa xả

Đồng thời, trục liên kết kéo màng phía trái thu lại

Khoang chất lỏng bên trái tạo vùng áp suất thấp → hút lưu chất qua cửa hút vào

Chu kỳ 2: Đẩy bên trái – Hút bên phải

Van khí tự động đảo chiều, chuyển khí nén sang buồng khí phía trái

Màng bơm phía trái tạo lực đẩy chất lỏng ra cổng xả

Màng bơm phía phải co lại, sinh áp suất hút lưu chất mới

Hai chu kỳ này xảy ra luân phiên liên tục, duy trì hiệu suất làm việc ổn định và không sử dụng motor điện.

ứng dụng của bơm màng khí nén
4. Nguyên lý hoạt động của van một chiều (bi – đế)

Van 1 chiều trong bơm màng AODD bao gồm bi và đế, vận hành dựa trên lực hút và lực đẩy. Bi là quả cầu chuyển động tịnh tiến lên xuống trong buồng van, còn đế là vòng làm kín nơi bi tựa vào để đóng kín đường chất lỏng.

Trong quá trình màng bơm thực hiện hành trình hút (hút), áp suất giảm làm bi nâng lên ở cổng hút, mở đường chất lỏng chảy vào buồng bơm. Cùng lúc đó, bi ở cổng xả bị lực đẩy từ chất lỏng ép xuống đế, ngăn hiện tượng hồi lưu.
Ngược lại, khi màng đẩy, bi đầu xả mở ra để lưu chất được đẩy ra, và bi ở cổng hút tựa sát đế.

Chính nhờ nguyên lý này, máy bơm màng khí nén có khả năng tự mồi (self-priming). Ban đầu, khi bơm khô, khí nén tạo chân không mạnh mẽ, kéo chất lỏng lên từ độ sâu mà không cần châm mồi ban đầu. Cơ chế này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng như hút nước thải từ hố sâu hoặc tái khởi động hệ thống.

5. Những yếu tố quyết định hiệu suất hoạt động của bơm

Áp suất khí nén đầu vào

Khi áp suất khí nén tăng → lưu lượng bơm cũng tăng tương ứng

Tuy nhiên cần nằm trong giới hạn cho phép để tránh mòn màng

Độ nhớt của lưu chất

Chất lỏng nhớt cao → tốc độ hành trình màng giảm

Do đó cần lựa chọn kích thước bơm và chất liệu màng bơm phù hợp với đặc tính chất lỏng

Thiết kế kích thước và bố trí hệ thống ống dẫn

Đường ống quá nhỏ gây thắt nút cổ chai

Nên hạn chế co, gấp khúc để giảm tổn thất áp suất

6. Ứng dụng công nghiệp thực tế dựa trên nguyên lý hoạt động

Dựa trên khả năng vận hành linh hoạt, bơm màng khí nén được sử dụng phổ biến trong đa dạng ngành công nghiệp:

Bơm hóa chất ăn mòn: các loại axit, kiềm mạnh và dung môi (sử dụng màng Teflon kết hợp thân nhựa)

Bơm cho lĩnh vực thực phẩm và đồ uống: các loại sữa, siro, nước sốt (sử dụng thân inox đạt tiêu chuẩn vệ sinh)

Vận chuyển bùn và chất thải: bùn đặc, nước thải có hạt rắn (chịu mài mòn tốt)

7. Kết luận và lời khuyên bảo trì

Có thể thấy rằng, cơ chế vận hành của bơm màng khí nén dựa trên quá trình đảo chiều của dòng khí nén để tạo ra chu kỳ hút-đẩy liên tục, mang lại hiệu suất làm việc tối ưu nhờ cấu tạo gọn nhẹ, an toàn và phù hợp nhiều mục đích sử dụng. Điều này khiến bơm màng khí nén AODD được đánh giá là giải pháp bơm tối ưu và tin cậy cho nhiều ngành công nghiệp.

Để duy trì hiệu suất, người vận hành cần chủ động kiểm tra tình trạng màng bơm (mỗi 3-6 tháng tùy tần suất sử dụng) giúp sớm nhận biết các dấu hiệu rò rỉ trong quá trình vận hành, thay thế nếu màng bơm xuống cấp hoặc hư hỏng. Song song với việc này, kiểm tra van khí và bi-đế nhằm hạn chế sự kẹt vật liệu, cũng như duy trì nguồn cấp khí nén không lẫn tạp chất giúp kéo dài tuổi thọ bơm. Bảo trì đúng quy trình giúp giảm chi phí vận hành cũng như phòng ngừa sự cố không mong muốn. englishcourses.edu.vn

THƯ VIỆN ẢNH

Click vào để phóng to ảnh/ video dưới dạng slide