Bơm Piston

 

Bơm piston

Nếu bơm bánh răng, bơm cánh gạt được lựa chọn cho các hệ thống cần áp suất thấp thì bơm piston được thiết kế dùng cho những máy móc áp cao. Đó cũng chính là bơm được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thủy lực hiện nay. Cùng tham khảo nội dung dưới đây để biết được cách phân loại và lựa chọn thiết bị này.

Bơm piston là gì?

Bơm là thiết bị thủy lực rất quan trọng. Nó xuất hiện trong các hệ thống thủy lực từ quy mô nhỏ đến lớn.

Cũng giống như các loại bơm khác thì bơm piston thủy lực luôn đóng vai trò trung tâm của hệ thống. Nhiều người ví von nó như là một trái tim. Bơm thực hiện chức năng hút dầu được cung cấp từ bể chứa, thùng dầu và bơm đẩy dòng chất có áp, lưu lượng xác định đi vào trong đường ống đến với van, xi lanh để vận hành. Nếu trái tim khỏe thì hệ thống sẽ thông suốt, ổn định và đạt hiệu quả cao khi làm việc.

Đây là loại bơm áp suất cao mà chúng ta có thể dễ dàng tìm kiếm trên thị trường với kích thước, công suất bơm khác nhau. Lưu chất làm việc của bơm đa dạng: Nước, dầu, nhớt, các hóa chất…

Bơm piston thủy lực được kết nối với motor nên trong thời gian 1 phút, motor quay vài nghìn vòng thì lượng chất lỏng được hút vào, đẩy ra liên tục nên đạt được lưu lượng và áp suất theo yêu cầu của người dùng.

Một bơm thủy lực loại piston có thể làm việc với áp từ 50 psi-500 psi, mã lực đạt từ 1-500, tốc độ từ 1gpm-700 gpm. Đây cũng chính là lựa chọn hàng đầu của các khách hàng, các kỹ sư khi cần 1 thiết bị có khả năng hoạt động liên tục, tần suất cao, áp lực lớn và lưu lượng ổn định.

Nguyên lý hoạt động của bơm piston

Bơm piston hoạt động dựa trên nguyên lý: Thay đổi thể tích. Tức nghĩa là, quá trình hút chất lỏng thủy lực hay đẩy lưu chất đều phụ thuộc vào sự thay đổi thể tích công tác trong bơm. Nó được thực hiện nhờ vào các piston chuyển động tịnh tiến qua lại ở bên trong xi lanh.

Động cơ (motor) sẽ được kết nối với trục của bơm. Trong khoang bơm sẽ có các piston. Đầu của piston sẽ tỳ trên đĩa nghiêng. Khi động cơ quay thì trục bơm sẽ quay và kéo theo các piston quay. Lúc này đĩa nghiêng sẽ nghiêng 1 góc cố định làm piston tịnh tiến trong khoang bơm.

Ở nửa vòng quay đầu, các piston sẽ dịch chuyển để tạo nên những khoảng trống làm giảm áp suất và hút dòng chất đi vào. Nửa vòng còn lại, piston chuyển động làm thể tích bơm giảm đi, dầu thủy lực sẽ được ép ra ngoài.

Nếu người dùng muốn thay đổi lưu lượng của bơm thì chỉ cần điều chỉnh góc nghiêng của đĩa nghiêng, rất đơn giản.

Phân loại bơm piston

Người ta sẽ phân bơm piston thủy lực thành 2 loại chính đó là: bơm piston hướng kính và hướng trục.

Bơm piston hướng kính (Hướng tâm)

Bơm piston hướng kính hay còn gọi là bơm hướng tâm là một thiết bị cũng được sử dụng phổ biến tại Việt Nam. Đặc điểm của nó là các piston trong bơm đều chuyển động hướng tâm với trục quay của rotor.

Lưu lượng của bơm này sẽ phụ thuộc vào số lượng piston

Có một điều mà chúng tôi muốn lưu ý với khách hàng đó là bơm thủy lực piston hướng kính cấu trúc phức tạp nên chế tạo khó khăn, kích thước lớn nên khi di chuyển khá cồng kềnh.

Cấu tạo của loại bơm này gồm các bộ phận như: Phanh hãm phớt làm kín, piston, rotor, stator, buli khớp nối, vòng bi vành nổi, vành nổi, vòng bi đỡ trục, bệ trượt,  vành trượt điều khiển vành nổi, vỏ bơm, nắp bơm, trục bơm, đường dẫn dầu, đường xả dầu, trục phân phối dầu, phớt làm kín cổ trục bơm, cần điều khiển độ lệch tâm.

Do cấu tạo bơm có vành nổi và rotor bị lệch 1 khoảng nhất định nên khi rotor quay sẽ kéo theo piston vừa chuyển động tịnh tiến trong xi lanh vừa quay theo rotor.

+ Quá trình hút: Các piston sẽ dịch chuyển hướng ra khỏi tâm rotor ở vị trí cung phía trên. Lúc này, thể tích xi lanh tăng nhưng áp suất lại giảm. Dầu sẽ được hút đi qua trục phân phối ở tâm rotor đến các lỗ dẫn dầu và đi vào bên trong xi lanh.

+ Quá trình đẩy: Các piston sẽ dịch chuyển về cung phía dưới thì bị các vành nổi ép piston chuyển động hướng tâm. Lúc này, trên trục phân phối sẽ có đường dầu nên dầu sẽ được đẩy vào đó rồi dẫn ra ngoài thông qua ống phân phối.

Bơm piston hướng trục

Đặc điểm của loại bơm thủy lực piston hướng trục đó là: Các piston sẽ được bố trí đặt song song với trục quay của bơm. Chúng được truyền động thông qua đĩa nghiêng hoặc khớp. Các piston sẽ tỳ sát vào đĩa nghiêng nên chúng sẽ đồng thời vừa chuyển động quay của rotor vừa chuyển động tịnh tiến piston.

Cấu tạo bơm piston hướng trục gồm có các bộ phận như: Lò xo, piston, rotor, vỏ bơm, nắp cố định, đĩa nghiêng, gờ ngăn, đĩa phân phối có 2 khoang chứa dầu thiết kế hình bán nguyệt.

Nếu so với bơm piston hướng kính thì bơm hướng trục có kích thước nhỏ hơn khoảng 2 lần dù có cùng thông số áp hay lưu lượng. Trong thiết kế bơm, khoang đẩy và khoang hút dạng hình bán nguyệt được bố trí riêng biệt nhau trên đĩa van. Người ta có thể chế tạo van với kích thước lớn hơn để nâng cao số vòng quay cũng tăng lưu lượng mà không làm tăng kích thước chung của bơm.

Bên cạnh đó, nó còn mang tại sự tin cậy cao khi làm việc. Vì thế mà bơm thường được dùng cho những công việc yêu cầu thay đổi momen nhỏ, số vòng quay trên 1 đơn vị thời gian lớn.

Bơm piston trục thẳng (Axial piston pump)

Loại bơm thủy lực piston trục thẳng là bơm các có các piston dịch chuyển tịnh tiến cùng phương với trục của bơm. Lưu lượng của bơm sẽ được thay đổi dễ dàng nhờ vào việc điều chỉnh đĩa nghiêng nên trong 1 số trường hợp người ta gọi là bơm piston đĩa nghiêng trục thẳng.

Bơm piston trục cong (Bent axis piston pump)

Bơm thủy lực piston cong là loại mà các piston bên trong sẽ chuyển động tịnh tiến lệch so với phương của trục bơm 1 góc xác định là Anpha (α). Đặc điểm của bơm này đó là:

+ Trọng lượng: 5kg – 88kg.

+ Áp suất làm việc tối đa: 400 bar hoặc cao hơn tùy loại.

+ Lưu lượng làm việc: Dao động từ 11.6 CC/V -160 CC/V.

+ Tốc độ: 1900 rpm – 6000 rpm.

Một số cách phân loại khác

Ngoài cách phân chia dựa trên cấu trúc và đặc điểm hoạt động thì người ta còn chia các bơm piston dựa trên

Theo hành trình tác động

Tác dụng đơn

Bơm piston tác dụng đơn có hoạt động không quá phức tạp khi trong 1 chu kỳ quay nó chỉ thực hiện 1 lần hút- đẩy chất lỏng.

Khi hút: Nhờ được truyền lực từ bên ngoài theo chiều kim đồng hồ mà trục quay của bơm quay. Nó kéo theo piston di chuyển xuống dưới trong xi lanh, tạo chân không tại buồng van và xi lanh. Van hút sẽ mở ra để lưu chất đi vào xy lanh và buồng van.

Khi đẩy: Trục quay của bơm sẽ quay theo chiều kim đồng hồ, các piston trong bơm sẽ chuyển động tịnh tiến theo chiều đi lên để ép lưu chất trong xi lanh và buồng. Van đẩy mở cửa và van hút đóng lại. Piston lại tiếp tục di chuyển để đẩy lưu chất ra ngoài thông qua cửa đẩy.

Tác dụng kép

Bơm piston tác dụng kép là loại bơm có 2 van hút và 2 van đẩy. Khi piston bên trong xi lanh bơm dịch chuyển về bên trái thì cũng là lúc buồng bên trái thực hiện quá trình đẩy và buồng bên phải sẽ thực hiện hút.

Khi piston di chuyển về bên phải thì buồng bên phải sẽ thực hiện quá trình hút và buồng bên phải sẽ thực hiện đẩy. Bơm piston kép là trong 1 chu kỳ quay bơm thực hiện 2 quá trình đẩy-hút.

Theo nguồn gốc xuất xứ

Ta có các loại bơm piston được chia theo xuất xứ như:

Bơm piston Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ, Đức, Ytalia…

Tùy vào những yêu cầu về áp suất, lưu lượng, số vòng quay, kích cỡ cũng như giá thành, độ bền bỉ mà người mua có thể cân nhắc lựa chọn thiết bị đến từ những thương hiệu uy tín như Haskel, Nachi, Hydrolux, Besko, Cesko, Rexroth…

Ưu và nhược điểm của bơm piston

Bơm piston cũng có những điểm ưu việt và những nhược điểm nhỏ tương tự như bơm nhông hay bơm lá mà chúng tôi đã giới thiệu trước đây.

Ưu điểm của bơm piston

Đầu tiên, bơm piston đảm bảo hiệu suất cao, tổn thất lưu lượng không đáng kể nên có thể tiết kiệm được chi phí cho người dùng và hiệu quả vận hành cho hệ thống.

Bơm có khả năng tự hút khá tốt. Chính áp lực cao của các xi lanh trong bơm sẽ giúp dòng lưu chất được di chuyển linh hoạt, nhanh hơn so với các thiết bị khác.

Điểm đổi bật của loại piston bơm cao áp đó là có thể điều chỉnh được lưu lượng làm việc của bơm theo yêu cầu của từng giai đoạn khác nhau.

Vỏ bơm được làm từ các vật liệu tốt nhất như: thép, inox sẽ giúp thiết bị chống chịu được lực va đập cũng như sự ăn mòn

Bên cạnh đó, bơm còn có thể làm giảm tối đa những rung động trong máy thủy lực khi làm việc với mức áp suất cao.

Bơm có nhiều loại như: Bơm piston đơn, kép, bơm trục cong, bơm trục thẳng, bơm hướng kính để khách hàng có thể lựa chọn dễ dàng.

Tuổi thọ của bơm khá tốt tuy nhiên người dùng cần phải chú ý để bơm không làm việc quá tải, dầu thủy lực phải sạch và sắp xếp vệ sinh bảo dưỡng bơm định kỳ để tăng độ bền.

Nhược điểm của bơm piston

Tất nhiên, những bơm piston thủy lực cũng sẽ có nhược điểm mà các kỹ sư, hãng sản xuất đang tìm kiếm giải pháp để khắc phục như:

+ Cấu trúc của bơm phức tạp với nhiều chi tiết, bộ phận. Tổng thể thì bơm có kích thước lớn, trọng lượng nặng hơn nếu so với các loại bơm khác.

+ Tuy có hiệu quả làm việc tốt nhưng giá thành cao là một điều khiến nhiều người cân nhắc.

+ Bên trong các xi lanh của bơm sẽ thường xảy ra hiện tượng lưu lượng dòng chất di chuyển không đồng bộ, áp suất không ổn định.

Ứng dụng của bơm thủy lực piston

Bơm piston là thiết bị đóng vai trò trung tâm của các hệ thống thủy lực của máy xúc, máy ủi, máy đào, máy ép, máy nghiền, máy phun, máy dập, máy chấn… với chế độ làm việc nặng nhọc, khắc nghiệt và yêu cầu tần suất cao.

Bơm piston thích hợp để hút và đẩy các dòng lưu chất như: hóa chất, dầu, nước, nhớt… Chính vì thế mà nó được dùng nhiều trong các nhà máy sản xuất tôn, vật liệu xây dựng, xử lý rác thải, sản xuất và lắp ráp xe ô tô- xe cơ giới, cơ khí chế tạo máy, luyện kim…

Bên cạnh đó, các ngành công nghiệp hóa chất, sản xuất dầu mỏ, khai thác khoáng sản hay trên các công trình xây dựng cầu đường, người ta cũng thường sử dụng bơm piston áp lực cao để làm việc.

Cách lựa chọn bơm thủy lực piston

Bơm piston chỉ phù hợp với những hệ thống yêu cầu áp suất lớn và lưu lượng bơm ở mức tương đối. Sau khi người dùng xác đinh được loại bơm thì tiếp theo sẽ phải tính toán các thông số cơ bản như:

Lưu lượng riêng (lưu lượng của bơm trên 1 đơn vị vòng quay):

Q = q x n

n là số vòng quay. Q là lưu lượng và q là lưu lượng riêng. Đơn vị của lưu lượng thông thường là lít/phút hoặc m³/h.

Áp suất của bơm (thông số này sẽ thể hiện được khả năng tạo momen và lực đẩy của bơm):

P = F / S

Trong đó S là diện tích piston, F là lực tạo ra và P chính là áp suất.

Hoặc khách hàng có thể tính toán bằng công thức:

N = P / (Q x 612)

Q là lưu lượng, P là áp suất và N là công suất của bơm.

Sau đó sẽ cân nhắc loại bơm có thông số như thế nào

+ Đối với những công việc có áp suất từ 210 bar đến 450 bar, lưu lượng bơm lớn từ 15cc – 200cc thì nên chọn bơm piston thủy lực hướng trục.

+ Đối với những hệ thống cần áp suất làm việc lớn từ 450 bar – 700 bar và lưu lượng bơm tương đối thấp 20cc thì nên chọn bơm piston hướng kính.

Những hãng sản xuất nổi tiếng trên thế giới với kinh nghiệm và uy tín lâu năm sẽ mang đến những sản phẩm bơm đáp ứng 100% các yêu cầu về giá, lưu lượng và áp lực, tuổi thọ.

Khách hàng nên lựa chọn bơm piston thủy lực chính hãng đến từ các nhà phân phối uy tín để an tâm khi sử dụng lâu dài nhé.