Bơm màng khí nén là gì? Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng thực tế

Bơm màng khí nén là gì và vì sao thiết bị này thường được dùng để vận chuyển hóa chất, bùn, sơn, dung môi hoặc chất lỏng có độ nhớt cao? Khác với bơm ly tâm, bơm màng sử dụng khí nén để làm hai màng bơm chuyển động qua lại, tạo chu trình hút và đẩy luân phiên. Bài viết dưới đây TRASO sẽ phân tích cấu tạo, nguyên lý vận hành, quan hệ giữa áp suất và lưu lượng, khả năng tự hút, giới hạn hạt rắn cùng cách lựa chọn vật liệu phù hợp với từng loại lưu chất.

Nội dung

Bơm màng khí nén là gì?

Bơm màng khí nén, còn gọi là bơm màng đôi khí nén hoặc AODD, là dòng bơm thể tích sử dụng khí nén làm nguồn động lực để vận chuyển chất lỏng.

Thiết bị có hai buồng bơm đặt đối xứng. Bên trong mỗi buồng là một màng đàn hồi, hai màng được liên kết bằng trục chung. Khi khí nén được cấp luân phiên vào hai phía, một màng thực hiện quá trình đẩy, màng còn lại đồng thời tạo lực hút.

Bơm màng khí nén được sản xuất với nhiều kích thước họng hút – xả để phù hợp với lưu lượng và quy mô đường ống khác nhau. Các cỡ kết nối phổ biến gồm:

Bơm màng 1 inch: Phù hợp với hệ thống có nhu cầu lưu lượng nhỏ đến trung bình.
Bơm màng 1,5 inch: Thường dùng trong dây chuyền cần lưu lượng trung bình.
Bơm màng 2 inch: Đáp ứng nhu cầu vận chuyển lưu chất với lưu lượng lớn hơn.
Bơm màng 3 inch: Phù hợp với đường ống lớn và hệ thống yêu cầu lưu lượng cao.

Dòng chất lỏng đi theo một chiều nhờ hệ thống bi và đế van hoạt động như van một chiều. Bơm không sử dụng cánh bơm, không có phớt trục tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng và không cần động cơ điện gắn tại thân bơm.

Xem thêm: So sánh bơm màng khí nén và bơm trục vít

Bơm màng khí nén khác với các dòng bơm phổ biến ở một số điểm:

Loại bơm	Nguồn dẫn động	Đặc điểm dòng chảy	Lưu chất phù hợp
Bơm màng khí nén	Khí nén	Có xung theo từng hành trình màng	Hóa chất, bùn, sơn, keo, chất lỏng nhớt
Bơm màng điện	Động cơ điện	Có xung, lưu lượng tương đối ổn định	Chất lỏng nhớt, hóa chất, vận hành liên tục
Bơm ly tâm	Động cơ điện	Dòng chảy liên tục	Chất lỏng loãng, ít hạt rắn
Bơm định lượng	Điện hoặc khí nén	Lưu lượng nhỏ, kiểm soát chính xác	Châm hóa chất theo lưu lượng xác định

Cấu tạo của bơm màng khí nén

Để hiểu đúng cách bơm hoạt động, cần tách thiết bị thành phía khí nén và phía tiếp xúc chất lỏng. Hai khu vực được ngăn cách bởi màng bơm.

Cụm điều khiển và phân phối khí

Cụm khí nén tạo chuyển động qua lại cho hai màng. Hiệu suất của cụm này phụ thuộc vào áp suất, lưu lượng và chất lượng nguồn khí cấp.

Van phân phối khí: Luân phiên đưa khí nén vào phía sau màng trái và màng phải. Van chuyển hướng khi màng hoàn thành một hành trình.
Buồng khí trung tâm: Chứa cơ cấu phân phối khí và trục liên kết, đồng thời tách nguồn khí khỏi khu vực chất lỏng.
Trục liên kết: Nối hai màng bơm. Khi một màng bị khí nén đẩy ra ngoài, trục sẽ kéo màng đối diện về phía trung tâm.
Cổng cấp khí: Tiếp nhận khí từ máy nén. Kích thước đường khí phải đáp ứng lưu lượng khí mà bơm yêu cầu, không chỉ đủ áp suất.
Cổng xả và bộ giảm thanh: Đưa khí sau sử dụng ra ngoài, đồng thời giảm tiếng ồn. Không khí ẩm có thể gây đóng băng tại bộ giảm thanh khi giãn nở nhanh.

Cụm tiếp xúc với chất lỏng

Đây là nhóm chi tiết trực tiếp chịu tác động của hóa chất, nhiệt độ, độ nhớt và hạt rắn trong lưu chất.

Hai màng bơm: Thay đổi thể tích buồng bơm để tạo lực hút và lực đẩy. Màng thường được sản xuất từ PTFE, Santoprene, EPDM, NBR hoặc vật liệu đàn hồi khác.
Buồng bơm: Là nơi chất lỏng được hút vào, lưu giữ trong một hành trình và đẩy ra ở hành trình kế tiếp.
Bi và đế van: Hoạt động như van một chiều. Bi nâng lên hoặc ép vào đế van theo chênh lệch áp suất để đóng, mở đường hút và đường xả.
Ống góp hút và xả: Phân phối chất lỏng vào hai buồng, sau đó gom dòng chất lỏng tại cửa xả chung.
Thân bơm: Có thể được sản xuất từ nhôm, gang, inox, PP, PVDF hoặc vật liệu khác. Thân phải chịu được áp suất và tương thích với lưu chất.

Nguyên lý hoạt động của bơm màng khí nén

Bơm màng khí nén hoạt động nhờ khí nén được phân phối luân phiên vào hai buồng khí, làm cặp màng chuyển động đối nghịch. Quá trình này tạo ra hai chu trình hút – đẩy liên tục để vận chuyển chất lỏng từ đầu vào đến đầu ra.

Chu trình thứ nhất: buồng trái đẩy, buồng phải hút

Trong hành trình đầu tiên, khí nén được van phân phối đưa vào phía sau màng bên trái.

Áp lực khí đẩy màng trái ra ngoài, làm thể tích buồng chất lỏng bên trái giảm.
Bi van hút bên trái ép xuống đế van, ngăn chất lỏng chảy ngược về đường hút.
Bi van xả bên trái được nâng lên, cho phép chất lỏng đi vào ống góp xả.
Trục chung đồng thời kéo màng phải về phía trung tâm.
Thể tích buồng phải tăng lên, tạo áp suất thấp để mở van hút và hút chất lỏng vào buồng.

Chu trình thứ hai: buồng phải đẩy, buồng trái hút

Khi màng hoàn thành hành trình, van khí đổi hướng và đưa khí nén sang phía sau màng phải.

Lúc này, màng phải đẩy chất lỏng ra cửa xả. Trục liên kết kéo màng trái về trung tâm, tạo áp suất thấp để hút lượng chất lỏng mới vào buồng trái. Hai chu trình lặp lại liên tục trong thời gian bơm được cấp khí.

Cơ chế bi và đế van giúp chất lỏng chỉ đi từ cửa hút đến cửa xả. Tuy nhiên, chuyển động theo từng hành trình làm lưu lượng đầu ra có xung, không hoàn toàn liên tục như bơm ly tâm.

Thông số và vật liệu quyết định khả năng làm việc của bơm

Lưu lượng tối đa chỉ là một trong nhiều dữ liệu cần kiểm tra. Muốn chọn đúng bơm phải đối chiếu đồng thời đường cong hiệu suất, điều kiện đường ống và đặc tính của chất lỏng.

Thông số	Ý nghĩa kỹ thuật	Lưu ý khi lựa chọn
Lưu lượng tối đa	Lượng chất lỏng bơm được trong một phút	Lưu lượng thực tế giảm khi tăng áp suất, độ nhớt hoặc chiều cao hút
Áp suất khí cấp	Áp lực đưa vào van phân phối khí	Không được vượt giới hạn áp suất của model
Lưu lượng khí tiêu thụ	Thể tích khí bơm cần trong một đơn vị thời gian	Dùng để kiểm tra máy nén và kích thước đường khí
Áp suất đầu xả	Tổng áp lực bơm phải thắng	Bao gồm cột áp tĩnh và tổn thất đường ống
Chiều cao tự hút	Khả năng hút chất lỏng từ vị trí thấp hơn bơm	Cần phân biệt tự hút khô và tự hút ướt
Kích thước cổng hút, xả	Đường kính kết nối chất lỏng	Không nên thu nhỏ ống hút so với cổng bơm
Kích thước hạt rắn	Đường kính hạt có thể đi qua	Hạt quá lớn dễ kẹt tại bi và đế van
Độ nhớt	Khả năng cản trở dòng chảy	Độ nhớt cao làm giảm khả năng hút và lưu lượng thực
Nhiệt độ chất lỏng	Nhiệt độ lưu chất tại đầu vào	Phải kiểm tra giới hạn của cả thân, màng và gioăng

Ứng dụng của bơm màng khí nén theo vật liệu

Vật liệu cần được lựa chọn theo thành phần cụ thể của lưu chất:

Vật liệu	Đặc tính tham khảo	Ứng dụng thường gặp
Nhôm	Nhẹ, dễ lắp đặt, phù hợp nhiều dung môi	Sơn, mực in, dầu và dung môi tương thích
Gang	Chịu va đập và mài mòn tốt	Bùn, dầu, nước thải có cặn
Inox 304/316L	Chịu nhiệt và nhiều loại hóa chất	Thực phẩm, mỹ phẩm, dung môi, hóa chất
PP	Chống được nhiều loại axit và kiềm	Xử lý hóa chất, xi mạ
PVDF	Khả năng kháng hóa chất cao hơn PP trong nhiều môi trường	Axit, hóa chất ăn mòn mạnh
PTFE	Kháng nhiều hóa chất và dung môi	Màng, bi và đế van cho hóa chất mạnh
Santoprene, EPDM, NBR	Độ đàn hồi và khả năng chịu mài mòn khác nhau	Chọn theo dầu, cồn, axit nhẹ và nhiệt độ

Lưu ý khi lắp đặt và vận hành bơm màng khí nén

Lắp đặt đúng giúp bơm duy trì khả năng tự hút, hạn chế tổn thất lưu lượng và giảm hao mòn màng, bi cùng đế van. Người vận hành cần kiểm tra đồng thời đường chất lỏng, nguồn khí và điều kiện an toàn.

Lựa chọn đường ống hút phù hợp: Đường kính ống hút nên bằng hoặc lớn hơn họng hút của bơm. Thu nhỏ đường ống có thể làm tăng tổn thất áp suất và giảm khả năng hút lưu chất.
Giữ đường hút ngắn và kín: Hạn chế co, van và đoạn ống gấp khúc tại đầu hút. Các mối nối phải kín để tránh không khí lọt vào, gây mất mồi hoặc giảm lưu lượng.
Xử lý nguồn khí trước khi cấp vào bơm: Nên lắp bộ lọc, điều áp và đồng hồ áp suất để loại bỏ nước, tạp chất và kiểm soát khí cấp. Đường khí cũng phải đủ tiết diện để đáp ứng lượng khí tiêu thụ của model.
Không vượt quá áp suất cho phép: Áp suất khí cấp phải nằm trong giới hạn ghi trên catalogue. Cấp khí quá cao làm tăng tốc độ chu kỳ, gây hao mòn màng, van khí và các chi tiết chuyển động.
Lắp bộ giảm xung khi cần: Dòng chảy của bơm màng có dao động theo từng hành trình. Bộ giảm xung giúp ổn định áp suất, hạn chế rung đường ống và giảm nguy cơ búa nước.
Thực hiện nối đất đúng kỹ thuật: Khi bơm dung môi hoặc lưu chất dễ cháy, cần nối đất cho bơm, đường ống và thiết bị liên quan để hạn chế nguy cơ tích tụ tĩnh điện.
Kiểm tra phụ tùng định kỳ: Màng bơm, bi, đế van, gioăng và bộ giảm thanh cần được kiểm tra theo tần suất vận hành. Khi lưu lượng giảm, bơm chạy không đều hoặc tiêu thụ khí tăng, cần dừng máy để xác định nguyên nhân.

Chọn bơm màng khí nén GODO theo điều kiện thực tế

Hiểu bơm màng khí nén là gì mới chỉ là bước đầu. Để chọn đúng model, cần xác định tên và thành phần lưu chất, độ nhớt, nhiệt độ, kích thước hạt rắn, lưu lượng yêu cầu, chiều cao hút, áp suất đầu xả, chiều dài đường ống và điều kiện lắp đặt.

TRASO sẽ hỗ trợ đối chiếu vật liệu thân, màng, bi, đế van, kiểm tra đường cong hiệu suất và xác định lượng khí tiêu thụ. Liên hệ TRASO để được tư vấn model bơm màng khí nén phù hợp với hệ thống, hạn chế chọn dư công suất hoặc sử dụng sai vật liệu.

LIÊN HỆ ĐỂ NHẬN TƯ VẤN TỪ TRASO

CÔNG TY TNHH TRASO

————————————–

Địa chỉ: Số 14 Ngõ 6/309 TDP Bình Minh, Xã Gia Lâm, TP Hà Nội, Việt Nam.

Hotline: 0907.085.787

Email: info@godobommang.com.vn