Bơm bánh răng ăn khớp trong và ăn khớp ngoài là hai loại bơm thể tích phổ biến trong hệ thống vận chuyển dầu nhớt, dầu FO/DO, nhựa đường, hóa chất và chất lỏng có độ nhớt cao. Bơm ăn khớp ngoài có kết cấu gọn, phù hợp nhiều hệ thống dầu công nghiệp. Bơm ăn khớp trong thường có lợi thế khi vận chuyển chất lỏng rất nhớt, cần dòng chảy tương đối êm và tốc độ quay thấp.
Lựa chọn sai kiểu bơm có thể gây tiếng ồn lớn, mòn bánh răng nhanh, tụt lưu lượng hoặc làm tăng chi phí vận hành. Để chọn đúng thiết bị, kỹ sư cần so sánh nguyên lý hoạt động, độ nhớt, áp suất, tốc độ quay và đặc điểm chất lỏng. Tham khảo các dòng bơm bánh răng công nghiệp để lựa chọn thiết bị phù hợp với hệ thống.
1. Nguyên lý bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài (External Gear Pump) sử dụng hai bánh răng có kích thước tương đương, đặt cạnh nhau trong một thân bơm có khe hở gia công chính xác. Một bánh răng được dẫn động bởi động cơ, bánh răng còn lại quay theo nhờ sự ăn khớp giữa các răng.
Khi hai bánh răng quay, các khoang giữa răng và thành vỏ bơm lần lượt mở ra tại cửa hút, tạo điều kiện để chất lỏng đi vào. Chất lỏng được giữ trong các khoang này và vận chuyển dọc theo hai phía thành vỏ đến cửa xả.
Tại cửa xả, các răng bánh răng ăn khớp trở lại, làm giảm thể tích khoang chứa và đẩy chất lỏng ra đường ống. Dòng chất lỏng không đi xuyên qua vùng hai bánh răng đang ăn khớp.
Đặc điểm cấu tạo của bơm ăn khớp ngoài
- Hai bánh răng quay ngược chiều nhau trong thân bơm.
- Kết cấu tương đối gọn, thuận tiện lắp đặt trong hệ thống công nghiệp.
- Lưu lượng lý thuyết tỷ lệ với thể tích dịch chuyển mỗi vòng và tốc độ quay.
- Có khả năng tạo áp suất để vận chuyển chất lỏng qua đường ống có trở lực.
- Hiệu suất thể tích phụ thuộc độ nhớt, khe hở trong bơm, tốc độ và chênh lệch áp suất.
- Có thể sử dụng bánh răng thẳng, bánh răng nghiêng hoặc răng xương cá tùy thiết kế.
Trong các ứng dụng dầu công nghiệp, bơm ăn khớp ngoài thường được sử dụng để chuyển dầu giữa bồn chứa, cấp dầu cho thiết bị hoặc tuần hoàn chất lỏng trong dây chuyền.
Đối với hệ thống thủy lực, bơm bánh răng ngoài cũng được sử dụng phổ biến, nhưng phải lựa chọn đúng dòng bơm có áp suất và kết cấu phù hợp với hệ thống thủy lực.
Một đặc điểm quan trọng là bơm bánh răng ngoài tạo lưu lượng theo từng khoang răng. Vì vậy, dao động lưu lượng và tiếng ồn có thể xuất hiện, tùy hình dạng răng, số răng, tốc độ quay và điều kiện vận hành.
2. Nguyên lý bơm bánh răng ăn khớp trong
Bơm bánh răng ăn khớp trong (Internal Gear Pump), còn gọi là bơm bánh răng nội, sử dụng một bánh răng nhỏ ăn khớp với vành răng trong của bánh răng lớn hơn. Hai bánh răng có tâm quay lệch nhau.
Ở thiết kế bánh răng nội có vành trăng khuyết, một chi tiết hình lưỡi liềm (crescent) được bố trí giữa hai bánh răng để phân tách vùng hút và vùng đẩy.
Khi bánh răng quay, thể tích các khoang chứa chất lỏng tăng tại cửa hút, cho phép chất lỏng đi vào buồng bơm. Chất lỏng được vận chuyển trong các khoang giữa răng và chi tiết phân cách đến cửa xả.
Tại vùng cửa xả, thể tích khoang giảm dần khi các răng ăn khớp, đẩy chất lỏng ra ngoài.
Đặc điểm của bơm bánh răng nội
- Bánh răng nhỏ và vành răng trong quay quanh hai tâm lệch nhau.
- Có thể tạo dòng chảy tương đối đều, với mức dao động phụ thuộc thiết kế cụ thể.
- Phù hợp để xem xét cho chất lỏng có độ nhớt cao.
- Có thể vận hành ở tốc độ thấp để cải thiện khả năng nạp đầy buồng bơm.
- Thường được sử dụng trong hệ thống vận chuyển nhựa đường, dầu đặc, keo và chất lỏng nhớt.
- Cần kiểm tra khe hở, vật liệu và khả năng chịu nhiệt khi vận chuyển sản phẩm nóng.
Ngoài kiểu bánh răng nội có crescent, còn có bơm gerotor. Thiết kế này sử dụng rotor trong và rotor ngoài có số thùy khác nhau, tạo các khoang thể tích thay đổi khi quay. Gerotor cũng thuộc nhóm bơm thể tích sử dụng nguyên lý ăn khớp trong, nhưng cấu tạo không nhất thiết có chi tiết trăng khuyết.
Không phải mọi bơm bánh răng nội đều có cùng khả năng chịu áp suất, độ nhớt hoặc nhiệt độ. Những giới hạn này phụ thuộc kết cấu cụ thể của từng dòng sản phẩm.
3. Bảng so sánh bơm bánh răng ăn khớp trong và ăn khớp ngoài
Bảng dưới đây tổng hợp những khác biệt kỹ thuật cơ bản giữa hai nguyên lý bơm. Các nhận xét mang tính định hướng lựa chọn, không thay thế đường đặc tính và giới hạn vận hành của từng model.
| Tiêu chí | Bơm bánh răng ăn khớp ngoài | Bơm bánh răng ăn khớp trong |
|---|---|---|
| Cấu tạo | Hai bánh răng kích thước tương đương, ăn khớp bên ngoài. | Bánh răng nhỏ ăn khớp với vành răng trong, hai tâm lệch nhau; một số thiết kế có crescent. |
| Tốc độ thường dùng | Thường phù hợp với tốc độ từ trung bình đến cao khi độ nhớt và điều kiện hút cho phép. | Thường được lựa chọn ở tốc độ thấp đến trung bình, đặc biệt với chất lỏng rất nhớt. |
| Độ nhớt phù hợp | Phù hợp nhiều loại dầu và chất lỏng nhớt, tùy khe hở và thiết kế. | Có lợi thế trong nhiều ứng dụng chất lỏng độ nhớt rất cao. |
| Khả năng tự hút | Có khả năng tự hút khi bơm được mồi và điều kiện đường hút phù hợp. | Có khả năng tự hút tốt trong nhiều cấu hình, phụ thuộc độ nhớt và tốc độ. |
| Độ ồn và xung áp | Có thể xuất hiện dao động lưu lượng và tiếng ồn do quá trình ăn khớp răng. | Nhiều thiết kế có dòng chảy tương đối êm, nhưng vẫn có dao động áp suất. |
| Áp suất | Có nhiều thiết kế phù hợp ứng dụng áp suất cao, đặc biệt trong thủy lực. | Áp suất cho phép phụ thuộc kết cấu, vật liệu và điều kiện vận hành. |
| Chất lỏng có hạt rắn | Không phù hợp với hạt rắn gây mài mòn hoặc kẹt bánh răng. | Cũng cần hạn chế hạt rắn; một số thiết kế có khả năng xử lý tạp chất mềm phù hợp. |
| Bảo trì | Kết cấu tương đối đơn giản, thuận tiện kiểm tra bánh răng, trục và phớt. | Cần kiểm tra thêm khe hở giữa các bánh răng và chi tiết phân cách nếu có. |
| Giá thành tương đối | Thường có lợi thế về chi phí ở nhiều cấu hình tiêu chuẩn. | Có thể có chi phí cao hơn do kết cấu và yêu cầu gia công. |
Điểm khác biệt lớn nhất không nằm ở việc loại nào luôn tốt hơn, mà ở khả năng đáp ứng độ nhớt, áp suất và lưu lượng tại điều kiện vận hành thực tế.
Ví dụ, một hệ thống chuyển dầu có độ nhớt vừa phải và cần kết cấu gọn có thể ưu tiên bơm ăn khớp ngoài. Ngược lại, hệ thống chuyển nhựa đường nóng hoặc keo rất đặc có thể cân nhắc bơm bánh răng nội chạy chậm.
Để đánh giá chính xác, cần xác định độ nhớt tại nhiệt độ vận hành, áp suất chênh lệch, tốc độ quay và khả năng cấp chất lỏng đến cửa hút.
4. Khi nào chọn bơm ăn khớp ngoài, khi nào chọn ăn khớp trong?
Việc lựa chọn phải dựa trên tính chất chất lỏng và yêu cầu công nghệ. Hai kiểu bơm có những vùng ứng dụng giao nhau, vì vậy không nên phân loại chỉ theo tên chất lỏng.
Trường hợp nên chọn bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Bơm bánh răng ngoài là phương án phù hợp để xem xét cho các hệ thống dầu công nghiệp cần vận chuyển lưu lượng ổn định, kết cấu gọn và thuận tiện bảo trì.
- Dầu nhớt công nghiệp: Chuyển dầu giữa các bồn chứa, cấp dầu cho thiết bị và hệ thống tuần hoàn.
- Dầu DO: Vận chuyển và cấp dầu trong hệ thống nhiên liệu khi độ nhớt, vật liệu và điều kiện an toàn phù hợp.
- Dầu FO: Có thể sử dụng khi độ nhớt tại nhiệt độ vận hành nằm trong giới hạn thiết kế của bơm.
- Dầu thủy lực: Sử dụng dòng bơm bánh răng ngoài chuyên dụng có thông số áp suất và lưu lượng phù hợp.
- Dầu bôi trơn: Cấp dầu và tuần hoàn trong các hệ thống cơ khí, hộp giảm tốc hoặc thiết bị công nghiệp.
- Chất lỏng công nghiệp có độ nhớt phù hợp: Có thể xem xét cho một số loại sơn, hóa chất hoặc chất lỏng công nghệ sau khi kiểm tra khả năng tương thích vật liệu.
Ưu điểm của phương án này là dễ lựa chọn theo lưu lượng, áp suất và tốc độ, đặc biệt khi nhà máy cần thiết bị phục vụ vận chuyển dầu hoặc tuần hoàn chất lỏng.
Trường hợp nên chọn bơm bánh răng ăn khớp trong
Bơm bánh răng nội thường được cân nhắc khi chất lỏng có độ nhớt cao, cần vận hành ở tốc độ thấp hoặc yêu cầu hạn chế dao động dòng chảy.
- Nhựa đường: Vận chuyển nhựa đường nóng trong hệ thống có kiểm soát nhiệt độ và độ nhớt.
- Dầu FO độ nhớt cao: Phù hợp để đánh giá khi dầu cần gia nhiệt và vận chuyển qua đường ống có trở lực lớn.
- Mật rỉ: Có thể xem xét với sản phẩm nhớt, đồng nhất và ít tạp chất rắn gây mài mòn.
- Keo công nghiệp: Phù hợp với một số loại keo đặc khi vật liệu bơm và đặc tính lực cắt đáp ứng yêu cầu sản phẩm. Với keo nhạy cảm lực cắt hoặc thực phẩm đặc, tham khảo thêm bơm cánh khế Beluno.
- Sơn và nhựa lỏng: Có thể lựa chọn theo độ nhớt, khả năng tương thích hóa học và yêu cầu kiểm soát dòng chảy.
- Chất lỏng dễ đông đặc: Cân nhắc cấu hình có gia nhiệt hoặc bảo ôn để duy trì độ nhớt thích hợp.
Đối với hóa chất, cần kiểm tra khả năng tương thích của thân bơm, bánh răng, trục, phớt và gioăng. Với chất lỏng dễ cháy, hệ thống điện, làm kín và bảo vệ phải đáp ứng yêu cầu an toàn của khu vực lắp đặt.
Những thông số cần xác định trước khi đặt mua
Phòng mua hàng và kỹ sư bảo trì nên thống nhất các dữ liệu kỹ thuật trước khi lựa chọn thiết bị:
- Tên chất lỏng và thành phần hóa học.
- Độ nhớt tại nhiệt độ vận hành thực tế.
- Nhiệt độ thấp nhất và cao nhất trong quá trình sử dụng.
- Lưu lượng yêu cầu theo m³/h hoặc lít/phút.
- Áp suất chênh lệch giữa cửa xả và cửa hút.
- Điều kiện đường hút, chiều dài và đường kính ống.
- Thời gian vận hành liên tục hoặc gián đoạn.
- Yêu cầu vật liệu, phớt làm kín và nguồn điện.
Đối với chất lỏng có độ nhớt thay đổi mạnh theo nhiệt độ, cần tính toán tại điều kiện bất lợi nhất. Xem thêm bài cách chọn bơm bánh răng theo độ nhớt, nhiệt độ, áp suất để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến điểm làm việc.
5. Bơm bánh răng ăn khớp ngoài Beluno MRB – Singapore
Công ty TNHH Thương mại và Công nghiệp Động Lực hiện phân phối dòng bơm bánh răng ăn khớp ngoài Beluno MRB, thương hiệu Beluno – Singapore, bảo hành 12 tháng.
Dòng MRB sử dụng kết cấu bánh răng xương cá, phục vụ các ứng dụng vận chuyển dầu và chất lỏng công nghiệp có độ nhớt phù hợp.
Thiết kế răng xương cá giúp quá trình ăn khớp diễn ra liên tục hơn so với một số cấu hình răng thẳng, góp phần hạn chế dao động trong quá trình truyền động. Hiệu quả thực tế còn phụ thuộc tốc độ, áp suất, độ nhớt và điều kiện lắp đặt.
Áp suất làm việc tối đa: 10 bar đối với các model MRB thông thường. Riêng MRB18.3 và MRB33.3 có áp suất làm việc tối đa 14,5 bar.
Dòng sản phẩm có nhiều lựa chọn lưu lượng, công suất và kích thước họng, đáp ứng nhu cầu vận chuyển chất lỏng trong các hệ thống công nghiệp có quy mô khác nhau.
Bảng chọn nhanh bơm bánh răng Beluno MRB
| Model | Công suất | Lưu lượng | Tốc độ (v/ph) | Họng |
|---|---|---|---|---|
| MRB18.3 | 1,5 kW | 1,1 m³/h | 1450 | DN20 |
| MRB33.3 | 2,2 kW | 2 m³/h | 1450 | DN20 |
| MRB55 | 2,2 kW | 3,3 m³/h | 1450 | DN25 |
| MRB83.3 | 4 kW | 5 m³/h | 1450 | DN40 |
| MRB133 | 5,5 kW | 8 m³/h | 960 | DN50 |
| MRB200 | 11 kW | 12 m³/h | 1450 | DN50 |
| MRB300 | 15 kW | 18 m³/h | 960 | DN80 |
| MRB483.3 | 22 kW | 29 m³/h | 1450 | DN80 |
| MRB633 | 30 kW | 38 m³/h | 960 | DN100 |
| MRB960 | 45 kW | 58 m³/h | 1450 | DN100 |
| MRB1200 | 55 kW | 72 m³/h | 740 | DN150 |
| MRB1600 | 75 kW | 96 m³/h | 980 | DN150 |
| MRB1800 | 90 kW | 108 m³/h | 740 | DN200 |
| MRB2500 | 110 kW | 150 m³/h | 980 | DN200 |
| MRB2850 | 132 kW | 171 m³/h | 740 | DN250 |
| MRB3800 | 160 kW | 228 m³/h | 980 | DN250 |
| MRB4100 | 185 kW | 246 m³/h | 740 | DN250 |
| MRB5400 | 220 kW | 324 m³/h | 980 | DN250 |
| MRB5600 | 250 kW | 336 m³/h | 740 | DN350 |
| MRB7000 | 280 kW | 420 m³/h | 740 | DN350 |
| MRB7600 | 280 kW | 456 m³/h | 980 | DN350 |
| MRB9600 | 355 kW | 576 m³/h | 980 | DN350 |
Hướng dẫn sử dụng bảng: Trước tiên, xác định lưu lượng và áp suất làm việc của hệ thống. Sau đó, đối chiếu công suất, tốc độ và kích thước họng để sàng lọc model phù hợp.
Lưu lượng thực tế của bơm bánh răng phụ thuộc độ nhớt, áp suất chênh lệch và tổn thất rò rỉ nội bộ. Vì vậy, cần kiểm tra khả năng đáp ứng tại điều kiện vận hành cụ thể, không lựa chọn chỉ dựa trên lưu lượng trong bảng.
Đối với chất lỏng rất đặc, cần đặc biệt quan tâm đến khả năng nạp đầy buồng bơm. Tốc độ quay phải phù hợp với độ nhớt và điều kiện cấp liệu tại cửa hút.
Phương án cung cấp: Công ty Động Lực hiện có sẵn dòng bơm bánh răng ăn khớp ngoài Beluno MRB. Với nhu cầu bơm bánh răng ăn khớp trong cho chất lỏng có độ nhớt rất cao hoặc yêu cầu vận hành êm, khách hàng có thể liên hệ để được tư vấn phương án kỹ thuật phù hợp.
6. Lưu ý lắp đặt và vận hành bơm bánh răng
Cả bơm bánh răng ăn khớp trong và ăn khớp ngoài đều thuộc nhóm bơm thể tích. Vì vậy, việc bố trí thiết bị bảo vệ và thiết kế đường ống có ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của bơm.
Lắp van an toàn hoặc van xả áp
Bơm bánh răng có khả năng tiếp tục đẩy chất lỏng khi trở lực đường ống tăng. Do đó, hệ thống phải có van an toàn hoặc phương án xả áp được lựa chọn theo áp suất cho phép của bơm và đường ống.
Đường xả áp cần được bố trí đến vị trí an toàn, phù hợp tính chất chất lỏng và phương án công nghệ. Không vận hành bơm khi đường xả bị đóng kín mà không có cơ cấu bảo vệ quá áp hoạt động.
Bố trí lọc đầu hút phù hợp
Bánh răng và thân bơm có các khe hở làm việc nhỏ. Hạt rắn có thể gây xước bề mặt, tăng mài mòn hoặc làm kẹt cơ cấu quay.
Nên bố trí lọc đầu hút phù hợp với đặc tính chất lỏng và yêu cầu bảo vệ bơm. Bộ lọc cần có diện tích đủ lớn để hạn chế tổn thất áp suất, đặc biệt với dầu nhớt hoặc chất lỏng đặc.
Cần vệ sinh lọc định kỳ và kiểm tra chênh lệch áp suất qua lọc khi hệ thống có thiết bị đo phù hợp.
Không vận hành bơm khi thiếu chất lỏng
Trong nhiều thiết kế, chất lỏng được bơm đồng thời tham gia bôi trơn và làm mát các bề mặt làm việc. Chạy khô có thể gây tăng nhiệt, hỏng phớt và mài mòn bánh răng.
Trước khi khởi động, cần thực hiện quy trình mồi bơm theo hướng dẫn của nhà sản xuất, kiểm tra nguồn cấp và bảo đảm đường hút thông suốt.
Gia nhiệt khi vận chuyển chất lỏng đặc
Với dầu FO, nhựa đường hoặc sản phẩm có độ nhớt tăng mạnh khi nhiệt độ giảm, gia nhiệt có thể giúp giảm tổn thất đường ống và cải thiện khả năng hút.
Hệ thống có thể sử dụng bồn gia nhiệt, đường ống bảo ôn hoặc bơm có kết cấu hỗ trợ gia nhiệt tùy yêu cầu công nghệ.
Nhiệt độ gia nhiệt phải nằm trong giới hạn cho phép của chất lỏng, vật liệu thân bơm, phớt và gioăng làm kín. Cần kiểm tra độ nhớt tại nhiệt độ vận hành trước khi xác định tốc độ quay và công suất truyền động.
7. Câu hỏi thường gặp
1. Bơm bánh răng ăn khớp trong có tốt hơn ăn khớp ngoài không?
Không có loại nào tốt hơn trong mọi ứng dụng. Bơm ăn khớp ngoài có lợi thế về kết cấu gọn và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống dầu công nghiệp. Bơm ăn khớp trong thường được cân nhắc cho chất lỏng rất nhớt hoặc yêu cầu vận hành tương đối êm. Cần lựa chọn theo độ nhớt, áp suất, lưu lượng và điều kiện vận hành thực tế.
2. Bơm bánh răng có bơm được dầu FO và nhựa đường không?
Có thể sử dụng bơm bánh răng cho dầu FO và nhựa đường nếu lựa chọn đúng kết cấu, vật liệu, nhiệt độ và tốc độ quay. Với sản phẩm có độ nhớt cao, cần xem xét gia nhiệt để cải thiện khả năng vận chuyển. Bơm bánh răng nội thường là một phương án đáng cân nhắc cho những ứng dụng này.
3. Bơm bánh răng có tự hút được không?
Nhiều loại bơm bánh răng có khả năng tự hút khi được mồi đúng cách và điều kiện đường hút phù hợp. Khả năng hút phụ thuộc độ nhớt, tốc độ quay, chiều cao hút, tổn thất đường ống và độ kín của hệ thống. Không nên mặc định mọi model đều có cùng khả năng hút hoặc có thể chạy khô để tự mồi.
4. Bơm bánh răng Beluno MRB thuộc loại ăn khớp trong hay ngoài?
Beluno MRB là dòng bơm bánh răng ăn khớp ngoài, sử dụng bánh răng xương cá. Dòng sản phẩm có áp suất làm việc tối đa 10 bar, riêng MRB18.3 và MRB33.3 đạt tối đa 14,5 bar. Công ty TNHH Thương mại và Công nghiệp Động Lực phân phối sản phẩm Beluno – Singapore, bảo hành 12 tháng.
8. Tư vấn chọn bơm bánh răng công nghiệp phù hợp
Bơm bánh răng ăn khớp trong và ăn khớp ngoài đều là giải pháp vận chuyển chất lỏng theo nguyên lý thể tích, nhưng có những khác biệt về cấu tạo, đặc tính vận hành và phạm vi ứng dụng.
Với dầu nhớt và các hệ thống vận chuyển dầu công nghiệp có điều kiện làm việc phù hợp, bơm bánh răng ăn khớp ngoài Beluno MRB là phương án đáng cân nhắc. Đối với nhựa đường, keo hoặc chất lỏng có độ nhớt rất cao, cần đánh giá thêm phương án bơm bánh răng nội, tốc độ thấp và giải pháp kiểm soát nhiệt độ.
Công ty TNHH Thương mại và Công nghiệp Động Lực phân phối bơm bánh răng Beluno – Singapore, bảo hành 12 tháng, phục vụ nhu cầu thiết bị cho nhà máy, trạm dầu và hệ thống công nghiệp.
Để được tư vấn chọn bơm, quý khách vui lòng cung cấp tên chất lỏng, độ nhớt, nhiệt độ làm việc, lưu lượng yêu cầu, áp suất và điều kiện đường ống qua hotline/Zalo 08 2222 8624.
Đội ngũ kỹ thuật Động Lực hỗ trợ lựa chọn model Beluno MRB phù hợp hoặc tư vấn phương án bơm bánh răng ăn khớp trong theo yêu cầu ứng dụng. Quý khách có thể truy cập trang liên hệ báo giá để gửi thông tin hệ thống và nhận tư vấn kỹ thuật.