Khảo sát bơm kiểu roto và thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép

Chất lỏng chứa đầy trong các rãnh a giữa các răng ngoài vùng ăn khớp được chuyển từ bọng hút qua bọng đẩy vòng theo vỏ bơm cùng chiều chuyển động với bánh răng.. Quá trình đẩy của bơm: t

LỜI NÓI ĐẦU.

Ngày nay các loại máy bơm thủy lực đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và nông nghiệp Đặc biệt các loại bơm thủy lực được chế với công suất lớn mà kích thước và khối lượng nhỏ đã được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp Trong số các loại máy thủy lực được ứng dụng rộng rãi hiện nay phải nói đến máy thủy lực roto Trong ngành chế tạo máy công trình, chế tạo động cơ và ôtô, các loại máy công cụ như máy bào, máy phay, máy khoan, các nhà máy hóa chất, không thể thiếu các loại bơm roto này dùng để bơm dầu cung cấp cho các hệ thống

Là một sinh viên ngành cơ khí động lực, hiểu rõ được nhu cầu cần thiết đó, vừa qua với sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn em đã nhận đề tài “ Khảo sát bơm kiểu roto và thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép ” làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp em đã nỗ lực hết mình để hoàn thành đồ

án một cách tốt nhất Tuy nhiên vì bản thân còn ít kinh nghiệm, kiến thức còn hạn chế cho nên việc thực hiện đồ án lần này không tránh khỏi thiếu sót Kính mong quý thầy cô chỉ bảo để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo T.S Huỳnh Văn Hoàng, các thầy cô giáo bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng, ngày 3 tháng 6 năm 2010

Nguyễn Cảnh Toàn

a Bơm hai bánh răng ăn khớp ngoài Error: Reference source not found

b Bơm ba bánh răng Error: Reference source not found

c Bơm bánh răng nhiều cấp Error: Reference source not found

d Bơm bánh răng ăn khớp trong Error: Reference source not found

e Lưu lượng của bơm bánh răng Error: Reference source not found

f Mômen quay và lưu lượng tức thời trong bơm Error: Reference source not found

g Hiện tượng chất lỏng bị nén ở chân răng khi bơm làm việc Error: Referencesource not found

h Tổn thất và hiệu suất trong bơm bánh răng Error: Reference source not found

i Hiệu suất trong bơm bánh răng Error: Reference source not found2.2 Bơm trục vít……… Error: Reference source not found

a Đặc điểm chung……….20

b Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm hai trục vít ……… Error: Referencesource not found

c Nguyên lý làm việc……… Error: Reference source not found

d Thông số làm việc bơm hai trục vít……… Error: Reference source notfound

e Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm ba trục vít… …… Error: Reference source notfound

2.3 Bơm cánh gạt……… Error: Reference source not found

a.Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm cánh gạt đơn 5 cánh Error: Reference sourcenot found

b Lưu lượng trong bơm cánh gạt đơn Error: Reference source not found

c Lưu lượng trung bình lý thuyết Error: Referencesource not found

d Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng bơm cánh gạt tác dụng đơn Error:Reference source not found

2.3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm 2 cánh gạt tác dụng đơn Error: Referencesource not found

a Cấu tạo: Error: Reference source not found

b Nguyên lý làm việc: Error: Reference source not found

c Lưu lượng bơm cánh gạt đơn 2 cánh Error: Reference source not found2.4 Bơm chân không vòng nước Error: Reference source not found2.4.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc Error: Reference source not found

a Cấu tạo Error: Reference source not found

b Nguyên lý làm việc Error: Reference source not found

c Thông số làm việc bơm chân không vòng nước Error: Reference source not found

d Ứng dụng của bơm chân không vòng nước Error: Referencesource not found

III THIẾT KẾ BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP Error: Referencesource not found

3.1 Cơ sở lý thuyết thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Error:Reference source not found

3.1.1 Lưu lượng trung bình lý thuyết của bơm cánh gạt tác dụng kép Error:Reference source not found

3.1.2 Lưu lượng tức thời Error: Reference source not found3.1.3 Lực và mômen tác dụng trong bơm cánh gạt tác dụng kép Error: Referencesource not found

3.1.4 Ứng suất tiếp xúc giữa cánh gạt với mặt trong stato Error: Reference sourcenot found

3.1.5 Chiều dài cánh gạt và ảnh hưởng của nó đến giá trị của lực tác dụng lên cánh

Error: Reference source not found3.2 Tính và chọn các thông số cơ bản bơm cánh gạt tác dụng kép Error: Referencesource not found

3.2.1 Số liệu ban đầu: Error: Reference source not found3.2.2 Các thông số chọn: Error: Reference source not found

3.2.3 Xây dựng hình dạng của đường cong stato trong bơm cánh gạt tác dung kép

Error: Reference source not found3.2.4 Tính bền stato Error: Reference source not found3.2.5 Tính toán kích thước của roto Error: Reference source not found3.2.6 Tính các kích thước của cánh gạt Error: Reference source not found3.2.7 Mômen lý thuyết tác dụng lên trục bơm Error: Reference source not found3.2.8 Tính bền cánh gạt Error: Reference source not found3.2.9 Thiết kế thân bơm Error: Reference source not found3.3 Thiết kế trục bơm ……… Error: Reference source not found3.3.1 Tính sơ bộ trục Error: Reference source not found3.3.2 Tính gần đúng trục Error: Reference source not found3.3.3 Tính phản lực ở các gối đỡ Error: Reference source not found3.3.4 Tính chính xác trục Error: Reference source not found3.3.5 Tính và chọn ổ lăn Error: Reference source not found3.3.6 Tính và chọn khớp nối Error: Reference source not found3.3.7 Tính và chọn then khớp nối… ……… Error: Reference source notfound

3.3.8 Tính và chọn then đuôi trục (phần lắp với roto) Error: Reference source notfound

3.4 Vận hành và bảo dưỡng bơm………… Error: Reference source not found3.4.1 Lắp đặt máy bơm ……… Error: Reference source not found3.4.2 Vận hành bơm Error: Reference source not found3.4.3 Một số hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục Error: Reference sourcenot found

IV KẾT LUẬN……… Error: Reference source not foundTài Liệu Tham Khảo……… .6 Error: Reference source not found

I Ý NGHĨA KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA ĐỀ TÀI.

Từ thế kỷ thứ 18 trở lại đây, lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bơm mới phát triển manh mẽ và ngày càng hoàn thiện Các loại máy thủy lực roto xuất hiện vào cuối thế kỷ 19 Các loại máy thủy lực roto phổ biến là: bơm và động cơ bánh răng, bơm và động cơ trục vít, bơm và động cơ cánh gạt, bơm chân không vòng nước Bộ phận làm việc chính trực tiếp trao đổi áp năng với dòng chất lỏng qua máy là bộ phận có chuyển động quay như bánh răng, trục quay có cánh gạt được gọi chung là roto Vì roto chuyển động tròn đều nên tạo ra dòng chảy tương đối đều nên lưu lượng và áp suất của dòng chảy trong các máy roto tương đối ổn định

Áp suất làm việc trong máy thủy lực roto là: (20÷350)at

Giới hạn dưới của số vòng quay để không làm mất tính ổn định của màng dầu thủy động trên các ổ là: nmin = (500 ÷ 800)v / ph

Giới hạn trên của số vòng quay để tránh phá hủy nhiệt là: nmax = (2000 ÷ 5000)v / ph

Ưu điểm chung của máy thủy lực roto là: kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn, chắc chắn, có tuổi bền cao Vì vậy chúng được sử dụng trong một số lĩnh vực như: hệ thống trợ lực tay lái trên ôtô, hệ thống phanh thủy lực, hệ thống bôi trơn trong động cơ, hệ thống truyền động thủy lực trong máy động lực công trình.

Vì máy thủy lực thể tích đóng một vai trò quan trọng trong ngành chế tạo máy như vậy nên việc nghiên cứu và sản xuất các loại loại máy thủy lực thể tích là nhiệm vụ cần thiết đối với nước ta hiện nay Do nhu cầu về chất lượng sản phẩm ngày càng cao nên cần tạo ra những loại bơm kiểu roto vừa đa dạng chủng loại, nâng cao hiệu suất, công suất, đảm bảo độ bền là điều quan trọng

II KHẢO SÁT BƠM KIỂU ROTO

2.1 Bơm bánh răng:

a Bơm hai bánh răng ăn khớp ngoài

+ Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm hai bánh răng ăn khớp ngoài.

B5

4: Trục bánh răng bị động; 5: Vỏ bơm; 6: Bánh răng bị động;

7: Ống đẩy; 8: Van an toàn; 9: Then bằng; a: Rãnh chứa chất lỏng

+ Nguyên lý làm việc:

Trên hình (2-1) là sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm hai bánh răng ăn khớp ngoài Bánh răng chủ động 1 gắn liền trên trục chủ động 2 của bơm Mô men

từ động cơ truyền qua bánh răng chủ động 1 nhờ có then bằng 9 Bánh răng bị động

6 quay trơn trên trục bị động 4 của bơm

Bánh răng chủ động 1 ăn khớp ngoài với bánh răng bị động 6, cả hai bánh răng đều nằm trong vỏ bơm 8 Van an toàn 8 lắp song song với bơm, nối với đường ống đẩy, van này tự mở ra cho chất lỏng thoát về bể hút khi áp suất ở ống đẩy vượt quá

áp suất cho phép hoặc ống đẩy bị tắc

Khoảng trống A giữa vỏ bơm, miệng ống hút 3 và hai bánh răng gọi là bọng hút

Khoảng trống B giữa vỏ bơm, hai bánh răng và miệng ống đẩy 7 gọi là bọng đẩy

Khi bơm làm việc, bánh răng chủ động quay, kéo bánh răng bị động quay theo chiều mũi tên được chỉ trên hình vẽ Chất lỏng chứa đầy trong các rãnh a giữa các răng ngoài vùng ăn khớp được chuyển từ bọng hút qua bọng đẩy vòng theo vỏ bơm cùng chiều chuyển động với bánh răng

Quá trình đẩy của bơm: thể tích chứa chất lỏng trong bọng đẩy giảm khi các răng của hai bánh răng ăn khớp chất lỏng bị ép và dồn vào ống đẩy 7 với áp suất cao

Quá trình hút của bơm: khi các răng ra ăn khớp, thể tích chứa chất lỏng trong bọng hút tăng, áp suất trong bọng hút giảm xuống so với áp suất mặt thoáng trên bể chứa làm chất lỏng chảy qua ống hút 3 vào bơm Khi áp suất trên mặt thoáng của bể

là áp suất khí trời thì trong bọng hút có áp suất chân không

+ Nhận xét:

Quá trình đẩy và hút của bơm xảy ra đồng thời và liên tục khi bơm làm việc Khi bơm đổi chiều quay thì bọng hút và bọng đẩy đổi chiều cho nhau.

Theo nguyên lý làm việc ở trên nếu trong bơm không có khe hở thì áp suất chất lỏng chỉ tăng khi nào chất lỏng được chuyển đến bọng đẩy

Trong thực tế luôn có các khe hở sau:

Khe hở giữa đỉnh răng với vỏ bơm, khe hở giữa mặt đầu bánh răng với vỏ bơm, khe hở giữa các mặt răng với nhau nên chất lỏng được tăng áp suất sớm hơn trước khi đến bọng đẩy Các khe hở này làm chất lỏng chảy về bọng hút nên gây tổn thất lưu lượng của bơm bánh răng Nếu áp suất phụ tải cao quá mức thì lưu lượng của bơm có thể tổn thất hòan toàn

b Bơm ba bánh răng

Trong trường hợp muốn tăng lưu lượng và giảm kích thước của bơm người ta dùng bơm nhiều bánh răng Vì cùng kich thước bánh răng thì bơm ba bánh răng cho lưu lượng gấp đôi bơm hai bánh răng Trên bơm ba bánh răng có hai bọng hút và hai bọng đẩy cùng làm việc nên sẽ cho lưu lượng gấp đôi bơm hai bánh răng

+ Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm ba bánh răng

Trên hình (2-2) là sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm ba bánh răng

Bánh răng chủ động được bố trí ở giữa, khi quay kéo theo hai bánh răng bị động quay theo chiều ngược lai Vì trong bơm có hai cặp bánh răng ăn khớp ngoài cùng lúc nên sẽ có hai bọng hút và hai bọng đẩy Vì vậy các bọng hút và bọng đẩy của bơm được bố trí chéo góc nhau Chất lỏng từ bể chứa qua cửa hút A sau đó phân thành hai nhánh chéo góc nhau (2,6) trước khi vào các bọng hút của bơm Chất lỏng được bánh răng đẩy vào hai bọng đẩy chéo nhau và đi ra theo hai ống (4,7) và nhập lại đi theo cửa đẩy B

+ Nhận xét:

Để tránh sự trùng pha dao động lưu lượng và áp suất trong bơm thì trên bánh răng chủ động nên chế tạo số răng nhiều hơn từ một đến ba răng so với mỗi bánh răng bị động Vì nếu để dao động này xảy ra trong quá trình bơm làm việc thì sẽ gây tổn thất lưu lượng và va đập của chất lỏng lên bơm, giảm hiệu suất lưu lượng và

độ bền của bơm

c Bơm bánh răng nhiều cấp

+ Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm bánh răng ba cấp:

Bơm bánh răng nhiều cấp thường được dùng trong trường hợp cần áp suất cao

4

Hình 2-3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm bánh răng ba cấp

1,2,3: Bánh răng; 4,5,6: Van an toàn; 7: Đường dẫn chất lỏng về bể chứa

Trên hình (2-3) là sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm bánh răng ba cấp Chất lỏng từ ống hút A được cặp bánh răng số 1 hút vào bọng hút sau đó chất lỏng được đẩy ra từ bọng đẩy cặp bánh răng số 1 Tiếp theo chất lỏng được hút vào bọng hút cặp bánh răng số 2 và được đẩy ra từ bọng đẩy cặp bánh răng số 2 Chất lỏng tiếp tục được đẩy vào bọng hút cặp bánh răng số 3 và đi ra từ bọng đẩy sau đó vào ống đẩy B Quá trình hút và đẩy chất lỏng diễn ra liên tiếp trong bơm khi hoạt động

Vì trong mỗi cặp bánh răng của bơm luôn có tổn thất lưu lượng (do rò rỉ) nên muốn đạt được áp suất theo yêu cầu thi phải bố trí sao cho lưu lượng trong cấp 1 phải lớn hơn lượng cấp 2 và lưu lượng cấp 2 lớn hơn lưu lượng cấp 3

Van an toàn 6 được bố trí ở giữa cấp 1 và 2, van an toàn 5 được bố trí giữa cấp 2 và 3, van an toàn 4 được bố trí sau cấp 3 và nối với phụ tải nhằm mục đích là điều chỉnh lưu lượng, áp suất giữa các cấp với nhau và cấp 3 với phụ tải làm cho bơm hoạt động được bình thường

d Bơm bánh răng ăn khớp trong

Trong trường hợp muốn dùng bơm bánh răng có độ cứng vững lớn, kích thước nhỏ gọn thì nên dùng bơm bánh răng ăn khớp trong Bơm bánh răng ăn khớp trong có thể làm việc ở áp suất từ (100÷200)at và số vòng quay từ

(10000÷12000)vg/ph

Vì những ưu điểm trên nên bơm bánh răng ăn khớp trong được dùng trong ngành hàng không.

+ Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm bánh răng ăn khớp trong.

e

1 2 3 4

5 6

Hình 2-4 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý bơm bánh răng ăn khớp trong

1: Vỏ bơm; 2: Trục bánh răng ; 3: Then; 4: Bánh răng chủ động;

5: Bánh răng bị động; 6: Lưỡi chắn; a: Bọng hút; b: Bọng đẩy

+ Nguyên lý làm việc:

Trên hình (2-4) là sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm bánh răng ăn khớp trong

Bánh răng chủ động 4 được dẫn động từ trục động cơ Bánh răng chủ động 4

ăn khớp trong với bánh răng bị động 5 Giữa bánh răng chủ động và bánh răng bị động được bố trí lệch tâm và có độ lệch tâm là e Bánh răng bị động và bánh răng chủ động được đặt trong vỏ bơm 1

Khi bánh răng chủ động quay sẽ kéo theo bánh răng bị động quay cùng chiều Theo chiều quay của bánh răng như trên hình (2-4) thì bọng hút chất lỏng được bố trí ở vị trí a, bọng đẩy chất lỏng được bố trí ở vị trí b

+ Nhận xét:

Nhược điểm của bơm bánh răng ăn khớp trong là kết cấu phức tạp nên gia công khó khăn, chế tạo phải có độ chính xác cao nên giá thành cao

e Lưu lượng của bơm bánh răng

Từ nguyên lý làm việc của bơm bánh răng cho thấy bơm chuyển được chất lỏng từ bọng hút qua bọng đẩy là chất lỏng chứa đầy trong các rãnh giữa các răng của bánh răng này khi chuyển đến vùng ăn khớp bị răng của bánh răng kia chiếm chỗ và dồn vào ống đẩy

+ Lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm trong một đơn vị thời gian

Chất lỏng được điền đầy trong các rãnh răng ngoài vùng ăn khớp

Trên mỗi bánh răng thể tich của rãnh răng cũng là thể tích của 1 răng

Số răng của hai bánh răng bằng nhau và bằng z

Chất lỏng mà bơm chuyển động được trong một vòng quay của bánh răng bằng tổng thể tích các răng

Gọi V là thể tích của một răng

h- chiều cao ăn khớp h=2.m

m-môđun của bánh răng

b- chiều rộng bánh răng

Vậy thể tích một răng :

π.D

V = 2.m.b2.z (2.2)

Khi hai bánh răng quay một vòng, thể tich chất lỏng được chuyển qua bơm là 2.z.V

Lưu lượng của bơm với số vòng quay n trong một phút:

thất lưu lượng do khe hở giữa đỉnh răng với vỏ bơm và khe hở mặt đầu bánh răng với vỏ bơm

η : hiệu suất lưu lượng, giá trị ηQ nằm trong khoảng từ (0,95÷0,96) và được

xác định bằng thực nghiệm nó phụ thuộc vào:

R A

y

1 2

O

O

α

clk

Hình 2-6: Sơ đồ làm việc và sơ đồ ăn khớp hai bánh răng

của bơm tại một thời điểm bất kỳ

1: bánh răng chủ động; 2: bánh răng bị động

Hình (2-6) là sơ đồ làm việc và sơ đồ ăn khớp hai bánh răng của bơm tại một thời điểm bất kỳ mà bánh răng chủ động là bánh răng 1 và bánh răng bị động là bánh răng 2, hai bánh răng có cùng kich thước như nhau Giả sử tại một thời điểm nào đó hai bánh răng có chung điểm ăn khớp là A Điểm A cách tâm quay bánh răngO1là x và cách tâm quay bánh răngO2là y

o

R -bán kính vòng cơ sở

R- bán kính vòng lăn

l- là giá trị thay đổi từ điểm ăn khớp A đến tâm ăn khớp P

Trên bánh răng chủ động, áp suất chất lỏng tác dụng lên phần mặt răng ăn khớp ở dưới điểm A là áp suất của bọng hút ph vì thông với bọng hút Trên mặt răng

B tiếp xúc với chất lỏng trong bọng đẩy nên chịu áp suất pđ của bọng đẩy sẽ cao hơn

áp suất ở dưới mặt răng A Sự chênh lệch giữa áp lực trên hai mặt răng A và B tạo nên mômen cản M1 ngược chiều quay của trục bánh răng 1.

Trên bánh răng bị động, áp suất chất lỏng tác dụng lên phần mặt dưới của răng ăn khớp tại điểm A là áp suất ph của bọng hút vì thông với bọng hút Mặt khác mặt răng C tiếp xúc với chất lỏng ở bọng đẩy nên chịu áp suất bọng đẩy Sự chênh lệch giữa áp lực trên hai mặt răng A và C tạo nên mômen cản M2 ngược chiều quay

của bánh răng 2

Độ chênh áp suất giữa bọng hút và bọng đẩy: ∆p = pđ - ph

Độ chênh áp ∆p tạo ra lực F tác dụng lên mỗi bánh răng có phương và chiều như trên hình vẽ

Giá trị của lực tác dụng lên bánh răng chủ động:

F =∆p.b.(R2- x)b-chiều rộng bánh răng.

Khoảng cách từ điểm đặt lực đến tâm quay: R + x2

2Mômen cản tác dụng lên bánh răng chủ động:

M1=1

2p.b.( R22 - x2) (2.5)

Giá trị của lực tác dụng lên bánh răng bị động:

F =∆p.b.(R2- y)Khoảng cách từ điểm đặt lực đến tâm quay: R + y2

2Mômen cản tác dụng lên bánh răng bị động:

M2=2

1

∆p.b.( R22 - y2) (2.6)

Mô men quay tác dụng lên trục của bánh răng chủ động bằng tổng hai

mômen M1 và M2 khi bỏ qua mômen ma sát giữa hai mặt răng

Từ sơ đồ ta có:

x2 = c2 + (R - k)2 = c2 + R2 + k2 - 2R.k

y2 = c2 + (R + k)2 = c2 + R2 + k2 + 2R.kNên :

x2 + y2 = 2R2 + 2(k2 + c2)

Vì : l2 = (k2 + c2)

Do đó: x2 + y2 = 2(R2 + l2) (2.8)Thay (2.9) vào (2.8) ta có :

M = ∆p.b.(R22 - R2- l2)

Đối với bánh răng thông thường:

R2= R + mNên: M = ∆p.b.(2R.m + m2- l2) (2.9)

Từ (2.10) ta thấy rằng trị số của mô men tác dụng trên trục bơm M phụ thuộc vào khoảng cách l

Khi l = lmax mômen có giá trị nhỏ nhất:

Mmin = ∆p.b.( 2Rm + m2- l2 max) (2.10)Khi l = 0 mômen có giá trị lớn nhất:

Mmax = ∆p.b.( 2Rm + m2) s (2.11)

Từ công thức (2.10) ta có thể xác được trị số của mômen tức thời tác dụng lên trục của bơm Sự dao động của mômen quay ảnh hưởng xấu đến sức bền, điều kiện làm việc của bơm Trị số của mômen quay M tỷ lệ với công suất trên trục bơm,

mà công suất trên trục bơm ảnh hưởng đến áp suất và lưu lượng của bơm, do đó sự dao động của mô men quay cũng gây nên sự dao động lưu lượng và áp suất trong bơm

Công suất trên trục của bơm tại thời điểm trục bơm có mômen quay tức thời

M là:

N = M.ω

Trong đó: ω=const là vận tốc góc của trục bơm

Công suất trục bơm phụ thuộc vào lưu lượng tức thời Q là:

Δp Δp Vậy lưu lượng tức thời trong bơm bánh răng:

2

0 2

z- số răng trên bánh răng

Biên độ dao động phụ thuộc vào số răng z và hệ số trùng khớp ε của cặp bánh răng, bánh kính tròn cơ sở R0, chiều rộng bánh răng b, vận tốc góc của bánh răng ω

Để đánh giá mức độ dao động lưu lượng trong bơm bánh răng, ta tính hệ số dao động lưu lượng:

Giá trị của δ nằm trong khoảng (0,08÷0,25)

Hệ số dao động lưu lượng của bơm bánh răng trụ có thể tính theo công thức gần đúng

Các biện pháp khắc phục dao động lưu lượng.

Dùng bánh răng có số răng Z lớn: biện pháp này có nhược điểm là phải tăng đường kính bánh răng

Hình 2-7: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh răng nghiêng

Trên hình (2-7) là sơ đồ lực tác dụng lên bánh răng nghiêng

β-góc nghiêng của răng

Khi dùng bánh răng nghiêng, toàn bộ chiều dài tiếp xúc của răng không vào

và ra khớp cùng một lúc mà vào và ra khớp từ từ nên lưu lượng của bơm dao động

ít hơn, bơm làm việc êm hơn, hệ số dao động lưu lượng phụ thuộc góc nghiêng của răng và bề rộng b của bánh răng

Nhược điểm là xuất hiện lực dọc trục Fa khi làm việc, góc nghiêng β và áp suất làm việc càng lớn thì lực dọc trục càng lớn nên gây hư hỏng ổ trục

Trong kỹ thuật thường dung các loại bơm bánh răng nghiêng có β=(20÷30)o;

Hình 2-8: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh răng chữ V.

Trên hình (2-8) là sơ đồ lực tác dụng lên bánh răng chữ V

β - góc nghiêng của răng

Khi dùng bơm bánh răng chữ V các lực dọc trục tự khử nhau Vì vậy dùng bánh răng chữ V thì phát huy được ưu điểm của bơm bánh răng nghiêng bằng biện pháp tăng góc nghiêng β = 30÷ 40( )0 Do đó phạm vi sử dụng của bơm bánh răng chữ V lớn hơn và áp suất làm việc trong khoảng p = (20÷40) at

Nhược điểm của bơm bánh răng chữ V là kết cấu phức tạp,chế tạo khó nên giá thành đắt để chế tạo dễ hơn thường dung hai cặp bánh răng nghiêng bố trí đối xứng nhau trên cùng một trục

g Hiện tượng chất lỏng bị nén ở chân răng khi bơm làm việc

Hình 2-9: Hiện tượng nén chất lỏng ở chân răng

Không phải toàn bộ chất lỏng trong rãnh giữa các răng được đưa đến bọng đẩy Một phần chất lỏng bị giữ lại ở chân răng khi hai răng ăn khớp với nhau Nếu giữa mặt răng không có khe hở thì phần chất lỏng ở chân răng bị nén lại khi cặp

răng vào khớp Khi cặp răng sắp kết thúc quá trình vào khớp thì áp suất của chất lỏng lớn nhất Khi cặp răng ra khớp thể tích lớn dần, áp suất giảm xuống, áp suất chân không xuất hiện Do đó một phần mặt răng khi vào khớp và ra khớp chịu tải trọng phụ đổi dấu, gây ảnh hưởng xấu đến sức bền của răng, bánh răng và ổ trục.

Chất lỏng bị nén nóng lên và khi áp suất giảm chất lỏng bốc hơi, tạo bọt gây

ra hiện tượng xâm thực

Nếu chất lỏng là dầu thì dễ bị oxi hoá

Để khắc phục hiện tượng này người ta dùng các biện pháp sau:

Làm rãnh thoát trên thành vỏ bơm ngang với vị trí ăn khớp của hai bánh răng Các rãnh này có thể thong với bọng hút hoặc bọng đẩy chất lỏng ở chân răng

bị nén sẽ đi qua các rãnh này mà về bọng hút hoặc bọng đẩy, do đó không gây nên tải trọng phụ Nếu rãnh thông với bọng hút thì tổn thất lưu lượng sẽ tăng, hiệu suất lưu lượng giảm khoảng 7%

Hình 2-10: Phương pháp làm rãnh thoát trên thành vỏ bơm.Khoan lỗ thoát hướng kính ở chân răng

Các lỗ này thông với các rãnh trên trục dẫn chất lỏng đến bọng hút hoặc bọng đẩy Nhược điểm của kết cấu này phức tạp, chế tạo tương đối khó, làm giảm sức bền bánh răng

Hình 2-11: Phương pháp khoan lỗ thoát hướng kính ở chân răng

Dùng bánh răng ngiêng hoặc bánh răng chữ V Vì sự vào khớp và ra khớp của các cặp răng ở bánh răng nghiêng được thực hiện từ từ nên chất lỏng ở chân răng không bị bao kín trong khu vực bị nén

Rãnh thoát

h Tổn thất và hiệu suất trong bơm bánh răng.

+ Các dạng tổn thất trong bơm bánh răng

Tổn thất cơ khí:

Do ma sát giữa bánh răng và vỏ bơm

Do ma sát giữa các bề mặt làm việc của răng với nhau

Tổn thất do rò rỉ xảy ra trong bơm vì có các khe hở giữa mặt đầu bánh răng

và vỏ bơm, giữa đỉnh răng và vỏ bơm Trong đó khe hở giữa mặt đầu răng với vỏ thành vỏ bơm là tổn thất lớn nhất chiếm khoảng (75 80 %¸ ) toàn bộ tổn thất rò rỉ trong bơm Thực nghiệm cho thấy khi tăng khe hở mặt đầu bánh răng với thành vỏ bơm lên 0,1mm thì hiệu suất lưu lượng giảm 20% , nhưng nếu tăng khe hở đỉnh răng với vỏ bơm lên 0,1mm thì ηQ chỉ giảm có 0, 25%

Ngoài ra, lưu lượng còn bị tổn thất do dòng chảy ngược, chất lỏng chảy trong khe hở giữa vòng đỉnh răng và thành vỏ bơm ngược với chiều quay của bánh răng bởi vì áp suất trọng bọng đẩy cao hơn áp suất trong bọng hút

Tổn thất rò rỉ giảm khi độ nhớt của chất lỏng tăng, nhưng nếu độ nhớt lớn quá một mức nào đó thì lượng giảm tổn thất rò rỉ không bù được lượng tăng tổn thất lưu lượng do chất lỏng khó chảy vào rãnh giữa các răng

Nhiệt độ làm việc của bơm cũng có ảnh hưởng đến tổn thất lưu lượng, bởi vì

độ nhớt của chất lỏng sẽ giảm

Khi các răng đi qua bọng hút không chứa đầy chất lỏng không những làm giảm lưu lượng của bơm mà khi đến bọng đẩy (ở đó chất lỏng có áp suất cao), chúng sẽ bị dòng chảy ngược tràn vào và gây nên hiện tượng dao động áp suất Tải trọng phụ này tác động lên bánh răng và ổ trục có thể gây hư hỏng cho các ổ đỡ

Ngoài ra nó còn gây ra hiện tượng xâm thực và làm cho dầu mất phẩm chất

Để làm cho chất lỏng điền đầy vào các rãnh răng (thể tích làm việc) thường

có các biện pháp sau đây:

Tạo áp suất thích hợp trong bọng hút, không để áp suất ở bọng hút nhỏ hơn

áp suất do lực ly tâm sinh ra khi bánh răng quay bằng cách đặt bơm thấp hơn mực chất lỏng trong bể hút hoặc tăng áp suất trên mặt thoáng của bể hút

Cấu tạo của đường dẫn chất lỏng vào bọng hút phải hợp lý Vận tốc chất lỏng vào bọng hút không nên vượt quá (2-3) m/s Đường dẫn chất lỏng đến bọng hút có kết cấu hình "loa" có một cạnh mở rộng dần cho bằng bề mặt rộng của bánh răng ở miệng bọng hút và cung tròn của bọng hút không nên nhỏ quá 1/8 toàn bộ vòng bao bánh răng

1 2

3

4

BA

5

Hình 2-12: Sơ đồ kết cấu bọng hút hình loa trong bơm bánh răng

1: Trục bánh răng chủ động; 2: Vỏ bơm; 3: bánh răng chủ động;

4: bánh răng bị động; 5: Trục bánh răng bị động; A: Bọng hút; B: Bọng đẩy.Hạn chế vận tốc làm việc của bánh răng, vận tốc vòng ở đỉnh răng không nên quá (6-8) m/s Khi vận tốc làm việc của bánh răng quá lớn, áp suất sinh ra của lực ly tâm trở nên đáng kể, làm cho áp suất của bọng hút bé hơn và có thể xảy ra hiện tượng xâm thực tại đấy

Thực nghiệm chứng tỏ rằng khi vận tốc đỉnh răng nhỏ hơn 8 m/s thì ảnh hưởng đến quá trình hút không đáng kể, nhưng vận tốc đỉnh răng đến 20 m/s thì bơm sẽ không hút được nữa hoặc hút rất kém

i Hiệu suất trong bơm bánh răng

Tổn thất lưu lượng của bơm bánh răng được xác định bằng hiệu suất lưu lượng η , thườngQ η = 0,7÷ 0,9 Bơm có lưu lượng càng lớn thì Q ( ) η càng cao.Q

Hiệu suất của bơmh là:η = η ηc Q Thường:

bơm bánh răng tính theo công thức:

Δp.Q

N =

ηTrong đó:

Δp-chênh lệch áp suất bọng hút và bọng đẩy

Q- lưu lượng của bơm.

η- hiệu suất của bơm

2.2 Bơm trục vít.

a Đặc điểm chung

+ Ưu điểm:

Lưu lượng ổn định hơn so với các loại bơm bánh răng

Kết cấu nhỏ gọn, chắc chắn, làm việc ổn định và không ồn

Có thể làm việc với số vòng quay (n=1800)vg/ph và áp suất (p=200)at.Phạm vi sử dụng lưu lượng (Q=3÷1200l/ph) và phạm vi sử dụng công suất N=1÷1500kW

Vì có những ưu điểm trên mà trong những năm gần đây bơm trục vít được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đặc biệt là trong các hệ thống truyền động thủy lực

Bộ phận làm việc chủ yếu của máy thủy lực trục vít gồm có hai hoặc ba trục vít ăn khớp với nhau đặt trong một vỏ máy cố định có lõi dẫn chất lỏng vào và ra

Khe hở giữa các trục vít và vỏ máy nhỏ

Biên dạng ren thường có ba loại

IA

hút; B: Cửa đẩy

Trên hình (2-13) là sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm hai trục vít ren chữ nhật.Trục vít chủ động 6 có chiều quay như hình vẽ Trục vít bị động 8 ăn

khớp với trục vít 6 và có chiều quay ngược lại ở cuối hai trục vít có lắp hai bánh răng 7 cùng ăn khớp ngoài với nhau Các trục vít được định vị bằng các ổ đỡ nằm trong vỏ bơm 1 Vỏ bơm có bọng hút A và bọng đẩy B được bố trí như hình vẽ Khe

Sự vận chuyển chất lỏng trong bơm trục vít cũng theo nguyên tắc như vậy.Khi hai trục vít ăn khớp với nhau, rãnh ren của trục vít này ăn khớp với thân ren trên trục vít kia, có tác dụng như một tấm chắn không cho chất lỏng trong rẵnh ren quay theo trục mà chỉ cho chuyển động tịnh tiến từ bọng hút đến bọng đẩy

Trên hình (2-13) chất lỏng ở bọng hút A điền đầy rãnh ren ở vị trí a, khi trục vít quay một vòng, thân ren của trục vít 8 ăn khớp với rãnh ren a và đẩy khối chất lỏng trong đó từ vị trí a đến vị trí b và từ b khi trục vít quay một vòng nữa tiếp theo thì lại chuyển đến c Cứ như vậy chất lỏng được chuyển từ bọng hút đến bọng đẩy

Bơm hai trục vít ren chữ nhật hoặc (ren hình vuông ren hình thang) có nhược điểm là khó bảo đảm kín thể tích làm việc giữa các mặt ren với vỏ bơm nên tổn thất lưu lượng và thủy lực nhiều, tổn thất cơ khí tương đối lớn Vì vậy hiệu suất của bơm tương đối thấp Ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất của bơm là sự tổn thất lưu lượng trong bơm Nguyên nhân của tổn thất lưu lượng là sự chảy rò chất lỏng từ bọng đẩy về bọng hút qua các khe hở sau:

Khe hở giữa các trục vít với vỏ bơm

Khe hở giữa các mặt ren và giữa đỉnh ren với chân ren

Để giảm tổn thất lưu lượng trong bơm hai trục vít nên dung các biện pháp sau:

Tăng số bước ren của mối ren trên trục vít, tức là tăng chiều dài làm việc của trục vít Cách này làm kích thước của bơm tăng lên nhiều, hiệu suất cơ khí của bơm thấp

Giảm chiều dài bước ren, tức là giảm góc nâng của mỗi ren cách này làm giảm hiệu suất cơ khí của bơm (vì tính chất tự hãm của truyền động trục vít)

Trong kỹ thuật thường kết hợp dùng cả hai cách tức là tăng chiều dài của mối ren và giảm chiều dài bước ren tới mức có thể

Để khắc phục sự tự hãm của các mặt ren khi có góc nâng nhỏ, đặt thêm bộ truyền động bánh răng để làm nhiệm vụ hỗ trợ truyền động giữa hai trục vít

Trong bơm trục vít khi làm việc phát sinh tải trọng hướng trục, tác dụng lên

ổ trục, làm giảm tuổi thọ của bơm

+ Để giảm tải trọng hướng trục người ta dùng các biện pháp sau:

Làm các rãnh d,f để giảm tải trọng lên trục trên hình (2-13)

Chế tạo các trục vít có hai phần ren ngược nhau để cân bằng tải trọng hướng trục Biện pháp này chế tạo khó hơn

+ Biện pháp giảm tải trọng hướng trục:

B

A

1 2 3 4

5

Hình 2-14 Sơ đồ cấu tạo bơm hai trục vít có hai phần ren ngược chiều nhau

1: Vỏ bơm; 2: Trục chủ động; 3: Trục bị động; 4: Bánh răng; 5:Then;

D và d là đường kính của đỉnh và chân ren trục vít

Lưu lượng riêng lý thuyết của bơm trục vít

ql = F.tLưu lượng lý thuyết Qtcủa bơm trong một giây :

l t

n.q

Q =

n- số vòng quay của bơm trong một phút

Lưu lượng thực tế trong một giây của bơm hai trục vít

e Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm ba trục vít.

Để nâng cao tính năng làm việc của bơm trục vít, ngày nay sử dụng nhiều loại bơm ba trục vít có dạng ren đặc biệt là xiclôit

123

4

5

1718

I-I

Hình 2-15 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm ba trục vít

1,2,4,7,10,11: Bulông; 3: Mặt bích; 5: Ổ đỡ; 6,12,14: Ống lót; 8: Đệm làm kín; 9: Vỏ bơm; 13: Ống chèn; 15: Trục chủ động; 16: Then; 17,18: trục bị động; A:

Bọng hút; B: Bọng đẩy

+ Nguyên lý làm việc:

Chất lỏng từ bọng hút A được trục vít nén trong bơm và đẩy vào bọng đẩy B.Trong bơm ba trục vít có trục vít chủ động 15 ăn khớp với trục vít bị động 17,18 Thân vỏ bơm có hai lần vỏ nên tản nhiệt được tốt hơn So với bơm hai trục vít thì bơm ba trục vít có thể tích làm việc được làm kín tốt hơn (do diện tích làm kín giữa các mặt ren khi ăn khớp với nhau được nhiều hơn, khe hở giữa các mặt ren khi các trục vít ăn khớp với nhau là không dang kể) Vì vậy bơm ba trục vít có hiệu suất lưu lượng lớn hơn so với bơm hai trục vít

+ Lưu lượng của bơm ba trục vít:

3 Q

d n.η

Q =

Trong đó:

Q- lưu lượng thực tế của bơm trong một phút

n- số vòng quay của bơm trong một phút

Q

đường kính chân ren của trục vít chủ động

2.3 Bơm cánh gạt

Máy thủy lực cánh gạt là một trong các máy thủy lực roto được dùng phổ biến trong hệ thống truyền động thủy lực của nghành chế tạo máy (trong máy khoan- doa, phay và tiện, máy mài) trong công nghiệp đúc áp lực, trong giao thông vận tải (cường hóa lái của ôtô), trong công nghiệp hóa chất ( làm quay các máy khuấy ), trong các máy chế biến thực phẩm và trong công nghiệp khai thác

Máy thủy lực cánh gạt được sử dụng rộng rãi như vậy là vì lưu lượng của máy đều hơn so với bơm bánh răng , có khả năng điều chỉnh được lưu lượng, kết cấu đơn giản và rẻ tiền, làm việc không ồn, chất lỏng làm việc không cần lọc kỹ lắm Cũng giống như các máy thủy lực roto khác, bơm và động cơ thủy lực cánh gạt

có kết cấu giống nhau và có thể làm việc thuận nghịch

Hình 2-16 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm 5 cánh gạt đơn

1: Roto; 2: Stato; 3: Cánh gạt; a: Cửa hút; b: Cửa đẩy

Hình (2-16) là sơ đồ kết cấu của bơm cánh gạt tác dụng đơn có 5 cánh gạt Bơm gồm có roto hình trụ 1, stato 2 tâm của roto và stato đặt lệch nhau một khoảng e Trong các rãnh trên roto có các bản phẳng 3 luôn luôn được tỳ sát vào mặt stato nhờ lực ly tâm và lò xo (hoặc áp lực chất lỏng dẫn tới buồng đẩy tới)

Khi roto quay các bản phẳng trượt trong các rãnh roto do đó làm cho diện tích CDD C1 1 và ABB A1 1thay đổi.

Giả sử roto quay theo chiều mũi tên chỉ thì diện tích ABB A1 1tăng dần nên thể tích chứa chất lỏng do các mặt trụ của roto, stato cùng với hai cánh gạt và hai mặt đầu của vỏ bơm tạo nên cũng tăng dần, áp suất chất lỏng trong

đó giảm xuống, do đó chất lỏng từ ống hút được hút vào cửa hút của bơm

Ngược lại, diên tích CDD C1 1 giảm dần, nên thể tích chứa chất lỏng do các mặt nói trên tạo nên giảm dần, áp suất chất lỏng trong đó tăng lên, do đó chất lỏng được đẩy khỏi cửa đẩy của bơm Để buồng đẩy và buồng hút luôn luôn tách biệt nhau người ta phải làm một gờ chắn trên stato, gờ chắn này có góc ở tâm ε với điều kiện

Áp suất làm việc trong bơm không quá 20at và lưu lượng từ 5 đến 150l/s, số vòng quay đối với bơm có công suất trung bình và nhỏ n=(1500÷3000)v/ph đối với bơm có công suất lớn n=500(vòng/phút)

b Lưu lượng trong bơm cánh gạt đơn

Lưu lượng bị giữ lại của bơm ( sơ đồ hình 2-16) Vì khi các vào khu vực đẩy thì chúng bị thụt vào trong rãnh roto một đoạn, do đó các cánh gạt để lại một thể tích trống trong buồng đẩy, cho nên phải có một phần lưu lượng bị giữ lại để điền vào thể tích trống nói trên Phần lưu lượng giữ lại bằng

c Lưu lượng trung bình lý thuyết (sơ đồ hình 2-16).

Để xác định được lưu lượng trung bình của bơm ta cần xác định hiệu giữa hai phần diện tích lớn nhất của khoang làm việcAA BB1 1và diện tích nhỏ nhất của khoang làm việcCC DD1 1

Ta gọi Smax = AA BB1 1 và Smin =CC DD1 1.

Do vậy lưu lượng trung bình lý thuyết của bơm cánh gạt tác dụng đơn bằng:

k =π2R-bán kính stato

Vậy lưu lượng của bơm cánh gạt tác dụng đơn khi có kể đến chiều dày cánh gạt là:

1

Q = Q' - q = 2.B.e.n 2.π.R.k - b.z (2.23)Như vậy lưu lượng của bơm cánh gạt tác dụng đơn tỷ lệ thuận với độ lệch tâm e, giá trị của e có thể thay đổi được lưu lượng

d Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng bơm cánh gạt tác dụng đơn

Hình 2-18a Điều chỉnh lưu lượng khi e = emax.

Điều chỉnh lưu lượng bằng cách điều chỉnh độ lệch tâm e là tâm của vành nổi

so với tâm của rotor Khi vị trí tương đối của rotor với vỏ bơm như (hình 2-18a) thì chất lỏng chuyển từ cửa hút đến cửa đẩy với e = emax thì Q=Qmax

Khi đẩy roto sang phải thì e giảm dần làm cho lưu lượng giảm dần và cho đến e = 0 thì Q =0 (hình 2-18b)

εo

A 1

B 1

A

B C

Hình 2-18b Điều chỉnh lưu lượng khi e = 0

Hình 2-18c Điều chỉnh lưu lượng khi e = -emax.Khi vị trí tương đối của rotor với vỏ bơm như (hình 2-18c) thì chất lỏng chuyển ngược lại với e = -emax thì Q= Qmax

2.3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm 2 cánh gạt tác dụng đơn.

Phần không gian giới hạn bởi vỏ bơm và roto gọi là thể tich làm việc Trong quá trình bơm hoạt động chất lỏng chứa đầy trong khoang

b Nguyên lý làm việc:

Giả sử khi bơm làm việc roto quay theo chiều mũi tên, thể tích chứa chất lỏng từ A đến mặt cắt C-C tăng, áp suất chất lỏng giảm, do đó chất lỏng bị hút vào bơm Khi cánh gạt di chuyển từ mặt cắt C-C đến B, nó làm giảm thể tích chứa chất lỏng, do đó làm tăng áp suất và đẩy chất lỏng vào ống đẩy

Để chất lỏng không chảy ngược từ bọng đẩy về bọng hút và không “nghẹt” trong các thể tích làm việc thì vị trí của các cánh gạt và roto phải bố trí sao cho khi cánh gạt này bắt đầu gạt chất lỏng (ở vị trí I) thì cánh gạt kia cũng vừa thôi không gạt chất lỏng nữa (ở vị trí II )

Như vậy lưu lượng của bơm không đều, nó nhỏ nhất khi cánh gạt bắt đầu vào

vị trí làm việc I và lớn nhất khi cánh gạt ở vị trí C-C

Từ sơ đồ trên ta thấy rằng roto phải tiếp xúc với stato thì buồng đẩy mới tách biệt được với buồng hút Cửa hút được tách biệt với cửa đẩy nhờ các cánh gạt nằm

trong các góc làm kín Do vậy bơm cánh gạt tác dụng đơn có hai cánh gạt không có khả năng điều chỉnh được lưu lượng.

c Lưu lượng bơm cánh gạt đơn 2 cánh

ω

4

Hình 2-20 Sơ đồ tính lưu lượng bơm 2 cánh gạt đơn

1: Roto; 2: Lò xo; 3: Stato; 4: Cánh gạt; A: Cửa hút; B: Cửa đẩy Hình (2-20) là sơ đồ tính lưu lượng trong bơm cánh gạt tác dụng đơn hai cánh

Để lưu lượng của bơm trước hết ta tính diện tích phần gạch chéo có diện tích

lt

πQ' = 2.R.n R - r + 2.R.e

2

Do ảnh hưởng của chiều dày cánh gạt, lưu lượng của bơm bị giảm một lượng

q = 4eBbn Do vậy lưu lượng trung bình lý thuyết của bơm hai cánh gạt bằng:

2.4 Bơm chân không vòng nước.

Trong kỹ thuật nhiều khi cần phải tạo chân không.lạo bơm chân không đơn giản nhất là bơm chân không có vòng nước

2.4.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

a.Cấu tạo

e

B A

C D 1

1: Vỏ bơm ; 2: Roto ; 3: Cánh gạt ; a: Cửa hút ; b: Cửa đẩy

Trên hình (2-21) là sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm chân không vòng nước

Bơm gồm có vỏ bơm hình trụ 1 trong đó có roto 2 Trên roto có gắn các cánh gạt 3 cố định Tâm của vỏ và roto lệch nhau một khoảng e Trong vỏ 1 có nước

Khi roto quay các cánh gạt khuấy nước và dưới tác dụng của lực ly tâm, nước tạo thành một hình vành khăn bao quanh roto làm kín bơm Ở mặt bên của vỏ bơm có cửa hút a thông với ống hút và cửa đẩy b thông với ống đẩy Hình dạng và

vị trí của cửa hút và cửa đẩy như đã thể hiện trên hình vẽ Cửa hút có diện tích lớn hơn cửa đẩy Khi bơm làm việc thì vòng nước phải choán toàn bộ mặt cắt AB

b Nguyên lý làm việc

Khi cánh gạt quay theo chiều mũi tên từ mặt cắt AB đến mặt cắt CD, thể tích chứa không khí giữa roto và vòng nước tăng dần, áp suất tại đó giảm, không khí bị hút vào bơm qua miệng hút Từ mặt cắt CD đến AB thể tích giữa vòng nước và roto giảm dần, không khí bị cánh gạt nén lại với áp suất cao hơn ở bọng hút và bị đẩy qua cửa đẩy đi vào ống đẩy Trong quá trình roto quay như vậy, áp suất ở cửa hút của miệng hút của bơm giảm dần tạo nên độ chân không ngày càng cao trong ống

hút Vòng nước có tác dụng làm kín không cho không khí ở cửa đẩy quay trở lại cửa hút Vì thế nên gọi là bơm chân không vòng nước.

+ Nhận xét :

Như vậy ta thấy nguyên lý làm việc của bơm chân không vòng nước cũng là nguyên lý làm việc của bơm cánh gạt tác dụng đơn Về kết cấu bơm chân không vòng nước khác với bơm cánh gạt ở chỗ các cánh gạt không trượt trong các rãnh roto và không tỳ vào thành vỏ bơm vì buồng làm việc được làm kín bằng vòng nước

Áp suất chân không có thể tạo được lớn nhất của bơm chân không vòng nước

là p = 9 ÷ 9,6mck cột nước

c Thông số làm việc bơm chân không vòng nước

Lượng không khí do bơm chân không vòng nước hút Giả thiết rằng vòng nước có chiều day không đổi, nghĩa là đường giới hạn trong của vòng nước là đường tròn đồng tâm với vỏ bơm

+ Lưu lượng trung bình của bơm là

n - Số vòng quay của rotor

e- Độ lệch tâm của rotor và vỏ bơm

ηQ- Hiệu suất của bơm chân không vòng nước ηQ = 0.7 ÷ 0.8

+ Lưu lượng nước cần thiết trong bơm

Trong khi bơm chân không vòng nước làm việc cần cho nước chạy qua bơm liên tục để

Giữ cho vòng nước không đổi

Làm mát cho bơm

Làm kín mặt cắt AB

Vòng nước thường xuyên có thể tích của khối trụ rỗng mà đường kính ngoài bằng đường kính của roto kể cả cánh gạt và đường kính trong bằng đường kính của trục roto

Trong đó: Zlδ là thể tích các cánh gạt của roto.

Thực tế khi bơm làm việc mặt trong của vòng nước không hoàn toàn tròn (vì rotor đặt lệch tâm với vỏ bơm ) nên có một phần nước bị cánh gạt qua miệng ống đẩy ra khỏi bơm Do vậy phải thường xuyên bổ sung nước cho bơm để làm kín Lượng nước bổ sung này có tác dụng làm nguội bơm Bởi vậy ống hút của bơm được nối với một ống dẫn từ ngoài vào

d Ứng dụng của bơm chân không vòng nước

Bơm dùng để duy trì độ chân không và hút không khí sử dụng trong bơm ly tâm và bơm hướng trục Trong thiết bị nồi hơi, nếu dùng phương pháp làm sạch bề mặt cuối nồi bằng thổi các dòng hạt, có thể dùng bơm chân không vòng nước để tạo

ra tốc độ lớn cho dòng không khí trong đường ống thẳng đứng trong đó có các hạt chuyển động

III THIẾT KẾ BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP

3.1 Cơ sở lý thuyết thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép

Để giảm bớt tải trọng tác dụng lên trục và nang cao áp suất làm việc của bơm người ta dùng bơm cánh gạt tác dụng kép chỉ khác bơm tác dụng đơn ở phần stato (vỏ bơm) Mặt trong của stato không phải là mặt trụ tròn xuay, tâm của roto trùng với tâm của stato Bơm có hai cửa hút(GH, G'H')và hai cửa đẩy (EF, E'F') bố trí đối xứng với tâm vỏ hình (3-1)

Sơ đồ nguyên lý làm việc bơm cánh gạt tác dụng kép

εα

Như vậy trong một chu kỳ làm việc của bơm thực hiện hai lần hút và hai lần đẩy nên gọi là bơm tác dụng kép Vì các cửa hút và cửa đẩy bố trí đối xưng nhau qua tâm nên giảm được tải trọng trên trục roto rất nhiều.

3.1.1 Lưu lượng trung bình lý thuyết của bơm cánh gạt tác dụng kép

δ – góc nghiêng của cánh gạt so với hướng kính

Như vậy, lưu lượng của bơm tác dụng kép tỷ lệ thuận với hiệu số bán kính lớn nhất và nhỏ nhất của stato, với kết cấu cho trước của bơm là một đại lượng không đổi và trong quá trình làm việc không thể thay đổi được Vì vậy bơm cánh gạt tác dụng kép không có khả năng điều chỉnh được lưu lượng

3.1.2 Lưu lượng tức thời

Để có thể thiết lập được công thức tính lưu lượng tức thời của bơm cánh gạt tác dụng kép trước hết cần phải biết phương trình biểu diễn đoạn đường cong chuyển tiếp ( đoạn nằm dưới góc α) giữa hai cung tròn đồng tâm bán kính R và r0.Hình dạng của đường cong stato trong bơm cánh gạt tác dụng kép

α

ABR

có thể tăng đến vô hạn Khi cánh gạt có khả năng không tiếp xúc với đường cong