Các máy bơm loại này cung cấp một khối lượng liên tục của chất lỏng trong một chu kỳ. Lượng chất lỏng được xả trong mỗi vòng quay được cố định trong các máy bơm và chúng tạo ra dòng chảy tỷ lệ thuận với sự tịnh tiến và tốc độ rotor. Các máy bơm được sử dụng trong hầu hết công nghiệp năng lượng chất lỏng. Các dòng chảy đầu ra là không đổi và không phụ thuộc vào áp suất hệ thống. Ưu điểm quan trọng của loại bơm này là liên kết với các máy bơm áp suất cao và các khu vực áp suất thấp (có nghĩa là khu vực đầu vào và khu vực đầu ra) được tách ra và do đó chất lỏng không thể bị rò rỉ trở lại do áp suất cao hơn tại các đầu ra. Những tính năng này làm cho loại bơm có lưu lượng cố định phù hợp nhất và chấp nhận rộng rãi cho các hệ thống thủy lực. Các ưu điểm quan trọng khác của bơm có lưu lượng cố định bao gồm khả năng để tạo ra áp suất cao, hiệu quả thể tích cao, công suất cao tỷ lệ khối lượng, có khả năng thay đổi hiệu quả trong phạm vi áp suất nhỏ và phạm vi hoạt động áp suất lớn và tốc độ cao. Tỷ lệ dòng chảy của những máy bơm loại này dao động từ 0,45 ÷ 65 000 lít/phút, Áp suất dao động từ 10 ÷ 100 000 psi và cụ thể tốc độ nhỏ hơn 500 vòng/phút.
Điều quan trọng cần lưu ý là các máy bơm có lưu lượng cố định không tạo ra áp lực, nhưng chúng chỉ tạo ra các dòng chất lỏng. Lực cản làm cho dòng chất lỏng ở đầu ra tạo áp suất. Điều đó có nghĩa rằng nếu đầu ra của một máy bơm có thể tích cố định được mở ra để cân băng với áp suất khí quyển, sau đó dòng chảy sẽ không tạo ra bất kỳ áp suất đầu ra ở trên áp suất khí quyển. Tuy nhiên, nếu đầu ra bị chặn một phần, sau đó áp lực sẽ tăng lên do sự gia tăng cản trên dòng chảy. Nếu đầu ra của bơm là hoàn toàn bị chặn, sau đó một lực cản vô hạn sẽ được tạo ra. Điều này sẽ dẫn đến sự vỡ các bộ phận yếu nhất trong hệ thống. Vì vậy, các van an toàn được cung cấp trong hệ thống thủy lực cùng với máy bơm lưu lượng cố định. Các loại máy bơm điển hình của loại bơm lưu lượng cố định là máy bơm bánh răng, bơm cánh gạt và bơm piston.
a. Bơm bánh răng
Bơm bánh răng là một máy bơm có lưu lượng cố định mạnh mẽ và đơn giản.
Nó có hai bánh răng được khớp với nhau vày xoay quanh trục trục của chúng.
Những bánh răng là bộ phận chuyển động trong bơm. Loại bơm bánh răng này tương đối nhỏ gọn, rẻ tiền và có ít bộ phận chuyển động. Các thiết kế vững chắc của các bánh răng và vỏ bọc cho phép áp bơm suất rất cao và khả năng bơm được chất lỏng có độ nhớt cao. Họ rất thích hợp cho một loạt các chất lỏng và có khả năng tự mồi. Đôi khi bơm bánh răng được thiết kế để hoạt động như hoặc là một động cơ hoặc máy bơm.
Hình 1.5: Bơm bánh răng ngoài.
Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng là thay đổi thể tích: Khi thể tích của buồng hút A tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút; và nén khi thể tích giảm, bơm đẩy dầu ra ở buồng B, thực hiện chu kỳ nén. Bơm thường có một đệm kín để chống lại sự rò rỉ; Do đó, chất lỏng được bơm ra ở cửa ra. Các bơm bánh răng thường được trang bị các vỏ bên mặc để tránh rò rỉ. Các khe hở giữa bánh răng và vỏ bơm và giữa các bề mặt bánh răng là rất quan trọng và đóng một vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn rũ rỉ. Nhỡn chung, khoảng cỏch khoảng cỏch nhỏ hơn 10 àm. Lượng chất lỏng xả ở cổng xả được xác định bởi số răng của bánh răng, khối lượng của chất lỏng giữa mỗi cặp răng và tốc độ quay.
Các nhược điểm của bơm bánh răng ngoài là phụ tải không cân bằng trên vòng bi. Nguyên nhân là do áp lực cao tại các cửa ra và áp suất thấp ở đầu vào và kết quả là tốc độ chậm hơn và áp suất làm dòng sẽ thấp hơn, trong một số trường hợp có thể sẽ làm hỏng vòng bi. Bơm bánh răng thường được sử dụng cho các ứng dụng năng lượng chất lỏng thủy lực và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất để bơm chất lỏng với một độ nhớt nhất định.
Hình 1.6: Bơm bánh răng khớp trong.
Bơm bánh răng khớp trong đặc biệt linh hoạt. Chúng thường được sử dụng để bơm các chất lỏng có độ nhớt thấp hoặc trung bình như dung môi và nhiên liệu và phạm vi rộng của nhiệt độ. Bơm không tạo xung, có khả năng tự mồi và có thể chạy khô trong một thời gian ngắn. Nó bao gồm một bánh răng bên trong (bánh răng chủ động), một bánh răng trụ tròn bên ngoài, một miếng đệm lưỡi liềm và vỏ bọc bên ngoài hiển thị trong hình 1.6. Chất lỏng được hút vào giữa các bánh răng trụ tròn bên ngoài và bánh răng chủ động (bánh răng nhỏ phía trong). Chất lỏng đi qua bơm giữa các răng và đệm lưỡi liềm. Đệm lưỡi liềm có chức năng phân chia chất lỏng và hoạt động như một đệm kín giữa các cửa hút và xả. Khi các khớp răng ở bên đối diện bên của đệm lưỡi liềm, các chất lỏng được đẩy ra thông qua các cửa xả của máy bơm.
b. Bơm cánh gạt
Bơm cánh gạt cũng là loại bơm được sử dụng rộng rãi sau bơm bánh răng và chủ yếu dùng ở hệ thống có áp suất suất thấp và trung bình. So với bơm bánh răng
thì bơm cánh gạt đảm bảo một lưu lượng đều hơn, hiệu suất thể tích cao hơn. Kết cấu bơm cánh gạt có nhiều loại khác nhau nhưng có thể chia thành hai loại chính:
- Bơm cánh gạt đơn - Bơm cánh gạt kép.
* Bơm cánh gạt đơn:
Bơm cánh gạt đơn là khi trục quay một vòng, nó thực hiện một chu kỳ làm việc bao gồm một lần hút và một lần nén. Lưu lượng của bơm có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi độ lệch tâm (xe dịch vòng trượt) thể hiện ở hình 1.7
Hình 1.7: Nguyên tắc chỉnh lưu lượng bơm cánh gạt đơn.
a. Nguyên tắc và ký hiệu b. Điều chỉnh bằng lò xo
c. Điều chỉnh lưu lượng bằng thủy lực.
* Bơm cánh gạt kép:
Bơm cánh gạt kép là khi trục quay một vòng, nó thực hiện hai chu kỳ làm việc bao gồm hai lần hút và hai lần nén như hình 1.8
Hình 1.8: Bơm cánh gạt kép c. Bơm piston
Bơm piston là loại bơm dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích của cơ cấu piston - xilanh. Vì bề mặt làm việc của cơ cấu này là mặt trụ, do đó dễ dàng đạt được độ chính xác gia công cao, bảo đảm hiệu suất thể tích tốt, có khả năng thực hiện được với áp suất làm việc lớn (áp suất lớn nhất có thể đạt được là P = 700bar).
Bơm piston thường dùng ở những hệ thống dầu ép cần áp suất cao và lưu lượng lớn; đó là máy truốt, máy xúc, máy nén,....
Dựa trên cách bố trí piston, bơm có thể phân thành hai loại:
- Bơm piston hướng tâm.
- Bơm piston hướng trục.
Bơm piston có thể chế tạo với lưu lượng cố định, hoặc lưu lượng điều chỉnh được.
* Bơm piston hướng tâm:
Lưu lượng được tính toán bằng việc xác định thể tích của xilanh. Nếu ta đặt d- là đường kính của xilanh [cm], thì thể tích của một xilanh khi rotor quay một vòng:
. 2
4 . q d h
[cm3/ vòng]
Trong đó: h - hành trình của piston [cm]
Vì hành trình của piston h = 2e (e - là độ lệch tâm của rotor và stato), nên nếu bơm có z piston và làm việc với số vòng quay là n [vòng/ phút], thì lưu lượng của bơm sẽ là:
3
3 .10 2
. . .10 / . . . . /
Q q z n L ph 2 d e z h L ph
Hành trình của piston thường là (1,3 - 1,4).d và số vòng quay nmax = 1500vg/ph.
Lưu lượng của bơm piston hướng tâm có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi độ lệch tâm (xê dịch vòng trượt)
Hình 1.9: Bơm piston hướng tâm.
Piston (3) bố trí trong các lỗ hướng tâm làm rotor (6) quay xung quanh trục (4), nhờ các rãnh và các lỗ bố trí thích hợp trên trục phân phối (7), có thể nối lần lượt các xilanh trong một nửa vòng quay với khoang hút và nửa kia với khoang đẩy.
Sau một vòng quay của rotor, mỗi piston thực hiện một khoảng chạy kép có độ lớn bằng 2 lần độ lệch tâm e.
Trong các kết cấu mới, truyền piston bằng lực li tâm. Piston 3 tựa trực tiếp trên đĩa vành khăn 2. Mặt đầu của piston là mặt cầu 1 đặt hơi nghiêng và tựa trên mặt côn của đĩa dẫn. Rotor (6) quay được nối với trục (4) qua ly hợp (5). Để điều khiển độ lệch tâm e, ta sử dụng vít điều chỉnh 8.
* Bơm piston hướng trục:
Bơm piston hướng trục là loại bơm có piston đặt song song với trục của rotor và được truyền bằng khớp hoặc bằng đĩa nghiêng. Ngoài những ưu điểm như của bơm piston hướng tâm, bơm piston hướng trục còn có ưu điểm nữa là kích thước của nó nhỏ gọn hơn, khi cùng một cỡ với bơm hướng tâm.
Ngoài ra so với tất cả các loại bơm khác, bơm piston hướng trục có hiệu suất tốt nhất, và hiệu suất hầu như không phụ thuộc vào tải trọng và số vòng quay.
Hình 1.10: Bơm piston hướng trục.
Nếu lấy các ký hiệu như ở bơm piston hướng tâm và đường kính trên đó phân bố các xilanh là D [cm], thì lưu lượng của bơm sẽ là:
2 2
3 . 3 .
10 . . . 10 . . . . /
4 4
d d
Q h z n z n D tg L ph
Loại bơm này thường được chế tạo với lưu lượng Q = 30 ÷ 640 L/ph và áp suất p = 60bar, số vòng quay thường dùng là 1450vg/ph hoặc 950vg/ph, nhưng ở những bơm có rotor không lớn thì số vòng quay có thể từ 2000 ÷ 2500vg/ph. Bơm piston hướng trục hầu hết là điều chỉnh lưu lượng được, hình 1.11.
Hình 1.11: Điều chỉnh lưu lượng bơm piston hướng trục.