Đây là một loại của máy bơm bánh răng ứng dụng cơ chế dịch chuyển tích cực (Positive Displacement), sử dụng các hoạt động của các bánh răng quay để truyền chất lỏng. Bên cạnh loại bánh răng khớp trong, máy bơm bánh răng còn có một loại khác được gọi là bơm bánh răng ăn khớp ngoài (external gear pump).

Cấu tạo của bơm bánh răng ăn khớp trong

Các bánh răng quay liên tục tạo lực hút ở đầu vào máy bơm, giúp chất lỏng đi vào máy bơm. Chất lỏng, sau khi được hút vào máy bơm, lần lượt lấp đầy khe hở giữa các bánh răng, và được các bánh răng chuyển đến đầu xả.

Một máy bơm bánh răng ăn khớp trong cung cấp một dòng chảy ổn định, nhịp nhàng, tỷ lệ thuận với tốc độ quay của các bánh răng của nó. Điều này có nghĩa là tốc độ quay càng cao, lưu lượng chất lỏng bơm được càng lớn.

Một máy bơm bánh răng khớp trong có cấu tạo bên trong gồm hai bánh răng lồng vào nhau, kích thước khác nhau, trong đó một bánh răng nhỏ quay bên trong bánh răng lớn.

Bánh răng lớn hơn (rô-tơ hay rotor) là một bánh răng trong, tức là nó có các răng hướng vào tâm của rotor đó.

Bên trong bánh răng lớn này là một bánh răng ngoài kích thước nhỏ hơn (còn được gọi là bánh răng không tải, bánh răng bị động hoặc bộ chạy không tải – tức chỉ có rôto được dẫn động) và được gắn lệch tâm so với bánh răng lớn.

Một vách ngăn có hình lưỡi liềm, được đặt cố định giữa 2 bánh răng, đóng vai trò như một miếng đệm giữa cổng vào và cổng ra của máy bơm.

Máy bơm thủy lực bánh răng ăn khớp trong hoạt động như thế nào?

Chu trình làm việc của một máy bơm bánh răng thủy lực ăn khớp trong được chia ra thành 3 giai đoạn: làm đầy chất lỏng, di chuyển chất lỏng và đẩy chất lỏng ra ngoài.

Chu trình làm việc bơm bánh răng ăn khớp trong

Làm đầy chất lỏng – Filling

Khi các bánh răng bắt đầu quay, chúng tạo ra lực hút để kéo chất lỏng đi đến cổng hút. Chất lỏng chảy vào khoang chứa bên trong và bị giữ lại bởi không gian được tạo ra bởi các răng của bánh răng.

Di chuyển chất lỏng – Transfer

Trong quá trình bánh răng đang quay, chất lỏng bị mắc kẹt được các răng của bánh răng di chuyển từ đầu vào đến đầu xả của máy bơm.

Đẩy chất lỏng ra cổng xả – Delivery

Khi các răng của bánh răng ăn khớp với nhau ở phía cổng xả của máy bơm, thể tích sẽ giảm xuống, và chất lỏng bị ép ra ngoài do áp lực đẩy.

Các khe hở gần nhau giữa các bánh răng và vỏ cho phép máy bơm bánh răng tạo ra lực hút liên tục ở đầu vào và ngăn chất lỏng rò rỉ trở lại từ phía xả. Mặc dù vậy, khả năng rò rỉ ngược xảy ra nhiều hơn khi bơm các chất lỏng có độ nhớt thấp (VD: nước, sơn loãng, dung dịch loãng…).

Ưu nhược điểm của một máy bơm bánh răng khớp trong là gì?

Ưu điểm của bơm bánh răng ăn khớp trong

Máy bơm bánh răng ăn khớp trong có thể tạo ra áp lực bơm và lưu lượng bơm chất lỏng cao hơn so với máy bơm cánh gạt hoặc bơm cánh khế (còn gọi là bơm thùy hoặc bơm cánh thùy).

Ngoài ra, với cấu tạo đặc biệt, do đó bơm thủy lực bánh răng khớp trong có khả năng hút tốt hơn so với bơm bánh răng khớp ngoài. Chính vì thế, nó cũng phù hợp hơn để bơm chất lỏng có độ nhớt cao (so với bơm bánh răng ngoài), mặc dù cả 2 loại máy bơm này đều có thể dùng để bơm các chất lỏng có độ nhớt tuyệt đối từ 1 centipoise (viết tắt là cP) (VD: nước, sơn loãng, dầu ăn…) đến hơn 1.000.000 cP.

Bên cạnh chất liệu gang và thép không gỉ (inox), máy bơm bánh răng khớp trong có thể được chế tạo từ các loại vật liệu đặc biệt như hợp kim, các loại vật liệu tổng hợp mới để bơm những chất lỏng, hóa chất, dung dịch có tính ăn mòn mạnh như axit sulfuric (H2SO4), natri hypoclorit (NaClO), xút ăn da natri hydroxit (NaOH)…

Tốc độ thấp hơn, khe hở lớn hơn và thể tích bên trong cao hơn của máy bơm bánh răng khớp trong giúp cho loại máy bơm này phù hợp để bơm các chất lỏng đặc biệt như thực phẩm, sơn công nghiệp và xà phòng hơn so với kiểu thiết kế của bơm bánh răng ăn khớp ngoài.

Nhược điểm của bơm thủy lực bánh răng khớp trong

Bơm bánh răng khớp trong có kích thước nhỏ gọn và đơn giản, trong đó chỉ có một số bộ phận chuyển động trong phạm vi hạn chế. Do đó máy bơm bánh răng không thể tạo ra áp lực bơm mạnh như các loại máy bơm pittông, bơm màng, và tốc độ dòng chảy cũng thấp hơn so với máy bơm ly tâm.

Bơm bánh răng cũng có khả năng tự mồi liệu, tuy nhiên khả năng này sẽ được cải thiện đáng kể nếu các bánh răng được làm ướt trước khi bắt đầu hoạt động. Bạn cũng cần lưu ý rằng các bánh răng của máy bơm cần được làm ướt liên tục bằng chất lỏng cần bơm, tránh để bánh răng bị khô trong thời gian dài.

Mặt khác, các bánh răng của máy bơm dễ bị mài mòn, đặc biệt nếu có các vật thể rắn lẫn trong chất lỏng đang bơm, hoặc các chất lỏng có tính mài mòn, độ nhớt cao hay lực ma sát cao. Do đó, cần lưu ý lắp đặt một màng lọc ở phía đầu vào của cổng hút nhằm bảo vệ các bánh răng khỏi bị phá hủy bởi các vật thể rắn.

Trong trường hợp bạn cần bơm hút các loại chất lỏng có độ nhớt cao, hãy ưu tiên sử dụng các loại máy bơm có công suất lớn. Tuy nhiên, hiệu quả thể tích bơm bị suy giảm nếu tốc độ quay của bánh răng và tốc độ dòng chảy cao. Chính vì thế, máy bơm bánh răng khớp trong công suất lớn cần xem xét lắp đặt thêm một bộ điều tốc nhằm hạn chế tốc độ quay của bánh răng quá lớn so với tốc độ bơm được khuyến nghị.

Một lưu ý khác đó là nhiệt độ của chất lỏng cần bơm nên nằm trong phạm vi nhiệt độ khuyến nghị của máy bơm. Nếu nhiệt độ chất lỏng quá cao hoặc quá thấp, sự giãn nở của các bộ phận bên trong máy bơm bánh răng khớp trong sẽ làm gia tăng mức độ mài mòn giữa các bộ phận, từ đó có thể làm hư hỏng máy bơm.

Một nhược điểm chung của bơm bánh răng, kể cả bơm bánh răng khớp trong và bơm bánh răng khớp ngoài, là sự hao mòn của các bộ phận như bánh răng, ổ trục, vỏ máy bơm theo thời gian. Khi đó, hiệu suất bơm bị giảm dần, chất lỏng có xu hướng chảy ngược trở lại phía cổng hút. Mỗi máy bơm có một điểm hao mòn nhất định, hiệu suất bơm sẽ giảm từ từ và bắt đầu giảm mạnh một khi đạt đến điểm hao mòn đó.

Một điểm khác cần lưu ý chính là máy bơm bánh răng khớp trong (và cả bơm bánh răng khớp ngoài) có xu hướng chống áp suất ngược. Vì thế, trong trường hợp đường ống xả của máy bơm bị tắc nghẽn, áp suất tạo ra bên trong hệ thống bơm sẽ gia tăng đến khi máy bơm, đường ống dẫn hoặc các thiết bị máy móc ở hạ nguồn bị hư hỏng. Đương nhiên hầu hết máy bơm bánh răng đều được trang bị van xả, tuy nhiên, bạn nên lắp đặt thêm van xả ở vị trí khác nhằm bảo vệ các trang thiết bị ở hạ nguồn máy bơm.

Top 9 ứng dụng quan trọng nhất của bơm bánh răng ăn khớp trong

Dưới đây là những ứng dụng quan trọng nhất của máy bơm bánh răng thủy lực khớp trong:

• Bơm dầu nhiên liệu (VD: bơm dầu diesel, bơm dầu DO…) và dầu bôi trơn
• Bơm nhựa và polyme
• Bơm cồn và dung môi công nghiệp
• Bơm nhựa đường, bitum
• Bơm bọt polyurethane (Isocyanate và polyol)
• Bơm thực phẩm như xi-rô ngô, sô cô la và bơ đậu phộng; bơm mật rỉ đường, bơm mật mía, đường nóng chảy, socola nóng chảy, mật ong…
• Bơm sơn, bơm mực in và bột màu
• Bơm xà phòng và các chất hoạt động bề mặt
• Bơm glycol