Cấu tạo và cơ chế vận hành chi tiết của bơm màng khí nén AODD

Cấu tạo và cơ chế vận hành chi tiết của bơm màng khí nén AODD
1. Giới thiệu chung về máy bơm màng khí nén (AODD Pump)
Định nghĩa bơm màng khí nén là gì?
Máy bơm màng khí nén, còn được gọi là AODD Pump, là thiết bị bơm sử dụng năng lượng khí nén, sử dụng hai màng cao su/nhựa hoạt động luân phiên để hút và đẩy lưu chất.
Thay vì các loại bơm dùng motor điện, nguyên lý bơm màng cơ chế hoạt động của bơm được điều khiển bởi sự phân phối khí nén, đảm bảo chuyển động nhịp nhàng.
Tầm quan trọng và mức độ phổ biến trong công nghiệp
Nhờ cấu tạo tối ưu, khả năng vận hành an toàn và khả năng vận chuyển đa dạng lưu chất, máy bơm màng khí nén được sử dụng phổ biến trong đa dạng lĩnh vực sản xuất như:
Công nghiệp hóa chất
Lĩnh vực chế biến thực phẩm
Ngành môi trường – xử lý nước thải
Các chất lỏng có độ nhớt cao
Nổi bật nhất, trong các điều kiện làm việc dễ cháy nổ hoặc cần độ an toàn tuyệt đối, bơm màng khí nén được xem là phương án phù hợp nhất.
Lợi thế chính của bơm màng khí nén
Không dùng nguồn điện → loại bỏ nguy cơ cháy nổ trong khu vực nguy hiểm
Tự mồi tốt, có thể hút chất lỏng khi chưa có chất lỏng
Hoạt động khô không gây hỏng hóc, không lo cháy motor
Bơm được đa dạng chất lỏng: hóa chất, bùn, chất có hạt rắn, hóa chất ăn mòn cao
2. Kết cấu cơ bản của máy bơm màng khí nén
Muốn vận hành và lựa chọn đúng bơm màng khí nén, người dùng cần hiểu rõ cấu tạo các bộ phận chính.
Pump Body
Thân máy bơm là bộ phận chịu trách nhiệm chứa và dẫn lưu chất lỏng, thường được chế tạo từ các vật liệu như:
PP, PVDF: chống ăn mòn hóa chất cao
Nhôm: trọng lượng nhẹ, độ bền cao, chi phí hợp lý
Inox 304/316: phù hợp ngành thực phẩm, dược phẩm
Chất liệu thân bơm ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, khả năng chống ăn mòn và điều kiện vận hành.
Diaphragm
Màng ngăn bơm đóng vai trò cốt lõi, tham gia trực tiếp vào quá trình bơm chất lỏng.
Một số vật liệu màng phổ biến:
Teflon (PTFE): phù hợp môi trường axit, bazơ
Santoprene (Santo): đàn hồi tốt, bền
Buna-N (NBR): chuyên dùng cho dầu và nhiên liệu
Van phân phối khí
Van khí được ví như trung tâm điều khiển của bơm, có nhiệm vụ phân phối khí nén luân phiên vào hai khoang khí, giúp hai màng bơm chuyển động qua lại liên tục.
Van bi và đế
Cụm bi – đế bi có chức năng như van một chiều, cho phép chất lỏng đi theo một hướng duy nhất, ngăn dòng chảy ngược.
Vật liệu chế tạo bi và đế thường gồm:
Teflon
Cao su
Thép không gỉ
Trục truyền động
Trục kết nối liên kết hai màng bơm, giúp hai màng hoạt động ngược chiều nhau, đảm bảo hiệu suất bơm tối ưu.
Màng bơm (Diaphragm):
Được xem là trái tim của bơm, bao gồm hai màng đàn hồi bố trí đối xứng hai bên, chế tạo từ các chất liệu như PTFE cho tính kháng hóa chất cao, Santoprene (Santo) cho độ bền cơ học, Nitrile cho các chất lỏng gốc dầu, hoặc cao su Neoprene cho chất lỏng thông thường. Bộ phận này chịu trách nhiệm tạo áp suất để hút và đẩy chất lỏng mà không cho phép khí nén tiếp xúc trực tiếp với lưu chất.}
Bộ van khí (Air Valve):
Được ví như trung tâm điều khiển của bơm, van khí điều hướng khí nén giữa hai khoang khí. Nó thường là van dạng piston hoặc van trượt spool, làm việc hoàn toàn tự động để đảo chiều khí nén, đảm bảo chu kỳ hoạt động liên tục mà không cần tác động từ bên ngoài.}
Bi và Đế (Ball/Seat):
Đây là cụm van một chiều, gồm bi (thường làm từ thép, nhựa hoặc cao su đặc biệt) và đế van (seat) để đảm bảo độ kín. Thông thường có 4 cụm bi và đế: hai ở cổng hút và hai ở cổng đẩy, nhằm ngăn chặn dòng chảy ngược và định hướng chiều dòng chảy.}
Trục kết nối:
Là một trục cứng liên kết hai màng bơm, giúp đảm bảo khi một màng đẩy, màng còn lại sẽ hút vào, tạo chuyển động đồng bộ trong hoạt động của máy bơm màng khí nén.}
3. Cơ chế vận hành chi tiết (Chu kỳ hoạt động kép)
Máy bơm màng khí nén vận hành theo sự chênh lệch áp suất do áp lực khí nén sinh ra, kết hợp với chuyển động tịnh tiến của cặp màng bơm. Quy trình bao gồm 2 chu kỳ lặp lại liên tục, được điều khiển bởi bộ van khí. Không khí nén (dao động trong khoảng 2 đến 8 bar) đi vào thông qua cổng cấp khí, và không sử dụng điện năng.

4. Nguyên lý hoạt động của van một chiều (bi – đế)
Van một chiều trong bơm màng AODD gồm có bi và đế, hoạt động dựa trên nguyên lý chênh lệch áp suất. Bi là quả cầu có thể di chuyển lên xuống trong lồng van, còn đế van là bề mặt tiếp xúc kín nơi bi ngồi để đóng kín đường chất lỏng.
Trong quá trình màng bơm dịch chuyển tạo áp suất âm (hành trình hút), áp suất giảm làm bi nhảy lên khỏi đế ở đầu hút, cho phép lưu chất đi vào khoang bơm. Cùng lúc đó, bi ở cổng xả bị lực đẩy từ chất lỏng đẩy sát vào đế van, ngăn hiện tượng hồi lưu.
Ở chiều ngược lại, khi màng bơm thực hiện hành trình đẩy, bi ở cổng xả mở ra để chất lỏng ra ngoài, và bi ở cổng hút ép kín.
Chính nhờ nguyên lý này, máy bơm màng khí nén vận hành với chức năng tự mồi (tự mồi). Ở giai đoạn khởi động, khi bơm chưa có chất lỏng, áp lực khí nén tạo chân không mạnh mẽ, kéo chất lỏng lên từ mức thấp mà không cần mồi thủ công. Điều này rất phù hợp trong những trường hợp như hút chất lỏng từ bể sâu hoặc vận hành lại sau thời gian dừng máy.
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất bơm
Áp suất khí nén đầu vào
Khi áp suất khí nén tăng → lưu lượng bơm cũng tăng tương ứng
Tuy vậy, áp suất phải được kiểm soát trong ngưỡng cho phép nhằm tránh mài mòn màng
Tính chất nhớt của chất bơm
Chất lỏng nhớt cao → tốc độ hành trình màng giảm
Cần chọn kích thước bơm và vật liệu màng phù hợp
Thiết kế kích thước và bố trí hệ thống ống dẫn
Ống dẫn có kích thước nhỏ sẽ tạo ra hiện tượng “thắt cổ chai”
Cần giảm thiểu các đoạn co, gấp khúc nhằm hạn chế sụt áp trên đường ống
6. Ứng dụng trong thực tế dựa trên cơ chế vận hành
Dựa trên cơ chế làm việc linh hoạt, bơm màng chạy khí nén được ứng dụng rộng rãi trong đa dạng ngành công nghiệp:
Bơm hóa chất ăn mòn: các loại axit, kiềm mạnh và dung môi (trang bị màng PTFE và thân nhựa chống ăn mòn)
Bơm thực phẩm – đồ uống: sữa, siro, nước sốt (vật liệu inox đáp ứng yêu cầu an toàn thực phẩm)
Ứng dụng bơm bùn và chất thải: bùn đặc, nước thải có hạt rắn (có khả năng chịu mài mòn cao)
7. Kết luận và hướng dẫn bảo trì
Máy bơm màng khí nén được đánh giá cao nhờ cơ chế hoạt động không phức tạp nhưng rất tối ưu, vận hành không dùng điện năng, đảm bảo an toàn cao, linh hoạt và tuổi thọ cao trong đa dạng điều kiện vận hành.
Lời khuyên bảo trì:
Theo dõi màng cao su bơm thường xuyên để ngăn ngừa tình trạng rò rỉ khí nén và lưu chất
Vệ sinh cụm bi – đế van để giữ cho hệ thống van một chiều vận hành chính xác
Nên dùng nguồn khí nén sạch và khô để nâng cao độ bền cụm van khí nén
Nếu được vận hành và bảo trì đúng cách, bơm màng khí nén hoàn toàn có thể hoạt động ổn định trong suốt thời gian sử dụng với chi phí sử dụng thấp.