Thứ Ba, 8 tháng 7, 2014

Bơm thủy lực dạng piston: Nguyên lý hoạt động

✔ Unknown Diterbitkan 04:38

Tags

Bơm piston là một trong số các loại bơm thể tích, trong đó sự chuyển dịch chất lỏng được thực hiện bằng cách đẩy chất lỏng ra khỏi khoang công tác bằng các bộ phận nén ép. Khoang công tác của máy bơm thể tích là một không gian giới hạn nối thông với cửa vào tới cửa ra của máy bơm. Bộ phận nép ép là cơ cấu làm việc của máy bơm, thực hiện đẩy chất lỏng từ khoang công tác ra khỏi máy bơm (piston trụ, piston, màng rung).

Phân loại bơm piston theo các tiêu chí sau:

Dựa theo dạng bộ phận ép: kiểu piston trụ, kiểu piston (chỉ loại piston mỏng dẹt), và kiểu màng rung;
Dựa theo đặc tính chuyển động của khâu dẫn động: chuyển động tịnh tiến – khứ hồi; chuyển động quay (bơm trục khuỷu hoặc bơm cơ cấu cam);
Dựa theo số chu kỳ nén và hút trong 1 cặp hành trình: bơm piston tác động đơn, bơm piston tác động kép.
Dựa theo số lượng piston: bơm piston đơn, bơm piston kép, và bơm nhiều piston;

Ta đi nghiên cứu một số dạng bơm piston đơn giản sau:

Bơm piston tác động đơn: Sơ đồ bơm piston tác động đơn như hình 1, piston 2 liên kết với cơ cấu trúc khuỷu – thanh truyền thông qua cán piston 3, nhờ đó mà cán piston thực hiện chuyển động tịnh tiến khứ hồi trong xylanh

1. Piston trong hành trình đi sang bên phải tạo ra chân không trong khoang công tác, bởi vì đó mà van hút 6 được nâng lên và chất lỏng từ bể chứa 4 theo ống hút 5 đi vào khoang công tác 7.

Trong hành trình ngược lại khi piston đi sang bên trái, van hút được đóng lại và van nén 8 được mở ra, chất lỏng bị nén đẩy vào đường ống nén 9.

Như vậy ứng với mỗi vòng quay của động cơ, piston thực hiện 2 hành trình , trong đó có 1 hành trình là nén, lưu lượng theo lý thuyết trong hành trình đó là:

${Q_{lythuyet}} = \frac{{F\ell n}}{{60}},\,\,{m^3}/s$ (1)

Ở đó:

F – diện tích piston, m²;

l – chiều dài hành trình piston, m;

n – số vòng quay của động cơ, vg/ph.

Lưu lượng thực của máy bơm Q nhỏ hơn lưu lượng lý thuyết, nghĩa là có sự xuất hiện rò rỉ, hao hụt lượng chất lỏng từ sự đóng trễ của các van, hoặc do các van lỏng lẻo, độ bít kín giữa piston và cán lỏng lẻo, hoặc do chất lỏng không được hút vào đầy khoang công tác.

Tỷ số giữa lưu lượng thực và lưu lượng lý thuyết được gọi là hiệu suất thể tích của máy bơm piston.

${\eta _{\rm{w}}} = \frac{{{Q_{thuc}}}}{{{Q_{lythuyet}}}}$

Hiệu suất thể tích – là một chỉ số kinh tế cơ bản đặc trưng cho khả năng làm việc của máy bơm.

Bơm piston tác động kép: So với bơm piston tác động đơn, bơm piston tác động kép có lưu lượng chất lỏng lớn hơn và đều đặn hơn (hình 2). Trong đó mỗi hành trình piston thực hiện đồng thời 2 quá trình nén và hút chất lỏng. Những máy bơm dạng này có thể lắp đặt ngang hoặc đứng sao cho thích hợp nhất.

Lưu lượng theo lý thuyết của bơm tác động kép là:

${Q_{lythuyet}} = \frac{{F\ell n}}{{60}} + \frac{{(F - f)\ell n}}{{60}},\,\,{m^3}/s$ (2)

f – diện tích cán xylanh, m².

Bơm piston vi sai: Trong bơm piston vi sai (hình 3) piston 4 di chuyển trong xylanh được gia công nhẵn 5. Để bít kín piston với thành xylanh sử dụng 2 phương án: phương án 1 dùng vòng bít kín 3, phương án 2 để khe hơn nhỏ. Máy bơm có 2 van: van hút 7 và van nén 6, và có 1 khoang phụ 1.

Hình 3. Bơm piston vi sai

Quá trình hút chất lỏng diễn ra trong 1 hành trình của piston từ phải sang trái, nhưng quá trình nén thực hiện ở cả 2 hành trình của piston (sang trái và sang phải). Nghĩa là, hành trình piston sang trái, lượng chất lỏng trong khoang chứ phụ có thể tích là $(F - f)\ell$ bị đẩy vào đường ống nén 2; trong hành trình piston sang phải một lượng chất lỏng có thể tích là $f\ell$ bị đẩy vào đường ống nén 2. Như vậy, sau 2 hành trình của piston thể tích chất lỏng bị đẩy vào ống nén là:

$(F - f)\ell + f\ell = F\ell$ (3)
Ta thấy thể tích chất lỏng sau 2 hành trình của piston như với trường hợp piston tác động đơn. Điểm khác biệt ở đây là trong cả 2 hành trình của piston đều có lượng chất lỏng đổ vào đường ống nén. Như vậy so với trường hợp piston tác động đơn thì lưu lượng của bơm piston vi sai sẽ đều đặn hơn. Lưu lượng bơm piston vi sai tích theo công thức (1).