Bơm bánh răng là gì?

Bơm bánh răng là bơm thể tích quay. Bên trong thân bơm có hai bánh răng ăn khớp với nhau, một bánh răng chủ động nhận chuyển động từ động cơ và kéo bánh răng bị động quay theo. Khi các răng tách ra ở phía cửa hút, thể tích tại đó tăng lên và chất lỏng được hút vào. Chất lỏng bị giữ trong các khoang giữa răng và thành thân bơm, được mang vòng quanh buồng bơm và bị đẩy ra ở phía cửa xả khi các răng ăn khớp trở lại.

Vì mỗi vòng quay đẩy đi một lượng chất lỏng cố định, lưu lượng của bơm bánh răng phụ thuộc vào thể tích làm việc, tốc độ quay và đặc tính của chất lỏng. Đây là điểm khác với bơm ly tâm, nơi lưu lượng thay đổi mạnh theo áp suất hệ thống và giảm nhanh khi chất lỏng đặc. Trong thực tế, bơm bánh răng còn được gọi bằng nhiều tên khác nhau:

• Bơm nhông: cách gọi dân gian, vì bánh răng trong bơm giống nhông xe.
• Bơm bánh răng ăn khớp ngoài, ăn khớp trong: tên gọi theo kiểu ăn khớp của bánh răng.
• Tiếng Anh: gear pump, positive displacement gear pump.

Khi tìm hiểu về bơm bánh răng, doanh nghiệp sẽ gặp hai nhóm sản phẩm có cùng nguyên lý nhưng khác mục đích sử dụng:

• Bơm bánh răng chuyển chất lỏng (transfer gear pump): dùng để vận chuyển dầu, siro, mật, sơn, mực in, keo và các chất lỏng công nghiệp từ nơi này đến nơi khác, ở áp suất làm việc vừa phải. Dòng HLG của Carten thuộc nhóm này, với áp suất làm việc 7 bar.
• Bơm bánh răng thủy lực (hydraulic gear pump): là bộ phận cấp dầu áp suất cao trong hệ truyền động thủy lực của máy xúc, máy ép, xe nâng. Loại này thường được đặt trong cụm thiết bị chứ không dùng để chuyển chất lỏng trong dây chuyền sản xuất.

Hai nhóm dùng chung nguyên lý hai bánh răng ăn khớp, nhưng khác về thiết kế, áp suất và ứng dụng. Bài viết này nói về bơm bánh răng chuyển chất lỏng công nghiệp.

Các loại bơm bánh răng hiện nay

Hiện nay, bơm bánh răng công nghiệp được phân loại chủ yếu theo kiểu ăn khớp. Các thương hiệu chuyên sản xuất và phân phối bơm cũng đều cung cấp cho khách hàng theo 2 kiểu ăn khớp dưới đây:

• Bơm bánh răng ăn khớp ngoài: gồm hai bánh răng đặt song song, ăn khớp trực tiếp với nhau. Một bánh răng được dẫn động, bánh còn lại quay theo. Kết cấu tương đối đơn giản, kích thước gọn, phù hợp với nhiều ứng dụng vận chuyển chất lỏng công nghiệp. Dòng HLG của Carten dùng thiết kế này và đang được nhiều khách hàng quan tâm.
• Bơm bánh răng ăn khớp trong: gồm một bánh răng ngoài kết hợp với một bánh răng trong, tạo khoang vận chuyển chất lỏng giữa các bánh răng và thân bơm. Loại này thường được dùng cho chất lỏng có độ nhớt cao hoặc các ứng dụng chuyên biệt.

So sánh bơm bánh răng với bơm cánh khế, bơm trục vít và bơm ly tâm

Bơm bánh răng, bơm cánh khế và bơm trục vít đều là bơm thể tích, nhưng khác nhau ở bộ phận làm việc và loại sản phẩm phù hợp. Bơm ly tâm thuộc nhóm bơm động lực nên có đặc tính hoàn toàn khác. Bảng dưới đây giúp doanh nghiệp phân biệt nhanh bốn loại bơm này:

Tóm lại, bơm bánh răng phù hợp nhất với chất lỏng sạch, nhớt và có tính bôi trơn như dầu, siro, keo. Khi sản phẩm nhạy cảm, có hạt hoặc cần giữ nguyên cấu trúc, doanh nghiệp nên cân nhắc bơm cánh khế hoặc bơm trục vít. Việc lựa chọn giữa các loại bơm nên dựa trên lưu lượng, áp suất, độ nhớt và đặc tính của chất lỏng, thay vì chỉ dựa vào tên gọi. 

Xem thêm: 

• So sánh bơm màng khí nén với bơm bánh răng
• Chi tiết bơm trục vít
• Chi tiết về bơm cánh khế

Cấu tạo của bơm bánh răng

Một bơm bánh răng gồm hai khối chính. Khối thứ nhất là đầu bơm, nơi có cặp bánh răng và buồng bơm tiếp xúc với chất lỏng. Khối thứ hai là cụm truyền động, gồm trục, động cơ và khung đỡ. Các bộ phận chính gồm:

Thân bơm

• Bao quanh khoang làm việc và hai bánh răng, chứa chất lỏng trong quá trình bơm.
• Có cửa hút và cửa xả để nối với đường ống.
• Chế tạo từ gang hoặc inox tùy chất lỏng và điều kiện vận hành.

Bánh răng chủ động

• Gắn với trục bơm, nhận chuyển động quay từ động cơ.
• Kéo bánh răng bị động quay theo thông qua các răng ăn khớp.

Bánh răng bị động

• Ăn khớp với bánh răng chủ động và quay theo chiều ngược lại.
• Cùng với bánh răng chủ động tạo ra các khoang vận chuyển chất lỏng.

Trục bơm

• Truyền mô-men xoắn từ động cơ đến bánh răng.
• Đi qua thân bơm tại vị trí cần làm kín bằng phớt.

Cửa hút và cửa xả

• Kết nối bơm với hệ thống đường ống.
• Kích thước cổng của dòng HLG từ 1 inch đến 4 inch, cần khớp với đường ống của dây chuyền.

Phớt làm kín

• Hạn chế chất lỏng rò rỉ ra ngoài tại vị trí trục quay đi qua thân bơm.
• Dòng HLG có hai lựa chọn là phớt cơ khí (Mechanical Seal) và phớt chèn (Packing Seal).

Ổ đỡ trục

• Đỡ trục và bánh răng, giúp bánh răng quay đúng vị trí và giữ khe hở ổn định.

Động cơ, hộp giảm tốc và khung đỡ

• Cấp công suất và tốc độ cho bơm, được lựa chọn theo lưu lượng, áp suất và độ nhớt cần bơm.
• Khung đỡ giữ toàn bộ bơm ổn định, hạn chế rung khi vận hành.

Khe hở giữa bánh răng và thân bơm

Giữa đỉnh răng và thành thân bơm, cũng như giữa mặt bên của bánh răng và nắp bơm, luôn có một khe hở rất nhỏ. Khe hở này cho phép bánh răng quay mà không bị kẹt, nhưng cũng là đường để một phần chất lỏng rò ngược từ phía xả về phía hút. 

Khe hở càng nhỏ thì rò rỉ càng ít, nhưng gia công càng khó và bơm càng nhạy với tạp chất cứng. Vì vậy, khe hở ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận chuyển và độ bền của bơm.

Vật liệu và phớt của bơm Carten

Dòng HLG của Carten hiện tại có cấu tạo như sau:

• Đầu bơm gang: phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp thông thường, nhất là khi chất lỏng không đòi hỏi cao về khả năng chống ăn mòn.
• Đầu bơm inox: phù hợp với môi trường cần chống ăn mòn tốt hơn hoặc yêu cầu vật liệu tiếp xúc phù hợp với chất lỏng.
• Phớt cơ khí: làm kín vị trí trục, hạn chế rò rỉ trong suốt quá trình vận hành.
• Phớt chèn: là lựa chọn làm kín khác, dùng tùy theo thiết kế bơm và điều kiện làm việc.

Tên model của dòng HLG thể hiện các lựa chọn này. Ví dụ HLG50-SUS-MC là bơm cỡ 50 có đầu bơm inox (SUS) và phớt cơ khí (MC), còn HLG80-FC-PK là bơm cỡ 80 có đầu bơm gang (FC) và phớt chèn (PK). Việc chọn phớt cần dựa vào loại chất lỏng, nhiệt độ, áp suất và tốc độ quay, thay vì chỉ chọn theo model.

Nguyên lý hoạt động của bơm bánh răng

Bơm bánh răng hoạt động dựa trên sự quay của hai bánh răng ăn khớp. Quá trình diễn ra theo ba bước:

1. Hút chất lỏng. Khi bánh răng quay, các răng tách ra ở khu vực cửa hút làm thể tích tại đó tăng lên, tạo vùng áp suất thấp. Chất lỏng được đưa vào buồng bơm, và nhờ vậy bơm có khả năng tự mồi khi được lắp đặt và vận hành đúng điều kiện.
2. Vận chuyển chất lỏng. Chất lỏng bị giữ trong các khoang giữa răng bánh răng và thành thân bơm, rồi di chuyển theo chu vi buồng bơm về phía cửa xả. Điều quan trọng là chất lỏng đi theo thành thân bơm, chứ không đi xuyên qua giữa hai bánh răng.
3. Đẩy chất lỏng ra. Khi hai bánh răng ăn khớp trở lại ở khu vực cửa xả, các răng lấp đầy khoảng trống giữa nhau và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm, vào đường ống. Chính chỗ ăn khớp này ngăn không cho chất lỏng quay ngược về phía hút.

Quá trình này diễn ra liên tục khi bánh răng quay, nên dòng chất lỏng ra khỏi bơm tương đối ổn định.

Chú ý

• Lưu lượng tỷ lệ với tốc độ quay. Tăng tốc độ thì lưu lượng tăng, và ngược lại. Bơm có thể điều chỉnh lưu lượng bằng cách thay đổi tốc độ, thường qua biến tần hoặc hộp giảm tốc.
• Lưu lượng thực tế thấp hơn lưu lượng lý thuyết do một phần chất lỏng rò ngược qua khe hở. Rò rỉ tăng khi áp suất đầu xả cao, độ nhớt thấp hoặc khe hở lớn.
• Áp suất làm việc của dòng HLG là 7 bar. Doanh nghiệp cần tính cả tổn thất trên đường ống để chọn bơm có áp suất phù hợp.
• Độ nhớt ảnh hưởng đến hiệu suất. Độ nhớt quá thấp làm rò rỉ nhiều, còn độ nhớt quá cao làm bơm khó hút và cần công suất lớn hơn.

Ưu điểm và nhược điểm của bơm bánh răng

Ưu điểm

• Lưu lượng ổn định: cơ chế bơm thể tích tạo dòng chảy tương đối đều, ít dao động.
• Phù hợp với chất lỏng nhớt: bơm được dầu, mật ong, siro, mật rỉ đường, keo, nhựa resin, sơn và mực in.
• Kết cấu gọn, đơn giản: ít bộ phận chuyển động, thuận tiện khi bố trí trong hệ thống.
• Tự mồi tốt: bơm tạo chân không tại cửa hút khi lắp đặt và vận hành đúng điều kiện, không cần mồi nước nhiều lần.
• Vận hành êm: độ rung và tiếng ồn thấp, phù hợp với dây chuyền chạy liên tục.
• Nhiều lựa chọn vật liệu và phớt: đầu bơm gang hoặc inox, phớt cơ khí hoặc phớt chèn, đáp ứng từng loại chất lỏng.
• Dễ bảo trì: các chi tiết dễ tháo lắp, kiểm tra và thay thế.
• Linh hoạt khi lắp đặt: phù hợp với hệ thống bơm tuần hoàn, chiết rót và dây chuyền sản xuất.

Nhược điểm

• Không phù hợp với chất lỏng chứa nhiều hạt rắn: hạt rắn, đặc biệt hạt có tính mài mòn, làm mòn bánh răng và thân bơm, làm khe hở tăng và hiệu suất giảm.
• Khe hở ảnh hưởng đến khả năng vận chuyển và độ bền: khe hở lớn làm rò rỉ tăng, khe hở quá nhỏ làm bơm nhạy với tạp chất.
• Độ nhớt quá thấp hoặc quá cao đều ảnh hưởng đến hiệu suất: chất lỏng loãng làm rò rỉ nhiều, chất lỏng quá đặc làm bơm hút khó.
• Nhiệt độ chất lỏng cần nằm trong giới hạn phù hợp với vật liệu và phớt: quá nóng có thể làm hỏng phớt và giãn nở các chi tiết.
• Không nên vận hành vượt áp suất hoặc tốc độ quay cho phép, vì làm mòn nhanh và có thể hỏng bơm.
• Không nên chạy khô kéo dài: chất lỏng đóng vai trò bôi trơn các chi tiết chuyển động và làm kín, nên thiếu chất lỏng làm phớt và bánh răng nhanh hỏng.

Ứng dụng của bơm bánh răng

Bơm bánh răng phù hợp nhất với chất lỏng sạch, có độ nhớt từ trung bình đến cao và không chứa nhiều hạt rắn.

Theo ứng dụng

Dầu và dầu nhớt:

• Bơm được dầu bôi trơn, dầu động cơ, dầu hộp số, dầu thủy lực, dầu máy, dầu công nghiệp và các chất lỏng gốc dầu khác.
• Đầu bơm gang là lựa chọn phổ biến cho nhóm này.

Mật ong, siro và mật rỉ đường

• Bơm được mật ong, siro đường, siro glucose, siro trái cây và mật rỉ đường. Đây là những chất lỏng đặc, nhớt và dính, nên cơ chế bơm thể tích tỏ ra phù hợp.
• Với các chất lỏng thực phẩm này, nhà máy nên chọn đầu bơm inox để vật liệu tiếp xúc phù hợp.

Hóa chất:

• Bơm được một số dung dịch hóa chất sạch, không chứa hạt rắn, như chất hoạt động bề mặt, chất phụ gia và dung môi, khi vật liệu thân bơm, bánh răng và phớt tương thích với hóa chất.
• Nhà máy cần gửi tên hóa chất, nồng độ và nhiệt độ để kỹ sư chọn đúng vật liệu đầu bơm và loại phớt.

Sơn và mực in:

• Bơm được sơn nước, sơn dầu, vecni, mực in dầu và mực in nước có độ nhớt phù hợp với thiết kế của bơm.
• Sơn hoặc mực chứa nhiều bột màu thô hay hạt rắn cần được kiểm tra kỹ trước khi dùng bơm bánh răng.

Keo và resin:

• Bơm được keo dán dạng lỏng, nhựa resin và các loại nhựa tổng hợp dạng lỏng.
• Với nhóm này, nhà máy cần kiểm tra độ nhớt, nhiệt độ, khả năng kết tinh và tính tương thích vật liệu trước khi chọn bơm.

Chú ý: Bơm bánh răng không dùng để bơm chất lỏng chứa hạt rắn. Hạt rắn, đặc biệt hạt có tính mài mòn, làm mòn bánh răng và thân bơm, làm khe hở tăng và hiệu suất giảm. Với chất lỏng có hạt, doanh nghiệp nên chọn bơm cánh khế hoặc bơm trục vít.

Chọn model Carten HLG theo quy mô

Ký hiệu trong tên sản phẩm: FC là đầu bơm gang, SUS là đầu bơm inox, MC là phớt cơ khí (Mechanical Seal), PK là phớt chèn (Packing Seal). Theo vật liệu, đầu bơm gang phù hợp với dầu, sơn, mực in, keo và resin trong các ứng dụng công nghiệp thông thường, còn đầu bơm inox phù hợp với môi trường cần chống ăn mòn hoặc khi chất lỏng như siro, mật ong và một số hóa chất đòi hỏi vật liệu tiếp xúc phù hợp. Các cỡ HLG80 và HLG90 hiện chỉ có đầu bơm gang.

Doanh nghiệp xem toàn bộ sản phẩm tại bơm bánh răng.

Cách chọn bơm bánh răng phù hợp

Để chọn đúng bơm bánh răng, nhà máy nên xác định lần lượt các yếu tố sau:

1. Loại chất lỏng: dầu, hóa chất, siro, keo, sơn, mực in hay chất lỏng thực phẩm.
2. Độ nhớt thực tế ở nhiệt độ vận hành, kể cả điều kiện nguội nhất.
3. Lưu lượng cần đạt, tính theo hệ thống.
4. Áp suất làm việc: đối chiếu áp suất yêu cầu với 7 bar của dòng HLG, có tính cả tổn thất đường ống.
5. Nhiệt độ của chất lỏng: để chọn vật liệu và phớt phù hợp.
6. Vật liệu đầu bơm: gang cho ứng dụng công nghiệp thông thường, inox khi cần chống ăn mòn.
7. Loại phớt: phớt cơ khí hoặc phớt chèn, tùy chất lỏng, nhiệt độ, áp suất và tốc độ quay.
8. Kích thước cửa hút, cửa xả: phải khớp với đường ống hiện có.
9. Tốc độ và công suất động cơ: bảo đảm đủ cho lưu lượng và áp suất cần thiết.

Bơm bánh răng không phù hợp với chất lỏng chứa nhiều hạt rắn. Nếu sản phẩm có hạt hoặc cần giữ nguyên cấu trúc, nhà máy có thể xem thêm bơm cánh khế hoặc bơm trục vít.

Thông tin liên hệ nhà cung cấp Carten Pump Vietnam

Mỗi chất lỏng có độ nhớt, nhiệt độ và tính tương thích vật liệu khác nhau, nên cùng một model có thể phù hợp với nhà máy này nhưng chưa phù hợp với nhà máy khác. Các thông tin trong bài giúp doanh nghiệp hình dung được loại bơm và nhóm model cần xem xét. Để chốt cỡ bơm, vật liệu và phớt chính xác, cách an toàn nhất là để kỹ sư xem xét điều kiện thực tế của hệ thống. Đội ngũ kỹ thuật của Carten Pump Vietnam sẵn sàng làm việc này cùng khách hàng.

• Loại chất lỏng cần bơm
• Độ nhớt của chất lỏng ở nhiệt độ vận hành
• Lưu lượng cần đạt và áp suất làm việc
• Nhiệt độ của chất lỏng
• Kích thước đường ống và kiểu kết nối
• Vật liệu mong muốn: gang hay inox, phớt cơ khí hay phớt chèn
• Số lượng bơm cần mua

Nếu chưa có đủ số liệu, khách hàng vẫn có thể gửi những gì đang có. Kỹ sư sẽ trao đổi để bổ sung các thông tin còn thiếu.

Khách hàng yên tâm khi mua sản phẩm tại Carten Pump vì:

• Đề xuất cỡ bơm HLG phù hợp dựa trên lưu lượng, áp suất và độ nhớt.
• Tư vấn vật liệu đầu bơm và loại phớt theo chất lỏng và nhiệt độ.
• Gợi ý tốc độ quay và công suất động cơ.
• Gửi báo giá và thông số kỹ thuật của model đã đề xuất.
• Hướng dẫn lắp đặt và vận hành đúng kỹ thuật khi doanh nghiệp đặt hàng.
• Sản phẩm chính hãng 100%, có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng.
• Hồ sơ CO/CQ đầy đủ đi kèm, phục vụ nghiệm thu, đấu thầu và quản lý thiết bị.
• Bảo hành 12 tháng với quy trình tiếp nhận rõ ràng.
• Hỗ trợ kỹ thuật và cung cấp phụ tùng chính hãng sau thời gian bảo hành.

Thông tin liên hệ:

• Địa chỉ: 15 Đường Số 8 Khu nhà ở, Khu phố 2, Tam Bình, Hồ Chí Minh
• Hotline: 0908 095 139