Bơm trục vít là gì?

Bơm trục vít là bơm thể tích quay. Bên trong thân bơm có một hoặc nhiều trục vít, khi trục vít quay, giữa trục vít và thân bơm hình thành các khoang kín chứa sản phẩm. Các khoang này dịch chuyển dọc theo chiều dài trục vít và mang sản phẩm từ cửa hút đến cửa xả. Vì mỗi khoang mang một lượng sản phẩm cố định, lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ quay và dòng chảy ra rất đều.

Khác với bơm ly tâm thực phẩm tạo dòng chảy bằng lực ly tâm, bơm trục vít không vung sản phẩm ra ngoài mà đẩy sản phẩm đi trong các khoang kín. Vì vậy, sản phẩm ít bị khuấy trộn, ít bị cắt xé, và độ nhớt cao không làm bơm mất lưu lượng như ở bơm ly tâm. Trong thực tế, bơm trục vít còn được gọi bằng nhiều tên khác nhau:

• Bơm ruột gà: cách gọi dân gian, vì phần bên trong thân bơm có hình dạng xoắn giống ruột gà.
• Bơm đuôi chuột: cách gọi khác của dòng bơm trục vít đơn, do rotor dài, xoắn và thon dần.
• Bơm vít xoắn hay bơm trục vít xoắn: nhấn mạnh hình dạng xoắn của trục vít.
• Tiếng Anh: screw pump, progressive cavity pump (dùng cho loại trục vít đơn).

Các loại bơm trục vít

Dựa vào số trục vít, bơm trục vít được chia thành ba loại:

• Bơm trục vít đơn (một trục): có một rotor dạng trục vít lệch tâm quay trong một stator cố định. Đây là loại phổ biến nhất, có cấu tạo tương đối đơn giản.
• Bơm trục vít đôi (hai trục): có hai trục vít ăn khớp, làm việc song song trong cùng một buồng bơm, trong đó một trục chủ động kéo trục còn lại quay theo.
• Bơm trục vít ba trục: có một trục chủ động ở giữa và hai trục bị động ở hai bên, thường dùng cho dầu và chất lỏng sạch, có tính bôi trơn.

Carten Pump Vietnam phân phối hai dòng bơm trục vít vệ sinh:

• HSS (Sanitary Single Screw Pump): bơm trục vít đơn, gồm 13 model từ HSS-10 đến HSS-150.
• HTS (Sanitary Twin Screw Pump): bơm trục vít đôi, gồm 5 model từ HTS-10 đến HTS-50.

Dòng bơm trục vít ba trục không nằm trong danh mục sản phẩm của Carten.

Phân biệt với bơm cánh khế và bơm bánh răng

Ba loại bơm này đều là bơm thể tích nhưng khác nhau ở bộ phận làm việc

• Bơm trục vít dùng trục vít xoắn dịch chuyển khoang dọc theo trục, bơm cánh khế dùng hai rotor có thùy quay ngược chiều, còn bơm bánh răng dùng hai bánh răng ăn khớp trong buồng bơm.
• Bơm trục vít cho dòng chảy đều nhất và phù hợp nhất với sản phẩm đặc có hạt hoặc có khí. 

Xem thêm: So sánh bơm cánh khế với bơm trục vít

Cấu tạo của bơm trục vít

Cấu tạo của bơm trục vít phụ thuộc vào số trục. Hai kiểu phổ biến nhất là bơm trục vít đơn và bơm trục vít đôi, cũng là hai dòng mà Carten cung cấp. Về tổng thể, cả hai đều gồm phần đầu bơm tiếp xúc với sản phẩm và phần truyền động gồm trục, ổ bi, động cơ, đế bơm.

Cấu tạo bơm trục vít đơn HSS

Dòng HSS của Carten có bộ phận làm việc chính là một rotor dạng trục vít lệch tâm và một stator cố định. Cấu tạo gồm các bộ phận sau:

• Rotor (trục vít): là chi tiết quay lệch tâm có dạng xoắn, trực tiếp tạo ra các khoang kín khi quay trong stator.
• Stator (ống bọc cố định): bao quanh rotor, có lòng dạng xoắn khớp với rotor. Rotor và stator ghép với nhau tạo thành nhiều khoang kín riêng biệt.
• Trục khớp và thanh kéo: nối rotor với trục dẫn động. Vì rotor quay lệch tâm, chi tiết này cho phép truyền chuyển động quay từ trục dẫn động sang rotor.
• Buồng xả và ống hút: là nơi sản phẩm vào và ra khỏi bơm.
• Đế phớt chèn và nắp phớt chèn: làm kín vị trí trục quay đi qua thân bơm, ngăn sản phẩm rò rỉ.
• Ổ bi, đế ổ bi và nắp ổ bi: đỡ trục và chịu lực khi bơm làm việc.
• Trục dẫn động: truyền chuyển động từ động cơ đến phần đầu bơm.
• Ly hợp và ống bọc: nối trục động cơ với trục dẫn động.
• Động cơ: cung cấp công suất và tốc độ quay, với công suất từ 0,55 đến 15 kW tùy model.
• Bệ (đế bơm): giữ toàn bộ bơm ổn định khi vận hành.

Cấu tạo bơm trục vít đôi HTS

Dòng HTS của Carten có hai trục vít làm việc song song trong cùng một buồng bơm. Các bộ phận chính gồm:

• Hai trục vít (rotor): một trục chủ động và một trục bị động, quay ngược chiều và ăn khớp với nhau để tạo các khoang dịch chuyển. Đây là bộ phận trực tiếp vận chuyển sản phẩm.
• Thân bơm (buồng bơm): bao quanh hai trục vít, có cửa hút và cửa xả.
• Cơ cấu đồng bộ: giữ hai trục vít quay đúng pha để không va chạm vào nhau.
• Phớt cơ khí: làm kín vị trí trục đi qua thân bơm. Rotor, phớt cơ khí và kiểu kết nối ở đầu vào, đầu ra được chọn theo sản phẩm cần bơm.
• Động cơ và bộ truyền động: công suất từ 2,2 đến 55 kW tùy model.
• Đế bơm: giữ bơm ổn định khi vận hành.

Vật liệu

• Dòng HTS: vật liệu tiếp xúc với sản phẩm là SS304 hoặc SS316L, bề mặt phù hợp với tiêu chuẩn vệ sinh.
• Dòng HSS: vật liệu được chọn theo sản phẩm cần bơm và điều kiện vận hành. Với chất lỏng ăn mòn, sạch hoặc mài mòn, vật liệu thân, rotor và stator cần được chọn khác nhau.

Nguyên lý hoạt động của bơm trục vít

Mọi bơm trục vít đều làm việc theo cùng nguyên lý: xoay trục vít để dịch chuyển các khoang kín dọc theo chiều dài trục. Trong bơm trục vít, phần sản phẩm nằm trong khoang đóng vai trò giống như đai ốc, bị đẩy tiến dần dọc theo trục từ cửa hút sang cửa xả.

Nguyên lý này tạo nên hai đặc điểm quan trọng. 

• Thể tích mỗi khoang không đổi trong suốt quá trình dịch chuyển, nên áp suất ổn định và dòng chảy đều. 
• Sản phẩm không bị khuấy trộn mạnh hay tạo dòng xoáy.

Nguyên lý của bơm trục vít đơn HSS

Với dòng HSS, quá trình diễn ra theo bốn bước:

1. Hút sản phẩm vào bơm. Khi rotor quay lệch tâm trong stator, ở phía cửa hút hình thành các khoang mới mở ra, tạo áp suất thấp và kéo sản phẩm vào. Nhờ vậy bơm có khả năng tự mồi tốt.
2. Hình thành các khoang kín. Rotor ghép với stator chia không gian bên trong thành nhiều khoang kín riêng biệt, mỗi khoang chứa một lượng sản phẩm cố định.
3. Dịch chuyển khoang dọc trục. Khi rotor tiếp tục quay, các khoang kín liên tục dịch chuyển từ cửa hút về phía cửa xả mà thể tích không đổi, nên áp suất ổn định, không sinh dòng xoáy và không khuấy trộn mạnh.
4. Đẩy sản phẩm ra cửa xả. Khoang đến cuối trục thì mở ra phía cửa xả, sản phẩm được đẩy ra đường ống. Cùng lúc đó, các khoang mới tiếp tục hình thành ở phía hút nên dòng chảy liên tục.

Dòng HSS của Carten bơm được chất lỏng trung tính hoặc ăn mòn, sạch hoặc có tính mài mòn, nhớt hoặc loãng, và cả chất lỏng có lẫn khí, bọt khí, sợi hay hạt rắn. Bơm có thể chạy liên tục trong thời gian dài mà vẫn giữ lưu lượng ổn định.

Nguyên lý của bơm trục vít đôi HTS

Với dòng HTS, hai trục vít cùng làm việc:

1. Trục chủ động quay, kéo trục bị động quay theo. Hai trục quay ngược chiều, ăn khớp với nhau và được giữ đồng bộ để không chạm nhau.
2. Hai trục vít ăn khớp tạo các khoang dịch chuyển. Giữa hai trục vít và thân bơm hình thành các khoang chứa sản phẩm, tách cửa hút khỏi cửa xả.
3. Khoang dịch chuyển dọc trục. Sản phẩm trong khoang được đẩy tuần tự từ cửa hút đến cửa xả một cách nhẹ nhàng, nên hạt như miếng trái cây trong sữa chua hay hạt trong kem được vận chuyển mà không bị vỡ.
4. Đẩy ra cửa xả. Sản phẩm đi ra đường ống với dòng chảy đều.

Dòng HTS có khả năng tự mồi, chạy được hai chiều, xử lý được sản phẩm chứa đến 60% khí và có thể xả gần như hoàn toàn sản phẩm khỏi bơm. Dải tốc độ quay rộng cũng cho phép HTS chạy nhanh khi làm sạch, nên dùng được làm bơm CIP mà không cần lắp thêm bơm ly tâm có đường bypass.

• Lưu lượng tỷ lệ với tốc độ quay. Muốn tăng hay giảm lưu lượng, chỉ cần thay đổi tốc độ, thường bằng biến tần. Dòng HSS có tốc độ khuyến nghị từ 100 đến 960 vòng/phút, còn dòng HTS từ 200 đến 1.450 vòng/phút.
• Áp suất làm việc của dòng HSS là 7 bar và của dòng HTS là 20 bar. Doanh nghiệp cần chọn dòng bơm theo áp suất đầu xả của hệ thống.
• Lưu lượng thực tế thấp hơn lưu lượng tối đa khi sản phẩm đặc hơn hoặc cột áp cao hơn, nên cần chọn model có dư lưu lượng.

Ưu điểm và nhược điểm của bơm trục vít

Ưu điểm

• Dòng chảy đều, ít xung động: sản phẩm đi trong các khoang kín với thể tích không đổi, nên áp suất ổn định, không tạo dòng xoáy.
• Giữ nguyên cấu trúc sản phẩm: bơm ít khuấy trộn và ít cắt xé, nên phù hợp sản phẩm nhạy cảm và sản phẩm có hạt. Dòng HTS vận chuyển được hạt đến 40 mm mà không làm vỡ.
• Bơm được dải độ nhớt rộng: dòng HTS xử lý được sản phẩm từ 1 đến 1.000.000 cP, còn dòng HSS bơm được cả chất lỏng nhớt lẫn chất lỏng loãng.
• Xử lý được sản phẩm lẫn khí: dòng HSS bơm được chất lỏng có khí và bọt khí, dòng HTS xử lý được đến 60% khí.
• Tự mồi tốt: bơm tự hút sản phẩm lên, nên lắp đặt linh hoạt.
• Vận hành liên tục lâu dài: dòng HSS có thể chạy liên tục trong thời gian dài mà lưu lượng vẫn ổn định.
• Chạy hai chiều và xả sạch (HTS): dòng HTS chạy được hai chiều và xả gần như hoàn toàn sản phẩm, thuận tiện khi đổi sản phẩm hay vệ sinh.
• Dùng làm bơm CIP (HTS): một bơm có thể phục vụ cả sản xuất và làm sạch.
• Chịu áp suất tốt: dòng HTS làm việc ở 20 bar, dòng HSS ở 7 bar.

Nhược điểm

• Chi tiết hao mòn cần thay định kỳ: với bơm trục vít đơn, rotor và stator mòn dần trong quá trình làm việc, đặc biệt khi bơm sản phẩm có tính mài mòn.
• Không nên chạy khô kéo dài: thiếu sản phẩm bôi trơn làm nóng và hỏng stator, phớt và các chi tiết làm kín.
• Kích thước tương đối dài: bơm trục vít thường dài hơn bơm cánh khế cùng lưu lượng, nên cần chỗ lắp đặt phù hợp.
• Chi phí đầu tư cao hơn bơm ly tâm: nhất là dòng trục vít đôi, nên bơm phù hợp nhất với sản phẩm đặc và nhạy cảm mà bơm ly tâm không xử lý được.
• Áp suất giới hạn theo dòng: dòng HSS làm việc đến 7 bar, nên với hệ thống yêu cầu áp suất cao hơn cần chọn dòng HTS.
• Lưu lượng giảm khi cột áp tăng: như mọi bơm thể tích, lưu lượng thực tế phụ thuộc áp suất đầu xả và độ nhớt.

Ứng dụng của bơm trục vít

Bơm trục vít được dùng rộng rãi trong các ngành thực phẩm, đồ uống, dược phẩm, mỹ phẩm, hóa chất và công nghiệp. Với hai dòng của Carten, ứng dụng được chia như sau.

Theo ngành sản xuất

• Sữa và đồ uống: vận chuyển sữa, sữa chua có miếng trái cây, bia, siro và nước ép đặc. Dòng HTS được dùng phổ biến trong ngành sữa và bia.
• Thực phẩm và bánh: vận chuyển kem có hạt, sốt, mật, dầu và các nguyên liệu nhớt, đặc.
• Dược phẩm và mỹ phẩm: vận chuyển kem, gel và các dung dịch nhớt cần vật liệu tiếp xúc vệ sinh.
• Hóa chất và công nghiệp: dòng HSS bơm được chất lỏng trung tính hoặc ăn mòn, sạch hoặc mài mòn, có khí, sợi hoặc hạt rắn, tùy vật liệu của rotor, stator và phớt.
• Hệ thống CIP: dòng HTS làm bơm vừa phục vụ sản xuất vừa phục vụ làm sạch.

Chọn model Carten theo quy mô

Dòng HSS, trục vít đơn (13 model, áp suất 7 bar):

Dòng HTS, trục vít đôi (5 model, áp suất 20 bar):

Doanh nghiệp có thể xem chi tiết từng model, ví dụ HSS-60 hoặc HTS-40, tại danh mục bơm trục vít Carten.

Nên chọn bơm trục vít đơn hay trục vít đôi?

Để chọn nhanh giữa hai dòng, nhà máy có thể dựa vào bốn tiêu chí sau:

• Áp suất đầu xả: từ 7 bar trở xuống thì chọn HSS, cần cao hơn đến 20 bar thì chọn HTS.
• Độ nhớt và hạt rắn: sản phẩm rất đặc hoặc có hạt lớn đến 40 mm nên chọn HTS; sản phẩm có sợi, khí, tính mài mòn có thể chọn HSS.
• Yêu cầu vệ sinh và CIP: dây chuyền cần dùng chung một bơm cho sản xuất và CIP nên chọn HTS.
• Quy mô lưu lượng: HSS có 13 model từ 1,1 đến 60 m³/giờ, HTS có 5 model từ 3,2 đến 52 m³/giờ.

Nếu sản phẩm đặc và cần dòng ít xung nhịp, doanh nghiệp cũng có thể cân nhắc bơm cánh khế. 

 Xem thêm: Cách chọn bơm cánh khế

Liên hệ mua bơm trục vít

Mỗi sản phẩm có độ nhớt, hạt rắn và yêu cầu vệ sinh 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 dòng bơm, model và cấu hình chính xác, cách an toàn nhất là để kỹ sư xem xét điều kiện thực tế của dây chuyền. Đội ngũ kỹ thuật của Carten Pump Vietnam sẵn sàng làm việc này cùng khách hàng.

Thông tin cần gửi để được tư vấn

• Sản phẩm cần bơm
• Độ nhớt và nhiệt độ của sản phẩm ở điều kiện vận hành.
• Lưu lượng cần đạt, tính bằng m³/giờ, và mức biến động trong ca sản xuất
• Áp suất đầu xả hoặc thông tin đường ống
• Kích thước và kiểu kết nối của đường ống hiện có.
• Yêu cầu vệ sinh: vật liệu tiếp xúc cần là inox 304 hay 316L, có dùng chung bơm cho CIP hay không.
• Ảnh hoặc bản vẽ đường ống của khu vực lắp bơm, nếu nhà máy có sẵn.

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.

• Đề xuất dòng HSS hoặc HTS và model phù hợp dựa trên lưu lượng, áp suất và đặc tính sản phẩm.
• Tính tốc độ quay và gợi ý cách dùng biến tần cho sản phẩm của nhà máy.
• Chọn công suất motor, vật liệu, phớt và kiểu kết nối.
• 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