Tại sao bơm màng không cần điện? Phân tích nguyên lý áp suất                               


1. Giới thiệu chung về bơm màng khí nén (AODD Pump)

Máy bơm màng khí nén, tên tiếng Anh là bơm AODD, là thiết bị bơm thể tích sử dụng khí nén làm nguồn năng lượng để luân chuyển lưu chất. Loại bơm này vận hành dựa trên cơ chế chuyển động tịnh tiến của cặp màng bơm, được kết nối với nhau qua một trục chung.

Khí nén được nạp vào để đẩy màng, nguyên lý hoạt động bơm màng tạo ra áp suất chênh lệch giúp hút – xả lưu chất mà không xảy ra tiếp xúc trực tiếp giữa khí nén và chất lỏng, từ đó giúp đảm bảo độ an toàn cao và tính vệ sinh trong quá trình vận hành.

Dòng bơm AODD được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp yêu cầu độ tin cậy cao và khả năng xử lý đa dạng chất lỏng.

Trong ngành thực phẩm – đồ uống, bơm màng khí nén được sử dụng để vận chuyển các chất nhạy cảm như sốt thực phẩm, sữa hoặc nước ép mà không ảnh hưởng đến chất lượng ban đầu.

Trong lĩnh vực hóa chất, thiết bị này phù hợp cho việc xử lý các hóa chất ăn mòn hoặc nguy hiểm như các loại axit mạnh, dung dịch kiềm.

Bên cạnh đó, trong xử lý nước thải và bùn, bơm màng khí nén giúp vận chuyển bùn và nước thải một cách hiệu quả, giảm nguy cơ tắc nghẽn. Giá trị cốt lõi của bơm AODD nằm ở khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, nơi những dòng bơm truyền thống dễ hỏng hóc hoặc không đảm bảo an toàn.

Những ưu điểm nổi bật của bơm màng khí nén bao gồm: Không cần dùng điện, giúp tránh nguy cơ chập điện hoặc cháy nổ trong khu vực có nguy cơ cháy nổ cao; khả năng chạy khô mà không bị hư hỏng (dry-run capability), thích hợp cho những hệ thống vận hành không liên tục; tự mồi (tự hút), có thể hút chất lỏng từ độ sâu lên đến 8–9 mét mà không cần mồi thủ công; và chống cháy nổ (chống nổ), nhờ sử dụng khí nén thay vì động cơ điện.

Với các lợi thế vượt trội đó làm cho AODD trở thành lựa chọn hàng đầu trong nhiều ngành công nghiệp yêu cầu cao.


2. Cấu tạo cơ bản của bơm màng khí nén

Để nắm vững nguyên lý hoạt động, cần nắm vững các bộ phận chính của máy bơm màng khí nén. Kết cấu của loại bơm này khá đơn giản nhưng tinh tế, tập trung vào việc tách biệt nguồn khí nén với lưu chất để tránh ô nhiễm.

Thân bơm (Body):
Đây là bộ phận bao che chính chứa chất lỏng được bơm, được chế tạo từ các vật liệu bền bỉ như nhựa kỹ thuật (PP, PVDF), hợp kim nhôm, thép không gỉ (inox) hoặc gang. Vật liệu thân bơm được quyết định bởi tính chất lưu chất: inox cho hóa chất ăn mòn, nhựa dùng trong ngành thực phẩm để đáp ứng tiêu chuẩn an toàn vệ sinh.

Màng bơm (Diaphragm):
Được xem là trái tim của bơm, gồm hai màng linh hoạt nằm ở hai bên thân bơm, được làm từ các chất liệu như PTFE cho khả năng chịu hóa chất vượt trội, Santoprene cho độ bền cơ học, Buna-N (Nitrile) cho các chất lỏng gốc dầu, hoặc Neoprene cho chất lỏng thông thường. Màng bơm đóng vai trò tạo áp suất để hút và đẩy lưu chất mà không để khí nén tiếp xúc với lưu chất.}

Bộ van khí (Air Valve):
Có thể xem như trung tâm điều khiển của máy bơm, bộ phận này phân phối khí nén giữa các buồng khí. Thông thường đây là van dạng piston hoặc van trượt spool, làm việc hoàn toàn tự động để đảo chiều khí nén, giúp đảm bảo quá trình vận hành ổn định mà không yêu cầu điều khiển bên ngoài.}

Bi và Đế (Ball/Seat):
Đây là cụm van một chiều, bao gồm viên bi (thường làm từ thép, nhựa kỹ thuật hoặc cao su đặc biệt) và đế van (seat) để bi ngồi khít. Có bốn bộ bi-đế: hai ở cổng hút và 2 tại cửa xả, giúp ngăn chặn dòng chảy ngược và kiểm soát chiều dòng chảy.}

Trục kết nối:
Là một trục cứng liên kết hai màng bơm, giúp đảm bảo khi một màng di chuyển ra ngoài, màng kia sẽ bị kéo vào trong, tạo chuyển động đồng bộ trong hoạt động của máy bơm màng khí nén.}

3. Cơ chế vận hành chi tiết (Quy trình 2 chu kỳ)

Máy bơm màng khí nén hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp suất khí nén và chuyển động tuần hoàn của hai màng đàn hồi.

Chu kỳ 1: Hút bên trái – Đẩy bên phải

Khí nén được cấp vào khoang khí bên phải

Màng bơm bên phải di chuyển theo hướng đẩy → tạo áp suất đẩy lưu chất ra cửa xả

Song song, thanh truyền kéo màng phía trái co vào trong

Khoang chất lỏng bên trái tạo vùng áp suất thấp → hút lưu chất qua cửa hút vào

Chu kỳ 2: Đẩy bên trái – Hút bên phải

Hệ van khí tự động chuyển mạch, cấp khí nén sang khoang khí bên trái

Màng bơm phía trái tạo lực đẩy chất lỏng ra cửa xả

Màng bơm phía phải co lại, hình thành lực hút lưu chất mới

Hai quá trình trên xảy ra luân phiên liên tục, duy trì hiệu suất làm việc ổn định và không cần động cơ điện.




ứng dụng của máy bơm màng 4. Cách vận hành của van một chiều gồm Bi và Đế

Khi máy bơm bắt đầu làm việc:



Bi được nâng lên lúc chất lỏng được hút vào buồng bơm

Bi tự động đóng khi màng bơm đẩy chất lỏng ra ngoài


Nguyên lý đóng mở tự động này mang lại:



5. Các yếu tố quyết định đến khả năng làm việc bơm

Hiệu quả làm việc của bơm màng AODD phụ thuộc vào nhiều nhân tố kỹ thuật, đòi hỏi phải tối ưu hóa để đảm bảo lưu lượng và áp suất theo thiết kế.

Nguồn áp suất khí nén:
Yếu tố này được xem là nhân tố quan trọng nhất chi phối khả năng làm việc của bơm. Áp suất khí nén cao hơn (chẳng hạn từ 4–7 bar) sẽ nâng cao lưu lượng chất lỏng và chiều cao đẩy, nhưng đồng thời làm tăng lượng khí sử dụng. Sự tương quan này tương đối theo đường thẳng: tăng áp suất khí gấp đôi thường giúp tăng lưu lượng lên khoảng 1.5–2 lần, phụ thuộc vào loại bơm. Lưu ý rằng, không nên vận hành vượt giới hạn cho phép để hạn chế hư hỏng màng bơm.

Tính chất độ nhớt của lưu chất:
Chất lỏng có độ nhớt cao (như dầu đặc hoặc bùn đặc) sẽ khiến giảm tốc độ hành trình của màng, từ đó dẫn đến suy giảm lưu lượng đầu ra. Bơm màng AODD có khả năng chất lỏng có độ nhớt lên đến 10.000 cP, nhưng nên chọn vật liệu màng và bi tương thích để tránh giảm hiệu suất vận hành.

Kích thước đường ống:
Hệ thống ống đầu hút và đầu xả phải được thiết kế phù hợp để hạn chế tình trạng "thắt nút cổ chai" (xâm thực), dẫn đến giảm lưu lượng và phát sinh tiếng ồn lớn. Chẳng hạn, với máy bơm kích thước 1 inch, ống dẫn nên tối thiểu 1 inch để đảm bảo lưu thông ổn định và hiệu quả.


6. Ứng dụng thực tế xuất phát từ nguyên lý hoạt động

Nguyên lý vận hành tối giản nhưng linh hoạt của bơm AODD giúp ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

Bơm hóa chất ăn mòn: Với vật liệu màng Teflon kháng hóa chất mạnh, máy bơm dễ dàng xử lý axit sulfuric, natri hydroxit hoặc dung môi mà không gây hư hại vật liệu, phổ biến trong ngành công nghiệp hóa chất và sơn.

Bơm thực phẩm, đồ uống: Trong sản xuất thực phẩm, bơm đáp ứng vệ sinh cao thông qua không tiếp xúc giữa khí nén và sản phẩm, hạn chế nhiễm bẩn. Bơm thường được ứng dụng trong việc bơm các chất lỏng như siro, nước sốt, bia mà không ảnh hưởng đến mùi vị và đặc tính.

Ứng dụng bơm bùn và chất thải: Nhờ khả năng chống mài mòn tốt và hoạt động an toàn khi không có chất lỏng, giúp AODD đặc biệt thích hợp với ứng dụng xử lý bùn thải, nước thải và chất rắn trong dung dịch, giảm thiểu rủi ro nghẹt bơm so với các dòng bơm ly tâm truyền thống.

7. Tổng kết và khuyến nghị bảo dưỡng

Bơm màng khí nén sở hữu nguyên lý làm việc đơn giản nhưng mang lại hiệu suất cao, không cần điện, an toàn, dễ dàng thích nghi và ổn định trong các môi trường làm việc khắc nghiệt.

Lời khuyên bảo trì:

Kiểm tra màng bơm thường xuyên để tránh rò rỉ khí hoặc chất lỏng

Làm sạch cụm bi – đế van để đảm bảo hệ thống van một chiều vận hành chính xác

Nên dùng khí nén sạch, khô để nâng cao tuổi thọ cụm van khí nén

Nếu được khai thác và bảo trì chuẩn kỹ thuật, máy bơm màng khí nén có thể hoạt động ổn định trong thời gian dài hạn với mức chi phí vận hành tối ưu.
 https://englishcourses.edu.vn/