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

 

Định nghĩa máy bơm màng khí nén là gì?

 

Bơm màng khí nén, tên tiếng Anh là Air Operated Diaphragm Pump (AODD), là loại bơm vận hành dựa trên áp lực khí nén, kết hợp hai màng bơm linh hoạt chuyển động qua lại để bơm lưu chất.

 

Khác với các loại bơm dùng motor điện, nguyên lý bơm màng khí nén toàn bộ quá trình vận hành của bơm được điều khiển bởi van khí trung tâm, tạo ra chu trình hút – đẩy liên tục.

 

Vai trò và sự phổ biến trong công nghiệp

 

Do thiết kế đơn giản, độ an toàn cao và khả năng bơm được nhiều loại chất lỏng khác nhau, máy bơm màng khí nén được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như:

 

Công nghiệp hóa chất

 

Ngành thực phẩm – đồ uống

 

Xử lý nước thải, môi trường

 

Sơn, mực in, keo, bùn thải, chất lỏng nhớt cao

 

Nổi bật nhất, trong các điều kiện làm việc tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ hoặc cần độ an toàn tuyệt đối, bơm màng khí nén gần như phương án phù hợp nhất.

 

Ưu điểm cốt lõi của máy bơm màng khí nén

 

Không sử dụng điện → loại bỏ nguy cơ cháy nổ trong môi trường cháy nổ

 

Khả năng tự mồi cao, có thể bơm lưu chất khi đường ống rỗng

 

Không bị ảnh hưởng khi chạy khô, không gặp hiện tượng hỏng động cơ

 

Phù hợp với nhiều dạng chất bơm: hóa chất, bùn thải, chất có hạt rắn, hóa chất ăn mòn cao

 

 

 

2. Cấu tạo cơ bản của bơm màng khí nén

 

Để làm rõ cơ chế vận hành, cần tìm hiểu kỹ các chi tiết quan trọng của bơm màng khí nén. Kết cấu của thiết bị này khá đơn giản nhưng khoa học, chú trọng vào việc tách biệt khí nén và chất lỏng để ngăn ngừa nhiễm bẩn.

 

Thân bơm (Body):

Đây là bộ phận bao che chính tiếp xúc trực tiếp với lưu chất, được chế tạo từ những vật liệu có độ bền cao như nhựa kỹ thuật (PP, PVDF), hợp kim nhôm, inox (thép không gỉ) hoặc gang. Việc lựa chọn vật liệu được quyết định bởi loại chất lỏng: 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 bố trí đối xứng hai bên, chế tạo từ các chất liệu như Teflon (PTFE) cho tính kháng hóa chất cao, Santoprene cho độ đàn hồi và tuổi thọ cao, Buna-N (Nitrile) cho các chất lỏng gốc dầu, hoặc cao su Neoprene cho chất lỏng thông thường. Màng bơm đóng vai trò tạo lực để vận chuyển chất lỏng 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, van khí điều hướng khí nén giữa hai khoang khí. Thông thường đây là van dạng piston hoặc van spool, làm việc hoàn toàn tự động để đảo chiều khí nén, đảm bảo quá trình vận hành ổn định mà không yêu cầu tác động từ bên ngoài.}

 

Bi và Đế (Ball/Seat):

Là cụm van một chiều, bao gồm bi (có thể làm từ inox, nhựa hoặc cao su) và đế (seat) để đảm bảo độ kín. Có 4 cụm bi và đế: hai ở cổng hút và 2 tại cửa xả, giúp ngăn chặn dòng chảy ngược và định hướng chiều dòng chảy.}

 

Trục kết nối:

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

 

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

 

Bơm màng khí nén hoạt động thông qua nguyên lý chênh áp của khí nén và chuyển động qua lại của cặp màng bơm.

 

Pha 1: Hút trái – Xả phải

 

Khí nén được dẫn vào khoang khí bên phải

 

Màng bơm bên phải di chuyển theo hướng đẩy → sinh lực đẩy chất lỏng qua cổng xả

 

Đồng thời, trục nối liên động kéo màng phía trái di chuyển vào trong

 

Buồng chất lỏng phía trái tạo vùng áp suất thấp → hút vật liệu qua cửa hút vào

 

Chu kỳ thứ hai: Đẩy trái – Hút phải

 

Van khí tự động đảo chiều, cấp khí nén sang buồng khí phía trái

 

Màng bơm phía trái xả chất lỏng ra cửa xả

 

Màng bơm phía phải thu vào, sinh áp suất hút nguồn chất lỏng tiếp theo

 

Hai pha hoạt động này xảy ra luân phiên liên tục, giúp bơm hoạt động ổn định và không cần động cơ điện.

 

 

 

4. Nguyên lý hoạt động của van một chiều (bi & đế)

 

Van một chiều trong bơm màng khí nén gồm có bi và đế, vận hành dựa trên lực hút và lực đẩy. Bi là chi tiết hình cầu có thể di chuyển lên xuống trong buồng van, còn đế van là vòng làm kín nơi bi ngồi để ngăn dòng chảy ngược.

 

Khi màng tạo chân không (hành trình hút), áp suất giảm làm bi nâng lên ở đầu hút, mở đường chất lỏng chảy vào khoang bơm. Đồng thời, bi ở cổng xả bị áp lực chất lỏng trong khoang đẩy sát vào đế van, chặn dòng ngược.

Ở chiều ngược lại, khi màng đẩy, bi đầu xả nhảy lên để lưu chất được đẩy ra, và bi phía hút đóng chặt.

 

Nhờ cơ chế này, máy bơm màng khí nén vận hành với chức năng tự mồi (tự mồi). Ban đầu, 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 châm mồi ban đầu. Điều này đặc biệt hữu ích trong những trường hợp như hút nước thải từ hố sâu hoặc vận hành lại sau thời gian dừng máy.

 

5. Các yếu tố tác động đến hiệu quả vận hành bơm

 

Áp lực khí nén cấp vào bơm

 

Khi áp suất khí nén tăng → lưu lượng bơm cũng tăng tương ứng

 

Tuy nhiên cần nằm trong giới hạn cho phép để tránh mòn màng

 

Độ nhớt của chất lỏng

 

Lưu chất càng nhớt → tốc độ dao động của màng bơm càng giảm

 

Do đó cần lựa chọn cỡ bơm và chất liệu màng bơm phù hợp với đặc tính chất lỏng

 

Thiết kế kích thước và bố trí hệ thống ống dẫn

 

Đường ống quá nhỏ gây thắt nút cổ chai

 

Cần hạn chế tối đa 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 khí nén được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

 

Bơm hóa chất ăn mòn: các loại axit, kiềm mạnh và dung môi (màng Teflon, thân nhựa)

 

Bơm thực phẩm – đồ uống: chất lỏng thực phẩm như sữa, siro, nước sốt (sử dụng thân inox đạt tiêu chuẩn vệ sinh)

 

Vận chuyển bùn và chất thải: bùn đặc, nước thải có hạt rắn (chịu mài mòn tốt)

 

 

7. Đánh giá tổng quan và lời khuyên bảo trì

 

Bơm màng khí nén sở hữu nguyên lý làm việc đơn giản nhưng mang lại hiệu suất cao, không cần điện, đảm bảo an toàn cao, linh hoạt và ổn định trong đa dạng điều kiện vận hành.

 

Khuyến nghị bảo dưỡng:

 

Rà soát màng cao su bơm định kỳ để ngăn ngừa tình trạng rò rỉ khí nén và lưu chất

 

Bảo dưỡng bi và đế bi để đảm bảo hệ thống van một chiều hoạt động tốt

 

Sử dụng khí nén sạch, khô để gia tăng độ bền cụm van khí nén

 

Khi được vận hành và bảo trì đúng cách, máy bơm màng khí nén có thể làm việc liên tục trong suốt thời gian sử dụng với chi phí vận hành rất thấp.