Máy bơm chân không được phát minh vào năm 1650 bởi Otto von Guericke, người Đức. Thiết bị có chức năng chính là loại bỏ không khí từ buồng chứa thể tích và chỉ trữ một lượng chân không ở lại. Về cơ bản bơm hút một không khí ra khỏi một vùng không gian kín hoặc không gian bị giới hạn để tạo môi trường chân không hoặc gần như chân không.

Hiệu suất máy bơm chân không chủ yếu phụ thuộc vào hai thông số quan trọng là tốc độ bơm và thông lượng đầu vào. Tốc độ bơm liên quan đến tốc độ dòng chảy ở đầu vào của thiết bị, thường được đo bằng thể tích trên một đơn vị thời gian. Lưu ý, tốc độ bơm ở mỗi loại bơm và khí được bơm là khác nhau, còn tùy thuộc vào thành phần hóa học của các khí còn lại trong buồng, và tốc độ dòng chảy trung bình của mỗi loại bơm cũng không giống nhau.

(Tốc độ bơm nhân với áp suất khí tại đầu vào cho ra kết quả số lượng phân tử được bơm trên mỗi đơn vị thời gian ở nhiệt độ không đổi được gọi là thông lượng.)

Việc tạo ra chân không trong một máy bơm đòi hỏi thiết bị đó phải di chuyển tất cả các phân tử khí ra khỏi hệ thống bên trong. Các phân tử khí sẽ chỉ di chuyển nếu có sự khác biệt về áp suất diễn ra giữa hai vùng của máy bơm. Vùng có số lượng phân tử nhỏ hơn sẽ là vùng áp suất thấp và vùng có số lượng phân tử nhiều hơn sẽ được coi là vùng áp suất cao. Một thiết bị có thể tạo ra chênh lệch áp suất giữa hai vùng không gian được coi là một máy bơm. Và bất kỳ máy bơm nào, nếu có thể tạo ra chân không thì được gọi là máy bơm chân không.

Bơm chân không vòng nước

Nguyên lý hoạt động

  • Máy bơm chân không:

Máy bơm hút chân không để hoạt động cần sử dụng một nguồn năng lượng. Có thể là điện năng, piston hoặc khí nén. Sau khi máy được cung cấp năng lượng sẽ bắt đầu vận hành. Các khoang công tác của máy sẽ tiến hành hút bớt chất khí, hơi nước có trong không gian khép kín. Đẩy nó ra môi trường không khí bên ngoài. Thể tích của các khoang công tác trong khi máy hoạt động sẽ thay đổi tuần hoàn.

Vào mỗi chu trình làm việc, khi thể tích của các khoang công tác tăng lên. Hệ thống bơm sẽ hút chất lỏng làm việc. Nó đi kèm với chất khí, hơi nước và theo sự thay đổi thể tích của các khoang công tác thì chất lỏng làm việc. Chất khí, hơi nước sẽ từ từ được nén lại và bị đẩy ra ngoài thông qua cửa xả của máy.

  • Máy thổi khí:

Nguyên lý hoạt động của máy thổi khí phụ thuộc vào 2 cánh cam ( hay còn gọi là bánh công tác), 2 bánh này được gắn động co ở tâm cánh có hướng chuyển động ngược với nhau và 2 trục tâm được đặt song song nhau và hai cánh cam không được chạm lẫn nhau.

so-do-may-thoi-khi
Sơ đồ cấu tạo của máy thổi khí

Máy thổi khí có nguyên lý hoạt động như sau: khi rotor quay được một vòng thì vẫn chưa tạo áp suất trong buồng đẩy cho đến khi rotor quay tiếp đến vòng thứ 2 thì dòng lưu lượng đó mới đẩy vào dòng lưu lượng ban đầu và cuối cùng mới vào buồng đẩy.

nguyen-ly-hoat-dong-cua-may-thoi-khi
Nguyên lý hoạt động của máy thổi khí

Khả năng hút của máy phụ thuộc vào khe hở giữa 2 cánh cam, khe hở giữa phần quay và thân máy. Khe hở càng nhỏ thì lực hút của máy càng mạnh, nhưng qua thời gian sử dụng khoảng hở lớn lên làm cho máy thổi khí hoạt động không còn đảm bảo thông số làm việc.

Phân loại máy bơm dựa theo chất lỏng

*Bơm chân không khô (không bôi trơn)

Thiết bị có khả năng cung cấp chân không sạch, không chứa bất kì vật chất nào trong toàn bộ phạm vi chân không được tạo ra. Những máy bơm này có độ bền cao, đòi hỏi ít bảo trì và không tạo ra bất kỳ chất thải nào khi hoạt động. Tuy nhiên máy loại này có chi phí ban đầu cao so với các loại bơm khác. Các máy bơm chân không khô điển hình bao gồm bơm màng, bơm pít-tông, máy nén cuộn...

*Bơm hút chân không vòng dầu

Thiết bị được bôi trơn bằng dầu, cung cấp tốc độ bơm và mức chân không cao. Tuy nhiên, những máy bơm này đòi hỏi người dùng phải bảo dưỡng và thay dầu định kỳ. Dầu còn là nguy cơ có thể làm nhiễm bẩn chân không được tạo ra. Vì vậy, bơm thường được trang bị thêm các bộ lọc tại đầu vào và đầu ra để bảo vệ máy bơm và môi trường xung quanh. Bơm hút chân không vòng dầu bao gồm bơm chân không cánh gạt quay và bơm bánh răng.

*Bơm hút chân không vòng nước

Bơm hút chân không vòng nước cung cấp chân không với áp suất trung bình, bơm có khả năng chống ăn mòn tốt nhưng không phù hợp với các hệ thống nhạy cảm với hơi nước. Bơm có chi phí ban đầu thấp và không yêu cầu phải bảo trì nhiều nhưng cần lưu ý là bơm không thể xử lý nước bị ô nhiễm. Bơm hút chân không vòng nước còn thường được gọi là máy hút nước chân không.

Nguyên lý vận hành
Nguyên lý vận hành bơm chân không vòng nước
Máy bơm
Bơm chân không vòng nước