• 

  Hydraulic structures, working principles and characteristics of the vortex pump

   The structure, working principle and characteristics of the vortex pump.

1. Kết cấu của bơm xoáy

Theo kết cấu của bánh công tác người ta chia bơm xoáy ra làm hai loại:

Bơm xoáy có bánh công tác kín (Hình 2.36.a): là bơm có bánh công tác như một đĩa phẳng, ở phần ngoài được phay thành các cánh dẫn phẳng, ngắn. Mặt chu vi của bánh công tác không sát với thành vỏ bơm.

Bơm xoáy có bánh công tác hở (Hình 2.36.b): là bơm có bánh công tác do các cánh dẫn phẳng, dài ghép chặt trên may ơ theo hướng kính. Mặt chu vi của bánh công tác sát với thành vỏ bơm, còn rãnh hình xuyến của vỏ bơm thì bố trí ở hai mặt bên của bánh công tác.

(Hình 2.37) mô tả kết cấu của một bơm xoáy loại bánh cánh công tác kín.

2. Nguyên lý làm việc của bơm xoáy thủy lực

Giả sử cánh (3) được điền đầy chất lỏng, khi cánh quay với tốc độ lớn sinh ra lực ly tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng văng ra ngoài và đi vào đường dẫn (5) có dạng hình lòng máng. Khi hạt chất lỏng văng ra thì tại đó tạo thành lỗ hỏng, hạt chất lỏng khác lại điền vào tạo thành dòng liên tục. Do kết cấu đường dẫn (7) có hình lòng máng nên chất lỏng lại được dẫn vào cánh tiếp theo và lại văng ra tạo nên quỹ đạo chuyển động của hạt chất lỏng có dạng xoáy lò xo cho tới cửa đẩy của bơm. Do cửa đẩy và cửa hút được ngăn cách với nhau bởi phần cung lồi ngăn cách (5) nên chất lỏng không quay trở lại cửa hút. Như vậy khi chuyển động qua rãnh cánh, năng lượng của dòng chất lỏng tăng lên nhờ nhận năng lượng từ cánh công tác qua mỗi vòng xoáy. Để tránh rò lọt từ phần cao áp sang phần thấp áp thì trên nắp (13) của bơm có đặt một tấm đệm kín (12) có tác dụng là khi khe hở giữa bánh cánh và vỏ lớn thìo người ta sẽ thay tấm đệm khác để giảm khe hở này. Để ngăn cách giữa khoang công tác với bên ngoài thì tại đầu trục thò ra của bơm (phía động cơ điện lai) có đặt một bộ làm kín kiểu ma sát (11). Tại bệ đỡ (9) của bơm có khoan một lỗ để kiểm tra độ kín của bộ làm kín. Nếu bộ làm kín cổ trục không kín thì sẽ có nước chảy ra ở lỗ khoan này.

Sự thay đổi áp suất của chất lỏng trong bơm được thể hiện trên (Hình 2.38)

3. Đặc điểm của bơm xoáy

Nguyên lý làm việc của bơm xoáy tương tự như bơm ly tâm, chỉ khác là trong một vòng quay của bánh công tác mỗi phần tử chất lỏng nhiều lần nhận được năng lượng của cánh dẫn truyền cho, do đó cột áp của bơm xoáy cao hơn của bơm ly tâm rất nhiều. Với cùng một kích thước và số vòng quay làm việc của bánh công tác thì cột áp của bơm xoáy lớn hơn của bơm ly tâm khoảng 3¸7 lần. Kết cấu nhỏ gọn và tạo được cột áp lớn là ưu điểm nổi bật của bơm xoáy.

Chuyển động của chất lỏng qua bơm xoáy là chuyển động xoáy có vận tốc tăng dần nên vận tốc của dòng chảy thay đổi rất nhiều từ của hút đến cửa đẩy, do đó tổn thất cột áp của dòng chảy qua bơm lớn, hiệu suất của bơm thấp (f » 0.25¸0.45). Hiệu suất của bơm càng thấp khi bơm chất lỏng có độ nhớt cao.

Bơm xoáy có khả năng tự hút, có thể làm việc như một bơm chân không. Vì ống hút và ống đẩy đều bố trí ở phía trên, nên chỉ cần mồi bơm một lần (trong lần làm việc đầu tiên). Do ưu điểm này nên bơm xoáy thường được ghép với bơm ly tâm để tạo nên khả năng tự hút cho bơm ly tâm.

Bơm xoáy có thể làm việc với chất lỏng có tính bốc hơi cao hoặc hỗn hợp chất lỏng và chất khí. Không nên dùng bơm xoáy để bơm chất lỏng có nhiều hạt cứng vì khi làm việc với chất lỏng như vậy cánh công tác rất chóng mòn, tuổi thọ của bơm thấp.

Do có các đặc điểm trên, nên trong kỹ thuật bơm xoáy thường được dùng:

• Bơm các hỗn hợp chất lỏng và khí.
• Các chất dễ bay hơi.
• Các loại nhiên liệu như cồn, ét xăng và các loại hoá chất khác với yêu cầu có cột áp lớn và lưu lượng tương đối nhỏ.