Trang chủ » Ứng dụng » Máy bơm màng là gì, hoạt động như thế nào?

Máy bơm màng là gì, hoạt động như thế nào?

Máy bơm màng là thiết bị quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, từ xử lý nước thải, sản xuất thực phẩm, đến hóa chất và dược phẩm. Nhờ vào nguyên lý hoạt động đặc biệt, máy bơm màng có thể bơm được nhiều loại chất lỏng, kể cả những dung dịch có độ nhớt cao hoặc chứa hạt rắn. Vậy máy bơm màng là gì? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu điểm và ứng dụng của loại máy bơm này trong bài viết dưới đây.

1. Giới thiệu chung về máy bơm màng

1.1 Máy bơm màng là gì?

Máy bơm màng (diaphragm pump) là loại bơm thể tích sử dụng màng ngăn đàn hồi để tạo ra áp suất, giúp di chuyển chất lỏng từ nơi này sang nơi khác. Máy bơm màng có thể hoạt động bằng khí nén hoặc điện, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng. Điểm đặc biệt của loại bơm này là khả năng xử lý nhiều loại chất lỏng khác nhau, từ dung môi, sơn, hóa chất, nước thải cho đến thực phẩm và dược phẩm.

Bơm màng là một trong những loại bơm phổ biến và hiệu quả nhất trên thị trường hiện nay, có khả năng bơm khối lượng lớn ở áp suất thấp và độ bền cao để chịu được nhiều ứng dụng khác nhau.

1.2 Cấu tạo của máy bơm màng

Máy bơm màng thường bao gồm các bộ phận chính như:

Màng bơm: Thường được làm từ cao su, PTFE hoặc các vật liệu chống ăn mòn.
Buồng bơm: Khoang chứa chất lỏng trong quá trình hút và đẩy.
Van hút và van xả: Giúp điều chỉnh dòng chảy của chất lỏng.
Bộ truyền động: Có thể là khí nén hoặc mô-tơ điện.

2. Máy bơm màng hoạt động như thế nào?

Máy bơm màng hoạt động dựa trên chuyển động qua lại của màng bơm bên trong khoang bơm. Bơm sử dụng hai màng linh hoạt được gắn trên một trục chung, liên tục di chuyển qua lại để bơm chất lỏng vào và ra khỏi khoang chất lỏng của bơm. Chuyển động này tạo ra chân không, cho phép chất lỏng đi vào qua một cổng hút.

Màng đôi là một máy bơm dịch chuyển tích cực sử dụng hai màng linh hoạt chuyển động qua lại, tạo ra một khoang tạm thời, vừa hút vừa đẩy chất lỏng qua máy bơm. Các màng hoạt động như một bức tường ngăn cách giữa không khí và chất lỏng.

Chu kỳ đầu tiên

Hai màng ngăn được kết nối bằng một trục thông qua phần trung tâm nơi van khí nằm. Mục đích của van khí là hướng khí nén đến mặt sau của màng ngăn số một khiến nó di chuyển ra khỏi phần trung tâm. Màng ngăn số một gây ra một hành trình ép di chuyển chất lỏng ra khỏi máy bơm. Đồng thời, màng ngăn số hai đang thực hiện một hành trình hút. Không khí phía sau màng ngăn số hai đang được đẩy ra ngoài khí quyển khiến áp suất khí quyển đẩy chất lỏng về phía hút. Van bi hút bị đẩy ra khỏi chỗ ngồi của nó cho phép chất lỏng chảy qua van bi vào khoang chất lỏng.

Chu kỳ thứ hai

Khi màng ngăn áp suất số một đã đạt đến cuối chu kỳ của nó, chuyển động của không khí được chuyển từ màng ngăn số một đến phía sau của màng ngăn số hai bởi van khí. Không khí nén đẩy màng ngăn số hai ra khỏi khối trung tâm khiến màng ngăn số một bị kéo về phía khối trung tâm. Trong buồng bơm số hai, van bi xả bị đẩy ra khỏi vị trí của nó, trong khi ở buồng bơm số một thì ngược lại. Sau khi hoàn thành chu kỳ, van khí dẫn không khí trở lại phía sau của màng ngăn số một và khởi động lại chu kỳ.

Tham khảo bài viết về van màng: Diaphragm valve là gì?

3. Phân loại bơm màng

Có nhiều loại máy bơm màng khác nhau, phổ biến nhất là:

Máy bơm màng khí nén

Hoạt động bằng áp suất khí nén, không cần điện.
Thích hợp cho môi trường dễ cháy nổ.

Máy bơm màng điện

Sử dụng động cơ điện để tạo lực đẩy màng bơm.
Phù hợp cho hệ thống cần lưu lượng lớn, áp suất cao.

Bơm màng thủy lực

Các loại bơm này được cung cấp năng lượng bằng chất lỏng thủy lực, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi bơm áp suất cao và chính xác

Bơm màng vệ sinh

Được thiết kế với vật liệu và tính năng tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh, những máy bơm này lý tưởng cho ngành Thực phẩm và Dược phẩm, nơi duy trì vệ sinh và tính toàn vẹn của sản phẩm là rất quan trọng

4. Ưu điểm và hạn chế của máy bơm màng

4.1 Ưu điểm

Khi nói đến máy bơm màng, có nhiều ưu điểm chính, bao gồm:

Khả năng tự mồi: Bơm màng có khả năng tự mồi, nghĩa là chúng có thể tự động tạo lực hút để hút chất lỏng vào bơm mà không cần mồi bên ngoài. Điều này đặc biệt hữu ích khi xử lý các tình huống truyền chất lỏng khó khăn
Xử lý chất lỏng đa năng: Bơm màng có thể xử lý nhiều loại chất lỏng, bao gồm các vật liệu ăn mòn, mài mòn, nhớt và nhạy cảm với lực cắt
Không cần phớt hoặc tuyến: Bơm màng không dựa vào phớt, gioăng hoặc tuyến, đây là những điểm hao mòn và bảo trì phổ biến ở các loại bơm khác
Khả năng chạy khô: Bơm màng có thể hoạt động trong điều kiện chạy khô mà không bị hư hỏng
Khả năng xử lý chất rắn: Bơm màng có thể xử lý chất lỏng chứa chất rắn nhỏ hoặc vật chất dạng hạt
Lưu lượng và áp suất ổn định: Bơm màng cung cấp lưu lượng ổn định và không có xung, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ và áp suất truyền chất lỏng chính xác và ổn định
Hiệu suất đáng tin cậy trong điều kiện thay đổi: Bơm màng ít nhạy cảm hơn với những thay đổi về áp suất hệ thống
Chi phí bảo trì thấp: Do thiết kế đơn giản và ít bộ phận hao mòn, Bơm màng thường có chi phí bảo trì thấp hơn và thời gian bảo dưỡng dài hơn so với các loại bơm khác
An toàn cho các ứng dụng vệ sinh: Bơm màng có thể được thiết kế với các tính năng vệ sinh, làm cho chúng phù hợp với các ngành công nghiệp Thực phẩm & Đồ uống và Dược phẩm, nơi duy trì vệ sinh là rất quan trọng
Hoạt động không rò rỉ: Thiết kế màng ngăn kép đảm bảo chứa chất lỏng được bơm, giảm nguy cơ rò rỉ và ô nhiễm môi trường
Tùy chọn chống cháy nổ: Một số máy bơm màng có cấu hình chống cháy nổ, đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn để sử dụng trong môi trường có khả năng nguy hiểm
Những ưu điểm này kết hợp lại khiến bơm màng trở thành sự lựa chọn ưu tiên cho nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng đòi hỏi khả năng xử lý chất lỏng đáng tin cậy và linh hoạt.

4.2 Nhược điểm

Mặc dù bơm màng có nhiều ưu điểm, nhưng chúng cũng có một số nhược điểm cần biết khi cân nhắc sử dụng.

Hạn chế lưu lượng: Bơm màng thường phù hợp hơn với lưu lượng thấp đến trung bình và có thể không phải là lựa chọn tốt nhất cho các ứng dụng bơm khối lượng lớn như vận hành đường ống dẫn khí quốc tế hoặc mạng lưới nước uống công cộng.
Thiếu áp suất cao: Mặc dù bơm màng có thể tạo ra áp suất vừa phải nhưng chúng không được thiết kế cho các ứng dụng áp suất cao như hóa lỏng khí hoặc cắt tia nước.
Xung động: Giống như tất cả các máy bơm dịch chuyển tích cực, máy bơm màng tạo ra xung động. Xung động quá mức có thể gây ra rung động, tiếng ồn và có thể dẫn đến hư hỏng hệ thống.
Không có chất lỏng có độ nhớt cao: Mặc dù tuyệt vời khi bơm khí và hầu hết các chất lỏng, bơm màng sẽ gặp khó khăn khi bơm chất lỏng có độ nhớt rất cao hoặc chứa nhiều hạt. Có thể là bùn thải, mật ong hoặc nhựa. Trong những trường hợp này, bơm chất lỏng có độ nhớt chuyên dụng sẽ phù hợp hơn để cung cấp lưu lượng và hiệu suất cần thiết.
Xử lý nhiệt độ khắc nghiệt: Bằng cách dựa vào tính linh hoạt của màng ngăn để tạo ra tác động bơm, nhiệt độ khắc nghiệt có thể khiến màng ngăn trở nên giòn, nứt hoặc biến dạng.

5. Ứng dụng của máy bơm màng trong công nghiệp

Máy bơm màng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

Ngành sơn và mực in

Bơm màng cũng có thể được sử dụng để chuyển, tuần hoàn và pha trộn mực, chất lỏng gốc dung môi, nhựa và chất màu.

Ngành thực phẩm và dược phẩm

Có nhiều máy bơm màng được thiết kế riêng cho các ứng dụng dành cho tiêu dùng của con người và có thể được sử dụng trong sản xuất nhiều ứng dụng như sữa và bia, hay bơm các loại dung dịch thực phẩm như siro, nước ép, dầu ăn.

Bơm màng cũng được sử dụng hoàn toàn phù hợp trong quy trình sản xuất thuốc và mỹ phẩm.

Ngành xử lý nước thải

Xử lý chất lỏng có chứa hạt rắn.
Bơm màng hoàn hảo để xử lý nhiều ứng dụng xử lý nước thải, bao gồm việc chuyển chất lỏng kết bông, bùn và nước, cũng như định lượng hóa chất có tính axit và kiềm để kiểm soát độ pH và xử lý nước.

Ngành công nghiệp giấy

Bơm màng có thể vận chuyển keo, chất kết dính, natri silicat, dung dịch nhựa và nhiều ứng dụng khác trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy. Một ví dụ về điều này là trong sản xuất giấy thuốc lá, trong đó bơm được sử dụng trong quá trình bôi nhựa vào giấy.

Ngành công nghiệp hóa dầu

Bơm màng có thể được sử dụng để khoan dầu ngoài khơi nhằm đưa dầu lên bề mặt và bôi trơn máy khoan. Bơm màng có nhiều ứng dụng khác trong ngành công nghiệp hóa dầu, chẳng hạn như trong khoan bùn ngoài khơi khi đá được đưa lên bề mặt để thử nghiệm.

Ngành công nghiệp hóa chất

Bơm các loại axit, bazơ, dung môi công nghiệp.
Vận chuyển hóa chất có độ ăn mòn cao.

6. Lựa chọn máy bơm màng phù hợp

Việc lựa chọn máy bơm màng phù hợp cho hoạt động của bạn liên quan đến việc xem xét một số yếu tố chính:

Khả năng tương thích với chất lỏng: Chất lỏng có tính axit, bazơ hay chứa hạt rắn sẽ yêu cầu vật liệu màng bơm và buồng bơm phù hợp. Đảm bảo vật liệu bơm tương thích với chất lỏng bạn định xử lý vì một số chất lỏng sẽ ăn mòn một số bộ phận của bơm.
Lưu lượng và áp suất: xác định lưu lượng cần thiết (LPM: Lít mỗi phút hoặc GPM: Gallon mỗi phút) và áp suất tối đa (Bar hoặc PSI) mà máy bơm cần cung cấp và khớp với thông số kỹ thuật của máy bơm
Công suất máy: Tùy vào lưu lượng và áp suất yêu cầu, bạn cần chọn máy bơm có công suất tương ứng để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Cổng hút và xả: đảm bảo kích thước và loại cổng hút và xả phù hợp với yêu cầu của hệ thống và đường ống
Độ nhớt: xem xét độ nhớt của chất lỏng được bơm. Bơm màng có thể xử lý nhiều loại độ nhớt khác nhau
Phạm vi nhiệt độ: đảm bảo máy bơm có thể xử lý được phạm vi nhiệt độ của chất lỏng được bơm
Xử lý chất rắn: nếu chất lỏng của bạn chứa chất rắn, hãy chọn Bơm màng được thiết kế để xử lý chất rắn hoặc lắp đặt bộ lọc/bộ lọc thích hợp
Khả năng chống hóa chất: nếu phải xử lý hóa chất, hãy chọn vật liệu màng chắn có khả năng chống hóa chất
Nguồn điện: xác định nguồn điện có sẵn (điện, khí nén, thủy lực) và chọn máy bơm phù hợp
Tiếng ồn và độ rung: đánh giá môi trường để hạn chế tiếng ồn và độ rung vì một số Bơm màng êm hơn những loại khác
Bảo trì và khả năng bảo dưỡng: xem xét tính dễ bảo trì và tính sẵn có của phụ tùng thay thế để tiết kiệm chi phí lâu dài
Tính năng an toàn: hãy tìm các tính năng an toàn như bảo vệ quá tải và phát hiện rò rỉ, đặc biệt là khi xử lý các vật liệu nguy hiểm
Chứng nhận: kiểm tra xem máy bơm có đáp ứng các chứng nhận hoặc tiêu chuẩn cụ thể của ngành hay không nếu cần thiết cho ứng dụng của bạn
Uy tín của nhà sản xuất: hãy chọn một nhà sản xuất có uy tín với thành tích sản xuất Bơm màng đáng tin cậy. Một số thương hiệu máy bơm màng chất lượng cao bao gồm: Sandpiper, Wilden, Yamada, TDS…

Kết luận

Máy bơm màng là thiết bị quan trọng trong nhiều lĩnh vực nhờ vào khả năng bơm được nhiều loại chất lỏng, hoạt động bền bỉ và an toàn. Việc chọn đúng loại máy bơm màng phù hợp với nhu cầu sử dụng sẽ giúp nâng cao hiệu suất làm việc và tiết kiệm chi phí vận hành. Hy vọng bài viết trên đã giúp bạn hiểu rõ máy bơm màng là gì, cách hoạt động và ứng dụng thực tiễn của nó.

Tham khảo bài viết khác: Máy bơm bán chân không là gì?