Cấu tạo chi tiết của bơm dầu truyền nhiệt RY100-65-200
Bơm dầu truyền nhiệt RY100-65-200 là loại bơm ly tâm trục ngang, một cấp, hút đơn, được thiết kế để tuần hoàn dầu truyền nhiệt hoặc dầu nóng trong hệ thống gia nhiệt. Kết cấu bơm gồm phần thủy lực, cụm trục quay, cụm làm kín, cụm ổ đỡ, hệ thống truyền động và bệ đỡ.
Model RY100-65-200 thường có cửa hút danh nghĩa khoảng DN100, cửa xả khoảng DN65, cánh bơm có đường kính danh nghĩa tương ứng với cấp bơm 200. Tùy nhà sản xuất, vật liệu và kiểu làm kín có thể thay đổi, nhưng các bộ phận chính trong đầu bơm về cơ bản gồm những cụm sau.
Thân bơm
Thân bơm là bộ phận bao quanh cánh bơm, tạo thành buồng dẫn dòng và chịu áp lực của chất lỏng trong quá trình vận hành. Thân thường được chế tạo bằng gang chịu nhiệt, thép đúc hoặc thép không gỉ tùy loại dầu, nhiệt độ làm việc và yêu cầu chống ăn mòn.
Thân bơm RY100-65-200 có kết cấu dạng buồng xoắn. Khi dầu đi ra khỏi cánh bơm với vận tốc lớn, buồng xoắn sẽ thu gom dòng dầu và chuyển đổi một phần vận tốc thành áp suất. Nhờ đó, dầu được đưa lên đường ống xả ổn định hơn.
Thân bơm thường gồm các vị trí lắp đặt chính:
- Cửa hút nằm theo phương dọc trục của bơm.
- Cửa xả hướng thẳng đứng lên trên.
- Mặt ghép với nắp bơm hoặc giá đỡ.
- Vị trí lắp cụm làm kín trục.
- Vị trí bắt bulông với chân đế hoặc giá đỡ bơm.
Các mặt tiếp xúc giữa thân bơm và nắp bơm được lắp gioăng chịu nhiệt nhằm hạn chế rò rỉ dầu ra bên ngoài.
Cửa hút và cửa xả
Cửa hút là vị trí tiếp nhận dầu truyền nhiệt từ đường ống hồi hoặc từ thiết bị cần gia nhiệt. Với RY100-65-200, cửa hút có kích thước danh nghĩa lớn hơn cửa xả, phù hợp với yêu cầu giảm tổn thất khi dầu đi vào buồng bơm.
Cửa hút được bố trí đồng trục với trục bơm. Cách bố trí này giúp dòng dầu đi thẳng vào tâm cánh bơm, hạn chế dòng chảy bị đổi hướng đột ngột và giảm nguy cơ phát sinh xoáy hoặc xâm thực.
Cửa xả được bố trí hướng lên trên thân bơm. Sau khi đi qua cánh bơm và buồng xoắn, dầu được đẩy ra khỏi bơm qua cửa này để đi vào đường ống cấp dầu nóng.
Tại hai cửa thường có mặt bích, lỗ bulông, bề mặt làm kín và các gioăng chịu nhiệt. Việc lựa chọn gioăng phải phù hợp với nhiệt độ của dầu truyền nhiệt, vì gioăng cao su thông thường có thể bị chai cứng, trương nở hoặc mất khả năng làm kín khi tiếp xúc với nhiệt độ cao.
Cánh bơm
Cánh bơm là bộ phận trực tiếp truyền năng lượng từ động cơ sang dầu truyền nhiệt. Đây là chi tiết quan trọng nhất trong phần thủy lực của bơm.
Cánh bơm của RY100-65-200 thường là loại cánh kín, gồm đĩa trước, đĩa sau và các cánh dẫn hướng nằm giữa hai đĩa. Dầu đi vào mắt cánh tại tâm cánh bơm, sau đó được các cánh dẫn hướng đẩy từ trong ra ngoài nhờ lực ly tâm.
Cánh bơm có các phần chính:
- Mắt cánh, là vị trí tiếp nhận dầu từ cửa hút.
- Các lá cánh, có nhiệm vụ dẫn dòng và tạo vận tốc cho dầu.
- Đĩa trước và đĩa sau, tạo thành khoang dẫn dòng kín.
- Moay-ơ cánh, là phần liên kết cánh với trục bơm.
- Rãnh then hoặc vị trí khóa cánh trên trục.
- Đai ốc hoặc cơ cấu cố định cánh bơm.
Bề mặt cánh bơm phải được gia công cân bằng để giảm rung khi quay ở tốc độ cao. Nếu cánh bị mòn không đều, bám cặn hoặc mất cân bằng, bơm có thể xuất hiện tiếng ồn, rung mạnh, giảm lưu lượng và tăng tải cho ổ bi.
Trục bơm
Trục bơm truyền mô-men xoắn từ khớp nối đến cánh bơm. Trục thường được chế tạo bằng thép có độ bền cơ học cao, có khả năng chịu xoắn, chịu uốn và làm việc trong môi trường nhiệt độ cao.
Trên trục thường có các vị trí gia công để lắp:
- Cánh bơm.
- Then trục.
- Bạc trục hoặc ống lót trục.
- Vòng chắn dầu.
- Các ổ bi.
- Nửa khớp nối phía bơm.
Trục phải có độ đồng tâm cao giữa vị trí lắp cánh bơm, ổ bi và khớp nối. Sai lệch đồng tâm có thể làm tăng tải hướng kính, gây nóng ổ bi, làm mòn bộ phận làm kín và tạo rung động trong toàn bộ cụm bơm.
Bạc trục hoặc ống lót trục
Bạc trục được lắp tại khu vực trục đi qua buồng làm kín. Bộ phận này có nhiệm vụ bảo vệ trục khỏi ma sát trực tiếp với dây chèn, phớt hoặc các chi tiết làm kín.
Khi bơm làm việc lâu ngày, bạc trục có thể bị xước, mòn thành rãnh hoặc biến đổi kích thước do nhiệt. Trong trường hợp đó, thay bạc trục thường giúp khôi phục khả năng làm kín mà không cần thay toàn bộ trục bơm.
Bạc trục cũng giúp hạn chế ảnh hưởng của dầu nóng và vật liệu làm kín đến bề mặt trục. Đối với bơm sử dụng phớt cơ khí, bề mặt lắp ráp của trục và bạc trục phải nhẵn, đồng tâm và không có vết xước sâu.
Buồng làm kín trục
Buồng làm kín nằm tại vị trí trục đi xuyên qua thân bơm. Đây là khu vực có nhiệm vụ ngăn dầu truyền nhiệt thoát ra ngoài theo khe hở giữa trục quay và thân bơm.
Do RY100-65-200 làm việc với dầu nhiệt độ cao, buồng làm kín phải được thiết kế để hạn chế truyền nhiệt trực tiếp đến ổ bi và các chi tiết bên ngoài. Khoảng cách giữa buồng bơm nóng và cụm ổ đỡ thường được kéo dài nhằm tạo vùng tản nhiệt tự nhiên.
Buồng làm kín thường bao gồm:
- Khoang lắp dây chèn hoặc phớt cơ khí.
- Nắp chèn hoặc nắp giữ phớt.
- Bạc trục.
- Vòng làm kín.
- Gioăng chịu nhiệt.
- Lỗ kiểm tra hoặc vị trí thoát dầu rò rỉ.
Bộ phận làm kín
Bộ phận làm kín của bơm RY100-65-200 có thể sử dụng dây chèn chịu nhiệt kết hợp phớt dầu chịu nhiệt, hoặc sử dụng phớt cơ khí tùy cấu hình của nhà sản xuất.
Dây chèn chịu nhiệt
Dây chèn được đặt quanh trục trong khoang làm kín. Khi siết nắp chèn, dây chèn ép sát vào bạc trục và thành buồng làm kín, tạo ra lớp ngăn dầu nóng thoát ra ngoài.
Dây chèn phải có khả năng chịu nhiệt, chịu dầu và duy trì độ đàn hồi trong thời gian dài. Không nên siết quá chặt dây chèn vì có thể làm tăng ma sát, gây nóng trục và làm cháy vật liệu chèn. Khi lắp đặt đúng, một lượng rò rỉ rất nhỏ có thể được duy trì để bôi trơn và làm mát vùng tiếp xúc.
Phớt dầu chịu nhiệt
Phớt dầu chịu nhiệt được bố trí phía ngoài cụm dây chèn hoặc tại khu vực gần ổ đỡ. Phớt có tác dụng phụ trợ, ngăn dầu rò rỉ lan sang cụm ổ bi và đồng thời hạn chế bụi bẩn xâm nhập từ bên ngoài.
Vật liệu phớt phải phù hợp với nhiệt độ và tính chất hóa học của dầu truyền nhiệt. Phớt cao su thông thường có thể bị cứng, nứt hoặc mất đàn hồi khi làm việc lâu ở nhiệt độ cao.
Phớt cơ khí
Một số phiên bản RY100-65-200 sử dụng phớt cơ khí thay cho hoặc kết hợp với bộ dây chèn. Phớt cơ khí gồm hai mặt ma sát, trong đó một mặt quay theo trục và một mặt cố định trên nắp buồng làm kín.
Các chi tiết của phớt cơ khí thường gồm:
- Vòng ma sát quay.
- Vòng ma sát tĩnh.
- Lò xo hoặc cụm lò xo.
- Gioăng phụ.
- Vòng giữ phớt.
- Đế lắp phớt.
- Vòng khóa hoặc vòng định vị.
Phớt cơ khí tạo độ kín cao hơn, tuy nhiên yêu cầu cao về độ chính xác lắp đặt, độ đồng tâm của trục và điều kiện vận hành. Nếu bơm chạy khô, thiếu dầu hoặc bị rung mạnh, hai mặt ma sát của phớt có thể bị xước và nhanh hỏng.
Nắp buồng bơm
Nắp buồng bơm là chi tiết nối giữa thân bơm, khoang làm kín và cụm giá đỡ. Nắp giữ vị trí tương quan giữa thân bơm với trục, đồng thời tạo bề mặt để lắp dây chèn hoặc phớt cơ khí.
- Mặt ghép với thân bơm.
- Khoang làm kín.
- Vị trí lắp bạc trục.
- Vị trí lắp nắp chèn hoặc phớt.
- Lỗ bắt bulông.
- Gioăng chịu nhiệt.
Độ chính xác của nắp bơm ảnh hưởng trực tiếp đến độ đồng tâm giữa trục và buồng làm kín. Nếu nắp bị cong, lắp lệch hoặc gioăng bị kẹp không đều, bơm có thể rò dầu và phát sinh rung.
Cụm ổ đỡ
Cụm ổ đỡ có nhiệm vụ giữ trục bơm quay ổn định, chịu tải hướng kính và tải dọc trục phát sinh trong quá trình làm việc. Bơm dầu truyền nhiệt RY thường sử dụng kết cấu ổ bi đỡ ở hai đầu trục.
- Ổ bi phía đầu bơm.
- Ổ bi phía khớp nối.
- Gối đỡ hoặc thân ổ bi.
- Vòng chặn.
- Nắp ổ bi.
- Phớt chắn dầu.
- Vòng hãm.
- Mỡ hoặc dầu bôi trơn.
Việc bố trí ổ bi tách khỏi vùng dầu nóng giúp hạn chế truyền nhiệt trực tiếp từ buồng bơm sang ổ đỡ. Ổ bi phía trước và phía sau có thể sử dụng phương pháp bôi trơn khác nhau tùy thiết kế, chẳng hạn một phía dùng dầu bôi trơn và phía còn lại dùng mỡ.
Giá đỡ ổ bi
Giá đỡ ổ bi là phần khung liên kết giữa thân bơm, cụm ổ bi và bệ máy. Giá đỡ duy trì khoảng cách chính xác giữa cánh bơm, thân bơm và các ổ đỡ.
Trong thiết kế bơm dầu nóng, giá đỡ thường có chiều dài nhất định để tạo khoảng cách giữa vùng nhiệt độ cao và ổ bi. Bề mặt ngoài của giá đỡ có thể được thiết kế dạng gân hoặc có diện tích lớn nhằm tản nhiệt tự nhiên ra môi trường.
Giá đỡ cũng thường có các vị trí để:
- Lắp ổ bi.
- Lắp nắp ổ.
- Bắt bulông với thân bơm.
- Gắn lên bệ đỡ.
- Kiểm tra dầu hoặc mỡ bôi trơn.
- Lắp đường ống hoặc ống dẫn kiểm tra rò rỉ.
Ống dẫn hoặc khoang kiểm tra dầu rò rỉ
Một số kết cấu RY có ống dẫn nằm giữa khu vực làm kín và cụm ổ đỡ. Bộ phận này tạo đường quan sát, thu gom hoặc dẫn hướng dầu rò rỉ nhỏ phát sinh tại vùng làm kín.
Ống dẫn giúp người vận hành phát hiện sớm tình trạng bất thường như:
- Dầu nóng rò liên tục.
- Dây chèn bị lỏng.
- Phớt dầu bị hỏng.
- Phớt cơ khí bị nứt hoặc mòn.
- Dầu truyền nhiệt đi vào vùng ổ bi.
Bộ phận này không phải là đường ống công nghệ chính của bơm mà là chi tiết phụ trợ cho việc kiểm tra và bảo vệ cụm ổ đỡ.
Cụm tản nhiệt tự nhiên
Bơm RY100-65-200 thường sử dụng nguyên lý tản nhiệt tự nhiên thay cho hệ thống nước làm mát bên ngoài. Vùng trục kéo dài và giá đỡ có khoảng cách với buồng bơm giúp nhiệt từ dầu nóng giảm dần trước khi truyền đến ổ bi và khớp nối.
Cụm tản nhiệt gồm các bề mặt kim loại tiếp xúc với không khí, phần giá đỡ kéo dài và khoảng không gian cách nhiệt tương đối giữa buồng bơm với ổ đỡ. Vì sử dụng tản nhiệt tự nhiên, bơm phải được lắp đặt tại nơi thông thoáng, không bị che kín phần giá đỡ và không đặt sát nguồn nhiệt khác.
Khớp nối đàn hồi
Khớp nối đàn hồi liên kết trục bơm với trục động cơ điện. Bộ phận này truyền mô-men xoắn nhưng vẫn cho phép hấp thụ một phần sai lệch nhỏ giữa hai trục, giảm va đập và hạn chế truyền rung từ động cơ sang bơm.
- Nửa khớp nối phía động cơ.
- Nửa khớp nối phía bơm.
- Đệm đàn hồi hoặc bộ phận truyền lực đàn hồi.
- Chốt, bulông hoặc vòng khóa.
- Tấm che bảo vệ khớp nối.
Khớp nối phải được căn chỉnh đồng tâm sau khi lắp đặt. Nếu hai trục bị lệch, tải tác động lên ổ bi và phớt sẽ tăng, dẫn đến nóng ổ, rung bơm và rò rỉ dầu tại trục.
Động cơ điện
Động cơ điện là nguồn tạo chuyển động quay cho cánh bơm. Động cơ được lắp cùng bệ với thân bơm và truyền động qua khớp nối đàn hồi.
Đối với cấu hình phổ biến của RY100-65-200, động cơ thường là loại ba pha, tốc độ cao, công suất được lựa chọn theo lưu lượng, cột áp, tỷ trọng và độ nhớt của dầu truyền nhiệt. Tuy nhiên, công suất động cơ có thể khác nhau giữa các nhà sản xuất do mỗi hãng lựa chọn đường kính cánh, hiệu suất và điểm làm việc khác nhau.
Động cơ gồm thân động cơ, stato, rôto, trục động cơ, ổ bi, quạt làm mát, hộp cực và chân đế. Động cơ không tiếp xúc trực tiếp với dầu nóng nhưng vẫn chịu ảnh hưởng của nhiệt bức xạ từ cụm bơm, vì vậy cần bảo đảm thông gió và bố trí khoảng cách lắp đặt phù hợp.
Bệ máy và chân đế
Bệ máy là kết cấu đỡ toàn bộ cụm bơm, động cơ và khớp nối. Bệ thường được chế tạo bằng thép kết cấu, có độ cứng đủ lớn để hạn chế biến dạng và rung trong quá trình vận hành.
- Mặt đỡ thân bơm.
- Mặt đỡ động cơ.
- Chân bắt bulông.
- Gân gia cường.
- Lỗ cố định với nền.
- Vị trí căn chỉnh động cơ.
Bệ phải được đặt trên nền phẳng, chắc chắn và có khả năng chịu tải. Nếu bệ bị võng hoặc bulông neo bị lỏng, độ đồng tâm giữa trục bơm và trục động cơ sẽ thay đổi trong quá trình chạy.
Gioăng, vòng đệm và chi tiết liên kết
Các gioăng và vòng đệm được sử dụng tại mặt ghép thân bơm, nắp bơm, cửa hút, cửa xả, nắp ổ bi và các vị trí lắp phụ kiện. Vật liệu phải chịu được dầu truyền nhiệt, nhiệt độ cao và áp suất làm việc của bơm.
Nhóm chi tiết liên kết gồm:
- Bulông ghép thân bơm.
- Đai ốc cố định cánh bơm.
- Chốt định vị.
- Then trục.
- Vòng hãm.
- Vòng chặn.
- Vít xả hoặc nút bịt.
- Bulông bắt bơm và động cơ lên bệ.
Các chi tiết này không trực tiếp tạo dòng chảy nhưng quyết định độ chắc chắn, độ đồng tâm và khả năng duy trì độ kín của toàn bộ tổ máy.
Mối liên kết giữa các bộ phận
Khi vận hành, động cơ truyền mô-men xoắn qua khớp nối đến trục bơm. Trục làm quay cánh bơm trong thân bơm. Dầu truyền nhiệt đi vào cửa hút theo phương dọc trục, đi qua mắt cánh, được cánh bơm gia tốc ra phía ngoài và chuyển thành áp suất trong buồng xoắn trước khi đi ra cửa xả.
Thân bơm và nắp bơm chịu áp lực của dòng dầu. Cụm làm kín ngăn dầu thoát theo trục. Trục và cánh bơm được giữ ổn định nhờ các ổ bi ở hai đầu. Giá đỡ và khoảng cách tản nhiệt giúp hạn chế truyền nhiệt đến ổ bi, khớp nối và động cơ. Toàn bộ cụm được cố định trên bệ máy để duy trì vị trí và độ đồng tâm trong suốt quá trình làm việc.
