Bơm Ly Tâm Công Xôn (Cantilever Centrifugal Pump), hay còn gọi là bơm một cấp, là loại máy bơm phổ biến nhất trên thị trường hiện nay, được sử dụng rộng rãi từ các hệ thống cung cấp nước sinh hoạt, công nghiệp cho đến tưới tiêu quy mô vừa. Đặc trưng bởi cấu trúc trục ngang và BXCT chỉ được đỡ ở một phía (công xôn), loại bơm này mang lại sự đơn giản, tiện lợi trong vận hành và hiệu suất ổn định. Bơm công xôn thường dùng để bơm nước sạch hoặc nước ít xâm thực, với nhiệt độ không vượt quá 85∘C, dải lưu lượng từ 4,5…350 m3/h và cột nước từ 9…95 m.

Bài viết chuyên sâu này, dưới góc độ kỹ thuật sản xuất, sẽ đi sâu vào phân tích cấu tạo chi tiết của bơm công xôn trục ngang (Hình 2-2) và bơm kiểu toàn khối (Hình 2-3). Đặc biệt, chúng ta sẽ làm rõ các chi tiết cơ khí quan trọng như lỗ cân bằng áp lực dọc trục, hệ thống làm kín, và đánh giá toàn diện ưu nhược điểm kỹ thuật và vận hành của dòng bơm này.

Cấu Tạo Chi Tiết Bơm Công Xôn Trục Ngang (Hình 2-2) – Sự Tinh Giản Của Cơ Khí Thủy Lực

• 1.1. Hệ Thống Trục và BXCT:
  • Trục Bơm (12): Thường làm bằng thép, đặt ngang. BXCT (4) được gắn vào một đầu, tạo nên cấu trúc công xôn.
  • BXCT (4): Làm bằng gang, gồm hai đĩa để gắn cánh. Đĩa sau gắn chặt với trục (12). Phân tích sự cần thiết của kết cấu đĩa để tăng độ cứng và hiệu suất.
• 1.2. Hệ Thống Ổ Trục và Giảm Tải Trọng:
  • Ổ Trục Bi Hình Cầu (13): Đặt trong giá tựa gang (15), có chức năng định hướng và chịu tải trọng xuyên tâm.
  • Bệ Tựa Chứa Hộp Dầu (15): Cung cấp môi trường bôi trơn cho ổ trục, kéo dài tuổi thọ của bơm.
  • Lỗ Cân Bằng Áp Lực Dọc Trục (21): Đây là một chi tiết kỹ thuật quan trọng. Phân tích nguyên lý: Lỗ (21) cho phép một lượng chất lỏng chảy ngược về vùng áp suất thấp hơn, giảm áp lực dọc trục tác dụng lên BXCT (4) và trục (12). Điều này làm tăng tuổi thọ của ổ trục (13), vốn là bộ phận chịu tải trọng lớn trong cấu trúc công xôn.
• 1.3. Vỏ Bơm và Buồng Xoắn (7):
  • Vỏ Gang (7): Chứa buồng xoắn bên trong. Có chức năng dẫn nước sau khi ra khỏi BXCT đến đoạn hình nón khuếch tán nối tiếp với ống đẩy.
  • Buồng Xoắn: Thiết kế tối ưu để chuyển đổi động năng thành áp suất.

Công Nghệ Làm Kín và Các Chi Tiết Vận Hành Phụ Trợ

• 2.1. Vòng Làm Kín và Chống Rò:
  • Vòng Chống Lẫn (2, 3, 17): Bao gồm vòng làm chặt (2), vòng bảo vệ (3) và vòng kín nước (17). Giảm rò nước qua các khe hở và bảo vệ thân máy khỏi mài mòn.
  • Ống Lồng Bảo Vệ (9): Chống mài mòn trục tại vị trí vật chèn (10).
  • Vật Chèn (10) và Bích Động (11): Vật chèn (thường là sợi tổng hợp hoặc graphite) được siết chặt bằng bích động (11) và êcu (19) để làm kín. Phân tích: Độ chặt của vật chèn là yếu tố then chốt, siết quá chặt gây mòn trục, quá lỏng gây rò rỉ hoặc hút không khí.
• 2.2. Khởi Động và Kết Nối Truyền Động:
  • Nút Mồi Nước (5): Vị trí tiêu chuẩn để đổ đầy chất lỏng vào buồng công tác trước khi khởi động.
  • Khớp Nối Đàn Hồi (16): Dùng để nối trục bơm và trục động cơ. Khớp nối đàn hồi giúp giảm chấn động và bù trừ sai lệch nhỏ giữa hai trục, bảo vệ hệ thống cơ khí.
  • Tổ Máy: Bơm và động cơ được lắp đặt chung trên một tấm hoặc giá khung để đảm bảo sự đồng trục.

Phân Tích Chuyên Sâu Bơm Công Xôn Kiểu Toàn Khối (Monoblock)

• 3.1. Đặc Điểm Cấu Tạo Độc Đáo:
  • Trục Chung: Điểm khác biệt cốt lõi là trục của bơm và động cơ là một (trục kéo dài của động cơ điện - 13).
  • Vỏ Lắp Chung: Vỏ bơm nối bích với vỏ động cơ thành một khối liền (Monoblock).
• 3.2. Ưu Điểm Tuyệt Đối Của Toàn Khối:
  • Đơn Giản và Gọn Nhẹ: Kích thước nhỏ gọn hơn, dễ lắp đặt và di chuyển.
  • Độ Đồng Trục Hoàn Hảo: Do dùng chung trục, loại bỏ gần như hoàn toàn sai lệch đồng trục, giảm rung động và tăng tuổi thọ ổ trục.
  • Chi Phí Thấp: Không cần khớp nối đàn hồi riêng biệt.
• 3.3. Lỗ Cân Bằng Lực (15): Tương tự như bơm công xôn trục ngang, bơm toàn khối cũng sử dụng lỗ (15) để giảm tải trọng dọc trục tác dụng lên ổ trục của động cơ điện (12).

Đánh Giá Toàn Diện Ưu Nhược Điểm Kỹ Thuật và Vận Hành

• 4.1. Ưu Điểm:
  • Hiệu Suất Kinh Tế: Hiệu suất η đạt 45…80%, là mức chấp nhận được trong dải H và Q này.
  • Bảo Trì Cơ Bản Dễ Dàng: Nhờ cấu trúc một cấp, việc tiếp cận BXCT tương đối đơn giản.
• 4.2. Nhược Điểm Cơ Bản và Giải Pháp Kỹ Thuật:
  • Khối Lượng Công Tác Vận Hành Lớn Khi Sửa Chữa: Nhược điểm cơ bản được chỉ rõ là phải tháo rời thân bơm khỏi ống hút và ống đẩy khi cần sửa chữa, bảo dưỡng bên trong (thay BXCT, sửa phớt). Điều này làm tăng thời gian ngừng máy và chi phí nhân công.
  • Khó Đảm Bảo Độ Kín Mối Nối: Việc tháo lắp lặp lại bơm ra khỏi đường ống có thể làm giảm độ chặt cần thiết của các mối nối, dẫn đến rò rỉ sau này.

Bơm Ly Tâm Công Xôn là giải pháp bơm ly tâm tối ưu cho các hệ thống yêu cầu Q và H trung bình, nổi bật với cấu trúc đơn giản, chi phí thấp và hiệu suất đáng tin cậy. Tuy nhiên, các nhà kỹ thuật cần phải nắm rõ nhược điểm về khối lượng công tác tháo lắp đường ống khi bảo trì. Sự ra đời của bơm công xôn kiểu toàn khối (Monoblock) đã giải quyết được vấn đề đồng trục, làm tăng độ bền và tính gọn nhẹ. Công nghệ giảm tải trọng dọc trục thông qua lỗ cân bằng áp lực (21) là một chi tiết kỹ thuật quan trọng, góp phần quyết định tuổi thọ của ổ trục, đảm bảo bơm hoạt động bền bỉ trong suốt vòng đời sản phẩm.