Máy Bơm Bánh Răng KCB

Máy bơm bánh răng KCB là dòng bơm bánh răng ăn khớp ngoài dùng để chuyển dầu nhớt, dầu DO, dầu FO, dầu thải, dầu thực vật và các chất lỏng có tính bôi trơn, không ăn mòn, không lẫn hạt rắn. Các cỡ thông dụng phủ dải lưu lượng từ 18,3 đến 633 lít/phút (khoảng 1,1 – 38 m³/h), cổng ren cho các cỡ nhỏ và mặt bích cho các cỡ lớn, có van an toàn tích hợp ngay trên đầu bơm.

Bơm KCB là một nhánh của nhóm máy bơm bánh răng, được dùng nhiều trong kho xăng dầu, hệ thống cấp nhiên liệu cho lò đốt, hệ thống bôi trơn của máy móc công nghiệp và tàu thủy nhờ kết cấu đơn giản, lưu lượng ổn định và linh kiện dễ thay.

1. Máy bơm bánh răng KCB là gì?

Bơm bánh răng KCB (tiếng Anh thường gọi là KCB gear oil pump) là bơm thể tích kiểu ăn khớp ngoài. Bên trong vỏ bơm có hai bánh răng cùng kích thước quay ngược chiều nhau. Chất lỏng bị nhốt trong rãnh răng, được mang theo thành vỏ từ cửa hút sang cửa xả rồi bị ép ra ngoài khi các răng ăn khớp trở lại.

Vì thể tích chất lỏng được đẩy đi trong mỗi vòng quay gần như cố định, lưu lượng của bơm KCB phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ quay chứ không phụ thuộc nhiều vào áp suất đường ống. Đây là khác biệt cơ bản so với bơm ly tâm: bơm ly tâm giảm lưu lượng khi cột áp tăng, còn bơm KCB vẫn giữ lưu lượng cho tới khi áp suất chạm ngưỡng van an toàn.

Hệ quả quan trọng của nguyên lý thể tích: nếu khóa van xả khi bơm đang chạy, áp suất tăng gần như tức thời cho tới khi van an toàn mở, ống bị vỡ hoặc motor quá tải. Vì vậy bơm KCB không điều chỉnh lưu lượng bằng cách khép van xả như bơm ly tâm; muốn thay đổi lưu lượng phải thay đổi tốc độ quay hoặc chia dòng hồi về bồn.

Ý nghĩa ký hiệu KCB. Ký hiệu KCB đi kèm một con số, và con số đó là lưu lượng tính bằng lít/phút ở tốc độ định mức. Cách đặt tên này giúp người dùng ước lượng ngay năng suất của bơm chỉ qua tên gọi. Muốn đổi sang m³/h, lấy số lít/phút chia cho 16,67.

2. Cấu tạo bơm bánh răng KCB

Các bộ phận chính

• Thân bơm và nắp bơm: thân bằng thép đúc, nắp trước và nắp sau bằng gang, hai tấm bên ép sát mặt bánh răng để giữ khe hở hướng trục nhỏ. Ngoài bản đầu gang tiêu chuẩn còn có bản đầu inox.
• Cặp bánh răng: một bánh chủ động nối với trục motor, một bánh bị động; bánh răng bằng thép hợp kim 40Cr được nhiệt luyện, độ cứng cao.
• Trục và bạc lót: bánh răng quay cùng trục trong bạc lót bằng đồng, bạc lót thay được khi mòn. Mọi chi tiết chuyển động được bôi trơn bằng chính chất lỏng đang bơm; đường hồi rò rỉ được thiết kế riêng để giảm tải và giảm mòn cho ổ đỡ.
• Van an toàn: gồm lò xo, viên van và vít chỉnh, đặt trên đầu bơm. Khi áp suất xả vượt mức chỉnh, van mở cho chất lỏng quay về khoang hút; áp suất hồi lưu toàn phần bằng 1,5 lần áp suất xả định mức.
• Bộ làm kín đầu trục: tết chèn có nắp ép hoặc phớt cơ khí.
• Khớp nối và bệ đế chung giữ đầu bơm và motor đồng tâm.

Tết chèn và phớt cơ khí khác nhau ở đâu

Tết chèn cho phép rỉ một lượng rất nhỏ để tự bôi trơn và làm mát, dễ thay, chịu được dầu bẩn và dầu nóng; khi rỉ nhiều thì chỉnh lại bằng nắp ép nhưng không siết quá chặt vì tết sẽ mòn nhanh. Phớt cơ khí kín hơn, phù hợp với nơi không chấp nhận rò rỉ, nhưng nhạy với chạy khô và hạt cứng; khi vòng động, vòng tĩnh mòn thì phải rà lại hoặc thay. Vì vậy khi đặt bơm nên nói rõ loại làm kín mong muốn.

3. Thông số chung của dòng bơm KCB

Các cỡ bơm KCB thông dụng chia thành ba nhóm theo áp suất và kiểu cổng. Bảng dưới đây giúp hình dung phạm vi làm việc của cả dòng; thông số chi tiết của từng cỡ nằm ở trang riêng của từng model.

Ngoài ba nhóm thông dụng trên, dòng KCB còn có các cỡ lớn hơn, tới KCB16000 với lưu lượng 16.000 lít/phút và áp suất 0,6 MPa, dùng cho trạm bơm dầu công suất lớn.

Vì sao trong cùng một dòng có hai cấp áp suất

Nhóm áp cao giữ được áp suất 1,45 MPa, gấp hơn 4 lần nhóm chuyển dầu, nhưng lưu lượng nhỏ. Các cỡ còn lại được thiết kế để chuyển khối lượng lớn ở áp suất thấp. Nhiều người chỉ nhìn lưu lượng mà không để ý cột áp suất, dẫn tới chọn bơm không đẩy nổi dầu qua béc hoặc qua tuyến ống dài.

Đọc đúng thông số bơm KCB

• Với bơm thể tích, áp suất thực tế do đường ống quyết định; áp suất ghi trong thông số là mức xả định mức để bơm làm việc lâu dài.
• NPSHr cho biết bơm cần bao nhiêu áp suất dư ở cửa hút để không bị xâm thực; các cỡ KCB thông dụng có NPSHr từ 5 đến 7 m. Giá trị này càng lớn thì điều kiện hút càng khắt khe, khi NPSH ở cửa hút không đủ bơm sẽ lên dầu ít hoặc không lên dầu.
• Chiều quay của bơm là thuận chiều kim đồng hồ khi nhìn từ phía khớp nối; quay sai chiều thì bơm không hút được.

4. Phân loại máy bơm bánh răng KCB

a) Theo vật liệu đầu bơm

Đầu gang là bản tiêu chuẩn, dùng cho dầu khoáng, dầu nhiên liệu, dầu thải và các chất lỏng bôi trơn trung tính. Đầu inox dùng cho dầu ăn, dầu thực vật hoặc nơi yêu cầu sạch sẽ, chống gỉ. Đầu inox không có nghĩa là bơm được axit đậm đặc hay chất lỏng có hạt; với hóa chất ăn mòn nên dùng nhóm bơm hóa chất có vật liệu phù hợp.

b) Theo tốc độ quay và motor kéo

Ở tốc độ định mức, một số cỡ bơm KCB lớn chạy chậm khoảng 940 – 970 vòng/phút với motor 6 cực, số còn lại chạy khoảng 1400 – 1440 vòng/phút với motor 4 cực.

Ở tốc độ định mức, bơm KCB bơm tốt chất lỏng có độ nhớt 5 – 1.500 cSt và phải chạy đúng motor tiêu chuẩn của cỡ bơm đó; không lắp motor nhỏ hơn chỉ vì chất lỏng loãng hay áp làm việc thấp, vì motor dễ quá tải và cháy. Khi chất lỏng sệt hơn, bơm được cho chạy chậm lại bằng motor nhiều cực hoặc motor giảm tốc để rãnh răng kịp điền đầy; giảm tốc độ thì bơm KCB bơm được chất lỏng có độ nhớt tới 50.000 cSt, đổi lại lưu lượng giảm tương ứng. Tốc độ giảm thì công suất cần thiết cũng giảm, trong khi mô-men trên trục vẫn đủ kéo bơm, nên bản chạy chậm dùng motor công suất nhỏ hơn bản tiêu chuẩn. Đó là lý do bản vẽ của cùng một cỡ đầu bơm có thể ghi nhiều mức công suất motor khác nhau.

c) Theo kiểu cổng

Các cỡ nhỏ dùng cổng ren, lắp ống mềm và rắc co nhanh, tiện cho bơm di động. Các cỡ lớn dùng cổng mặt bích, lắp với ống thép, van bích, phù hợp hệ thống cố định.

5. Ứng dụng của máy bơm bánh răng KCB

• Bơm chuyển và bơm tăng áp trong hệ thống dẫn dầu: xuất nhập dầu DO, dầu FO, dầu nhớt, dầu thải giữa xe bồn, phuy và bồn chứa ở kho dầu, nhà máy.
• Hệ thống nhiên liệu: cấp nhiên liệu, tăng áp và đẩy nhiên liệu tới béc phun của lò hơi, lò đốt, lò sấy.
• Hệ thống bôi trơn trong các ngành công nghiệp: tuần hoàn dầu bôi trơn cho máy nén, hộp số lớn, máy ép, tua bin.
• Tàu thủy, sà lan: bơm chuyển nhiên liệu, bơm dầu bôi trơn.
• Thực phẩm, chăn nuôi: chuyển dầu ăn, dầu thực vật bằng bản đầu inox.
• Xưởng sửa chữa ô tô, máy công trình: gom dầu thải, bơm dầu nhớt mới ra thùng.

Với các nhu cầu chuyển dầu nói chung, kể cả những loại bơm không dùng bánh răng, có thể tham khảo thêm nhóm máy bơm dầu.

6. Ưu điểm và giới hạn của bơm KCB

Ưu điểm

• Lưu lượng ổn định, gần như không đổi khi áp suất đường ống thay đổi trong giới hạn.
• Tự hút được khi đầu bơm đã có chất lỏng mồi, không cần van đáy như bơm ly tâm.
• Bơm tốt chất lỏng đặc; độ nhớt cao còn giúp giảm rò rỉ nội bộ.
• Kết cấu đơn giản, ít chi tiết; bạc lót, làm kín trục và lò xo van an toàn đều thay được.
• Có van an toàn tích hợp bảo vệ bơm và motor khi tắc hoặc khóa nhầm đường xả.

Giới hạn cần biết

• Không bơm chất lỏng lẫn hạt rắn, cát, mạt sắt, sợi; hạt cứng làm xước bánh răng và vỏ bơm rất nhanh.
• Không chịu được chạy khô.
• Chỉ bơm chất lỏng có độ nhớt từ 5 cSt trở lên; chất lỏng quá loãng như nước, xăng gây rò rỉ nội bộ lớn và bôi trơn kém.
• Chất lỏng phải có nhiệt độ dưới 300 °C.
• Có xung áp nhẹ theo nhịp răng, ồn hơn bơm trục vít ở cùng lưu lượng.
• Chỉ quay một chiều theo mũi tên trên bơm.

7. Cách chọn máy bơm bánh răng KCB đúng nhu cầu

Xác định lưu lượng từ thời gian bơm mong muốn

Lưu lượng cần (lít/phút) = thể tích cần chuyển (lít) ÷ thời gian mong muốn (phút). Ví dụ cần rút bồn 5.000 lít trong 30 phút: 5.000 ÷ 30 ≈ 167 lít/phút, tương đương 10 m³/h. Nên để thêm một khoảng dự phòng cho rò rỉ nội bộ và tổn thất đường ống, sau đó chọn cỡ bơm có lưu lượng định mức lớn hơn con số tính được.

Xác định áp suất cần thiết

Áp suất cần = áp do chênh cao + tổn thất đường ống, van, lọc + áp yêu cầu ở điểm cuối (béc phun, lọc tinh). Chuyển dầu giữa các bồn gần nhau thường nằm trong khả năng của nhóm chuyển dầu 0,28 – 0,36 MPa; cấp dầu cho béc đốt, đẩy dầu qua lọc tinh hoặc tuyến ống dài mới cần đến nhóm áp cao 1,45 MPa.

Xét độ nhớt và chọn tốc độ chạy

Chất lỏng càng đặc càng cần chạy chậm để kịp điền đầy rãnh răng; nếu chạy nhanh sẽ xảy ra xâm thực, bơm ồn, rung và lưu lượng tụt. Trong dải 5 – 1.500 cSt, bơm chạy ở tốc độ định mức với motor tiêu chuẩn. Chất lỏng đặc hơn thì ưu tiên gia nhiệt hợp lý để giảm độ nhớt; nếu không gia nhiệt được thì dùng bản chạy chậm như đã nêu ở phần phân loại, chấp nhận lưu lượng thấp hơn. Khi motor nóng hoặc dòng điện vượt định mức vì chất lỏng sệt, cách xử lý là gia nhiệt, giảm trở lực đường ống hoặc chuyển sang bản chạy chậm, không lắp motor lớn hơn để ép bơm chạy nhanh với chất đặc.

Chọn vật liệu và làm kín

• Dầu khoáng, dầu nhiên liệu, dầu thải: đầu gang, tết chèn hoặc phớt cơ khí.
• Dầu ăn, dầu thực vật: đầu inox, phớt cơ khí.
• Chất lỏng nóng (vẫn phải dưới 300 °C): nêu rõ nhiệt độ làm việc khi đặt hàng để chọn kiểu làm kín phù hợp.
• Môi trường có hơi dầu dễ cháy: chọn motor phòng nổ và tiếp địa chống tĩnh điện cho toàn hệ.

Đường ống hút quyết định bơm có chạy tốt hay không

• Ống hút bằng hoặc lớn hơn cổng hút, càng ngắn càng tốt, hạn chế co cút.
• Mọi mối nối trên đường hút phải kín; hở khí thì bơm không hút được và chạy ồn.
• Lắp lọc kim loại ở cổng hút để chặn cặn và hạt rắn.
• Trọng lượng đường ống phải được đỡ riêng, không đè lên đầu bơm.
• Chất lỏng đặc nên để bồn cao hơn bơm (hút ngập) thay vì hút từ dưới sâu lên.

Những lỗi hay gặp khi chọn bơm KCB

• Chọn bơm theo lưu lượng mà bỏ qua áp suất: bơm chuyển dầu áp thấp không đẩy được dầu qua béc phun hoặc lọc tinh.
• Cho bơm chạy tốc độ định mức với chất lỏng quá sệt: motor quá tải, bơm hút không đầy.
• Lắp motor nhỏ hơn motor tiêu chuẩn mà vẫn chạy tốc độ định mức: motor dễ quá tải và cháy.
• Dùng bơm cho chất lỏng có hạt rắn, sợi hoặc chất lỏng quá loãng dưới 5 cSt.

8. Câu hỏi thường gặp về máy bơm bánh răng KCB

• Con số trong tên bơm KCB nghĩa là gì? Đó là lưu lượng tính bằng lít/phút ở tốc độ định mức. Con số này không liên quan tới đường kính ống hay công suất motor, nên không thể suy ra cỡ ống từ tên bơm.
• Van an toàn trên bơm KCB đóng ở áp suất bao nhiêu? Với nhóm áp cao 18,3 – 33,3 lít/phút, áp đóng của van an toàn là 1,7 MPa; với các cỡ từ 55 lít/phút trở lên là 0,45 MPa. Bình thường không cần chỉnh van; nếu phải chỉnh thì làm với đồng hồ áp suất gắn trên đường xả.
• Có dùng van an toàn trên đầu bơm để giảm áp, hồi lưu lâu dài được không? Không. Van tích hợp chỉ để bảo vệ bơm khi áp suất tăng đột ngột. Nếu hệ thống cần giảm áp hoặc chia dòng thường xuyên, phải lắp van giảm áp hoặc van hồi lưu riêng trên đường ống.
• Có thể khóa bớt van xả để giảm lưu lượng bơm KCB không? Không. Khép van xả chỉ làm áp suất tăng vọt tới khi van an toàn mở hoặc motor quá tải. Cách đúng là giảm tốc độ quay hoặc lắp đường hồi lưu có van chỉnh về bồn.
• Bơm KCB quay theo chiều nào? Thuận chiều kim đồng hồ khi nhìn từ phía khớp nối, đúng theo mũi tên trên thân bơm. Trước khi chạy lần đầu nên nhấp thử để kiểm tra chiều quay, đồng thời mở sẵn van hút và van xả.
• Bơm KCB có hút được dầu từ phuy hay bồn chôn dưới đất không? Được, khi đầu bơm đã được mồi và ống hút kín tuyệt đối. Các cỡ KCB thông dụng cần NPSH từ 5 đến 7 m ở cửa hút; nếu bồn quá sâu hoặc dầu quá đặc, bơm sẽ lên dầu ít hoặc không lên dầu, khi đó cần nâng mức hút hoặc đặt bơm thấp hơn.
• Có bơm xăng hoặc nước bằng máy bơm bánh răng KCB được không? Không nên. Bơm KCB làm việc với chất lỏng có tính bôi trơn, độ nhớt từ 5 cSt trở lên; xăng và nước loãng hơn nhiều, gần như không bôi trơn nên bạc và bánh răng mòn nhanh, lưu lượng hụt. Riêng xăng còn có nguy cơ cháy nổ cao.
• Vì sao lưu lượng thực tế thấp hơn số trong tên bơm? Thường do đường hút hở khí, lọc hoặc ống hút bị tắc, van hút chưa mở hết, NPSH ở cửa hút không đủ, chất lỏng quá đặc, van an toàn bị kẹt mở hoặc tốc độ motor thấp hơn định mức.
• Bơm KCB bơm được chất lỏng đặc tới mức nào? Ở tốc độ định mức, bơm làm việc với độ nhớt 5 – 1.500 cSt. Khi giảm tốc độ, bơm KCB bơm được chất lỏng có độ nhớt tới 50.000 cSt, lưu lượng giảm theo tốc độ.
• Dầu FO, dầu đặc vào mùa lạnh thì bơm KCB có hút nổi không? Khi nhiệt độ thấp làm độ nhớt tăng cao, bơm dễ lên dầu ít và chạy ồn. Cách xử lý là gia nhiệt bồn ở mức hợp lý để dầu loãng ra; nếu không gia nhiệt được thì giảm tốc độ bơm và chấp nhận lưu lượng thấp hơn.
• Bơm KCB có bơm được chất lỏng nóng không? Được, với chất lỏng có nhiệt độ dưới 300 °C. Khi bơm dầu nóng nên báo nhiệt độ làm việc lúc đặt hàng để chọn kiểu làm kín phù hợp.
• Nên chọn bơm KCB đầu gang hay đầu inox? Đầu gang đủ dùng cho dầu khoáng, dầu nhiên liệu, dầu thải. Đầu inox dùng cho dầu ăn, dầu thực vật hoặc nơi cần chống gỉ; inox không giúp bơm chịu được hạt rắn hay axit mạnh.
• Bơm dầu nhớt thải có cặn bằng KCB được không? Bơm KCB không dùng cho chất lỏng lẫn hạt rắn và sợi. Dầu thải phải được lọc qua lưới kim loại ở cổng hút, và lưới lọc cần vệ sinh thường xuyên để không làm tắc đường hút.
• Bơm KCB có dùng làm bơm tăng áp được không? Được. Ngoài vai trò bơm chuyển, bơm KCB còn dùng làm bơm tăng áp trong hệ thống dẫn dầu và hệ thống cấp, phun nhiên liệu; với yêu cầu áp cao nên dùng nhóm 1,45 MPa.
• Bơm KCB có cần tiếp địa chống tĩnh điện khi bơm dầu không? Nên có, đặc biệt khi bơm dầu DO, dầu hỏa, dung môi hoặc chuyển dầu từ xe bồn. Bệ bơm, đường ống kim loại, bồn chứa và xe bồn cần nối đẳng thế và nối đất trước khi bắt đầu bơm.