Chọn bơm cánh trượt không dầu hay bơm kín dầu cùng tốc độ hút: ranh giới của DPL-V15L/V25L/V40L

Dải tốc độ hút 15 đến 40 m³/h là đoạn thường tập trung tranh luận trong các cuộc họp chọn bơm. Trong cùng dải này có ba kết cấu: cánh trượt không dầu (DPL-V15L/V25L/V40L), kín dầu một cấp (V0025A/V0040A), kín dầu hai cấp (DPL-2V18/2V28). Tốc độ hút danh định gần như trùng nhau, nhưng công việc làm được lại chênh hai đến ba bậc độ lớn. Dưới đây đặt các thông số cạnh nhau, rồi dùng hai ví dụ tính có thể tự thay số để vạch ranh giới: một là thời gian hút, hai là tốc độ rò.

1. Bảy bơm trong một bảng

Máy	Kết cấu	Tốc độ hút 50/60Hz (m³/h)	Chân không tới hạn	Công suất	Cổng nạp khí	Trọng lượng	Độ ồn
DPL-V15L	Cánh trượt không dầu	15 / 19	Độ chân không định mức 90 mbar	0.35 kW	G3/4″	Khoảng 22.4 kg	61 dB(A)
DPL-V25L	Cánh trượt không dầu	25 / 30	Độ chân không định mức 90 mbar	0.75 kW	G3/4″	Khoảng 26 kg	62 dB(A)
DPL-V40L	Cánh trượt không dầu	40 / 48	Độ chân không định mức 90 mbar	1.5 kW	G3/4″	Khoảng 38.5 kg	67 dB(A)
V0025A	Kín dầu một cấp	20 / 26	0.5 mbar (tắt ballast khí)	0.75 kW	G3/4″	20 kg	62 dB
V0040A	Kín dầu một cấp	40 / 48	0.1 mbar (tắt ballast khí)	1.5 kW	G1 1/4″	43 kg	62 dB
DPL-2V18	Kín dầu hai cấp	17 / 20.4	1×10⁻³ mbar (tắt ballast khí)	0.55 kW	NW25	39 kg	57 dB(A)
DPL-2V28	Kín dầu hai cấp	27.5 / 33	1×10⁻³ mbar (tắt ballast khí)	0.75 kW	NW25	44 kg	57 dB(A)

Nhìn bảng này có hai điểm phản trực giác. Một là, không dầu không có nghĩa là êm hơn: 2V18 và 2V28 ghi 57 dB(A), thấp hơn 61 dB(A) của V15L và 67 dB(A) của V40L; hai cấp nối tiếp nên tỷ số nén mỗi cấp nhỏ, xung dòng khí phẳng hơn. Hai là, công suất không đại diện cho tốc độ hút: V15L 0.35 kW đạt 15 m³/h, V0025A 0.75 kW chỉ đạt 20 m³/h—bơm không dầu không có tổn thất cắt màng dầu, nhưng đổi lại là nhượng bộ về độ chân không.

2. Tiêu chí 1: Dải áp suất làm việc quyết định bơm nào đủ điều kiện

Bước đầu chọn bơm không phải tính tốc độ hút mà là vạch dải áp suất. Độ chân không giới hạn của bơm quyết định nó có vào được một dải áp suất nào đó hay không; tốc độ hút chỉ quyết định vào rồi thì nhanh đến đâu.

Dải chân không thô (vài trăm mbar đến áp suất khí quyển): giữ chân không, lấy khí, đóng gáy gấp trang, phủ màng, tạo hình bao bì. Công việc của đoạn này là do DPL-V15L/V25L/V40L đảm nhận; các vị trí thường dùng ghi trên trang sản phẩm gồm máy gắn chip, máy gắn linh kiện, tay máy, máy phơi sáng, máy phủ màng, máy đóng sách, máy gấp trang, máy bồi giấy.
Dải chân không thấp (0.5 đến 90 mbar): vùng của kín dầu một cấp. V0025A tắt ballast khí 0.5 mbar, V0040A từ 0.1 mbar, mở ballast khí hạ về 0.5 mbar, dùng để hút một lượng nhỏ khí có thể ngưng tụ.
Tầng sơ cấp chân không cao (dưới 0.1 mbar): kín dầu hai cấp 2V18/2V28 tắt ballast khí 1×10⁻³ mbar, thấp hơn nữa là 2V80/2V275 với 4×10⁻⁴~5×10⁻⁴ mbar, hoặc hai cấp ghép nối tiếp với bơm Roots (xem Dòng Roots LC).

Giữa 90 mbar và 1×10⁻³ mbar là năm bậc độ lớn. Khi dải áp suất làm việc rơi xuống dưới 90 mbar, dòng L dù đổi tốc độ hút lớn đến đâu cũng không vào được—điều này không cần xem các phép tính phía sau nữa.

3. Tiêu chí 2: Độ sạch loại bơm kín dầu ra khỏi lựa chọn

Dòng L không dầu, không có sương dầu, không có dầu hồi khi dừng máy. Bơm kín dầu có nguy cơ hút ngược dầu tại thời điểm dừng máy; các vị trí lắp ráp điện tử, gắn linh kiện, gắn chip, thực phẩm và dược phẩm không thể chấp nhận nguy cơ này, chỉ có thể chọn dòng L, đổi lại là từ bỏ dải áp suất dưới 90 mbar. Đây là ràng buộc cứng, không liên quan đến giá, tốc độ hút, thể tích.

Ngược lại, môi chất hút của dòng L giới hạn ở không khí sạch và các khí khô, không độc, không ăn mòn, không cháy nổ khác. Với điều kiện có bụi hoặc hơi nước, bơm kín dầu có ballast khí (V0040A mở ballast khí đạt 0.5 mbar) có thể xử lý một lượng nhỏ hơi nước; dòng L không dầu không có biện pháp này, phải thêm lọc hoặc ngưng tụ trước cổng nạp khí.

4. Ví dụ tính 1: Đồ gá 60 L hút xuống 300 mbar mất bao lâu

Ước tính đẳng nhiệt: t = (V ÷ S) × ln(p1 ÷ p2), trong đó V là thể tích, S là tốc độ hút hiệu dụng, p1, p2 là áp suất ban đầu và áp suất mục tiêu.

Lấy khoang đồ gá chân không cộng đường ống V = 60 L, hút từ áp suất khí quyển 1013 mbar xuống 300 mbar:

ln(1013 ÷ 300) = ln 3.377 = 1.217

Tính theo tốc độ hút danh định (thiên lạc quan)

DPL-V25L: S = 25 m³/h = 25 000 L/h = 6.94 L/s, t = (60 ÷ 6.94) × 1.217 = 8.65 × 1.217 = 10.5 s
DPL-V15L: S = 15 m³/h = 4.17 L/s, t = (60 ÷ 4.17) × 1.217 = 14.4 × 1.217 = 17.5 s
DPL-V40L: S = 40 m³/h = 11.11 L/s, t = (60 ÷ 11.11) × 1.217 = 5.40 × 1.217 = 6.6 s

Tính theo tốc độ hút hiệu dụng (dùng để định nhịp)

Tốc độ hút danh định là giá trị tại cổng nạp của bơm. Tổn thất dọc đường của đường ống, đầu nối G3/4″, van điện từ, rò rỉ tại mặt tiếp xúc giữa giác hút và phôi sẽ làm giảm tốc độ hút hiệu dụng đến khoang đồ gá. Ở dải chân không thô, tổn thất độ dẫn thường không rõ rệt; lấy 60% là mức thận trọng:

V25L: 4.17 L/s → t = (60 ÷ 4.17) × 1.217 = 17.5 s
V15L: 2.50 L/s → t = (60 ÷ 2.50) × 1.217 = 29.2 s
V40L: 6.67 L/s → t = (60 ÷ 6.67) × 1.217 = 10.9 s

Yêu cầu nhịp là đạt 300 mbar trong 12 s: V15L thiếu hơn gấp đôi, V25L thiếu 5.5 s, V40L nằm sát ngưỡng. Lúc này đừng vội đổi sang bơm lớn hơn—giảm thể tích từ 60 L xuống 40 L (rút ngắn ống mềm, bỏ bình đệm trung gian, đưa cụm van lại gần đồ gá), thời gian hút của V25L thành (40 ÷ 4.17) × 1.217 = 11.7 s, đạt yêu cầu.

Thể tích đồ gá là biến số đầu tiên, bơm là biến số thứ hai. Thu nhỏ đường kính trong đường ống quá mức sẽ làm tăng trở lực dòng; ở dải chân không thô ảnh hưởng có hạn, nhưng đừng giảm đường kính ống nhỏ hơn cổng bơm hai cỡ.

5. Ví dụ tính 2: Cùng một tốc độ rò, biên dư của hai mức bơm chênh bao nhiêu

Đường khí không thể kín khít không có khe hở. Dùng phương pháp tăng áp tĩnh để định lượng: đóng van nạp khí, ghi lại mức tăng áp.

Q = V × Δp ÷ Δt

Lấy V = 60 L, sau khi đóng van, trong 300 s áp suất tăng từ 300 mbar lên 316 mbar, Δp = 16 mbar:

Q = 60 × 16 ÷ 300 = 3.2 mbar·L/s (tính theo Pa·m³/s là 0.32 Pa·m³/s)

Tiếp theo xem bơm có thể “xử lý” tốc độ rò lớn đến mức nào: khả năng xả của bơm tại một áp suất là Q = p × S.

V25L tại 300 mbar: Q = 300 × 4.17 = 1251 mbar·L/s. Tốc độ rò chỉ chiếm 3.2 ÷ 1251 = 0.26%, áp suất giữ ổn định, điểm làm việc gần như không dịch chuyển.
2V18 tại 1 mbar: S = 17 m³/h = 4.72 L/s, Q = 1 × 4.72 = 4.72 mbar·L/s. Tốc độ rò chiếm 68%, áp suất cân bằng p = Qrò ÷ S = 3.2 ÷ 4.72 = 0.68 mbar—bơm này trên đường khí đó đến 1 mbar còn không đạt được, nói gì đến 1×10⁻³ mbar trên nhãn máy.

Để kéo 2V18 xuống 1×10⁻³ mbar, tốc độ rò cho phép phải giảm xuống dưới 1×10⁻³ × 4.72 = 4.7×10⁻⁴ mbar·L/s, nhỏ hơn 3.2 là 680 lần.

680 lần này chính là nguồn gốc của kiểu kết nối: đường khí dùng ren G3/4″ với ống mềm lõi thép chỉ có thể đi với dòng L; một khi cần vào dưới 1 mbar, phải dùng mặt bích NW25, ống kim loại, hàn toàn bộ hoặc làm kín kim loại, và kiểm tra rò. Chọn bơm theo dải áp suất trước, rồi từ bơm quyết định cấp đường ống ngược lại, đảo thứ tự là phải làm lại.

6. Tiêu chí 3: Độ ồn, trọng lượng, nguồn điện và bảo trì

Độ ồn: thiết bị tự động lắp trong máy cần dự phòng cách âm và khoảng cách vị trí vận hành theo 67 dB(A) của V40L; 57 dB(A) của 2V18/2V28 êm hơn ở cùng tốc độ hút; nếu độ ồn là vấn đề chính thì loại hai cấp lại chiếm ưu thế.
Trọng lượng: V15L khoảng 22.4 kg, V25L khoảng 26 kg, V40L khoảng 38.5 kg, so với 39 kg của 2V18 và 44 kg của 2V28. Với tay máy chuyển động theo, vị trí treo cẩu hoặc lắp trên đỉnh thiết bị, chênh lệch trọng lượng đi trực tiếp vào kết cấu cơ khí.
Nguồn điện: dòng L 220–240V hoặc 380–450V, một pha hoặc ba pha đều được; V0025A một pha 220/240V (có thể ba pha), từ V0040A là ba pha; 2V18/2V28 một pha 220V hoặc ba pha 380V. Tại hiện trường không có điện ba pha, lại chỉ có tải nhỏ 0.35 kW, V15L bỏ được máy biến áp và biến tần.
Bảo trì: bơm kín dầu phải thay dầu và lõi lọc khí xả; lượng dầu V0025A 0.75 L, V0040A 1.5 L, 2V18 0.75–1.05 L, 2V28 1.2–1.5 L; dòng L không dầu không thay dầu, nhưng cánh trượt vẫn là vật tư hao mòn, cần kiểm tra theo giờ vận hành và tình trạng bụi.
60Hz: dòng L ở 60Hz là 19/30/48 m³/h; trước khi đặt hàng bản 60Hz vui lòng xác nhận; một số kiểu máy không phù hợp khu vực 60Hz, trước khi đặt hàng vui lòng đối chiếu kiểu máy với nhà sản xuất.

7. Chọn bơm theo trình tự này

Vạch dải áp suất: áp suất làm việc có thể nằm từ 90 mbar trở lên không? Nếu có, dòng L vào danh sách ứng viên; nếu không, xem trực tiếp loại một cấp (0.1~0.5 mbar) hoặc hai cấp (1×10⁻³ mbar).
Tính thể tích và nhịp: dùng t = (V ÷ S) × ln(p1 ÷ p2), S lấy 60% giá trị danh định. Trước tiên giảm thể tích đồ gá, sau đó mới bàn đổi kiểu bơm.
Kiểm tra tốc độ rò: dùng phương pháp tăng áp tĩnh xác định Q, so với p × S, xem biên dư có từ một bậc độ lớn trở lên không. Nếu biên dư không đủ thì xử lý đường khí trước, không dựa vào tăng cỡ bơm để gắng gượng.

Ba con số đã định thì kiểu máy cơ bản chỉ còn một. Ngược lại, nếu chỉ hỏi “bao nhiêu lít mỗi phút” thì về sau vẫn phải làm lại. Thời gian hút có thể tính sơ bộ trước bằng Ước tính thời gian hút, chi tiết đường khí và kết nối xem tại Câu hỏi thường gặp; so sánh khái quát theo yêu cầu độ sạch, điều kiện bảo trì và môi chất xem tại Chọn bơm cánh trượt không dầu hay bơm cánh trượt kín dầu.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: 90 mbar của DPL-V15L và 1×10⁻³ mbar của 2V18 khác nhau ở đâu? Đáp: Khác năm bậc độ lớn. 90 mbar thuộc dải chân không thô, dùng cho giữ chân không, lấy khí, tạo hình bao bì; 2V18 tắt ballast khí đạt 1×10⁻³ mbar, có thể làm quá trình chân không thấp hoặc tầng sơ cấp cho chân không cao. Dải áp suất khác nhau, tốc độ hút gần nhau cũng không thể thay thế cho nhau.
Hỏi: V25L và V0025A có tốc độ hút gần nhau có thể thay thế trực tiếp không? Đáp: Không. V25L là kết cấu không dầu, độ chân không định mức 90 mbar; V0025A là kín dầu một cấp, chân không tới hạn 0.5 mbar, nhưng khi hút có sương dầu, khi dừng máy có nguy cơ hồi dầu. Vị trí cần sạch chỉ có thể chọn loại không dầu; dải chân không thấp chỉ có thể chọn loại kín dầu.
Hỏi: Đồ gá 60 L hút từ áp suất khí quyển xuống 300 mbar mất bao lâu? Đáp: Theo t = (V÷S) × ln(p1÷p2), 60 L với V25L tốc độ hút danh định 6.94 L/s là 10.5 s; tính theo tốc độ hút hiệu dụng bằng 60% là 17.5 s. Định nhịp theo 17.5 s, không theo 10.5 s.
Hỏi: Đường khí giữ chân không dùng ống mềm, tốc độ rò có bị coi là vượt mức không? Đáp: Thể tích 60 L, trong 300 s áp suất tăng 16 mbar tương đương 3.2 mbar·L/s; với V25L tại 300 mbar chỉ chiếm 0.26% khả năng, có thể chấp nhận; cùng tốc độ rò đó sẽ khiến 2V18 dừng ở 0.68 mbar, nên khi vào dưới 1 mbar phải đổi sang đường ống kim loại có mặt bích.
Hỏi: Vì sao độ ồn của bơm không dầu không phải lúc nào cũng thấp hơn bơm kín dầu? Đáp: Trong các giá trị danh định thực đo của dải này, 2V18/2V28 là 57 dB(A), V15L 61, V25L 62, V40L 67 dB(A). Hai cấp nối tiếp có tỷ số nén mỗi cấp nhỏ, xung dòng khí phẳng hơn nên độ ồn lại thấp; bơm không dầu tiết kiệm được sương dầu và thay dầu, không phải công suất âm.