báo cáo chuyên đề kỹ thuật chân không

Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt

CHƢƠNG I. CHÂN KHÔNG
I. KHÁI NIÊM
#
chân không, trong vật lý thuyết cổ điện, là khồng gian
không chứa vật chất. Nhƣ vậy chân không có thể tích khác
không và khéi lƣợng (và do đó năng lƣợng) bằng không. Do
không có vật chất bên trong, chân không là nơi không có áp suất
Một sế lý thuyết lƣợng tử cho biết khái niệm chân không
theo nghĩa cổ điển không tồn tại, do vi phạm nguyên lý bất
định. Chân không, theo các lý thuyết này, luôn có sự dao động
khối lƣợng (và do đó năng lƣợng) nhỏ. Điều này nghĩã là, ở một
thời điểm nào đó, luôn cố thể xuất hiện một cách ngẫu nhiên các
hạt cố năng lƣợng dƣơng và một thời điểm khác hạt này biến
mất. Các hạt ngẫu nhiên xuất hiện trong chân không tạo ra một áp suất gọi là áp suất lƣợng tử
chân không. Các thí nghiệm đo đạc áp suất này sẽ giúp khẳng định độ chính xác của các lý
thuyết lƣợng tử về chân không.
Trong thực tế, không có nơi nào trong vũ trụ quan sát đƣợc tần tại chân khồng hoàn hảo
nhƣ lý thuyết. Các thí nghiệm và các ứng dụng thực tế có thể tạo ra các không gian chứa ít vật
chất và có áp suất thấp. Những không gian này cũng hay đƣợc gọi là "chân không" trong kỹ
thuật* nhƣ khi nối về máy bơm chân không, tùy theo quy ƣởc về giới hạn áp suất thấp. Nhƣ
vậy, chân không đƣợc hiểu là khoảng khồng-thời gian cụ thể có mật độ vật chất thấp và/hoặc
rất thấp.Lƣu ỷ, khái niệm thấp và rất thấp ở đây đƣợc hiểu một cách tƣơng đối
Trang thái chân không, do đó, hiểu là trạng thái có áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyền
trung bìũh chuẩn, và đƣợc chia thành:
1. Chân không thấp (p>100Pa)
2. Chân không trung bình (100Pa>p>0.1Pa)
3. Chân không cao (0.1Pa>p>10“
5
Pa)

4. Chân không siêu cao (p<10"
5
Pa)
Nói chung, nơi có điều kiện gần với chân không nhất là khoảng không giữã các thiên thể,
í

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt
2


hoặc khoảng không ở ngoài rìa vũ trụ (cách trung tâm Vụ Nổ Lớn hom 15 tỷ năm ánh
sáng).
Hạt photon của ánh sáng và bức xạ điện từ đƣợc cho là di chuyển trong chân không,
đúng hơn là trong không gian không có vật chất nào ngoài hạt này, với tốc độ không đổi và
không phụ thuộc vào hệ quy chiếu, thƣờng đƣợc gọi là tốc độ ánh sáng.
II. Lịch sử
Hơn 25 thế kỉ qua, chân không đã đƣợc con ngƣời gán cho nhiều khái niệm khác nhau.
Theo quan niệm của các nhà khoa học thòi cổ đại ở thế kỉ XV, mà tiêu biểu là
Democrite- cha đẻ của thuyết nguyên tò, cho rằng chân không là không gian không chứa vật
chất, trổng rỗng, hoàn toàn không có gì. Qua đó, có nghĩa là với thể tích khác không, nhƣng
khối lƣợng bằng không dẫn đến năng lƣợng bằng không thì áp suát bằng không. Một thế kỉ
sau, Aristote lại phủ nhận chân không và ca ngợi thiên nhiên. Thiên nhiên có mặt ở khắp mọi
noi, cho rằng không gian chứa đầy “ete vũ trụ”-chất “tinh túy tuyệt vòi”, nó có mặt ở mọi nơi,
mọi chốn. Vậy, chân không không thể tồn tại, vì nếu có thì chuyển động của một vật sẽ phải
“tức thòi” hay “bất tận”. Những tƣ duy ý niệm có tính triết học về chân không, “trống rỗng”,
“hƣ vô” thống trị tƣ duy của thế giới Ả Rập, La Mã, Hy Lạp đó chỉ bị đánh đổ khi có sự ra
đời khoa học thực ngiệm của Gallile(1564-1642),Pascal(1623-1662), Torricelli(1608-1647) ở
TK XVII. Dù bản chất của chân không chƣa đƣợc sáng tỏ nhƣng kể từ đó, chân không mới đi
dần vào hiện thực cuộc sống.
Nhƣng đến năm 1654, sau thí nghiệm của “Quả cầu Magdeburg” Otto Von Guericke tiến

hành tại bang Magdeburg, nƣớc Đức,quê hƣơng ông, chân không mới thực sự đƣợc hiểu đứng
và bắt đầu phục vụ sản xuất. Có thể nói, ông là ngƣời đặt nền tảng, là cha đẻ của chân không.
Nói về thí nghiệm “Quả cầu Magdeburg”. Mỗi học sinh đều đƣợc học ở trung học, trong thí
nghiệm này, có 16 con ngựa- mỗi bên 8 con kéo một bán cầu kim loại đã mài nhẵn, áp sát vào
nhau và đƣợc rủt hết không khí bên trong bằng chiếc máy hút chân không cũng do Otto chế
tạo vào năm 1650. Qua thí nghiệm này, con ngƣời mới thấy đƣợc sức ép to lứn của khí quyển
lên mặt đất nhƣ thế nào.
Ngày nay, lý thuyết lƣợng tử đã khẳng định Rằng: Do sự đứng đắn của “Nguyên lý bất
định”mà luôn có sự “dao động” khối lƣợng và năng lƣợng (dù rất nhỏ) trong lòng chân
không. Nghĩa là, những hạt mang năng lƣợng vẫn tồn tại trong chân không. Chúng tạo ra áp
suất trong lòng chân không, gọi là “áp suất lƣợng tử chân không”.
Và, thực tế đã chứng minh Không tồn tại môi trƣờng chân không hoàn hảo nhƣ lý thuyết.
Chân không đƣợc tạo ra thực tế có ít vật chất, áp suất thấp, đƣợc gọi là chân không kĩ thuật.
Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Mình Nhựt
3


CHƢƠNG n. KỸ THUẬT CHÂN KHÔNG
I. Bơm chân không (máy hút chân không)
về nguyên tắc máy hút chân không làm việc không khác gì máy nén khí, chỉ khác ở
phạm vi áp suất làm việc và độ nén. Các bơm chân không hút khí ở áp suất thấp hơn áp suất
khí quyển và đẩy khí ra ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển một ít. Bom chân không thƣcmg
tạo ra đƣợc độ chân không bằng 90% ( ứng với áp suất tuyệt đối bằng 0.1 at) và nén khí tới
P
1 _ u
1.1 at, thì độ nén tính đƣợc: p — TTT —11
-*2
Do độ nén lớn nên tác dụng của khoảng hại (với bơm pittông) cũng lớn, dẫn đến làm
giảm hiệu suất thể tích cũng nhƣ năng suất của bơm chân không. Ví dụ, khi hệ số khoang hại
từ 3 đến 5% thì hiệu suất thể tích giảm xuống còn 0.4 đến 0.6. Vì thế đối với bơm chân

không, để tăng hiệu suất thể tích, điều quan trọng nhất là bằng mọi cách giảm khoảng hại
xuống. Dùng phƣơng pháp cân bằng áp suất nhờ các rảnh nhỏ ở đầu xilanh có thể tăng hiệu
suất thể tích lên tới 0.8 đến 0.9.
Năng suất của bơm chân không thay đổi, giảm dần cùng với sự giảm của áp suất hút
(tăng độ chân không). Vì thế khi chọn bơm phải căn cứ đông thời cả vào năng suất độ chân
không tối đa mà bơm tạo ra đƣợc.
II. Bơm tạo chân không thấp:
II. 1 Bơm chân không kiểu pỉttông
Cấu tạo của bơm chân không kiểu pittông gần giống nhƣ máy nén pittông. Giới hạn áp
suất phụ thuộc chủ yếu vào độ khít giữa pittông và xilanh và hệ số khoảng hại. Bơm chân
không kiểu pittông thƣờng đƣợc dừng trong công nghệ hóa chất và thực phẩm. Nó có năng
suất tƣơng đói cao khoảng từ 45 đến 3500 m
3
/h (qui về điều kiện áp suất và nhiệt độ trƣớc khi
vào ống hút). Bơm chân không kiểu pittông chia làm 2 loại: khô và ƣớt. về cấu tạo 2 loại
không có gì khác nhau. Loại ƣớt hút cả hỗn hợp khí và lỏng, còn loại khô chỉ hút khí. Vì vận
tốc chất lỏng trong bơm loại ƣớt nhỏ hơn vận tốc khí, nên kích tƣớc các van hút và đẩy phải
lớn hơn loại khô và khoảng hại cũng lớn hơn. Do đó độ chân không do bơm ƣớt tạo ra bằng
khoảng 80 đến 85% và loại khô khoảng 96 đến 99.9%
Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt
-4


Giống nhƣ bơm pittông, bơm chân không kiểu pittông cũng đƣợc chỉã thành loại nằm ngang
và loại thẳng đứng, theo vị trí của pittông. Lọa nằm ngang một cấp tác dụng kép cố số vòng quay
từ 160 đến 200 vòng/phút, tạo nên độ chân không khoảng 700 tntnHg. Loại thẳng đứng hiện đại
han vì cỏ số vòng quay lán hơn.
Căn cứ vào cấu tao và hoạt đông củã bơm pittồng chúng tã có thể chiâ chúng thành các loại:
bơm pittông tác dụng đem và bơm pittông tác dụng kép, bơm sai động, bơm pittông quay
Trong đổ nếu căn cứ vào cấu tạo củã pittông lai có thể phân hai loai lã pỉttông thƣờng (Hỉnh l,a)

và pittông trụ (Hmh l,b). Bơm pittông bơm đƣợc lƣu lƣợng nhỏ (từ 0,01 250 m3/h) nhƣng cpt
nƣớc cao (từ 0,25 250 at).
b>

HỈnh 1. Sơ đổ máy bơm pittông tác dụng đơn.
a) Bơm pittông thƣờng: 1- xi lanh; 2- pittông; 3- cán pittông.
b) Bơm pittông tru: 1- buồng công tác; 2- pittông tru.
Nguyên tắc cấu tạo Vã hoạt đông của loai bơm này thể hiên 6 HÌnh (l,a): Pỉttông 2 tinh tiến
qua lai trong xi lanh 1 nhờ cơ cấu động gồm trục o, biên 5 và thanh truyền 4, con trƣợt. Dung tích
xỉ lanh nắm giƣã hai điểm chết của pỉttông bắng dung tích chất lỏng trong mỗi lần hoạt đồng của
pittồng ở điều kiên lý thuyết ( không có tẩn thất dung tích ) Khi pittông chuyển đông sang phải
thì van 8 đóng, van 7 mở, chất lỏng từ bể hút 11 hút lên lòng xỉ lanh. Khi pittông đến điểm chết
bên phải thì hoàn thành quán trình hút. Sau đó pỉttồng chuyển đông ngƣợc lai thì van 7 đóng, van
8 mở, chất lỏng đƣợc đẩy lên bể 10. Pỉttông đến điểm chết ƣáỉ thì quẩ trình đẩy hoàn thành. Nhƣ
vây cứ mỗi vòng quay của trục o thì bơm thực hiên đƣợc


Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt
5


mọt chu trình hút và đẩy. Khỉ trục o quay môt góc <p
m. Bonn tạo chân không trung bình và cao
IIL1 Bơm chân không kiểu rôto
Bơm chân không kiểu rôto cũng đƣợc dùng rộng rãi trong cồng nghiệp hóa chất, thực phẩm.
Ƣu điểm của loại bơm này so với bơm pỉttông hoàn toàn giống nhƣ máy nén và máy thổi khí loại
rồto, so vói loạỉ pittồng là hút khí đều đặn, cấu tạo gọn gàng, không có van phức tạp, giá thành
chế tạo rẻ và chi phí vận hành nhỏ.
Để làm bơm chân không, bình thƣờng ngƣời ta có thể dùng tất cả các loại máy nén và máy
thổi khí kiểu rôto, nhƣ loại có tấm trƣợt, loại hai guồng quay. Ngoài ra ngƣời ta dùng rất phổ

biến bơm chân không loại vòng chất lỏng.
Bơm chân không loại tấm trƣợt cố năng suất trong khoảng 200 đến 6000 m
3
/h và áp suất đạt
dến 0.1:0.3 mmHg. Nhờ số vòng quay lán nên có thể đạt đƣợc vận tốc hút 100 1/s (ở áp suất khí
quyển)
Bơm chân không loại hai guồng cố số vòng quay lán từ 1000 đến 2000 vòng/phút và tạo
đƣợc độ chân không cao. Áp suất tuyệt đối đến 1:1.10
( 3)
mmHg. Nêu lắp thêm một bơm chân
khồng kiều phun tía để bể sung thi bơm 2 guồng cố thể tạo đƣợc áp suất tới 5.10
(
'
3)
đến 5.10^
mmHg. Nếu có hai cấp thì áp suất đạt đến giới hạn nhỏ hơn 10
(_5)
mmHg.
III. 1.1 Bơm vong nưởc
1 ị

HỈnh 2 .Sơ đổ cấu tạo và nguyên lý làm viêc bơm vòng nƣớc.
Bơm vòng nƣớc thupc lo.ai bơm thể tích. NÓ thƣờng dùng để tích nƣớc trƣớc khi khởi

Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt



Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt
7

đpng máy bơm li tâm có hiệu suất dƣơng, hoăc để hút khí duy trì mpt đp chân không nào đó
trong thiết bỉ. Đô chân khồng nổ tạo đƣợc từ - 0,8 - 0,9 ất. Rôtocủa máy bơtn này đăt lêch
tâm với tâm vỏ trụ. Nguyên tắc hoạt động của nó nhƣ sau: Đầu tiên đổ nƣớc vào trong trụ
(khoảng chimg môt nửa). Khi bánh xe quay, nƣớc sẽ bắn ra chu vi vỏ tru tao thành mọt vòng
nƣớc 7. vòng nƣớc này phần trên tiếp xúc với đỉnh ổng lót c của BXCT, phần dƣới của ổng
lót tạo thành các ngăn không khí 1, 2, 3, 4, 5, 6. Cấc ngăn 1, 2, 3 là ngăn hút; cấc ngăn 4, 5, 6
là ngăn đẩy. Khi Rôto quay theo chiều kim đổng hổ thì thể tích các ngăn tăng dần, trong nó
chân không đƣợc tạo thành, hút không khí từ ổng hút qua khe cửã lƣỡi liềm A vào khoang.
Đổng thời thể tích các ngăn 4, 5, 6 giảm dần, không khí từ chúng đẩy qua cửa ra dạng lƣỡi
liềm Đ vào ổng đẩy. Khi Rôto quay, môt phần nƣớc bi đẩy vào ổng đẩy , do vây để duy trì
vòng nƣớc cần cần liên tục bổ sung đủ nƣớc cho bơm, đồng thời cũng cần tản nhiêt cho bơm
khỉ nó hoat đông.
* I
Bơm chân không loại vòng chất lỏng
không cần dầu bôi trơn nên rất thuận tiện
L

trong công nghiệp hóa học và đƣợc dủng
rộng rãi. Bơm loại ƣớt có thể hút hỗn hợp
không khí với hơi nƣớc. (Hình 3.) biểu diễn
cấu tạo của bơm, gồm vỏ trong đó đặt lệch
tâm rôto cố cánh hình sao. Trƣớc khi mở
bơm cần cho nƣớc vào gần đầy thân để khi Hình 3. cấu tạo bơm roto vòng nƣớc
rôto quay sẽ văng ra thành tạo nên một vòng chất lỏng. Nhờ rôto đặt lệch tâm, nên khoảng
cách còn lại đƣợc các cánh chia thành những khoảng cố thể tích không đều. Khí đƣợc hút qua
cửa vào những khoang cố thể tích lớn dầtikhi rôto quay, rồi đƣợc nén lại ừong những khoang
có thể tích giảm và dần đƣợc đẩy ra qua cửa.
về cấu tạo và nguyên lý làm việc thì bơm vòng chất lỏng đơn giản hơn bơm pittồng và

bơm tấm trƣợt. Ở bơm vòng nƣớc, giữa guồng quay và vỏ cố sự quay tƣơng đối củã không khỉ
nên khồng bị bẩn tắc. Do đó cố thể dùng để hút các khí cố bẩn bụi. Bơm có thể lắp trực tiểp
với động cơ đỉện vì có số vòng quay từ 600 đến 1450 vòng/phút. Giới hạn áp suất do bơm tạo
ra phụ thuộc vào nhiệt độ vòng nƣửc, bằng khoảng 15 đến 110 mmHg, năng suất dao đông
trong khoảng 0.25 đến 465 m
3
/ph. Nhƣợc điểm của bơm này là tiêu tốn năng lƣợng tƣơng đối
vì phải vận chuyển cả lƣợng nƣóc trong bơm và càng tăng khi độ chân không tăng. Hiệu suất
cực đại của bơm bằng 48 - 52%
Air
oưtlel
Air
enlry
ìmD
eiler

8


* **
Bảo cảo chuyên đê GVHD: Nguyên Minh Nhựt
Hình 4 biếu diễn sơ đồ hệ thống thiết
bị bơm chân không loại vòng nƣớc. Khí
đƣợc hút qua ống 2, nén lại và đẩy ra ống
3. Khi cố mang theo các giọt nƣớc đi
vào
thùng 5 rồi đƣợc xả ra qua áng 4, còn
nƣớc hoặc quay trở lại bơm hoặc tháo ra
ngoài. Nƣớc bả sung vào bơm qua ống 7
và van 6.

III. 2 Bơm chân không kiểu phun tia.
III. 3 Phân loại:
Loại bơm này rất gọn và cấu tạo đơn giản, không cần nền móng, giá đỡ phức tạp. Bơm
đƣợc chia thành ba loại: Bơm tía bằng nƣớc cố áp suất gỉớỉ hạn khoảng lOmmHg; bơm tía
bằng hơi có áp suất giới hạn khoảng 0.3 mmHg và bơm loại khuếch tán cố áp suất gỉởỉ hạn
khoảng 10
(
'
7)
:10
(
'
8)
mmHg.
IIL4 Bơm tía có một số nhược điểm như:
- Hiệu suất thấp (theo quá trình đoạn nhiệt thì hiệu suất 5.7%, nhung trong điều kiện có
thể sử duung5 nhiệt hơi sau bơm để đun nống thì cũng nâng hiệu suất lên đến 90 - 95%)
- Tiêu thụ lƣợng hơi lớn, khởi động chậm;
- Khí hút ra bị trộn lẫn vói hơi.
Tuy nhiên do một số ƣu điếm đã nêu, đặc biệt là tạo đƣợc độ chân không cao, có cấu tạo
đem giản, vận chuyển đƣợc các chất lỏng có độ ăn mòn cao mà bơm tia vẫn đƣợc dùng rộng
rãi trong cồng nghiệp hóa chất.
Đê tạo đƣợc độ chân không cao ngƣời ta thƣờng lắp nối tiếp một vài bơm tia lại thành
bơm nhiều cấp. cấu tạo gồm một số bom tia 1 lắp nối tiếp nhau, giữa chúng có thiết bị ngƣng
tụ 2. Sau mỗi cấp hơi ngƣng tụ trực tiếp với nƣửc lạnh, nên đỡ tốn năng lƣợng để nén hơi làm
iệc ở cấp trƣớc trong cấp sau. Độ nén trong mỗi bậc khoảng 3. Do đó số bậc phụ thuộc vào độ
chân không cần tạo ra.
Bơm chân không kiểu phun tia làm việc nhờ tía hơi hay nƣớc, mà không cần một cơ cấu
chuyển động nào khác. Nguyên tắc làm việc là nhờ lực ma sát bề mặt của tia hơi hay nƣớc
Hình 4. Nguyên tắc hoạt động

Bao cao chuyen de GVHD: Nguyễn Minh Nhựt


chuyển dông với vận tốc lán keo theo không khí hãy khí cần hút, truyền cho nó một phần đồng
năng để sau đó phần động nầng này biến đổi thành thế năng ( áp suất).
HÌnh 5 trinh bày nguyên tắc cấu tạo và làm viêc của bơm tia. Nguồn chất lỏng công tác đƣợc
lấy ở trên cao, dẫn theo ổng 2 quã vòi phun 5 đƣa vào buổng hỗn hợp 7, cung cấp năng lƣợng để
hút nƣớc cản bơm từ bể hut 4 qua ổng hút 1, đẩy nƣớc lên bể tháo 3. Trong vòi 5, tổc độ chất
lỏng công tác Vã đông năng tăng, còn thế năng Vã áp năng bỉ giảm. Khỉ tổc đô đãt tới tộ sổ xác
điũh thì ẩp suất trong buồng hút 6 giảm nhỏ hơn ẩp suất không khí và xuất hiên chân không.
Dƣới tác dụng của chân không nƣớc sẽ đƣợc hút lên từ bể 4 theo ổng 1 vào buồng hút 6 rồi buồng
hỗn họrp 7. ớ trong buồng hỗn hợp, dòng chất lỏng cồng tác và dòng chất lỏng cần bơm trộn vào
nhau, khi đó chất lỏng công tác truyền một phần năng lƣơng của mình cho chất lỏng cần bơm .
Sau đó dòng chất lỏng hỗn hợp chuyển vào đoạn khuếch tán 8,

CHƢƠNG m. ĐO ÁP SUẤT VÀ CHÂN KHÔNG
I. Ảpsuẩt
Áp suất đƣợc đinh nghĩa là lực do lƣu chất tác dụng vuông góc lên một đơn vị bề mặt. Cố 3
tính chất:
- Áp suất luôn luôn tác động vuông góc với thành bình tiếp xúc với lƣu chất.
- Tại một điếm bên trong lƣu chất tĩnh, áp suất theo mọi phƣơng đều nhƣ nhau
- Đình luật Pascal: ừong bình kín, độ gia tăng áp suất đƣợc truyền đi khắp mọi điểm trong
lƣu chất. Đ<m vị đo áp suất

tai đây vân tổc dòng chảy giảm dần và côt nƣớc tình tăng, dòng chất lỏng
đƣợc đƣa lên bề 3. Nêu dùng bơm tia để đẩy chất lỏng thỉ gọi là “ũỹecto”,
còn đề hút chất lỏng gọi là ẹịecto”.
Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt

t

n. Ấp suất tuyệt đối và áp suất dw
CÓ 2 phƣơng pháp để xác định áp suất.
Phƣơng pháp đo áp dựa vào chân không tuyệt đối là áp suất tuyệt đối
Phƣơng pháp đo áp dựa vào áp suất khí quyển là áp suất dƣ Mối quan
hệ áp suất tuyệt đối và áp suất dƣ nhƣ sau: áp suất dƣ = áp suất tuyệt
đái - áp suất khí quyển Pd = Ptd - Pb
Áp suất chân không là hiệu số giữa khí áp và áp suất tuyệt đối.
Pck = Pb - Ptd
Chân không tuyệt đối không thể nào tạo ra đƣợc.
ni. Đo chân không trong phòng thí nghiệm
III. ỉ Chân không kế Mcleođ:
Đối vói mồi trƣờng cố độ chân khồng cao, áp suất tuyệt đái nhỏ ngƣời ta cố thể chế tạo
dụng cụ đo áp suất tuyệt đối dựa trên định luật nén ép đoạn nhiệt củâ khí lý tƣởng.
Ỹ
Table 3.1
Conversion of pressure units
Name of unit
Unit
Conversion
Pascal
Pa
I Pa = 1 N/m*
Bar
bar
t bar = 0.1 MPa
Water column metre
mH^O

I mHjO = 9 806,65 Pá
Atmospheric pressure
atm
I atm = 101 325 Pa
Mercury column metre
mHg
I mHg = w 0.76 atm
Terr
torr
I torr = 1 mm Hg
Bao cao chuyen de GVHD: Nguyễn Minh Nhựt



Nguyên lý : Khi nhiệt độ không đổi thì áp suất và thể tích tỷ lệ nghịch với nhau.
P1 VI = P2 . V2 Loại này dùng ta để đo chân không.
Đầu tiên giữ bình Hg São cho mức Hg ở ngay nhánh ngã 3. Nối P1 (áp suất cần đo) vào rồi
nâng bình lên đến khi đƣợc độ lệch áp là h => trong nhánh kín có áp suất P2 và thể tích V2
. h.g.v
=>P2 = P1+yh=>V2(Pl+yh) = Pl .VI =>P1=V1-V2
• Nếu V2 « VI VI thì ta bỏ qua V2 ở mẫu => P1 = h.g.V2
• Nếu giữ V2 là hằng số thì dụng cụ sẽ có thang chia độ đều
• Khoảng đo đến 10-5 mm Hg.
Ngƣời ta thƣởng dùng với Vlmax = 500 cm3 , đƣờng kính ống d = 1 -ỉ- 2,5 mm
III. 2 Loại dùng trong công nghiệp Trong công nghiệp ngƣời tã
thƣờng dùng để đo hiệu áp suất gọi là hiệu áp kế
lữ

Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt

+ Các loại bộ phận nhạy cảm:
+ Cấu tạo và phạm vi ứng
dụng: * Màng phẳng:
III.2.1 Ảp kế và kiệu áp kế đàn hồi.
Bộ phận
nhạy cảm các
loại áp kế này
thƣờng lã ống
đàn hồi hây
hộp có màng
đàn hồi, khoảng đo từ 0 -ỉ-10 000 kG/ cm2 và đo chân không từ 0,01 ^ 760 mm Hg.
Đặc điểm của loại này là kết cấu đơn giản, có thể chuyển tín hiệu bằng cơ khí, có thể sử dụng
trong
phòng thí nghiệm hay trong cồng nghiệp, sử dụng thuận tiận và rẻ tiền.
+ Nguyên lý làm việc: Dựa trên sự phụ thuộc độ biến dạng của bộ phận nhạy cảm hoặc lực
do nó sinh ra Vã áp suất cần đo, từ độ biến dạng này qua cơ cấu khuếch đại và làm chuyển dịch
kim chỉ (kiểu cơ khí).




ịt
t í
tyian l
J|TTJTI£I
~ữED—
hộp ijfe.il KỂPp
ịt
"V/
A

I—'V
11
m.
t
rrtgl'uudbũ
LBổ0Q.g
u __ í
t*
laộp t.tá .ng
tt
Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt
13


- Nêu làm bằng kim loại thì dùng để đo áp suất cao.
- Nếu làm bằng cao su vải tổng hợp, tấm nhựa thì đo áp suất nhỏ hom (loại này
thƣờng cố hai miếng kùn loại ép ở giữa).
- Còn loại cố nếp nhăn nhằm tăng độ chuyển dịch nên phạm vỉ đo tăng.
- Có thể có lò xo đàn hồi ở phía sau màng.
* Hộp đèn xếp : có 2 loại
- Loại cố lò xo phản tác dụng, loại này màng đống vai trò cách ly với môi trƣờng. Muốn
tăng độ xê dịch tã tăng số nếp gấp thƣờng dùng đo áp suất nhỏ và đo chân không.
- Loại không có lò xo phản tác dụng.
* Ống buốc đông: Là loại ống có tiết diện là elíp hay ô van uốn thành cung tròn
ống thƣờng làm bằng đồng hoặc thép, nếu bằng đồng chịu áp lực < 100 kG/ciĩỉ2 khi làm bằng
thép (2000 -ỉ- 5000 kG/cm2 ). Và loại này có thể đo chân không đến 760 mm Hg.

Các áp kế truyền thống hoạt động theo nguyên lý cơ học với một ống Bourdon đƣợc uốn cong,
kín, có xu hƣóng duỗi thẳng khi áp suất bên trong tăng.
. Khỉ chọn ta thƣởng chọn đồng hồ sao cho áp suất làm việc nằm khoảng 2/3 số đo củã đồng

hồ.
. Nếu áp lực ít thay đổi thì cỏ khi chọn 3/4 thang đo.
TtaditiorMl m«clutnicjl gag« conslruction

Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt
Ĩ3


Chú ý: - Khỉ lắp đồng hồ cần có ống xi phông để cản lực tác dụng lên đồng hồ và phải có
van ba ngã để kiểm tra đồng hồ.
- Khi đo áp suất bình chất lỏng cần chú ỷ
đến áp suất thủy tĩnh.
- Khi đo áp
suất các môi trƣờng có tác
dụng hóa học cần phải cố
hộp màng ngăn.
- Khi đo áp suất môi
trƣờng có nhiệt độ
- Các đồng hồ dùng
chuyên dụng để đo một chất nào có tác dụng ăn mòn hóa học thì trên mặt ngƣời ta ghi chất đố.
- Thƣờng cố các lò xo để giữ cho kim ở vị trí 0 khỉ không đo.
IV. MỘT SỐ LOẠI ÁP KẾ ĐẶC BIỆT
Trong phạm vi chân không cao và áp suất siêu cao hiện nay ngƣời ta đều dùng phƣơng pháp
điện để tiến hành đo lƣờng, các dụng cụ đo kiểu điện cho phép đạt tới những hạn đo cao hom và
có thể đo đƣợc áp suất biến đổi rất nhanh.
Chân không kế kiểu dẫn nhiệt: Hệ số dẫn nhiệt của chất khỉ ở áp suất bình thƣờng thì không
có quan hệ vởỉ áp suất nhƣng ở điều kiện áp suất tƣơng đếi nhỏ thì ngƣời tã thấy tồn tại quan hệ
trên. Nhiệt độ dây dẫn khi đã cân bằng nhiệt sẽ thay đổi tùy theo hệ số dẫn nhiệt của khí và dùng
cầu điện không cân bằng để xác định điện trở dây dẫn tã sẽ biết đƣợc độ chân không tƣơng ứng.
Chân không kế lon: Nhờ hiện tƣợng ion hóa tạo nên dòng ion trong khí loãng có quan hệ

vói áp suất nên từ trị số của dòng ion ngƣời tã xác địũh đƣợc độ chân không của môi trƣờng. Có
nhiều cách thực hiện việc ion hóa nhƣ : dùng tác dụng của từ trƣờng và điện trƣờng, sự dự phát
xạ củã catốt đƣợc đốt nóng khi có điện áp trên anôt, dùng sự phóng xạ và tùy theo các cách đố
mà ta có các chân khồng kế khác nhau.


cao thi ống phải dài 30 -ỉ- 50 mm và khồng bọc cách nhiệt.
Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt


Áp kế kiểu áp từ : Áp suất tạo ra ứng lực cơ học trong vật liệu sắt từ biến đổi sẽ làm biến
đổi hệ số dẫn từ của vật liệu đó. Lợi dụng hiệu ứng áp từ ta có thể chế tạo đƣợc bộ nhạy cảm
kiểu áp từ.
Áp kế áp suất điện trở : Muốn đo những áp suất lớn hom 10.000 kG/cm2 hiện nay hầu
nhƣ chỉ có 1 cách duy nhất là dùng bộ phận nhạy cảm áp suất điện trở làm áp kế.
CHƢƠNG rv. ĐIÈU KHIỂN HÚT CHÂN KHÔNG
I. VAN ĐIÊU KHIỂN ÁP SUẤT
Trong hệ thống thủy lực valve điều khiển áp suất (gọi tắt là nhóm valve áp suất)
đƣợc sử dụng ở rất nhiều dạng rất nhau và đóng vai trò quan trọng, là một trong 3 nhỏm
valve điều khiển chính bao gồm: Valve chuyển hƣớng - Valve điều chỉnh lƣu lƣợng và
Valve điều khiển áp suất.
Tuy nhiên valve áp suất thƣờng chỉ đƣợc biết đến nhƣ là valve an toàn (Relief
valve). Bài viết này muốn giới thiệu thêm với các bạn về 2 loại valve áp suất cơ bản
khác rất hay đƣợc sử dụng trong các mạch thủy lực.
Nhƣ vậy, có 3 loại valve áp suất chính trong nhóm valve an toàn bao gồm:
- Valve an toàn: Relief valve
- Valve tuần tự (hay thứ tự): Sequence valve
- Valve giảm áp: Reducing valve
Các loại valve áp suất khác nhƣ CBV, valve xả không tải là tổ họp của các valve
nêu trên.

1.1 Valve an toàn
Tác dụng của nó là "ngăn ngừa" áp suất vƣợt quá một giá trị đặt trƣớc bởi ngƣời sử
dụng nhằm bảo vệ hệ thống hoặc cụm thiết bị không bị phá hỏng do áp suất (vì vậy nó
đƣợc gọi là valve an toàn - Cái này chắc mọi ngƣời đều biết cả). Thông thƣờng valve
này có hai cửa dầu. Một cửa nối với nguồn cấp/gây ra áp suất; cửa kia nối về thừng
chứa để xả bỏ dầu về thùng chứa. Lƣu ý là lƣu lƣợng xả bỏ qua valve an toàn hầu nhƣ
không phụ thuộc vào áp suất.
Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt
16



L
rm
"Ti
về bản chất và kỷ hiệu, valve tuần tự không khác gì valve an toàn
nhƣng nó có cách thức sử dụng cho mục đích khác. Ngƣời ta hay sử dụng valve này nhƣ
một valve thƣờng đóng NC để làm thay đểi áp suất làm việc ở hai nhánh làm việc khác
nhau. Tức là sẽ cố một áp suất chênh giữa hai nhánh làm việc trong cùng một hệ thống
đƣợc gây ra bởi valve tuần tự.
Khác với valve an toàn, cửa dầu ra của valve (cửa A) không nối với thùng dầu chứa
mà nỗ đƣợc nối vởi mạch làm việc thứ 2.

Hãy xem xét một ví dụ đơn giản nhƣ saurMột máy khoan cần có hai cơ cấu xy lanh:
Xy lanh A dùng để kẹp chặt chỉ tiết khoan còn xy lanh B sẽ chỉ đè đầu mũi khoan
xuống khi chỉ tiết đã kẹp chặt.
ts
1.2 Valve tuần tự

!b 1

lype U BÜ H K
Press.jre
Stage
25
to *100 bar vpopỊC«et
seat
va& erli
Symbol

Typ
e
Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt



Ở đây đã sử dụng valve tuần tự đƣợc đặt ở 50 bar cho xy lanh B. Do đố khí valve
phân phối bắt đầu cấp dầu, xy lanh A sẽ thò ra kẹp chi tiết trƣớc và chỉ khi nó đã
kẹp rồi, áp suất hệ tháng tăng lên quá 50 bar mód mở đề xy lanh B đi xuống
1.3 Valve giảm ảp
Đƣợc ví nhƣ là valve thƣờng mở NO vì lấy tín hiệu điều khiển từ phía cửa dầu ra
để cấp ra một áp suất nhỏ hom áp suất nguồn cấp. Nhƣ vậy, valve này đƣợc sử dụng khi
muốn "trích" ra một áp suất nhỏ
hơn áp suất làm việc cho một
mục đích khác
i
te

Xv A

Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt

Neu sử dụng ví dụ trên thì chỉ cần lắp một valve giảm áp vào trƣớc xy lanh A để đƣa ra
nguồn 50 bar cho mục đích kẹp.

CHƢƠNG V. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHÂN KHÔNG
I. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHÂN KHÔNG TRONG SẢN XUẤT DU
THUYỀN:
Công nghệ hút chân không là quá tành đắp sợi, nhựa và lõi
a
lên
khuân, sau đó dán lên một màng nhựa dẻo bao bọc kín xung ịquanh,
dùng bơm chân không rút khỉ ra hình thành môi trường chân không,
tạo sự chênh áp trong và ngoài màng; khi đó áp suất khỉ quyển bên
ngoài (tương đương 1 bar) sẽ nén chặt lớp nhựa sợi lên khuôn khỉ đỏng rắn.


Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Mình Nhựt
19



ỵ gatevaiyẹ
ra_,
Tn I ° ■ I

l. ƣu nhƣợc
điểm Ƣu
diem:
Kỹ thuật này phát triển từ công nghệ đắp tay (hand lay-up) là tạo sự chênh áp nén lớp
nhựa sợi lên khuôn nhằm:
Cải thiện khả năng thấm ƣớt (có thể sử dụng đƣợc cả lõi foam)
Khử bọt, loại lƣợng nhựa và dung môi thừa
Giảm đƣợc lƣợng nhựa sử dụng làm tỷ lệ sợi/nhựa cao hơn, sản phẩm cúng chắc
han.
Tỷ lệ độ bền/khổỉ lƣợng tốt hơn.
Tránh hít dung môi bay hơi khi thao tác.
Sản phẩm đồng nhất (kể cả hình dạng phức tạp).
Nhƣợc diem:
Kỹ thuật chân không đồng thời cũng làm tăng chi phí lao động, màng phủ,
màng rút khỉ, máy hút chân không,
Đòi hỏi công nhân kỹ thuật cao hơn từ thao tác trộn nhựa sợi cho đến lắp đặt và
n
vacuum gưage

Basic Vacuum Bagging
pƣmp

brsather clottĩ
pĩnk ĩnstrlatỉon» pccỉ
p/y
N

\
c
W
p
K
X
7

bag

motd core mold
surface
Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt
20


thao tác thiết bị chân không.
Mặt cắt ngang nhỏ hơn (do đƣợc nén chặt hom).
1. Quy trình hút chân không:
Phun hoặc quét chống dính khuôn.
Gia công tấm composite (đắp tay hoặc prepreg)
Phủ lớp màng tách khuôn.
Bố trí màng rủt khí để cân bằng áp suất.
Lắp áp kế.
Dán băng dính nhạy áp.
Phủ màng hút chân không Lắp van, ống hút
chân không.
Khởi động máy hút chân không.
Quan sát dòng nhựa chảy, dừng con lăn để đƣa nhựa về các góc
cạnh. Duy trì áp suất chân không khoảng 0,83 atm.

Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt
2Ữ


2. Máy móc và nguyên vật liệu

alt=
M
cong nghe chan khong2.jpg” height=
^
307
,,
width=
M
459
H
borde^^O”
Phần máy móc thiết bị
Hệ thống hút chân không nhằm rút trích khí ra khỏi khuôn và duy trì áp suất
chân không trong khuôn. Hệ thống gồm: bơm chân không, hệ thống ống hút khí và bẫy
nhựa.
Băng keo dán màng chân không và khuôn.
Các loại màng (màng hút chân không, màng rút khí, màng tách sản phẩm)

src="
Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt
2Ữ


Kẹp và giá đỡ.

Phần nguyên liệu
Hoặc là tấm sợi đã thấm nhựa trƣớc hoặc đắp tãy sợi nhụa.
Sợi thủy tinh dạng roving hoặc dạng mat.
Nhựa polyester hoặc epoxy.
Chất chống dính khuôn.
Cố thể dùng vật liệu lõi để tạo cấu trức sandwich .3. Sản
phẩm chính công nghệ hút chân không
Sản phẩm công nghệ hút chân không là một mặt láng và thƣờng dùng khuôn cái cho
các sản phẩm lớn hoặc quá phức tạp nhƣ tàu thuyền, các chi tiết xe hơi, chi tiết máy bay,
chậu hoa,
(Công ty Hóa Chất Gia Khang nhận tƣ vấn công nghệ chân không cho các
khách hàng có nhu cầu)
Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt



n. Phƣơng pháp mới trong xử lý nền đất yếu
Giảm 30% giá thành, giảm 50% thời gian thi công.
Đố là khẳng định của các chuyên gia Trung Quốc trong cồng nghệ mới về đầm nén xử lý nền
đất bằng phƣơng pháp chân không ừong buểỉ hội thảo do Sở Xây dựng IP.HCM tổ chức.

Hiện nay có rất nhiều phƣơng pháp để giã cố nền đất yếu nhƣ: dùng đệm cát, cọc cát, trụ vật
liệu rời thoát nƣớc thẳng đứng, trụ đất-xi măng, bấc thấm Tuy nhiên, bơm hút chân không là
một phƣơng pháp gia cế nền đất sét yếu, dùng công nghệ bơm hút chân không để hút nƣớc trong
đất làm cho đất cố kết nhanh chi trong thời gian ngắn. Đây là phát minh của ông Từ Sĩ Long -
Chủ tịch HĐQT Cty CP Cảng Loan Tân Hải (nhiều ngƣởỉ ƣu ái gọi ông là “ngƣời biến bùn
thành bão, biển đất thành vàng”) So vái phƣơng pháp xử lý nền đất thông thƣờng thỉ công


Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt

24


nghệ hút chân không có nhiều ƣu điểm vƣợt trội nhƣ tiết kiện đƣợc 30% giá thành xây dụng, rút
ngắn 50% thời gian thi cồng Công nghệ này đƣợc thực hiện nhanh thông qua vài lần làm áp
lực bằng chân không kết hợp vối số lần biển đểi năng lƣợng thích hợp đề đống nền từ đó hạ thấp
tỷ lệ chứa nƣớc trong đất, nâng cao mật độ đất, sức tải của nền, giảm sự sụt lún Sâu khi thỉ công
và sự sụt lún sai khác ở nền đất yếu. Theo các chuyên gia trong lĩnh vực xử lý nền đất thì
phƣơng pháp này sẽ tạo ra đƣợc một áp lực (trên 1 atmosphere) khống chế sức tải củã mặt đất,
tạo độ dày cần thiết theo yêu cầu kỹ thuật, khống chế đƣợc độ lún và tạo độ lún đồng đều cho
mặt đất. Cồng nghệ này đã đƣợc Uỷ ban Khoa học Thƣợng Hải (Trung Quốc) giám định “đạt
tiêu chuẩn tiên tiến quốc tế”, hiện đang đƣợc áp dụng tại nhiều cồng trình xây dụng cảng biền,
đƣcmg bộ và đƣcmg hàng không, đƣợc nhiều quốc gia đón nhận trong đó có Việt Nam.

Đốn đặc điểm vƣợt trội của công nghệ hút chân không so vổd các phƣơng pháp thông thƣờng đó
là: tốc độ nhanh, thời gian thi công ngắn; chi phí thi công chỉ bằng 30 - 50%; có thể kiểm soát
đƣợc chất lƣợng căn cứ vào các điều kiện địa chất khác nhau để thiết kế nên các thông số thi
công phù hợp; thi công đảm bảo vệ sinh môi trƣờng. Tại Trung Quốc, công trình sửa chữa, mở
rộng đƣờng băng số 2 Sân bay Quốc tế Phố Đông Thƣợng Hải (ảnh bên) là một phƣơng án “sân
bay hƣớng ra đại dƣơng*’. Sau khi sử dụng công nghệ này không chỉ giải quyết đƣợc vấn đề lún
sâu của nền đất trên bờ biển mà còn tiết kiệm đƣợc cả nhiệu triệu đo-la Mỹ tiền vốn đầu tƣ. Hom
nữa chất lƣợng công trình đƣợc các chuyên gia đánh giá “tốt nhất, vƣợt xa yêu cầu thiết kế”.
Cồng trình Cảng Tân Thành khi sử dụng cồng nghệ mới này đã tiết kiệm đƣợc 360 triệu nhân
dân tệ. Ngoài ra còn nhiều công trình khác nhƣ: công trình xử lý nền đất ở cảng Tam Kỳ, Ninh
Ba, Chiết Giang (Trung Quốc) cũng dùng cồng nghệ hút chân không, tiết kiệm đƣợc 73 triệu
nhân dân tệ. Trong gần 3 năm riêng khu vực Thƣợng Hải đã tiết kiệm đƣợc 1 tỷ nhân dân tệ khi
sử dụng phƣơng pháp này.

Báo cảo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt

Việc đƣa ra một sế các biện pháp xử ỉỷ nền đất yếu mới góp phần làm phong phủ các
phƣơng pháp xử lý nền móng trong công tác xây dựng ở nhiều vùng địa hình có địa chất yếu từ
đó có cơ sở để lựâ chọn những biện pháp tối ƣu để áp dụng cho các công trình. Ờ Việt Nam hiện
công trình nhà máy Khí - Điện Cà Mau đã sử dụng công nghệ này.