Bơm tăng áp chất lỏng Haskel – Khi hệ thống cần áp suất cao hơn nguồn hiện có

Một đường ống cần thử kín ở vài trăm bar, một cụm van phải kiểm tra độ bền trước khi xuất xưởng hoặc một hệ thống thủy lực cần duy trì áp suất mà không muốn motor điện chạy liên tục. Đây là những tình huống bơm tăng áp chất lỏng Haskel thể hiện rõ giá trị của mình.

Thiết bị không hoạt động giống bơm ly tâm hay bơm bánh răng thông thường. Haskel sử dụng khí nén để điều khiển piston, từ đó tạo ra áp suất chất lỏng cao hơn nhiều lần áp suất khí cấp. Bơm có thể tự giảm tốc khi áp suất tăng, dừng khi đạt trạng thái cân bằng và chạy lại nếu hệ thống bị tụt áp.

Khi nào nên sử dụng bơm tăng áp chất lỏng Haskel?

Không phải hệ thống nào cũng cần một bộ nguồn thủy lực lớn gồm motor, thùng dầu, bơm điện và tủ điều khiển. Nếu nhu cầu chính là tạo áp suất cao với lưu lượng vừa phải, thử áp theo chu kỳ hoặc giữ áp trong thời gian dài, bơm Haskel thường là phương án gọn hơn.

Thiết bị đặc biệt phù hợp khi nhà máy đã có sẵn khí nén. Người vận hành chỉ cần điều chỉnh áp suất khí đầu vào để kiểm soát áp suất chất lỏng đầu ra. Khi đạt áp suất yêu cầu, bơm ngừng chuyển động và không tiếp tục tiêu thụ khí cho đến khi áp suất đầu ra giảm.

Các công việc thường sử dụng bơm Haskel gồm thử áp đường ống, kiểm tra van công nghiệp, thử bình chịu áp, kiểm tra ống mềm, nạp dầu, ép thủy lực, kẹp chi tiết và hiệu chuẩn thiết bị đo áp suất.

Áp suất cao được tạo ra như thế nào?

Sự khác biệt về diện tích piston

Bên trong bơm có một piston khí diện tích lớn kết nối trực tiếp với piston thủy lực có diện tích nhỏ hơn. Khí nén tác động lên piston lớn để tạo lực. Lực này được truyền sang piston nhỏ, làm áp suất chất lỏng tăng lên.

Tỷ lệ diện tích giữa hai piston được gọi là tỷ số bơm. Theo nguyên lý hoạt động được Haskel công bố, áp suất đầu ra có thể ước tính bằng áp suất khí dẫn động nhân với tỷ số của bơm.

Chẳng hạn, nguồn khí nén 7 bar kết hợp với bơm tỷ số 40:1 cho áp suất cân bằng lý thuyết khoảng 280 bar. Giá trị vận hành thực tế phải được kiểm tra theo áp suất định mức, lưu lượng, tổn thất hệ thống và giới hạn của từng model.

Bơm tự thay đổi tốc độ theo tải

Khi mới khởi động, áp suất phía đầu ra còn thấp nên bơm chạy nhanh để đưa chất lỏng vào hệ thống. Áp suất càng tăng, tốc độ chu kỳ càng giảm. Đến điểm cân bằng, piston tự dừng mà không cần công tắc điện đóng ngắt motor.

Nếu một lượng chất lỏng được xả ra hoặc hệ thống có hiện tượng giảm áp, bơm sẽ tự động chạy lại để bù phần áp suất bị mất. Cơ chế này thích hợp với các quá trình cần giữ áp ổn định nhưng không yêu cầu bơm chạy liên tục.

Nhìn bơm Haskel theo bốn bài toán vận hành

Bài toán thử áp

Trong quá trình thử van, bình tích áp, bộ trao đổi nhiệt hoặc đường ống, hệ thống cần được nạp chất lỏng rồi nâng dần đến áp suất kiểm tra. Bơm Haskel có khả năng nạp nhanh ở giai đoạn đầu và giảm tốc tự nhiên khi tiến gần áp suất mục tiêu.

Thiết bị có thể được lắp cùng van điều áp khí, đồng hồ áp suất, van khóa và van xả để tạo thành bộ thử áp hoàn chỉnh. Đối với công việc kiểm tra độ kín, khả năng duy trì áp mà không cần motor chạy liên tục là một lợi thế đáng chú ý.

Bài toán tạo lực ép

Áp suất chất lỏng từ bơm có thể cấp cho xi lanh thủy lực, đồ gá hoặc cơ cấu kẹp. Hệ thống phù hợp với các công đoạn ép vòng bi, giữ khuôn, kẹp chi tiết và tạo lực cho thiết bị cơ khí.

Khi xi lanh đã đến vị trí làm việc và đạt lực yêu cầu, bơm dừng ở trạng thái cân bằng. Nếu áp suất giảm do rò rỉ nội bộ hoặc biến dạng tải, thiết bị tự chạy lại để duy trì lực.

Bài toán nạp và truyền chất lỏng

Một số dòng bơm Haskel được sử dụng để chuyển dầu, nước, dung môi hoặc khí hóa lỏng giữa các thiết bị. Trong trường hợp này, lưu lượng, độ nhớt và khả năng tương thích vật liệu cần được ưu tiên cùng với áp suất.

Bơm tỷ số thấp thường có lượng dịch chuyển trong mỗi chu kỳ lớn hơn, thích hợp với yêu cầu lưu lượng. Bơm tỷ số cao tạo được áp suất lớn hơn nhưng lưu lượng đầu ra thường giảm.

Bài toán làm việc trong khu vực hạn chế thiết bị điện

Do sử dụng khí nén làm nguồn dẫn động, bơm không cần motor điện gắn trực tiếp. Điều này giúp đơn giản hóa phần điện của hệ thống và hỗ trợ một số ứng dụng có yêu cầu kiểm soát nguồn phát nhiệt hoặc tia lửa.

Việc sử dụng bơm khí nén không đồng nghĩa toàn bộ hệ thống tự động đáp ứng tiêu chuẩn phòng nổ. Vật liệu, phụ kiện, nối đất, điều kiện môi trường và phương án lắp đặt vẫn phải được đánh giá theo yêu cầu an toàn tại nhà máy.

Dải bơm chất lỏng Haskel có gì khác nhau?

Haskel phát triển nhiều dòng bơm dựa trên công suất dẫn động và tỷ số tăng áp. Mỗi dòng phục vụ một khoảng lưu lượng và áp suất khác nhau.

M Series 0.33 hp có kết cấu nhỏ gọn, phù hợp với bàn thử, phòng thí nghiệm và hệ thống cần lưu lượng thấp. Theo dữ liệu chính hãng, dòng này có các cấu hình đạt áp suất đến 25.000 psi, tương đương khoảng 1.724 bar.

Dòng 0.75 hp hướng đến các ứng dụng cần lưu lượng ổn định ở dải áp suất trung bình. Sản phẩm có các tỷ số khác nhau, áp suất tối đa của dòng đạt khoảng 690 bar.

Dòng 1.5 hp cung cấp phạm vi cấu hình rộng hơn và có thể đáp ứng yêu cầu lưu lượng cao. Một số cấu hình có lưu lượng tối đa đến khoảng 83 lít/phút, trong khi những model tỷ số lớn hướng đến áp suất cao.

Dòng 2 và 2.2 hp được thiết kế cho các hệ thống thử nghiệm và tăng áp chuyên sâu. Tùy cấu hình đầu khí, tỷ số và phần thủy lực, dòng sản phẩm có thể làm việc ở những mức áp suất rất cao.

Dòng 8 hp phù hợp với hệ thống công nghiệp cần kết hợp lưu lượng lớn và áp suất cao. Haskel công bố phạm vi dòng này lên đến khoảng 44 lít/phút và 2.068 bar, tùy model.

Các mức trên là giới hạn của từng họ sản phẩm. Không nên hiểu rằng một model có thể đạt đồng thời lưu lượng và áp suất cực đại. Thông số cần được kiểm tra tại danh mục bơm chất lỏng Haskel.

Đừng chọn bơm chỉ dựa vào tỷ số tăng áp

Một model có tỷ số phù hợp chưa chắc đáp ứng đúng ứng dụng. Trước khi lựa chọn, cần xác định áp suất đầu ra, áp suất khí sẵn có, thể tích cần nạp và thời gian mong muốn để đạt áp.

Loại chất lỏng cũng ảnh hưởng trực tiếp đến cấu hình bơm. Dầu thủy lực, nước DI, dung môi và hóa chất có yêu cầu khác nhau đối với vật liệu thân, phớt, piston và van một chiều. Nếu chọn sai vật liệu, phớt có thể trương nở, chai cứng hoặc xuống cấp nhanh.

Nhiệt độ và độ nhớt cần được xem xét từ đầu. Chất lỏng quá nhớt có thể gây khó khăn cho hành trình hút, trong khi nhiệt độ cao làm thay đổi khả năng làm kín. Với môi chất dễ bay hơi, cần kiểm tra điều kiện hút để hạn chế xâm thực và mất ổn định lưu lượng.

Một bộ bơm Haskel hoàn chỉnh cần những gì?

Bơm chỉ là thành phần tạo áp. Để vận hành ổn định, phía khí nén thường cần bộ lọc tách nước, van khóa, van điều áp và đồng hồ áp suất. Một số hệ thống còn sử dụng bộ bôi trơn, nhưng chỉ nên lắp khi cấu hình và tài liệu của bơm yêu cầu.

Phía chất lỏng nên có bình chứa hoặc nguồn cấp ổn định, lọc đầu vào, van khóa, đồng hồ áp suất cao, van an toàn và van xả áp. Tất cả ống, đầu nối và phụ kiện phải có cấp áp suất bằng hoặc cao hơn áp suất lớn nhất của hệ thống.

Đường hút nên ngắn và có tiết diện phù hợp. Trước khi tăng áp, cần xả hết không khí ra khỏi mạch chất lỏng, đặc biệt trong thử áp thủy tĩnh. Không khí bị giữ lại có thể tích trữ năng lượng và làm quá trình thử áp nguy hiểm hơn.

Những dấu hiệu cho thấy bơm đang làm việc không bình thường

Bơm chạy liên tục nhưng không đạt áp thường liên quan đến thiếu chất lỏng đầu vào, khí lọt vào đường hút, van một chiều bẩn, phớt bị mòn hoặc hệ thống phía sau bị rò rỉ.

Nếu bơm dừng ở áp suất thấp hơn dự kiến, cần kiểm tra áp suất khí thực tế dưới tải, cài đặt van điều áp và tỷ số model. Nguồn khí có áp suất đúng nhưng lưu lượng không đủ cũng có thể khiến tốc độ bơm giảm đáng kể.

Hiện tượng khí thoát bất thường, chất lỏng rò tại lỗ thông hơi hoặc bơm chuyển động không đều là dấu hiệu cần dừng thiết bị để kiểm tra. Khi thay thế, seal kit phải đúng mã bơm và tương thích với chất lỏng đang sử dụng.

Giá trị thực tế của bơm tăng áp chất lỏng Haskel

Điểm mạnh của bơm Haskel không chỉ nằm ở khả năng tạo áp suất cao. Thiết bị còn cho phép điều chỉnh áp bằng nguồn khí, tự dừng khi đạt áp và tự bù khi áp suất giảm. Đây là những đặc tính hữu ích trong thử áp, ép thủy lực, nạp chất lỏng và duy trì áp lực.

Hiệu quả của hệ thống phụ thuộc nhiều vào việc lựa chọn đúng tỷ số, lưu lượng và vật liệu tiếp xúc. Một model được tính toán phù hợp sẽ giúp rút ngắn thời gian tăng áp, giảm tiêu thụ khí và tăng tuổi thọ phớt cũng như van một chiều.