Bình tích áp thủy lực là gì? Phân loại, cấu tạo và ứng dụng.

1. TỔNG QUAN VỀ BÌNH TÍCH ÁP THỦY LỰC

          Bình tích áp thủy lực, đúng với tên gọi, là thiết bị thủy lực dùng để tích trữ năng lượng trong hệ thống thủy lực trong quá trình hệ thống hoạt động, và giải phóng năng lượng khi hệ thống yêu cầu.

          So với các phưng pháp tích trữ năng lượng cơ học và điện thì việc lưu trữ năng lượng thủy lực bằng bình tích áp là đơn giản hơn, không tốn kém và có độ tin cậy cao.

2. CHỨC NĂNG, CÔNG DỤNG CỦA BÌNH TÍCH ÁP THỦY LỰC

          Các chức năng chính:

• Một trong những tác dụng chính của bình tích áp là cung cấp lượng dầu bổ sung cho hệ thống để đáp ứng yêu cầu lưu lượng lớn trong một khoảng thời gian ngắn, mà không cần sử dụng bơm có lưu lượng lớn. Điều này hữu ích trong các chu kỳ làm việc lặp đi lặp lại, nơi yêu tốc độ cao mà không cần sử dụng bơm quá lớn.
• Tạo sự cân bằng giữa lực sinh ra và tải trọng của hệ thống.
• Bình tích áp cũng có khả năng hấp thụ các xung áp suất và lưu lượng động xuất hiện trong hệ thống truyền động thủy lực, từ đó giảm “sốc” hoặc ổn áp cho hệ thống. Chức năng này quan trọng để bảo vệ các thành phần khác của hệ thống khỏi các tác động đột ngột và đảm bảo hoạt động ổn định.
• Ngoài ra, bình tích áp còn được sử dụng như một phần tử lò xo giảm chấn trong các hệ thống treo trên các xe ô tô hoặc máy di động bánh lốp. Việc sử dụng bình tích áp như một phần tử treo giúp giảm rung động và tăng tính ổn định cho xe, cải thiện trải nghiệm lái xe và độ an toàn.

• Ngoài ra, bình tích áp còn có khả năng bổ sung lưu lượng vào hệ thống để bù lại tổn thất do rò rỉ. Ví dụ, trong các thiết bị kẹp, nén hoặc ép, nơi mất mát lưu lượng có thể xảy ra, bình tích áp đóng vai trò cung cấp lưu lượng dự trữ để đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả.
• Cuối cùng, bình tích áp có thể được sử dụng như một phần tử an toàn để cung cấp lưu lượng dự trữ cho hệ thống trong các trường hợp khẩn cấp, chẳng hạn như hệ thống dừng đột ngột do mất điện. Trong tình huống như vậy, bình tích áp giúp duy trì áp suất và lưu lượng cần thiết để các thành phần hệ thống vẫn hoạt động một cách an toàn và hiệu quả trong khi chờ đợi hệ thống chính được khởi động lại. 

3. PHÂN LOẠI

          Có 2 cách để phân loại bình tích áp thủy lực như sau:

3.1. Theo tính năng, nhiệm vụ có thể chia thành 2 loại chính

      a. Bình tích lưu lượng

          Dùng để tích trữ lưu lượng dư trong quá trình hoạt động của hệ thống để dùng vào mục đích khác, như là tăng tốc độ cơ cấu chấp hành trong một phần của chu trình.

          Loại này có kết cấu dạng túi cao su chứa trong vỏ bình thép (blader) hoặc ống trụ (piston). Thường dùng trong các máy ép nhựa, đột dập, ép gạch…

      b. Bình tích áp suất

          Dùng để tích trữ áp suất cao để duy trì áp suất cao (áp suất tĩnh) hoặc bổ sung áp suất cho cơ cấu chấp hành trong quá trình làm việc.

          Loại này thường có kết cấu màng trong vỏ cầu kim loại. Thường được dùng trong các cơ cấu kẹp giữ, phanh, nén ép…

3.2. Dựa vào cấu tạo, có thể chia thành 3 loại chính

      a. Bình tích áp dạng Màng

          Thường được sử dụng khi hệ thống chỉ yêu cầu thể tích nhỏ.

          Bình có cấu tạo dạng Màng cao su bên trong vỏ thép hình quả cầu.

          Khí Nitơ được nén trước vào ngăn phía trên của bình với 1 áp suất nhất định. Dầu thủy lực sẽ nén vào ngăn phía dưới.

      b. Bình tích áp dạng Túi khí 

          Đây là dạng thông dụng nhất, hoạt động ổn định và giá rẻ.

          Loại này có cấu tạo dạng túi cao su bên trong vỏ thép.

          Khí Nitơ được nén trước vào túi cao su với 1 áp suất nhất định. Dầu thủy lực sẽ nén vào bình ở phía ngoài túi cao su.

      c. Bình tích áp dạng Piston

          Loại này có cấu tạo dạng piston trượt bên trong xi lanh trụ bằng thép. Thể tích làm việc rất lớn, có thể tới 1.200 lít.

          Cấu tạo chính bao gồm Piston lắp trong vỏ xi lanh, được làm kín bằng gioăng phớt, ngăn cách xi lanh thành 2 buồng trên và dưới.

          Khí Nitơ được nén vào 1 đầu của xi lanh. Dầu thủy lực sẽ nén vào đầu còn lại.

4. CẤU TẠO CỦA BÌNH TÍCH ÁP THỦY LỰC

          Bình tích năng thông thường được ngăn cách thành 2 buồng:

• Buồng chứa khí được nạp đầy khí Nitơ tới 1 áp suất nhất định, được bịt kín bằng van nạp 1 chiều.
• Buồng chứa dầu thì thông với cửa vào/ra của dầu thủy lực.

          Cấu tạo của bình tích áp thường có hai bộ phận chính:

4.1. Vỏ bình

          Được làm bằng thép chịu lực, chịu được áp suất cao. Có hình dáng khối trụ tròn hoặc xi lanh trụ.

4.2. Ruột bình

          Được làm bằng cao su, đặt trong vỏ bình, có tính đàn hồi cao. Thường sử dụng loại EPDM chịu được môi chất dầu nhớt.

          Với loại bình dạng Piston, thì ruột được làm bằng piston trượt trong vỏ xi lanh hình trụ. Thường làm bằng Gang hoặc nhôm để chịu ma sát tốt.

          Ngoài ra còn có Bặt bích làm kín, giá đỡ bình, van nạp khí Nitơ, van an toàn, thiết bị hỗ trợ…

5. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

5.1. Khi hệ thống máy chưa hoạt động

          Khí Nitơ được nén trong bình với áp suất nạp trước đó sẽ chiếm toàn bộ thể tích bình, ép vào van cổng kết nối dầu phía buồng chứa dầu, làm van khóa lại. Bình được làm kín.

5.2. Khi hệ thống máy hoạt động.

        – Quá trình nạp: Áp suất hệ thống lớn dần. Tới khi áp suất hệ thống lớn hơn áp suất nén của khí Nitơ, dòng dầu cao áp sẽ đẩy vào van cổng kết nối dầu khiến van mở ra để dầu tràn vào bình, nén vào túi chứa khí hoặc piston. Túi khí sẽ từ từ nhỏ lại, hoặc piston sẽ bị ép về phía Nitơ.

          Cùng với lượng dầu vào bình tăng lên, áp suất ở cả 2 buồng sẽ tăng dần lên. Áp suất càng cao, dầu càng được tích nhiều vào trong bình.

       – Quá trình xả: Khi áp suất hệ thống nhỏ hơn áp suất của bình đang có dầu, dòng dầu từ trong bình sẽ xả ngược lại vào hệ thống, cung cấp năng lượng cho hệ thống làm việc. Đến khi áp suất hệ thống nhỏ hơn áp suất nén của khí Nitơ thì dầu đã được xả ra hết khỏi bình. Khí Nitơ lại chiếm hết thể tích bình, ép van cổng khóa lại.

          Quá trình nạp và xả của bình diễn ra liên tục trong quá trình hệ thống hoạt động cho tới khi bơm ngừng hoạt động.

6. ỨNG DỤNG CỦA BÌNH TÍCH ÁP THỦY LỰC

          Bình tích áp thủy lực được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thủy lực công nghiệp, như: máy ép, máy rèn dập, máy cắt tôn, dây chuyền tự động điều tốc thủy điện, điện gió… nhằm làm giảm công suất của bơm thủy lực và tăng độ tin cậy, hiệu suất hoạt động của hệ thống thủy lực.

7. CÁC SỰ CỐ, HỎNG HÓC THƯỜNG GẶP ĐỐI VỚI BÌNH TÍCH ÁP THỦY LỰC

          Dưới đây là một số sự cố, hỏng hóc thường gặp khi sử dụng Bình tích áp thủy lực:

7.1. Ruột bình bị hư hỏng.

• Sau thời gian dài hoạt động, ruột bình sẽ bị lão hóa, mục, thủng, biến chất, bị cứng…
• Ngoài ra, có thể do lắp đặt sai, không cân bằng, không vững chắc…
• Nhiều tạp chất, cặn bẩn như sắt, cặn nhớt, kim loại bị bào mòn trong quá trình máy làm việc đã theo dầu bám vào ruột bình, khiến quá trình nạp xả của bình bị cản trở, ruột bình cứng hơn và khả năng linh hoạt kém đi.
• Một số dầu thủy lực có hàm lượng axit hoặc bazơ quá cao, lâu dài sẽ khiến ruột bình bị giòn.
• Bên cạnh đó là có thể rò rỉ khí Nitơ qua van nạp khí.

          Với những trường hợp này, cần thay thế ruột bình tích áp định kỳ hoặc khi ruột có dấu hiệu bị hỏng.

7.2. Bình bị giảm áp suất hoặc mất áp suất.

• Khi bình bị mất áp suất, cần kiểm tra ngay van nén, van xả, ruột bình và vỏ bình tích áp.
• Nếu vỏ bình bị nứt vỡ, hay tại nới khớp nối tiếp xúc với vỏ bình bị oxi hóa gây han gỉ, thủng bình, thì phải thay vỏ bình mới.
• Van nén, van xả bị hỏng: Thay van mới
• Ruột bình bị hỏng: Thay ruột mới.

7.3. Áp suất của bình quá cao

          Do lượng khí Nitơ được nạp vào bình với áp suất quá cao. Cần xả bớt khí Nitơ.

7.4. Bình bị rò rỉ dầu thủy lực

          Nguyên nhân chính là do gioăng phớt bị lão hóa, hư hỏng. Cần kiểm tra thay thế định kỳ hoặc khi có dấu hiệu hư hỏng.

          Ngoài ra là do khớp nối, rắc co, mặt bích không kín. Cần kiểm tra và khắc phục.

7.5. Bình mất tác dụng.

• Do thủng ruột cao su. Cần thay mới ruột cao su.
• Khí Nitơ bị rò rỉ qua van nạp khí. Cần kiểm tra van nạp khí, thay thế nếu hỏng, nạp lại khí.

          Bình tích áp là thiết bị hoạt động liên tục cùng với hệ thống. Do đó, không thể tránh khỏi hao mòn, lão hóa dẫn tới sự cố, hư hỏng.

          Để phòng ngừa các sự cố xảy ra, giúp bình được hoạt động ổn định, người dùng cần phải lên lịch định kỳ kiểm tra bình tích áp, thay thế các bộ phận hao mòn.

         Mọi thắc mắc khác về bình tích áp thủy lực, vui lòng liên hệ với Thủy lực Thái An ngay hôm nay để được hỗ trợ.