Thiết kế chọn thùng dầu trong hệ thống thủy lực

Thùng chứa dầu thủy lực thực hiện các chức năng như sau:
– Chứa dầu thủy lực của toàn hệ thống
– Là nơi phân tách khí ra khỏi dầu
– Giải nhiệt của dầu
– Lưu giữ những chất bẩn trong hệ thống
– Trong nhiều trường hợp còn là nơi gá lắp các thành phần của hệ thủy lực khác nữa như: Bơm dầu – động cơ điện, các khối van phân phối điều khiển…

Để lựa chọn kích cỡ thùng dầu chính xác, phải dựa trên những yếu tố như:
– Thể tích dầu của toàn bộ hệ thống (ở trạng thái nghỉ, xy lanh co hết…)
– Nhiệt độ làm việc của dầu => Khả năng tự giải nhiệt của thùng
– Kích thước không gian lắp ráp cho phép; phương án bố trí bơm, thiết bị
– Mức dầu tối thiểu để đảm bảo đường hút cửa bơm không bị lẫn không khí

Thông thường để đơn giản, người ta tính toán thể tích làm việc của thùng dầu ở mức 3 – 5 lần lưu lượng bơm trong một phút và cộng thêm 10% thể tích không khí giãn nở.

V (lít) = (3 – 5) x Q (lpm) x 110%

Kết cấu thùng dầu:
Về nguyên tắc, cùng một thể tích chứa dầu, chúng ta nên thiết kế thùng dầu cao & hẹp hơn là thấp & rộng ngang để hạn chế ảnh hưởng của đường hút bơm dầu.

Đường hút và đường dầu hồi nên được ngăn cách với nhau bởi một tấm vách (cao chỉ ở khoảng 3/4 mức dầu cao nhất). Tấm vách này sẽ giúp tăng cường hiệu ứng làm mát dầu nhờ luân chuyển dòng chất lỏng, tránh hiện tượng trộn lẫn không khí vào dầu từ đường hồi, và giữ những hạt bẩn nặng không đi tiếp vào đường hút bơm dầu. Để cân bằng mức dầu trong thùng giữa hai bên vách, phải có một đường thông ở góc vách ngăn dầu.

Đường hút dầu từ thùng tới bơm dầu phải được đặt trên đáy thùng dầu đủ để ngăn không cho các chất bẩn đi vào bơm. Các đường dầu hồi và đường dầu thừa phải được đặt ở gần phía đỉnh thùng dầu và được nối với đường ống kéo dài đến ít nhất mức dầu tối thiểu của thùng nhằm ngăn ngừa không khí từ bên trong thùng đi ngược trở vào các đường này.

Nắp sửa chữa cần được bố trí ở vị trí thích hợp để thuận tiện cho việc tháo lắp các chi tiết bên trong và làm sạch thùng dầu. Hãy lưu ý lựa chọn nắp thở thùng dầu (với lõi lọc khí 5 micron) và có lưu lượng đủ lớn để đảm bảo sự thông thoát không khí trong thùng với bên ngoài. Các phu kiện thùng dầu như mức đo dầu, van tháo cạn, nắp tra dầu là các phụ kiện tiêu chuẩn cần có cho mỗi thùng dầu.

Đối với các thùng dầu có thể tích lớn, trọng lượng nặng cần thiết phải thiết kế các móc treo, móc cẩu dùng để thuận tiện cho việc di chuyển, dịch chuyển thùng dầu (nếu cần).

Cuối cùng, mặc dù việc chế tạo và lắp ráp thùng dầu không hề khó khăn tuy nhiên để thiết kế chế tạo thùng dầu đáp ứng được tất cả các yêu cầu kỹ thuật cũng như có kích thước hợp lý, kiểu dáng công nghiệp – đẹp cũng mất nhiều công sức. Để thuận tiện, người ta đã tiêu chuẩn hóa kích thước chế tạo một số thể tích dầu thông dụng như 30 – 40 – 63 – 100 – 160 – 200 – 250 – 400 lít.

Cần chú ý:
Thiết kế thùng dầu cần phải để ý thêm đến việc làm thoát không khí có lẫn trong chất lỏng (dầu thủy lực), tức là kết cấu làm sao cho không khí đi ra hết khỏi dầu.

Không khí có lẫn trong dầu có những tác hại như:
– Làm giảm mô đun đàn hồi khối (bulk modulus) dẫn đến làm hệ thống làm việc và điều khiển không còn chính xác
– Làm giảm khả năng truyền nhiệt
– Làm tăng tốc độ oxy hóa và làm giảm khả năng chống chịu nhiệt của dầu
– Làm giảm độ nhớt của dầu
– Lạo ra hiện tượng xâm thực làm cho thiết bị bị phá hỏng
– Làm tăng tiếng ồn khi vận hành thiết bị
– Làm giảm nhiều hiệu suất làm việc của hệ thống

Không khí vào trong dầu nhiều nhất là từ các chỗ không kín trong hệ thống thủy lực và bị “cuộn” vào trong thùng dầu cùng với chất lỏng xả ra từ các đường ống hồi.

Để loại bỏ được càng nhiều càng tốt không khí lẫn trong dầu cần chú ý các điểm như sau khi thiết kế thùng dầu:
– Bố trí các đường dầu hồi ngập dưới mực dầu thấp nhất trong thùng
– Thiết kế các vách ngăn thích hợp để giúp dầu tự ổn định, “nhả” không khí có lẫn trước khi quay trở lại hệ thống qua cửa vào của bơm
– Không bao giờ thiết kế cửa hút và cửa xả của thùng dầu ở cùng một khoang chứa hoặc quá gần nhau
– Làm các tấm lưới chặn để “hớt” các bong bóng khí ra khỏi thùng dầu
– Thiết kế lỗ thông hơi cho thùng dầu

Dưới đây là một hình minh họa cho thiết kế thùng dầu trong đó thùng dầu có vách ngăn chia đôi nhằm tạo cho luồng chất lỏng phải di chuyển hai lần chiều dài thùng dầu và có lưới để loại bỏ các bong bóng khí có lẫn.

(Nguồn: Ebookbkmt.com)