Màng ngăn hiệu suất cao

Đầu xử lý dung dịch bằng Màng ngăn hiệu suất cao (HPD) kết hợp tất cả các đặc tính tốt nhất của các loại đầu xử lý dung dịch truyền thống trong một thiết kế có công nghệ tân tiến. Các đặc tính vận hành và sự đơn giản giúp máy bơm này trở thành sự lựa chọn tốt nhất, được nghĩ đến đầu tiên cho hầu hết các ứng dụng cần dùng máy bơm định lượng.Hoạt động của HPD tương tự như màng chắn đĩa ở chỗ nó được kích hoạt bằng thủy lực và sử dụng cùng hình dạng và màng chắn. Sản phẩm này tương tự màng ống ở khía cạnh: dung dịch xử lý có đường đi "thẳng qua" đầu xử lý dung dịch. Yêu cầu NPSH thấp của mẫu này lại tương tự như đầu xử lý dung dịch bằng pít-tông trụ trơn kín. Nhưng ưu điểm chính của HPD là các đặc điểm thiết kế riêng biệt, không giống như những thiết kế truyền thống.

Ưu điểm của MARS

Thiết kế đầu chất lỏng màng ngăn được kích hoạt bằng thủy lực yêu cầu một hệ thống nạp lại để bù cho chất lỏng thủy lực chảy qua piston hoặc qua van xả khí trong quá trình hoạt động bình thường. Dầu thủy lực cũng được đẩy khỏi buồng qua van giảm áp bên trong khi hệ thống gặp hiện tượng áp suất quá mức, nên lượng dầu này cũng cần được bổ sung. HPD được trang bị một Hệ thống nạp lại được dẫn động cơ khí (MARS – Mechanically Actuated Refill System) có nhiều ưu điểm hơn hệ thống nạp lại truyền thống. Để hiểu các ưu điểm của MARS, trước hết, bạn phải nắm được các hệ thống nạp lại truyền thống.

Thiết kế truyền thống

Thiết kế truyền thống sử dụng hệ thống nạp đầy buồng khi chân không được tạo ra do màng ngăn không thể di chuyển ra khỏi tấm thủy lực. 

Nó cũng nạp lại khi lực hút bị thiếu tạm thời hoặc vĩnh viễn do van đóng đột ngột, NPSH không đủ hoặc các sự cố tương tự khác. Khi điều này xảy ra, buồng chứa chất lỏng thủy lực bị đầy quá mức vì chân không được tạo ra mặc dù màng ngăn không thể di chuyển về phía sau. Để tránh vỡ màng ngăn do dầu thủy lực quá đầy, một tấm viền bên hông sẽ chặn chuyển động về phía trước của màng ngăn và buộc van xả thủy lực mở ra, do đó đẩy lượng chất lỏng dư ra ngoài.

Tấm viền là một đĩa lõm (thực chất là đĩa lõm-lồi) hỗ trợ cơ hoành và hạn chế chuyển động của nó. Trên tấm viền có nhiều lỗ xuyên để dung dịch chảy qua và tiếp xúc với màng ngăn. Mẫu hình và kích cỡ của các lỗ này phải được thiết kế cẩn thận để bảo đảm độ bền cần thiết của tấm viền để chịu được lực tác động của màng ngăn ở áp suất hoạt động.

Tấm viền dầu thủy lực không gây ra vấn đề gì cho hoạt động của máy bơm, vì dầu thủy lực dễ dàng chảy qua các lỗ trên tấm viền. Tuy nhiên, tấm viền dung dịch xử lý, theo yêu cầu của đầu xử lý dung dịch bằng màng đĩa truyền thống, đặt ra giới hạn đối với các loại dung dịch xử lý mà máy bơm có thể xử lý (ví dụ: bùn), vì dung dịch xử lý cũng phải chảy qua các lỗ trên tấm viền. Tấm viền dung dịch xử lý cũng gây hao hụt áp suất, điều đó làm tăng yêu cầu NPSH của đầu xử lý dung dịch.

Hệ thống MARS loại bỏ nhu cầu sử dụng tấm viền dung dịch xử lý bằng cách bảo đảm rằng dầu thủy lực chỉ được nạp lại khi màng ngăn di chuyển hoàn toàn trở lại tấm viền thủy lực. Màng ngăn ép lên van MARS và chỉ đến lúc đó, van này mới cho phép một van đầu nấm mở ra từ chân không sinh ra do lượng dầu thủy lực không đủ. 

Do đó, không thể thực hiện việc đổ đầy thủy lực. Không còn tấm viền dung dịch xử lý, HPD trở thành sự lựa chọn hoàn hảo cho các vật liệu nhớt và bùn nhờ đường đi "thẳng qua" của dung dịch xử lý. Điều đó cũng làm giảm yêu cầu NPSH của máy bơm, vì áp suất hao hụt qua tấm viền dung dịch xử lý đã được loại bỏ. 

Hệ thống MARS cũng đơn giản hóa quá trình khởi động HPD. Khác với các đầu xử lý dung dịch khác, van nạp lại không cần điều chỉnh. Hơn nữa, vì HPD không gặp tình trạng đổ tràn dầu thủy lực, nên cũng không cần đến các quy trình tinh vi để đồng bộ hóa mức cân bằng dầu thủy lực (một công việc khó khăn nhưng bắt buộc đối với đầu xử lý dung dịch bằng màng đôi và màng hình ống khác). Với HPD, bạn chỉ việc đổ đầy bình chứa và bật máy.

Công nghệ đầu lỏng tiên tiến

Màng loa composite định hình sẵn HPD

HPD sử dụng một màng đĩa tổng hợp PTFE/chất đàn hồi, được định hình sẵn. Ở mặt tiếp xúc với dung dịch xử lý, PTFE được sử dụng vì khả năng chịu hóa chất. Về mặt thủy lực, chất đàn hồi mang lại các yếu tố đàn hồi và cơ học thuận lợi. 

Màng tổng hợp giúp loại trừ các vấn đề cố hữu của màng PTFE thuần. PTFE hướng về phía dòng lanh khi bị nén giữa hai bộ phận kim loại (như các bộ phận phải có để bịt kín bên dầu thủy lực và bên dung dịch xử lý).

Màng ngăn tổng hợp của HPD có một phớt hình chữ "O" bao quanh vành của màng, hình thành lớp ngăn cách giữa dầu thủy lực và dung dịch xử lý tốt hơn vật liệu màng thông thường. HPD có thể chịu áp suất lên đến 3025 psi và nhiệt độ đến 300⁰F (có sửa đổi đặc biệt).

Hình 1 Màng ngăn (A) và pít-tông (C) ở phía trước hoàn toàn. Van Mars (B) ở vị trí phía trước giữ van poppet (D) đóng, ngăn không cho dầu thủy lực từ đường ống nạp vào buồng.

Hình 2 Màng ngăn (A) và pít-tông (C) ở phía sau hoàn toàn. Van Mars (B) cũng ở phía sau do vị trí của màng ngăn, cho phép van đầu nấm (D) mở ra nếu cần. Van đầu nấm (D) ở vị trí đóng trong hình, biểu thị không cần nạp lại dầu thủy lực.

Hình 3 Màng ngăn (A) và piston (C) hoàn toàn hướng về phía sau, một lần nữa buộc van Mars (B) về vị trí phía sau, cho phép van poppet (D) mở ra nếu cần. Lượng dầu thấp tạo ra chân không, làm mở van đầu nấm, cho phép dầu thủy lực chảy vào buồng từ đường dẫn nạp lại.