I. Van cầu là gì ? Tìm hiểu van cầu
Van cầu còn có tên gọi khác là van điều tiết hơi nóng. Xuất phát từ hình dáng của chúng như hai nửa hình cầu ghép lại và có vách ngăn cố định. Nếu sau một thời gian sử dụng vòng làm kín và cửa van có bị mài mòn thì van cầu vẫn giữ được độ kín của nó. Van cầu được sử dụng trong hệ thống ống dẫn hơi nhiệt độ cao, nước nóng sôi, khí nén áp lực cao, dầu nóng người ta gọi chúng là van hơi
Van cầu (Tên tiếng anh là Globe Valve) là một dòng van được sử dụng nhiều trong hệ thống công nghiệp đặc biệt là các hệ thống hơi nóng, nhiệt độ cao, áp lực cao. Thuộc về dòng van có thiên hướng điều tiết lưu lượng rất chính xác và tin cậy.
Van cầu hay người ta thường gọi là van chữ ngã, van yên ngựa, van điều tiết. Các tên gọi này đều gọi chung cho van cầu. Van thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như xử lý nước, dầu và khí, hóa chất, điện lực, và nhiều ngành công nghiệp khác.
II. Cấu tạo của van cầu
Có nhiều cách để phân loại van cầu, dựa vào thiết kế của van để phân loại cũng là một cách. Về cơn bản có 3 loại khác nhau là dạng bầu, dạng chữ Y, loại yên ngựa chữ ngã. Loại được sử dụng phổ biến nhất là loại bầu.
Gồm ba phần chuyển động chính là đĩa xoay, đĩa van và ty van. Ty van là bộ phận nối giữa đĩa xoay và đĩa van. Cấu tạo ren ngoài của ty van khớp với phần ren trong của cổ van. Vị trí giữa đĩa van và mặt đệm là nơi quy định lưu lượng môi chất đi qua và sự đóng mở van. Thiết kế phần đáy của van song song với hướng của dòng môi chất.
Nắp đậy van cầu được liên kết với phần thân van có thể kết nối bằng lắp bích, nối ren, hàn. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể có thể có các loại cấu tạo khác nhau để đáp ứng được về các yêu cầu áp lực, lưu lượng và nhiệt độ.
Ngoài ra thân van còn có cấu tạo những hình dáng khác nhau để tăng tính hiệu quả cho hệ thống. Trục van truyền chuyển động giữa tay van đến đĩa van. Nó có thể chuyển động tịnh tiến hoặc có thể chuyển động quay.
Hộp làm kín: Giữa trục và thân có hộp làm kín và thường có một khoang để làm cân bằng.
Đế van cầu có thể được chế tạo bằng kim loại để có thể chịu được ứng suất cao và dễ tạo được hình dáng như mong muốn hoặc có thể được chế tạo bằng vật liệu yêu cầu.
III. Nguyên lý làm vệc của van cầu
Van cầu có thể sử dụng vận hành để điều tiết đóng mở tuyến tính từ 0 tới 100% hay đóng mở hoàn toàn. Dùng để lắp đặt sử dụng trong các môi trường: hơi quá nhiệt, hơi bão hòa, khí lỏng, chân không, môi trường đông lạnh…
Khi có dòng môi chất đi qua van, chúng sẽ tự động chuyển hướng so với lúc vừa vào cửa van. Việc này không những giúp giảm áp suất mà còn thúc đẩy dòng môi chất qua van.
Dòng chảy đổi hướng khiến áp suất qua van cũng bị giảm nhiều hơn nên năng lượng để chuyển đổi chất lỏng qua van cũng cần phải lớn hơn.
Với van điều tiết, cửa van sẽ không trượt dọc theo bề mặt vòng làm kín nên sự tiếp xúc giữa cửa van và vòng làm kín sẽ chấm dứt khi bắt đầu có dòng chảy đi qua.
Nguyên lý hoạt động của van cũng khá đơn giản, phần đĩa van trục van được gắn liền với tay quay của van. Khi chúng ta thao tác vào phần tay quay, cụm trục và đĩa van cũng chuyển động tịnh tiến theo.
- Xoay tay quay ngược chiều kim đồng hồ, van mở tịnh tiến dần, đến hết hành trình quay, van mở 100%.
- Xoay tay quay cùng chiều kim đồng hồ để hạ đĩa van, van sẽ đóng dần dần lại, hết hành trình van đóng 100%
IV. Ứng dụng van điều tiết hơi- van cầu (Globe Valve)
Van cầu được sử dụng trong hệ thống nồi hơi, lò hơi, lò sấy, xưởng may giặt ũi. Thích hợp với những vị trí, trang thiết bị máy móc vận hành thường xuyên vì khả năng chống mài mòn và tính bền cao.
Điểm mạnh của van cầu là khả năng điều chỉnh dòng chảy chính xác và hoạt động ở áp lực cao. Tuy nhiên, loại van này gây tổn áp khá cao và không thích hợp vận hành trong các môi trường môi chất sạch hoặc vô trùng. Ngược lại, rất thích hợp với các dòng môi chất có tính ăn mòn hoặc duy trì nhiệt độ môi chất làm việc.
Chúng ta có thể liệt kê một số ứng dụng cơ bản thông dụng của van cầu như sau:
- Xử lý nước và xả nước: Van cầu được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước và xả nước để kiểm soát lưu lượng và áp suất nước trong các đường ống và thiết bị. Sử dụng để điều tiết lưu lượng một cách chính xác nhất
- Ngành dầu và khí: Trong ngành dầu và khí, van cầu được sử dụng để kiểm soát dòng chảy và áp suất của dầu, khí và các chất lỏng khác trong các hệ thống ống dẫn và thiết bị.
- Ngành hóa chất: Van cầu được sử dụng trong việc điều khiển dòng chảy của hóa chất trong quá trình sản xuất và xử lý hóa chất.
- Công nghệ nhiệt: Van cầu được sử dụng trong hệ thống cung cấp nhiệt để điều chỉnh lưu lượng nước nóng hoặc hơi nước vào các thiết bị và ứng dụng khác nhau.
- Ngành điện: Van cầu cũng được sử dụng trong hệ thống làm mát và xử lý nước dùng trong ngành sản xuất điện.
- Hệ thống khí nén: Trong các hệ thống khí nén công nghiệp, van cầu được sử dụng để kiểm soát áp suất và lưu lượng khí.
- Hệ thống lạnh: Trong ngành công nghiệp lạnh, van cầu được sử dụng để kiểm soát lưu lượng và áp suất của chất lạnh trong hệ thống làm lạnh.
- Ứng dụng trong cơ khí: Van cầu cũng có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng cơ khí khác, chẳng hạn như trong hệ thống bơm, hệ thống phun sương, hoặc trong các thiết bị kiểm soát dòng chảy.
V. Thiết kế đặc trưng của van cầu
1. Đĩa van cầu
Đĩa của van điều tiết cũng có nhiều dạng thiết kế khác nhau. Loại thông dụng nhất là dạng nút. Loại này có dạng côn ở phần dưới.
Có rất nhiều dạng thiết kế cửa nút khác nhau nên trong sử dụng ta phải lựa chọn loại thích ứng cho công việc và ứng dụng của từng loại
Hình trên mô tả dạng cửa nút thao tác nhanh khi thực hiện việc đóng hay mở dòng chảy chỉ cần những chuyển động nhỏ của cần van. Loại này thường dùng trong quá trình đóng hay mở dòng chảy . Một trong những đặc điểm quan trọng của đĩa van là khả năng điều chỉnh lưu lượng của chất lỏng. Bằng cách điều chỉnh góc xoay của cánh van, người điều khiển có thể điều chỉnh mức lưu lượng chất lỏng chảy qua van. Việc này giúp tăng cường khả năng kiểm soát trong các ứng dụng yêu cầu sự linh hoạt trong điều chỉnh lưu lượng.
Các van điều tiết có cửa van dạng nút thường có nhiều kiểu thiết kế khác nhau. Ví dụ như cửa dạng chữ V, cửa cân bằng (dạng thẳng), cửa với đường làm kín, cửa dạng chốt. Với các dạng cửa van loại này những chuyển động nhỏ của cần van chỉ tạo nên những thay đổi nhỏ trong lưu lượng dòng chảy. Những van điều tiết thường được sử dụng ở vị trí mở một phần và vị trí đóng vì mục đích sử dụng loại van này là để dùng điều tiết dòng chảy. Tùy vào từng loại van, nhà sản xuất hay ứng dụng mà có kiểu thiết kế đĩa van theo các hình dạng khác nhau
2. Thân van
Thân van cầu được chế tạo bằng kim loại và các lớp vật liệu làm kín có tính đàn hồi như cao su chịu nhiệt. Khi đóng van hoàn toàn vòng làm kín sẽ tiếp xúc với lớp vật liệu đàn hồi.
Trong hệ thống ống dẫn đôi khi có chứa các tạp chất rắn, những tạp chất này có thể lắng đọng trên bề mặt vòng làm kín hay cửa van và chúng có thể làm cho van không thể đóng được hoàn toàn.
Khi sử dụng đĩa nhiều thành phần thì các tạp chất rắn này sẽ tiếp xúc với phần vật liệu có tính chất đàn hồi do đó ta vẫn có được độ kín khi van ở vị
trí đóng.
Ngoài ra, thân van cũng đảm bảo cho các chi tiết bên trong van được bảo vệ toàn bộ, nó tạo thành một cấu trúc tổng thể và hài hòa để có thể tạo thành thiết bị đồng nhất. Giúp cho các bộ phận như trục, đĩa, tay quay ổn định thành một hệ thống liền mạch
3. Vòng làm kín
Vòng làm kín của van cầu có dạng côn ăn khớp với cửa van. Các bộ phận của van là các mảng được đúc tách rời nhau và được lắp ráp lại với nhau, vòng đệm làm kín giúp cho các phần này được khớp lại và lưu chất không bị thoát ra bên ngoài, giúp làm kín tuyệt đối cho van hoạt động ổn định
Hình vẽ dưới đây mô tả một loại van cầu khác. Trong loại này cửa van và vòng làm kín đều được chế tạo bằng kim loại, khi đóng van nếu như có các tạp chất rắn lắng đọng trên vòng làm kín hay cửa van thì chúng sẽ bị nghiền nhỏ.
4. Thân van cầu
Là bộ phận chính của Globe valve, chức năng chính của nó là chứa toàn bộ các bộ phận khác. Nó chịu trách nhiệm chính là bảo vệ toàn bộ cơ cấu của van, các thành phần của van.
Thân van được đúc bằng các vật liệu khác nhau như gang, thép, inox, đồng, nhựa. Thân van được đúng theo khuôn, được lắp ghép các thành phần khác
Phần thân thường thấy hiện nay giống như dạng chữ ngã nên nó có thể được gọi là van chữ ngã hay van yên ngựa. Cấu tạo thân như vậy giúp cho việc điều tiết lưu lượng trở nên chính xác hơn nhiều so với các dòng van khác
Ngoài ra, nó cũng có thể được đúng dạng bầu người ta còn gọi là van cầu bầu. Thiết kế dạng thân như vậy giúp cho van có thể chịu được các ứng dụng có áp lực cao. Tuy nhiên dòng này chúng ta ít gặp hơn và không phổ biến như dòng van chữ ngã
5. Bộ phận truyền động của van cầu
Van chữ ngã dạng cơ hiện nay sử dụng phần truyền động dạng vô lăng tròn hay còn gọi là tay quay của van. Nó có một số đặc điểm như sau:
- Tay quay là một cánh tay có hình dạng tròn hoặc hình bánh xe gắn vào trục van.
- Chức năng chính của tay quay là cung cấp sức mạnh và lực xoay để điều khiển hoạt động mở/đóng của van cầu. Khi người điều khiển xoay tay quay, trục van cũng được xoay tương ứng, làm di chuyển cánh van để thay đổi lưu lượng hoặc đóng mở van.
- Tay quay thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi sự kiểm soát thủ công hoặc khi cần một phản hồi trực tiếp về vị trí của van.
Ngoài ra hiện nay người ta còn sử dụng bộ điều khiển tự động cho van bằng điện hoặc khí nén để có thể đóng mở van cầu hoạt động một cách tự động. Chúng ta có thể gặp một số loại phổ biến hiện nay như van cầu điều khiển bằng điện, van cầu điều khiển khí nén
Trên đây là toàn bộ nội dung bài viết giới thiệu về van cầu, cấu tạo đặc trưng của van cầu. Như các bạn đã hình dung từ đầu bài viết đến giờ, những cấu tạo đặc trưng này giúp cho van cầu mang thiên hướng là một loại van điều tiết số 1 trong tất cả các dòng van công nghiệp hiện nay
Chính vì thế so với mặt bằng chung thì giá của van cầu cao hơn so với các dòng van cửa, van bi, van cánh bướm…Hiện nay như chúng tôi đã nêu ngoài dạng van điều tiết đóng mở bằng tay thì người ta còn sử dụng các loại van tự động giúp nâng cao khả năng vận hành tự động
Qua bài viết này, chúng tôi mong muốn các bạn hiểu hơn về dòng van cầu từ đó có cái nhìn chính xác nhất để lựa chọn được các dòng van mang thiên hướng điều tiết dòng chảy. Hẹn gặp lại các bạn ở các bài viết sau
