Cấu tạo hoạt động của các loại van bi, van bướm, van điều khiển

Giới thiệu cấu tạo, hoạt động của van bi, van bướm, van điều khiển, van một chiều.

1. Van Bi ( Ball Vavle)

a) Giới thiệu chung

Như tên của nó, van bi dùng sử dụng một viên bi để ngăn chặn hoặc bắt đầu dòng chảy của chất lỏng. Van bi có thể dùng cho dòng khí, chất lỏng hoặc chất lỏng có lẫn tạp chất, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp vì chúng rất linh hoạt, được thiết kế để sử dụng trong vị trí mở/đóng hoàn toàn. Chúng có giá thành rẻ, rất dễ sửa chữa và vận hành.

b) Cấu tạo & quá trình vận hành

Van bi thuộc loại van xoay 1/4 vòng (hay còn gọi là van đóng mở nhanh), dòng chảy thẳng. Bên trong van có bộ phận tròn (viên bi) ép vào các gioăng tròn, tạo nên độ kín thống nhất. Van bi có thiết kế và quá trình vận hành tương tự như van nút.

Gồm các bộ phận:

• Viên bi
• Đế van
• Thân van
• Tay quay (stem)
• Nắp thân (body cap)

Phần điều chỉnh dòng chảy có cấu tạo tròn và có lỗ cho vật chất đi qua. Bi được giữ chặt giữa hai vòng làm kín. Tay quay được lắp ở đầu trên của cần van. Khi vặn tay quay một góc 90° thì van sẽ ở vị trí đóng hoặc vị trí mở.

Van bi có độ trơn và vận hành được dễ dàng hơn van nút. Vì thế nên giảm được lực ma sát giữa bi và các vòng làm kín khi vận hành do đó chúng không cần tới sự bôi trơn. Tay quay của van bi cũng giống như van nút nó sẽ nằm song song với dòng chảy khi van ở vị trí mở.

Còn khi tay quay nằm vuông góc với đường ống thì nó ở vị trí đóng. Van bi cũng có thể được chế tạo để dẫn dòng chẩy theo nhiều hướng. Loại này ngoài việc đóng và mở nó còn có thể đổi hướng đi của dòng chảy.

Van này chỉ có độ cản trở dòng chảy nhỏ nên sự sụt áp và hiện tượng tạo xoáy khi dòng chảy qua van cũng rất nhỏ.

Van bi thường không dùng cho mục đích điều chỉnh dòng chảy vì khi chúng ở vị trí điều tiết thì phần cửa van nằm trong dòng chảy sẽ bị mài mòn nhiều hơn. Tùy theo kích thước đường kính trong, van bi được chia ra thành van bi lỗ lớn, van bi lỗ nhỏ và van bi lỗ trung bình.

2. Van Bướm (Butterfly Valve)

a) Cấu tạo van bướm

Gồm các bộ phận chính:

• Đĩa van (plate)
• Cần trục (Shaft)
• Tay quay (Handle)
• Handle guide:
• Đai ốc (stopper)
• Thân van (valve body)

Thân van của van bướm tương tự như một vòng kim loại trên thân van có những lỗ dùng để định vị vào đường ống bởi các bulong và đai ốc.

Đĩa van bướm là một tấm kim loại nó làm nhiệm vụ điều khiển dòng chảy (đóng hoặc mở dòng chảy) thông qua cơ cấu điều khiển hoặc tay quay.

Vòng kín là vòng làm kín giữa thân van và đĩa van khi van thực hiện quá trình đóng van bướm hoàn toàn.

b) Nguyên lý hoạt động

Khi tiến hành quay tay quay theo ngược chiều kim đồng hồ là thực hiện quá trình mở van. Ngược lại khi quay tay quay theo cùng chiều kim đồng hồ là hiện quá trình đóng van. Việc đóng mở chỉ cần quay tay quay hoặc điều khiển cơ cấu đóng ở mọi góc độ.

c) Các loại van bướm phổ biến

• Van bướm inox 304, 316 ( van bướm vi sinh )
• Van bướm thân gang đĩa inox 304
• Van bướm thép ( van bướm áp suất cao )
• Van bướm nhựa ( van bướm chịu hóa chất )
• Van bướm Hàn Quốc
• Van bướm Đài Loan
• Van bướm Trung Quốc
• Van bướm Mlaysia
• Van bướm Nhật Bản
• Van bướm Thổ Nhĩ Kỳ
• Van bướm Samwoo, SW
• Van bướm ARV
• Van bướm FAF. EKO…
• Van bướm tín hiệu điện
• Van bướm vi sinh
• Van bướm kèm công tắc giám sát.
• Van bướm tay gạt
• Van bướm tay quay, vô lăng

3. Van Điều Khiển

a) Định nghĩa

Là loại van tự động điều chỉnh vị trí cửa van thông qua thiết bị điều khiển. Nhiều loại van điều khiển bằng tay có thể lắp đặt thêm cơ cấu dẫn động vào thân van để trở thành van điều khiển.

Có hai loại van điều khiển là: Van điều khiển khí nén và van điều khiển điện.

b) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cơ cấu dẫn động: là một thiết bị dùng trong van điều khiển để dẫn động cần van ứng với tín hiệu phát ra từ thiết bị điều khiển.

Thiết bị điều khiển: là thiết bị tự động điều chỉnh vị trí của van điều khiển. Thiết bị điều khiển sử dụng năng lượng không khí nén, áp suất thủy lực hay năng lượng điện để truyền tín hiệu tới cơ cấu dẫn động.

Cơ cấu định vị: là thiết bị trợ giúp cho cơ cấu dẫn động di chuyển cần van vào đúng vị trí. Van điều khiển được sử dụng tại những vị trí đòi hỏi phải có sự điêu khiển tự động.

Phần thân van của loại van điều khiển này tương tự như van bướm, nhưng cần van chuyển động nhờ cơ cấu dẫn động thay cho tay quay và thang chỉ vị trí. Cơ cấu dẫn động nhận các tín hiệu điều khiển từ thiết bị điều khiển. Những tín hiệu này sẽ tự động làm thay đổi vị trí cửa van.

Cơ cấu dẫn động bằng khí. Trong cơ cấu dẫn động có một màng ngăn kín khí và một lò xo. Cơ cấu dẫn động nhận khí nén hay tín hiệu từ thiết bị điều khiển. Trong loại van này có cơ cấu dẫn động sử dụng khí nén để di chuyển cần van điều khiển.

Khí nén được đưa vào phía trên màng ngăn, vì thế áp lực của khí nén sẽ đẩy màng ngăn xuống và ngược lại lò xo luôn có xu hướng đẩy màng ngăn lên. Khi áp suất của không khí thắng lực đẩy lên của lò xo thì cần van sẽ bị đẩy xuống và van đóng lại. khi tăng áp suất không khí nén trên màng ngăn sẽ làm cho van đóng lại.

Cơ cấu định vị của van (Valve Positioner): Đôi khi tín hiệu không khí nén từ thiết bị điều khiển không đủ để vận hành van một cách nhanh chóng hoặc giữ van ở vị trí mong muốn. Trong những trường hợp này, van được nối với cơ cấu định vị để trợ giúp cho cơ cấu dẫn động di chuyển hay giữ cần van ở đúng vị trí.

c) Các loại van điều khiển:

• Van bướm điều khiển khí nén
• Van bướm điều khiển bằng khí nén
• van bướm khí nén
• Van bướm điều khiển điện
• Van bướm điều khiển bằng điện
• Van bướm điện
• Van bi đìều khiển khí nén
• Van bi điều khiển điện
• Van cầu điều khiển khí nén
• Van xiên điều khiển khí nén
• Van điện từ

4. Van một chiều (Check valve)

a) Định nghĩa

Van một chiều là thiết bị bảo vệ đường ống dẫn, cho phép dòng chất lỏng-khí đi qua chỉ theo 1 hướng nhất định và ngăn cản dòng theo hướng ngược lại. Van một chiều được sử dụng để bảo vệ các thiết bị của mạch thủy lực như ống dẫn, máy bơm, bình chứa, … Ngoài ra van một chiều còn có tác dụng ngăn ngừa sự mất mát chất lỏng-khí khi có sự cố rò rỉ, hỏng hóc ống dẫn.

Chức năng quan trọng của van một chiều đó là đảm bảo chế độ vận hành chuẩn của cả hệ thống. Khi có sự cố tụt áp tại một máy bơm, nếu không có van 1 chiều lớp ở cửa đẩy của máy bơm đó thì một phần lưu lượng chất lỏng có thể chảy ngược về máy bơm bị tụt áp. Điều này không có lợi trong quá trình vận hành hệ thống.

b) Cấu tạo

Các dạng chính của Van một chiều gồm: Dạng trượt và dạng cửa xoay .

Các bộ phận chính của van: phần tử trượt –dạng trượt (cửa xoay – dạng cửa xoay), mặt đế đỡ, phần tử trợ lực (lò xo,then, …).

Dạng trượt gồm các bộ phận chính:

• Spring retainer: bộ phận giữ lò xo lại
• Spring: lò xo
• Disc: đĩa
• Body: thân van

So với các dạng van một chiều khác, van một chiều dạng trượt có cấu trúc đơn giản hơn nhiều. Nhờ vậy, nó đảm bảo độ tin cậy khi làm việc, nhưng cũng vì thế mà van một chiều dạng trượt dễ bị tắc nếu chất lỏng cần không được lọc kỹ.

Về mặt cấu trúc van một chiều dạng trượt luôn đảm bảo trục đường ống dẫn vuông góc với trục của mặt đế đỡ. Thường thì phần tử trượt nằm trên đĩa đỡ nhờ chính khối lượng của nó, nhưng như vậy luôn phải đảm bảo van được lắp đặt nằm ngang.

Dạng cửa xoay gồm các bộ phận chính:

• Cover: mặt che (đậy)
• Hige pin: chốt bản lề
• Disc: đĩa
• Seat ring: vòng đệm đế
• Body: thân van

Điểm đặc trưng của van một chiều dạng cửa xoay đó là trục của mặt đế đỡ luôn trùng với trục đường ống dẫn chất lỏng-khí. Khi không có dòng chất lỏng-khí tới van, mặt đế đỡ được đóng kín bởi cửa xoay. Khi có dòng chất lỏng-khí tới van, cửa xoay quay quanh trục tạo khe hở cho phép chất lỏng-khí đi qua van. Khi ngắt dòng qua van cửa xoay quay trở về vị trí đóng nhờ khối lượng của chính nó.

Ở dạng van nằm ngang, trục quay của cửa xoay được thiết kế cao hơn so với trục đường ống, để đảm bảo cửa sập quay về vị trí đóng khi không có dòng. Tại thời điểm ngắt dòng qua van, cửa xoay từ vị trí mở quay về vị trí đóng, với những van có kích thước lớn, có thể tạo ra va đập thủy lực giữa cửa xoay và mặt đế đỡ.

Về nguyên tắc lắp đặt: Van một chiều dạng trượt được lắp trên đoạn ống dẫn nằm ngang. Van một chiều dạng cửa xoay có thể lắp trên đoạn ống dẫn nằm ngang hoặc thẳng đứng.

c) Nguyên lý hoạt động

Khi không có dòng chất lỏng-khí chảy qua van một chiều, cửa xoay của van dưới tác dụng của trọng lượng chính nó hoặc lực lò xo được giữ chặt ở ví trí “Đóng”.Khi xuất hiện dòng chảy đến van, cửa xoay dưới tác động của năng lượng dòng chảy bị đẩy khỏi vị trí đóng và cho phép dòng chảy đi qua van.

Tại thởi điểm vận tốc dòng chảy về không, phần tử trượt (hay cửa xoay) quay về vị trí đóng, áp suất cửa ra của van tác động lên phần tử trượt giữ chặt phần tử trượt ở vị trí đóng và ngăn cản dòng chảy về hướng cửa vào của van. Như vậy sự hoạt động của van một dưới tác động của chất lỏng-khí.