Ngày nay khí nén được sử dụng rất phổ biến trong thương mại, công nghiệp, và các nghiên cứu ứng dụng, do có nhiều ưu điểm nhất định. Trong hệ thống khí nén có rất nhiều các thiết bị nhưng không thể thiếu các van điều hướng.
Vậy van điều hướng khí nén là gì? Hoạt động ra sao chúng ta hãy cùng tìm hiều qua bài này nhé.
Van điều hướng khí nén là gì? Pneumatic valve là gì?
Van điều hướng khí nén tiếng Anh: Pneumatic valve, là thiết bị chịu trách nhiệm kiểm soát áp suất, tốc độ, lưu lượng và điều khiển dòng khí nén trong hệ thống khí nén. Van được phân chia thành nhiều loại, mỗi loại có cấu tạo và đặc điểm vận hành riêng, phù hợp với từng yêu cầu của hệ thống.
Trong một hệ thống khí nén hoàn chỉnh thì van đóng vai trò cơ cấu. Người ta phân chia van thành 3 loại dựa trên cách thức tác động: Van khí nén điều khiển cơ học, van điều khiển bằng điện và van điều khiển bằng khí.
Sau đây chúng ta đi tìm hiểu về từng loại van này.
Van khí nén điều khiển cơ học
Là loại van mà các hoạt động dựa vào lực cơ học hoàn toàn. Chức năng của van đó là cung cấp, phân phối và điều khiển khí nén, qua van đi vào hệ thống để cung cấp cho các thiết bị chấp hành như xi lanh hay bộ lọc hoạt động theo yêu cầu.
Với một số van khí nén điều khiển cơ học đặc biệt cũng có các cửa van và vị trí làm việc đa dạng: 4/2, 3/2, 5/3, 5/2 tương tự như với loại van điện từ solenoid. Van chuyên dùng cho các loại xi lanh nhỏ với hoạt động riêng biệt.
Lực cơ học tác động lên van có thể thông qua nhấn nút, gạt cần qua lại, gạt cần lên xuống, bàn đạp…
Nguyên lý hoạt động
Van có nguyên lý hoạt động đơn giản. Sau khi đấu nối và lắp van vào đường ống, vào các vị trí được định sẵn. Tùy thuộc vào loại van gạt hay nút nhấn hay đạp chân mà ta tác dụng một lực vừa đủ. Lực truyền đến trục van làm trục xoay.
Cửa van chuyển đổi trạng thái từ đóng sang mở cho dòng khí nén đi qua hay ngược lại. Khi thôi tác dụng lực, van trở về trạng thái ban đầu.
Các loại van khí nén điều khiển cơ học
Một số loại van khí nén điều khiển bằng cơ mà ta thường gặp như:
+ Van cầu tay gạt, van bi gạt tay.
+ Van nhấn nút dạng bánh xe, van nhấn nút.
+ Van đạp chân.
Van cơ khí nén có xuất xứ: Hàn Quốc, Đài Loan, Nhật Bản, Trung quốc, Đức, Việt Nam.
Van được chia làm 2 phần đó là thân van và phần tác động. Người ta thường chọn thép, inox để sản xuất van. Nó sẽ giúp van hạn chế ăn mòn, oxi hóa, van cứng cáp, chống va đập tốt.
Van khí nén điều khiển bằng điện
Van có cấu tạo được phân làm 2 phần: thân van và đầu điện. Đầu điện có vỏ nhựa bao bọc lõi dây đồng bên trong. Có 4 loại đầu điện với điện áp để khách hàng chọn: 12v, 24v, 110v, 220v.
Thân van được làm bằng thép, bố trí cửa van và các vị trí làm việc. Hai bộ phận này được nối với nhau bằng trục.
Chức năng của van đó là đóng mở cửa để cung cấp khí nén, phân phối, đảo hướng và kiểm soát dòng lưu chất qua van theo yêu cầu của người vận hành, đáp ứng nhu cầu công việc của thiết bị cơ cấu trong hệ thống.
Qua van, khách hàng có thể dễ dàng thay đổi, điều chỉnh cơ cấu chấp hành, cụ thể là xi lanh khí: vuông, tròn, compact, hai ty, ba ty…
Nguyên lý hoạt động van điều khiển bằng điện
Muốn van khí nén điều khiển bằng điện hoạt động thì phải lắp đúng chiều, đúng vị trí và điện áp. Khi cung cấp dòng điện vào van, lõi đồng sẽ sinh từ trường và tạo nên lực để truyền đến thân van qua trục. Lực sẽ tác động đến lò xo, piston trong van làm cửa van đóng mở đối với van 2 cửa, đảo chiều và chuyển đổi trạng thái, vị trí đối với van 3/2, 4/2, 5/2, 5/3.
Ngắt điện, từ trường không được sinh ra, không còn lực để tác động lên cửa van. Trong vòng 2-3s, van sẽ về trạng thái ban đầu.
Phân loại van khí nén điều khiển bằng điện
Chúng ta phân chia van khí nén điều khiển bằng điện theo rất nhiều tiêu chí, căn cứ. Đây cũng chính là loại van đa dạng, phong phú nhất hiện nay.
Theo điện áp: Van 24v, van 12v, van 220v, van 110v.
Theo số đầu điện: Van 1 đầu điện, van 2 đầu điện.
Theo số cửa van: Van 2 cửa, van 3 cửa 2 vị trí, van 4 cửa 2 vị trí, van 4 cửa 3 vị trí, van 5 cửa 2 vị trí, van 5 cửa 3 vị trí.
Van điều khiển bằng khí
Van điều khiển bằng khí nén là loại van mà hoạt động đóng mở cửa van, điều khiển dòng khí được thực hiện hoàn toàn bằng áp suất của khí nén.
Cấu tạo của van này khá đơn giản với thân van được bố trí các cửa, vị trí làm việc. Van có dạng hình hộp chữ nhật, được làm bằng thép.
Khí nén có áp suất sẽ được cung cấp vào van. Áp lực sẽ tác động đến lò xo trong van và các cửa van sẽ đóng mở theo như thiết kế để dòng khí nén đi vào hệ thống.
Ngắt dòng khí nén thì cũng có nghĩa là cửa van đóng lại, van về trạng thái bình thường.
Bên cạnh đó, có van khí nén điều khiển bằng khí với cấu tạo khác biệt: Van cơ và phần điều khiển. Phần điều khiển này chịu tác động bởi khí và áp suất sẽ truyền đến trục và tác động làm trục bên trong van xoay mở cửa cho dòng khí đi qua.
Trên thị trường, van khí nén điều khiển bằng khí có nhiều loại: van bi, van bướm, van cầu hay van khí.
Tuy nhiên về cơ bản, hoạt động của nó giống với loại van khí nén điều khiển bằng khí kia.
Van điều khiển bằng khí nén sẽ không phải tốn sức lực như van cơ hay tiêu tốn điện năng như van điện từ. Đây là một trong những ưu điểm nổi bật của loại van này. Nhưng nó vẫn có những nhược điểm, lớn nhất vẫn là người dùng phải cung cấp khí nén đủ áp lực, liên tục trong thời gian van làm việc.
Trong 3 loại van: van khí, van điện từ, van cơ thì van cơ được khách hàng đánh giá dễ sử dụng nhất. Tuy nhiên, van điện từ lại là van thông dụng trong công nghiệp vì nó có thể hoạt động với tần số cao, thời gian nhanh, độ chính xác cao, tiết kiệm nhân công.
Tất cả các van khí nén đều cần đến phụ kiện: co nối, ống dẫn khí, đầu nối nhanh, ốc bít, giảm thanh…
Các loại van khí nén nói riêng hay thiết bị khí nén nói chung đều có ứng dụng rất phong phú, không chỉ trong sản xuất thủ công nghiệp, công nghiệp mà còn trong đời sống hàng ngày.
Van bướm khí nén dùng trong ngành sản xuất ô tô, lắp ráp linh kiện điện tử, dệt may, chế biến nông lâm sản, đóng gói xuất khẩu, chế biến gỗ, sản xuất giấy, sản xuất hóa mỹ phẩm, luyện kim…
Trong dân dụng, van khí dùng sửa chữa ô tô – xe cơ giới, xử lý rác thải, sản xuất nông ngư cụ, vệ sinh thổi bụi, bơm xe…
Phân loại van điều hướng khí nén
Van khí nén 2/2
Van 2/2 hay còn được nhiều người gọi với tên là van phân phối hai cổng. Van được lắp và dùng cho những hệ thống khí nén đơn giản.
Van khí nén 2/2 có cấu tạo: 1 thân và 1 coil điện. Thân của van 2/2 sẽ được thiết kế có 2 vị trí và 2 cửa khí: 1 cửa khí vào và 1 cửa khí ra.
Thông thường, thân van được làm bằng đồng hoặc inox để hạn chế tình trạng bị khí nén ăn mòn. Coil điện có 4 loại: 12v, 24v, 110v, 220v để khách thay thế, sử dụng cho van 2/2.
Chúng ta có thể hiểu hoạt động của van khí nén 2/2 như sau: Ban đầu, cửa van sẽ ở trạng thái bị chặn đóng và dòng khí nén không đi qua van. Khi có điện năng cấp vào van, từ trường được sinh ra sẽ tạo lực để tác động lên van, khí nén đi vào cửa 1 và thoát ra ở cửa 2. Khi ngắt điện, mọi hoạt động của van sẽ trở về trạng thái ban đầu một cách nhanh chóng.
Tương tự như vậy với van khí nén 2/2 cơ, chỉ riêng đối với van 2/2 cơ học có đầu dò sẽ thay đổi một chút. Loại van này thường được lắp đặt khi cần đóng mở cung cấp hơi, khí, gas trên đường ống…
Van khí nén 3/2
Van điện từ khí nén 3/2 hay còn gọi là solenoid vale 3/2 là một loại van mà chúng ta dễ dàng tìm kiếm tại các cửa hàng, đại lý hay công ty kinh doanh thiết bị khí nén.
Vậy van khí nén 3/2 là gì? Đây là van đảo chiều khí nén dùng để cung cấp và điều khiển dòng khí nén, hơi đi qua van. Van được vận hành dựa trên cuộn coild, làm đóng mở các cửa van và chuyển đổi vị trí cũng như chức năng của các cửa.
Ngày nay, hầu hết các hãng kỹ thuật đều đơn giản hóa các loại van để phù hợp với việc di chuyển, lắp đặt sử dụng.
Cấu tạo của van 3/2 tương đối giống 2/2 khi có thân van và coil điện. Thân van sẽ có 2 vị trí truyền động và 3 cửa: cửa cấp khí nén vào, cửa khí nén làm việc, cửa xả khí nén.
Tuy nhiên, khách hàng có thể lựa chọn loại 1 đầu điện, 2 đầu điện hoặc van 3/2 thường đóng (Normally close – NC), 3/2 thường mở (Normally open) tùy theo yêu cầu.
Cụ thể chúng ta lấy ví dụ tiêu biểu là van khí nén 3/2 smc: Khi ở trạng thái bình thường, cửa khí 1 bị chặn đóng, cửa khí số 2 và số 3 thông nhau.
Khi dòng điện được đi vào van, coil điện sinh ra từ trường tạo lực để tác động đến thân van làm đảo chiều. Cửa khí 1 của van sẽ thông với cửa số 2, cửa số 3 bị chặn lại và dòng khí đi qua cửa van số 1, lên cửa 2 và qua van. Khi ngắt điện, trong vòng 1-2s, van sẽ trở về trạng thái ban đầu.
Thiết bị này đã trở thành một phần không thể thiếu trong các dây chuyền, mạch
Van khí nén 4/2
Van 4/2 là loại van đảo chiều tuy ít thông dụng hơn các loại van còn lại nhưng nó vẫn được dùng trong hệ thống khí nén tác động đơn.
Van khá đơn giản với thân van và đầu điện. Thân van sẽ có 4 cửa khí và 2 vị trí. Các cửa đó là: 1 cửa khí vào, 2 cửa khí làm việc để kết nối cửa khí xi lanh, 1 cửa khí xả.
Khi chúng ta cung cấp điện cho van, lực được sinh ra từ trường sẽ tác động làm cửa khí vào số 1 mở, khí nén sẽ đi đến cửa làm việc số 1. Sau khi thực hiện nhiệm vụ thì về tại cửa làm việc số 2 và đi ra ngoài qua cửa xả.
Mọi hoạt động của van sẽ trở về ban đầu khi ngắt kết nối điện hoặc thôi tác dụng lực đối với van cơ 4/2.
Van khí nén 5/2
Chúng ta thường bắt gặp van khí nén 5/2 trên các hệ thống xi lanh, ben hơi 2 chiều hoặc một số bộ điều khiển khí nén.
Van điện từ khí nén 5/2 được phân chia thành 2 loại đó là: Van 5/2 một đầu điện, van 5/2 hai đầu điện. Dù là loại nào thì kết cấu van vẫn chỉ bao gồm: thân van, đầu điện và trục nối.
Tuy nhiên ở thân van sẽ có 5 cửa khí: 1 cửa đưa khí vào, 2 cửa khí xả, 2 cửa khí làm việc kết nối với 2 cửa khí xi lanh và 2 vị trí truyền động.
Ở trạng thái bình thường có nghĩa khí nén không được đi qua van, các cửa 1 thông cửa số 2, cửa số 3 đóng, cửa 4 thông với cửa số 5.
Khi cấp nguồn điện 12v, 24v hoặc 110v, 220v thì lập tức cửa 1 thông với cửa số 4, cửa số 2 thông với cửa số 3, cửa số 5 bị đóng, khí sẽ đi qua van đến xi lanh.
Với loại van 5/2 một đầu điện, khi ta cấp điện thì van sẽ đảo chiều, ngưng cấp thì van sẽ về nguyên trạng thái ban đầu.
Với loại van điện từ khí nén 5/2 có hai đầu điện thì khi ta cấp điện ở 1 đầu, ty xi lanh sẽ đi ra. Nếu cấp điện ở đầu số 2, ty của xi lanh khí sẽ rút về nhanh chóng.
Chính vì thế mà van khí 5/2 là loại van đảo chiều được sử dụng rộng rãi nên giá van khí nén 5/2 khá phải chăng, phù hợp với nhu cầu mua và sử dụng của mọi đối tượng khách hàng.
Van khí nén 5/3
Van 5/3 có nhiều loại: như van gạt tay 5/3, van điều khiển khí nén 5/3 tuy nhiên dễ sử dụng và điều khiển nhất đó chính là van điện từ khí nén 5/3.
Tương tự như với van 5/2, van khí 5/3 có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ với thân và đầu điện. Tuy nhiên, van có 3 vị trí và 5 cửa: cửa khí vào, 2 cửa làm việc và 2 cửa xả.
Van khí nén 5/3 được đánh giá là thiết bị phù hợp để điều khiển xi lanh đơn, xi lanh kép và các loại động cơ khí nén khác.
Ở trạng thái bình thường, tất cả các cửa van 5/3 đều đóng. Khi cung cấp điện thì cửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa xả 5 bị chặn.
Để điều khiển van khí nén 5/3 vận hành tự động nhằm tiết kiệm thời gian và nhân công cũng như đảm bảo tuần suất làm việc cao, khách hàng có thể sử dụng timer hẹn giờ đóng ngắt điện hoặc các cảm biến xi lanh được lắp trên thân xi lanh.
Với khả năng cung cấp lượng khí nén chính xác, kiểm soát hướng đi của khí chặt chẽ, van khí nén được tin tưởng lắp đặt trong các hệ thống lò hơi, hệ dây chuyền đóng gói, máy in ấn, sản xuất nồi hơi, máy siết ốc, hệ thống điều hòa, hệ thống vệ sinh, máy nén khí…
