Trong đời sống hằng ngày hay trong công nghiệp, chúng ta đã được nghe đến van điều khiển khí nén. Vậy cấu tạo, nguyên lý hoạt động ra làm sao? Vậy hãy cùng KV247 tìm hiểu để giải đáp thắc mắc nhé.
Van Bi Điều Khiển Khí Nén Là Gì?
Van bi điều khiển khí nén được thiết kế kiểu thân van cơ học, bộ điều kiển khí nén. Điều này sẽ giúp van làm việc tự động, tiết kiệm thời gian, nhân công, đặc biệt đảm bảo an toàn kể làm việc trong môi trường độc hại.
Các ứng dụng chọn van để đóng mở, cấp và phân phối dòng lưu chất thông qua bộ điều khiển bằng khí nén. Van có hai cách thức hoạt động là tuyến tính hoặc đóng/mở. Kích thước từ DN15 đến DN200, kiểu thiết kế hai mảnh, ba mảnh tuỳ vào ứng dụng để lựa chọn theo ý của bạn.
Van được dùng trong các hệ thống nước thải, ga, xăng dầu, hơi, khí đốt, dược phẩm … tuỳ thuộc vào các ứng dụng và môi trường sử dụng.
Cấu Tạo Van
Cấu tạo van bao gồm 2 phần:
- Phần điều khiển khí nén
- Phần van cơ
Bộ Điều Khiển Khí Nén
Bộ điều khiển khí nén có vở làm từ hợp kim nhôm, đảm bảo tiêu chuẩn chống nước, chống thấm IP67. Tuỳ theo ứng dụng mà bộ điều khiển có thể được phủ 1 lớp tĩnh điện.
Người dùng có thể lựa chọn bộ tác động đơn hoặc bộ tác động kép để lắp cho van bi khí nén. Tuy chúng có khác nhau về cấu tạo và nguyên lý nhưng cả 2 điều có chung mục đích giúp cho chúng ta điều khiển van tự động.
Thân Van
Thân van sẽ có những bộ phận sau
- Bộ phân bi van: Nó được chứa trong thân van, bi được làm từ nhựa hoặc inox. Chất liệu bi van sẽ phụ thuộc vào chất liệu sản xuất thân van
- Thân van bi: Chất liệu đa dạng như gang, inox (304, 316), đồng, nhựa … Ngoài van thì sẽ thiết để lắp ren vặn hoặc lắp bích. Văn lắp bích dùng cho hệ thông lớn ngược lại lắp ren dùng cho van nhự van có kích thước nhỏ.
- Trục van bi: Trục cần cứng nên có thể làm từ inox hoặc từ hợp kim cứng hạn chế ăn mòn. Nó khá quan trọng vì nó nhận lực và truyền lực đến van
- Gioăng phớt làm kín: Chức năng là làm kín, cho cho rò rỉ lưu chất, áp suất ra ngoài van trong trạng thái đóng. Chất liệu của nó là cao su EPDN hoặc Teflon sao cho mềm dẻo, linh hoạt ngay cả khi hoạt động trong môi trường hoá chất độc hại.
Nguyên Tắc Hoạt Động
Nguyên tắc hoạt động của van là khi van đóng, mở của các loại tác động đơn và tác động kép.
Tác Động Đơn
Quá trình mở: Van điện từ làm việc, cấp khí nén vào buống 1 của xi lanh. Áp lực đấy piston di chuyển tịnh tiến về 2 phía. hai thanh răng của 2 piston sẽ tác động lên trục răng và tạo ra những chuyển động quay 1 góc đến vị trí 90 độ. Trục răng nối với trục van do đó làm cho van xay góc 1/4
Khi van điện từ không cấp khí nén thì nó sẽ mở lỗ thoát khí, sau đó nó đi ra mỗi trường bên ngoài. Lúc này thì piston không bị tác đọng của lực khí nén. Lực của lò xo tại buồng 3, buồng 2 nén piston di chuyển tịnh tiến sao cho gần nhau. Hai thanh răng của 2 piston tác động lên trục răng để tạo ra chuyển động quay 1 góc về vị trí 0 độ. Trục răng sẽ kết nối với trục van, xoay ngược bi van góc 1/4 để đóng
Tác Động Kép
Quá trình mở của van tác động kép tương tự như với tác động đơn. Quá trình đóng bắt đầu khi van điện từ không cấp khí nén vào buồng, lỗ thoát khí cho khí xả ra bên ngoài. Nó cấp khí nén vào buồng số 2 và số 3, lúc này hai piston chịu ấp xuất của khí nén sẽ chuyển động tịnh tiến gần nhau.
Hai thanh răng của hai piston tác động lên trục răng tạo ra chuyển động quay 1 góc đến vị trí 0 độ. Trục răng sẽ kết nối trục van, van bi xoay loại 1 góc 1/4.
Thông Số Kỹ Thuật
- Tên gọi: Van bi điều khiển khí nén
- Chất liệu: Inox, gang, nhựa, gang dẻo …
- Chất liệu đầu khí nén được làm bằng hợp kim nhôm
- Chất liệu đĩa, trục là Inox
- Chất liệu gioăng, đệm: EPDM, Teflon, Inox, Viton
- Dải nhiệt độ làm việc: -20ºC ~ 250ºC
- Môi trường làm việc: Hơi, khí nén, nước, ga …
- Kiểu lắp ghép: Ren hoặc bích
Phân Loại
Theo Kiểu Nối (Ghép)
Lắp Ren
Van bi điều khiển khí nén có dạng nối lắp ren thì thường sẽ là loại nhỏ, kích thước chỉ từ DN 15 đến DN65. Loại van bi có kiểu kết nối thường được lắp đặt trong những hệ thống trung bính, nhỏ. Ưu điểm của van lắp ren là đơn giản, trọng lượng nhẹ, lắp đặt thanh, thao tác thuận tiện
Lắp Mặt Bích
Đối với những hệ thống có quy mô lớn thì van bi điều khiển bằng khí nén loại lắp mặt bích được khuyến khích dùng. Mặt bích của van được sản xuất theo tiêu chuẩn và rất đa dạng vì thế chỉ cần xem xét tiêu chuẩn hệ thống như thế nào thì chọn mặt bích như thế đấy. So với lắp ren thì lắp mặt bích sẽ an toàn, chắc chắn hơn.
Theo Cấu Tạo Thân Van
Van Bi 3 Mảnh
Cấu tạo của van bi này là 3 mảnh riêng biệt với nhau. Khi chúng ta muốn lắp lại thì cần có ốc vít, bulong. Những van 3 ngã này thì nó tạo điều kiện để tháo lắp linh kiện bên trong 1 cách dễ dàng. Hệ thống làm việc thường xuyên thì dùng van 3 mảnh sẽ thích hợp hơn.
Van Bi 2 Mảnh
Van 2 mảnh là loại van có cấu tạo thân từ 2 mảnh, được kết nối với nhau bằng ốc xiết chặt lại. Van này dùng cho những công việc có dòng lưu chất lớn chảy qua hoặc áp lực cao.
Van Bi Đa Cửa
Dòng van bi này sẽ có nhiều cửa để dòng lưu chất đi ra. Nó sẽ dùng cho những hệ thống mà nguồn chất thường thay đổi, hướng đi ra cũng thay đổi và xuất hiện sự pha trộn lưu chất. Van bi 2 cửa, 3 cửa, 4 cửa, riêng loại 4 cửa thì nó là van tuyến tính
Theo Chất Lượng
Van Bi Nhựa
Van được làm từ nhựa chuẩn nhựa PVC, UPVC. Nó có độ cứng cáp cao, giá thành thì chắc chắn sẽ cao hơn so với van inox. Van dùng được trong môi trường có tính ăn mòn cao như: axit, kiềm… để chống gỉ sét, ăn mòn.
Van có áp lực làm việc tối đa PN16. Kiểu lắp: Ren – rắc co (cả 2 đầu bằng rắc co). Nhiệt độ làm việc: từ 0 độ đến 80 độ C. Các kích cỡ ống: DN15, DN20, DN25, DN32, DN40, DN50
Van Bi Inox
Điều đầu tiên phải nói đó chính là chất liệu van, 100% làm từ inox 304 hoặc 316, đệm gioăng làm kín là EPDM, teflon. Kích thước van dao động từ DN15 đến DN1500, áp suất khí nén: từ 1 đến 10 bar, nhiệt độ làm việc van bi: -20 đến 250 độ C. Bộ điều khiển khí nén làm từ hợp kim nhôm. Thân van: 2 mảnh, 3 mảnh hoặc 2 ngã hoặc 3 ngã.
Theo Xuất Xứ
Nhật Bản
Nhật Bản sẽ mang đến cho các khách hàng những van bi khí nén chất lượng cao, đạt tiêu chuẩn kỹ thuật như: Kitz, Ashahi…Các van Nhật thì có giá thành cao hơn các loại van còn lại.
Hàn Quốc
Các van bi đến từ hãng Alohan, KosaPlus, Sypa… của xứ kim chi Hàn Quốc tuy còn xa lạ với nhiều khách hàng Việt Nam nhưng trên thế giới thì nó tạo được sự tin tưởng lớn không chỉ về chất lượng vận hành mà còn về độ bền, thẩm mỹ. Nhưng do xuất xứ chính hãng, rõ ràng và hiệu quả làm việc tốt nên giá thành cao hơn so với van Đài Loan, Trung Quốc.
Đài Loan
Van bi khí nén Đài Loan là những loại như: Geko, Jaki, Haitima… Van này được khách hàng đánh giá tốt bởi nó chất lượng, giá thành rẻ, độ bền cơ học cao, có thể tạo được momen xoắn lớn, phổ biến trên thị trường nên dễ dàng tìm mua.
Theo Dạng Đóng Mở
Dạng ON/OFF
Van này sẽ vận hành với 2 góc đã cài đặt sẵn là: đóng hoàn toàn, mở hoàn toàn. Van bi khí nén on/off chỉ dùng cho những hệ thống đơn thuần: đóng hoặc mở mà không dùng thêm chức năng điều tiết dòng chất.
Dạng Điều Khiển Tuyến Tính
Van bi khí nén tuyến tính là nó được điều khiển hoạt động theo nhiều góc độ khác nhau thông qua bộ điều khiển tuyến tính.
Nó nhận tín hiệu 4 – 20 mA để điều khiển vận hành van bi, lúc này van làm việc chính xác và phân chia dòng chảy theo tỉ lên %.
Khi van bi khí nén đã hoạt động đạt góc đóng mở đúng với yêu cầu thì điều khiển tuyến tính báo tình trạng hiện tại của van và gửi về tủ điều khiển để người vận hành nắm được trạng thái đóng mở.
Theo Kiểu Tác Động
Van Bi Điều Khiển Khí Nén Tác Động Đơn
Nó có vật liệu là inox 304, 316, bộ khí nén làm từ hợp kim nhôm. Van đạt tiêu chuẩn IP67. Đệm làm kín: Teflon. Áp suất khí nén: 0-8bar, áp suất làm việc của van: PN16, PN25. Nhiệt độ bộ khí: -20 đến 60 độ C, nhiệt độ của lưu chất qua van cho phép: 0-180 độC. Thời gian đóng mở ngắn, chỉ khoảng 1 giây.
Van Bi Điều Khiển Khí Nén Tác Động Kép
Nhìn chung, van được làm từ inox 316, 304 và làm hoàn toàn từ hợp kim nhôm với kiểu lắp ren hoặc mặt bích. Van bi tác động kép có tiêu chuẩn mặt bích: JIS, BS, ANSI, áp lực làm việc: PN16, PN25, PN40 và áp lực khí nén: 0 ~ 8 bar. Kiểu tác động là Double acting – Tác động kép.
Ứng Dụng Của Van Bi Điều Khiển Khí Nén
Van bi khí nén là loại van công nghiệp và có ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống sản xuất tự động hóa hay các đường ống cấp dẫn lưu chất. Ví dụ như:
- Xử lý nước thải, nước sạch, các bể hóa chất của nhà máy.
- Sản xuất đồ uống, nước giải khát, bia, thực phẩm.
- Có mặt trong hệ thống điện phân, mạ, sản xuất bán dẫn điện tử.
- Sản xuất cao su, hóa chất phục vụ cho ngành hóa mỹ phẩm.
Van công nghiệp dùng trên hệ thống ống dẫn. Van được đóng mở hoàn toàn tự động, thông qua tín hiệu từ bộ điều khiển khí nén mà không cần con người tác động trực tiếp. Van hiện tại có rất nhiều loại, mỗi 1 loại thì sẽ thích hợp cho các vị trí, môi chất khác nhau.
Van không chỉ dùng cho công nghiệp với các ngành sản xuất mà nó còn dùng cho viện hóa học, trung tâm nghiên cứu, viện hóa chất, phòng thí nghiệm. Van không chỉ dùng cho nước nóng, nước lạnh mà còn dùng cho hơi, khí đốt…
Ưu Nhược Điểm Van Khí Nén
Ưu Điểm
- Dễ dàng vận hành, bảo dưỡng, bảo trì cũng như thay thế nếu gặp hỏng hóc hoặc sự cố.
- Thời gian đóng mở cửa van để cấp hoặc ngắt dòng chất khá nhanh, chỉ 1-3s nên đáp ứng các công việc mà yêu cầu cao về tốc độ đóng mở.
- Tính ứng dụng rộng khắp tại hầu hết các dự án, công trình tại nước ta
- Do nhỏ gọn nên khi di chuyển, lắp đặt đều thao tác thuận tiện. Đặc biệt, van thích hợp cho các vị trí, không gian chật hẹp.
- Ngoài dùng cho nước nóng, nước sạch thì van còn dùng cho hệ thống nước thải công nghiệp, hệ thống nước sạch, hóa chất.
- Có áp suất làm việc lớn từ 0 đến 100 bar
Nhược Điểm
- Trọng lượng của van nhỏ nhẹ nên thích hợp lắp cho các hệ thống nhỏ, vừa. Tuy nhiên những hệ thống lớn nhưng cần điều tiết dòng chảy thì van bi vẫn được cân nhắc sử dụng.
- Cùng cho về giá thành thì van bi sẽ cao hơn van y xiên hay van bướm khí nén.
So Sánh Van Bi Dạng Cơ Với Van Bi Điểu Khiển Khí Nén
Van bi điều khiển bằng khí nén dùng bộ điều khiển khí để hoạt động, không cần dùng sức người. Trong khi đó, van bi dạng cơ thì nó phải dùng sức người để tác động lên tay quay hoặc tay gạt.
Van bi khí nén thì nó tiết kiệm nhân công và cả chi phí đầu tư ban đầu trong khi đó van bi cơ chỉ tiết kiệm cho con người khoản tiền đầu tư ban đầu.
Kích thước của van bi khí nén nhỏ từ DN15 – DN600 trong khi đó van bi cơ thì kích thước từ DN15 đến DN1200.
Van khí nén thì sử dụng nguồn năng lượng khí nén có sẵn trong tự nhiên, an toàn cho con người và các thiết bị trong hệ thống. Van bi cơ thì nó chỉ dùng sức con người, không dùng điện năng, khí nén nên tối ưu về chi phí hơn.
Tuy thời gian đóng mở của van bi khí nén nhanh nhưng lại tốn các chi phí nhiều hơn so với van bi cơ. Còn với van bi cơ, do dùng bằng tay nên những hệ thống cần van làm việc nhiều, liên tục thì sẽ tốn nhân công và sức lực nhiều.
Cách Lắp Đặt Van
Để lắp đặt van bi khí nén nhanh, chính xác thì chắc chắn chúng ta phải lần lượt thực hiện đầy đủ 5 bước sau:
Bước 1: Kiểm tra van
Vận hành van ở trạng thái không dòng chảy, xem van có bị kẹt khi hoạt động không? Đối với van lắp ren hoặc van lắp bích thì xem có bị bám cặn bẩn hay không, nếu có thì phải loại bỏ ngay để tránh làm hỏng gioăng, phớt.
Bước 2: Vệ sinh vị trí lắp và đường ống
Chúng ta phải loại bỏ bụi bẩn, đất cát bám trên đường ống do làm việc lâu ngày trong các môi trường, nhất là ở các vị trí tiếp nối để không gây rò rỉ van.
Khách hàng có thể dùng hóa chất tẩy rửa, sau khi vệ sinh xong thì sơn phủ 1 lớp sơn epoxy để chống oxi hóa, ăn mòn.
Bước 3: Gỡ bỏ các vết cắt, vết hàn trên ống
Tại các vết cắt, lắp ren, lắp bích để kết nối van thì bao giờ cũng có vụn chất, mảnh vỡ li ti. Chúng ta cần loại bỏ để tránh nó đi vào theo dòng khí nén gây hỏng hóc, tắc nghẽn.
Bước 4: Đưa van vào vị trí cần lắp
Đối với từng loại van như: Van lắp ren, van lắp bích, van bi nhựa thì các cố định lắp van cũng sẽ không giống nhau. Đối với van bi nhựa thì sử dụng keo nối chuyên dụng để dán ống với đường vào van. Đối với van lắp bích thì nên đặt van giữa 2 đầu mặt bích đường ống dẫn và dùng đai ốc và bulong xiết chặt. Van lắp ren thì dùng cờ lê đúng với đai ốc được thiết kế thân van và tiến hành vặn.
Bước 5: Kiểm tra
Đánh giá tổng thể xem đã lắp đặt van an toàn, chính xác hay chưa, phần quả cầu phải không bị mắc kẹt hoặc chạm vào thành ống.
