Van bướm là gì? Cấu tạo, nguyên lý và phân loại

Bạn đã bao giờ nghe đến cái tên van bướm chưa? Nếu là một người thường xuyên làm việc với hệ thống khí nén, thủy lực, nước thì chắc hẳn bạn đã quá quen thuộc với nó rồi. Bài viết hôm nay sẽ phân tích rõ hơn về loại van điều khiển khí nén này, cấu tạo và nguyên lý cũng như cách thức phân loại, lắp đặt, bảo trì.

van bướm

Van bướm là gì? (Butterfly valve)

Butterfly valve chính là tên tiếng anh của van bướm – một thiết bị chuyên dùng trong công nghiệp và đã bước đầu ứng dụng trong đời sống.

Chức năng của van này đó là: Đóng mở cửa van để cung cấp hoặc chặn dòng chất, điều tiết lưu lượng của dòng chảy môi chất trong đường ống có kích thước lớn nhỏ khác nhau. Do thiết kế van có cánh cửa lớn nên người ta gọi là van bướm. Trong công nghiệp, van dao, van cổng, van bi, van cầu tạo nên 1 hệ thống van có khả năng đóng mở nhanh và linh hoạt.

Sự phổ biến của van này nhờ vào: Cấu tạo đơn giản, khá bền và chi phí thấp nên được nhiều người chọn.

Cấu tạo van bướm

Van bướm có cấu tạo cơ bản làm 2 phần đó là: thân van và phần điều khiển. Tuy nhiên, thực tế thì có khá nhiều bộ phận.

+ Thân van: Bộ phận chịu tác động lực trực tiếp từ đường ống, thường làm bằng kim loại hoặc nhựa.

+ Đĩa van: Hay còn được gọi là cánh bướm, là một bộ phận quan trọng nhất của van bướm. Được làm từ thép, gang, inox, nhựa, nó có thể định vị ở các góc mở khác nhau giúp cho van bướm có thể điều tiết được lưu chất trong đường ống.

+ Trục van: Được làm từ hợp kim để đảm bảo độ cứng cáp, chống ăn mòn tốt. Nó chính là bộ phận kết nối và truyền lực làm việc.

+ Gioăng, phớt, đệm: Có tính chất chịu lực, mềm dẻo, đàn hồi, chống mài mòn.

+ Vòng làm kín: Chức năng của nó là làm kín thân van, đĩa van. Nó được làm từ vật liệu có tính đàn hồi cao.

+ Phần điều khiển: Đó là tay gạt, tay quay, vô lăng đối với van bướm điều khiển bằng tay, là phần điều khiển điện đối với Butterfly valve điện, và phần điều khiển khí nếu là van bướm khí nén.

cấu tạp của van bướm

Nguyên lý hoạt động van bướm

Khi chúng ta thực hiện tác động đến van bướm, có thể qua tay quay, tay gạt hoặc thông qua một hệ thống cung cấp khí nén, điện năng thì trục sẽ được truyền lực và dẫn động làm các cánh bướm của van sẽ chuyển đổi trạng thái từ đóng sang mở.

Khi van ở trạng thái đóng, đĩa van sẽ chặn ngang để ngăn dòng chất đi qua, khi lực đủ mạnh được truyền đến trục van làm đĩa van xoay 1 góc 90 độ. Van mở, dòng chất đi qua van vào đường ống để đi đến các thiết bị làm việc khác.

Một van bướm được đánh giá chất lượng khi nó đóng cửa van hoàn toàn và dòng chất bị chặn, hạn chế trên đường ống và van khi van mở thì dòng lưu chất sẽ được đi qua.

nguyên lý hoạt động van bướm

Xem thêm video:

Phân loại van bướm

Để phân chia hàng trăm loại van bướm thành những nhóm van cơ bản thì TKĐ dựa trên các yếu tố: Kiểu truyền động, kiểu lắp đặt, thương hiệu và xuất xứ, chất liệu…

Theo kiểu truyền động

Van bướm tay gạt

Chỉ cần gạt tay gạt 1 góc 90 độ là bạn đã có thể điều khiển loại van bướm tay gạt rồi đấy.

Do thiết kế và nguyên lý hoạt động nên kích thước thông dụng của van này là từ DN 50 – DN 200. Nếu kích thước van càng lớn thì yêu cầu lực tay tác động ngày càng nhiều.

+ Nhược điểm của van này: Do thiết kế ta gạt nên cần có lực lớn để tác động. Những góc mở van từ 15 độ đến 75 độ dễ bị hỏng hơn. Với những van có kích thước DN 200, DN 250 không có trợ lực nên vận hành khó khăn.

+ Ưu điểm: Van có kết cấu đơn giản, nhỏ gọn rất tiện cho việc di chuyển và lắp đặt, bảo trì. Giá thành van rẻ nên mọi người có thể đặt mua để sử dụng.

van bướm tay gạt

Van bướm tay quay

Cấu tạo của van bướm tay quay khá giống với van bướm tay gạt nhưng thay vì gạt tay để van hoạt động thì con người phải quay tay quay.

Chính vì van sử dụng cơ cấu trợ lực nên người dùng chỉ cần tác động lực vừa đủ đã có thể chuyển đổi trạng thái làm việc của van.

+ Ưu điểm: Kích thước của van lớn từ DN 50 đến DN 400 nên thường sử dụng cho đường ống cỡ lớn. Thiết kế van nhỏ gọn, đơn giản nên tiết kiệm không gian khi lắp đặt. Giá thành của van phải chăng hơn so với các loại điều khiển bằng điện, khí khác. Người dùng có thể lắp đặt, bảo trì điều chỉnh góc độ làm việc của van 1 cách dễ dàng.

+ Nhược điểm: Van sẽ không làm việc ổn định nếu áp lực cao, độ bền và tuổi thọ kém so với van bi, van cổng. Nếu thường xuyên mở cửa van góc từ 15 độ đến 75 độ sẽ rất dễ dẫn đến hỏng hóc.

van bướm tay quay

Van bướm điều khiển bằng điện

Cấu tạo của Butterfly Valve điều khiển điện bao gồm: thân van, trục van, cánh van, gioăng cao su, bu lông, ốc vít và phần điều khiển điện gồm: vỏ bảo vệ, công tắc hành trình, motor, bộ tín hiệu, bảng mạch điện…

Tương tự như với loại van quay tay ở trên thì van bướm điều khiển bằng điện cũng có những ưu và nhược điểm như:

+ Nhược điểm: Do cấu trúc và nguyên lý hoạt động mà thời gian để đóng mở van để dòng chất đi qua lâu hơn so với các van khác. Giá thành của van cũng cao hơn so với 2 loại van còn lại.

+ Tuy nhiên, nó lại có rất nhiều ưu điểm: Với tiêu chuẩn chống thấm nước IP67, van có thể làm việc tốt ở môi trường trong nhà, ngoài trời. Do không sử dụng sức người nên chi phí nhân công giảm. Nếu gặp sự cố thì tín hiệu từ van bướm điện sẽ báo về hệ thống, người quản lý chỉ cần kiểm tra, theo dõi và điều chỉnh kịp thời. Thời gian để đóng mở cửa van khá chậm  từ 10-40s nên sẽ không xảy ra hiện tượng sốc cho ống dẫn. Có rất nhiều kiểu kết nối để người dùng có thể lựa chọn.

van bướm điều khiển bằng điện

Van bướm điều khiển khí nén

Đây là một loại van khí nén rất cần thiết để xây dựng một hệ thống tự động hóa,  người sử dụng không cần trực tiếp đến vị trí của van để điều khiển van đóng mở hay bật tắc nút điện mà tín hiệu khí sẽ trực tiếp đi đến và tác động lên phần điều khiển của van.

Thông qua bộ phận điều khiển, người dùng vận hành van bướm 1 cách nhẹ nhàng và dễ dàng.

Loại van bướm khí nén sử dụng chính áp lực của dòng khí nén để vận hành van. Ưu điểm của loại van này: Thích hợp dùng cho các dây chuyền, hệ thống tự động hóa. Giá thành rẻ nên chi phí đầu tư ban đầu thấp. Thuận tiện cho việc lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau, dễ dàng vận hành.

Bên cạnh những ưu điểm nổi bật thì thiết bị này vẫn có những nhược điểm như: Giá thành của van này cao hơn so với loại van bướm điều khiển bằng cơ học.

Tuy nhiên nếu so sánh van bướm đóng mở bằng khí nén với van cầu, van bi điều khiển bằng khí thì van có tuổi thọ thấp hơn nhưng giá bán lại rẻ hơn.

van bướm điều khiển khí nén

Theo kiểu kết nối

Van bướm mặt bích

Van bướm mặt bích là loại thiết bị có thân van gắn liền với 2 mặt bích. Nhờ có mặt bích mà việc kết nối giữa van với hệ thống đường ống được thuận tiện, dễ dàng hơn, giúp van chịu được áp lực cao, đảm độ kín khít tốt.  Van bướm 2 mặt bích chuyên dùng cho môi chất là: dầu, nước, hơi, khí…

van bướm mặt bích

Van bướm tai bích (Lug Type)

Van bướm tai bích là loại van bướm có giá treo có lỗ ren, chuyên dụng để khóa ở cuối đường ống, đóng mở cung cấp và kiểm soát dòng lưu lượng. Những lỗ ren trên van giúp việc tháo và lắp van trên ống dễ dàng hơn.

van bướm tai bích

Van bướm kẹp (wafer)

Đặc điểm của loại van bướm kẹp này đó là: Van không tự kẹp tại vị trí được mà phải nhờ vào lực ép của 2 mặt bích ở 2 đầu. Việc lắp đặt van phải nhờ vào bu lông dài (giống với van bướm tai bích). Van chuyên dùng cho những đường ống với lưu lượng chất lớn nhưng lại có áp suất tương đối thấp.

van bướm wafer

Theo vật liệu chế tạo van

Gang

Đây là chất liệu phổ biến dùng để sản xuất van bướm. Chính vì thế mà giá thành của van bướm gang rẻ nhất và là lựa chọn số 1 của người dùng khi cần lắp cho hệ thống cấp nước sinh hoạt hoặc chữa cháy.

Inox

Van bướm inox 304 hay van bướm inox 316 được chọn để dùng cho những hệ thống xử lý hóa chất, nước thải thô. Vì chất liệu là thép không rỉ nên giá thành của van đắt nhất.

Thép

Van bướm thép có khả năng chịu nhiệt cao, áp lớn nên thích hợp cho những ứng dụng trong lò hơi, đường dẫn dầu thủy lực nóng.

Nhựa PVC

Tùy theo đặc tính, độ đặc loãng, nồng độ, nhiệt độ mà khách hàng chọn van bướm nhựa PVC. Ngoài nhựa PVC thì một số hệ thống chọn dùng van nhựa PP, UPVC để dùng.

van bướm tay gạt nhựa pvc

Theo xuất xứ và thương hiệu

Dựa trên nguồn gốc xuất xứ và thương hiệu van, người ta phân chia butterfly valve thành 5 nhóm van chính, bao gồm:

Đài Loan

Van bướm do hãng Emico và Jaki sản xuất có nguồn gốc Đài Loan hiện có mức giá rất phù hợp với khả năng tài chính của các khách hàng. Tuy giá thành rẻ nhưng van rất chất lượng tuy nhiên hiện nay đã xuất hiện  hàng nhái, giả mạo tràn làn trên thị trường, buộc người mua phải tìm kiếm và cân nhắc chọn nhà cung cấp kỹ.

Malaysia

Tại Việt Nam, các thiết bị kỹ thuật cụ thể là van bướm điều khiển điện đến từ Malaysia còn chưa được phổ biến như các loại van của Đức, Nhật, Hàn Quốc. Tuy nhiên dòng sản phẩm này của hãng AUT, ARV… được người dùng trên thế giới đánh giá cao về khả năng vận hành ổn định, năng suất.

Nhật Bản

Van bướm chính hãng của Toyo, Kitz là sản phẩm rất nổi tiếng không chỉ tại Nhật Bản mà còn nhiều nước trên thế giới bởi vì độ bền bỉ và chất lượng với thông số tiêu chuẩn.

Nhà sản xuất Toyo và Kitz cung cấp đầy đủ các thiết bị công nghiệp trong đó có van với chất lượng được kiểm tra nghiêm ngặt.

Hàn Quốc

Khách hàng khi có nhu cầu sử dụng van bướm, có thể cân nhắc van của hãng SW (Samwoo), Wonil đến từ xứ sở kim chi với khả năng đóng mở chính xác, nhanh chóng và giá thành phải chăng.

Wonil valve la 1 thương hiệu van uy tín được thành lập vào năm 1987, các thiết bị của hãng đều được công nhận tiêu chuẩn Iso. Samwoo thì được thành lập muộn hơn 1997 chuyên cung cấp và phân phối van công nghiệp tại Hàn.

Trung Quốc

Trung Quốc là một đất nước mới nổi trong thị trường thiết bị kỹ thuật hiện nay với nhiều công ty lớn chuyên cung cấp các loại van bướm khí nén, van bướm nước, thủy lực như: Mintai, POV…

Mintai là hãng sản xuất thiên về phát triển các thiết bị phòng và chữa cháy nổi tiếng không chỉ tại Trung Quốc mà còn trên thế giới. Trong khi đó POV là công ty chuyên cung cấp van bướm công nghiệp được thành lập từ năm 2003.

các loại van bướm

Ưu và nhược điểm van bướm

Mỗi một thiết bị, sau 1 thời gian được sử dụng sẽ có những ưu nhược điểm khác nhau. Việc nắm rõ những ưu-nhược này sẽ giúp bạn đạt được hiệu quả cao khi dùng van.

Ưu điểm

Van bướm công nghiệp nổi bật hơn nhiều loại van khác do:

+ Giá thành của van bướm thấp hơn nhiều so với các van bi, van cầu công nghiệp.

+ Có 3 phương thức vận hành van tiện lợi: bằng khí, bằng điện và bằng lực cơ học tay.

+ Cấu trúc không quá phức tạp, thiết kế nhỏ gọn nên tiết kiệm không gian. Các công tác khác như: vệ sinh, bảo trì, tháo lắp đều rất thuận tiện.

+ Van không yêu cầu phải bảo dưỡng, bảo trì thường xuyên

+ Van có nhiều kích cỡ để lựa chọn từ size nhỏ, size trung cho đến các size đại, khổng lồ phù hợp với mọi hệ thống ống dẫn công nghiệp.

+ Van sử dụng được cho các môi chất: Hóa chất lỏng, nước nóng, nước lạnh, hơi, khí nén, dầu, nhớt thủy lực.

+ Chi tiết làm kín trong van có thể được thay thế nếu như có hư hỏng nên tái sử dụng van được nhiều lần.

+ Môi trường làm việc đa dạng: trong nhà, ngoài trời, nước biển, môi trường có tính kiềm hoặc axit.

Nhược điểm

Có ưu điểm thì chắc chắn van bướm cũng sẽ có nhược điểm: Do thiết kế của mình nên van chỉ phù hợp cho điều tiết và đóng mở dòng chảy lớn, đường ống có kích thước từ trung bình trở lên.

Góc làm việc ổn định khá hẹp, nếu van mở 15 – 75 độ thường xuyên thì rất dễ bị hỏng.

Ứng dụng van bướm

Chúng ta không thể phủ nhận ứng dụng của van bướm rất rộng rãi trong các ngành sản xuất và đời sống con người hiện nay. Để khách  hàng có thể hình dung một cách cụ thể hơn thì chúng tôi sẽ nói về 5 ứng dụng phổ biến nhất:

+ Đối với nhà máy thủy điện: Van bướm có kích thước lớn sẽ được lắp đặt trên các đường ống dẫn khổng lồ trong các trạm cấp nước vì khả năng đóng mở linh hoạt, tin cậy.

+ Đối với các ứng dụng đóng mở thông thường: Thời gian đóng mở nhanh, kích thước nhỏ, không chiếm quá nhiều không gian lại rẻ nên trong bất kỳ hệ thống nào dùng vật liệu lỏng đều lắp đặt Butterfly Valve để hoạt động.

+ Đối với các tàu chở hàng trên biển: Kích thước van đa dạng nhẹ và nhỏ nên thích hợp cho đường ống lớn, đường ống nhỏ trên tàu. Nếu van được làm từ gang, inox thì có thể chống chọi với môi trường nước, nước biển mặn.

+ Trong hệ thống phòng cháy và chữa cháy: Có 3 yếu tố giúp nó có thể đáp ứng yêu cầu trong PCCC đó là nhanh chóng, bền bỉ và sử dụng dễ dàng nên xuất hiện ở các tòa nhà, khu chung cư, bệnh viện…

+ Hệ thống khí nén: Van bướm khí nén đáp ứng yêu cầu làm việc ổn định, kiểm soát tốt lượng khí ở đầu ra.

ứng dụng van bướm

Cách lắp đặt và phương pháp bảo trì

Sau khi lựa chọn được van phù hợp thì các khác hàng sẽ cần phải quan tâm đến cách lắp đặt nó.

Tiến hành kiểm tra van cũng như vị trí cần lắp đặt van để biết được đường kính, trọng lượng có phù hợp với yêu cầu hay không. Tiếp theo vệ sinh van, loại bỏ bụi bẩn bám lên van cũng như các bu lông ốc vít bị hỏng hoặc hoen gỉ. Sau đó lắp các bu lông mới sao cho chặt, đều, không nên cố gắng ép gây nên các xoắn khiến gioăng, vòng cao su có thể bị hỏng khiến rò rỉ dòng lưu chất hoặc áp.

cách lắp van bướm

Khi bảo trì: Người kỹ thuật không nên sử dụng các đòn bẩy kim loại cứng hoặc các công cụ thô để mở van, cẩn thận và nhẹ nhàng để tránh hỏng van. Đối với van bướm tay gạt hoặc van bướm tay quay thì nên vặn theo chiều kim đồng hồ để mở và ngược chiều kim đồng hồ để đóng. Nhiệm vụ của các van bướm đó là đóng mở để cung cấp hoặc chặn dòng nên không được dùng nhiều cho mục đích điều chỉnh lưu lượng của dòng chảy. Nếu vẫn tiếp tục sử dụng cho mục đích điều chỉnh thì đĩa van và chi tiết làm kín sẽ bị mòn nhanh. Các chi tiết: Hộp số, đĩa, bánh răng, trục phải được vệ sinh và bôi trơn thường xuyên.

Van phải được lắp cố định khi hệ thống vận hành. Khi có sự cố xảy ra thì phải ngừng ngay để kiểm tra và tìm cách khắc phục lỗi.

Đối với các van làm việc với tần suất thường xuyên thì sau khoảng thời gian 2 năm hoặc 3 năm nên tháo toàn bộ để vệ sinh và kiểm tra đĩa và chi tiết làm kín và đánh giá khả năng làm kín khít. Nếu các thiết bị có dấu hiệu hỏng hóc thì cần phải thay thế trước khi cho vận hành lại.

Cách lựa chọn van bướm phù hợp

Lời khuyên của chúng tôi dành cho các khách hàng đó là: Tham khảo kỹ các thông số sản phẩm và nắm vững các đặc điểm, yêu cầu vận hành của hệ thống.

+ Ở những môi trường nóng, các loại van bướm không phải là lựa chọn hoàn hảo bởi rất dễ bị biến dạng và hư hại.

+ Các chi tiết của van như: đĩa van, seal phốt, thân van phải được làm từ các chất liệu tốt, tương thích với dòng lưu chất đi qua van: nước nóng, nước lạnh, khí, dầu hoặc hóa chất…

+ Nhiệt độ, áp suất min – max, làm việc của van được hãng công bố phải phù hợp với công việc. Tránh vận hành van trong điều kiện các yếu tố này vượt quá quy định và giới hạn của van.

+ Ngoài ra, người dùng chú ý đến độ nhớt của lưu chất, vị trí lắp đặt, công suất làm việc, tốc độ của dòng chảy để có thể tìm thiết bị như ý muốn.

Trên đây là những thông tin tổng hợp về loại Butterfly Valve, hy vọng khách hàng có thể cập nhật và ứng dụng trong thực tế tốt, mang lại hiệu quả cao.