Bên cạnh van bi, van cổng, van bướm thì van cầu điều khiển khí nén cũng được rất nhiều người sử dụng. Những kiến thức về cấu tạo, hoạt động cũng như cách phân loại, ứng dụng… của van này có trong bài chia sẻ của chúng tôi hôm nay sẽ giúp quý khách có thể tự tin tìm hiểu, đặt mua cũng như sử dụng thiết bị sao cho hiệu quả nhất.
Van cầu điều khiển khí nén là gì?
Trong các hệ thống hơi, khí nén thì ngoài xi lanh đóng vai trò chấp hành quan trọng thì chúng ta cần phải nhắc đến các van làm nhiệm vụ cơ cấu.
Trong đó, van cầu điều khiển bằng khí nén được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống cung cấp dòng lưu chất.
Tên tiếng anh của nó là Controls globe valve with pneumatic actuator. Thực chất, van điều khiển khí nén này chính là một thiết bị đóng cửa – mở cửa van tự động. Nó sử dụng áp suất của khí nén để tác động lên đĩa, cửa van để kiểm soát dòng chảy.
Bên cạnh việc thực hiện đóng mở – OFF/ON thì van còn cho phép người dùng có thể kiểm soát chính xác tốc độ cũng như lưu lượng của dòng chảy. Trên mỗi van sẽ có một bộ truyền động bằng khí nén mà chúng tôi sẽ nói cụ thể hơn ở phần cấu tạo, nó sẽ làm nhiệm vụ: Sử dụng tín hiệu khí nén điều khiển việc đóng, mở van.
Cấu tạo van cầu điều khiển khí nén
Một bộ van cầu điều khiển khí nén gồm nhiều chi tiết, bộ phận như: van, phần truyền động, van điện từ, bộ định vị.
1. Van cầu
Thân van chính là bộ phận chứa đựng rất nhiều chi tiết van, là nơi tiếp xúc trực tiếp với dòng lưu chất và là nơi chịu áp lực nhiều nhất. Người ta thường thiết kế van cầu có 2 cổng vì phổ biến hơn loại van cầu 3 cổng. Van 3 cổng sẽ làm nhiệm vụ đổi hướng dòng chảy và phân chia dòng chảy theo ý muốn của người vận hành.
Van 2 cổng thì có đặc điểm: Hai cổng này có thể đối diện nhau để thông dòng chất dễ dàng, 2 cổng vuông góc với nhau hoặc tại bất kỳ vị trí nào trên thân van.
Loại van này chuyên dụng cho những dòng chất lỏng có tính ăn mòn cao, nhiệt và áp suất lớn nên người ta không lắp van theo chiều ngang mà chọn lắp kiểu xiên hoặc góc. Bởi vì khi van nằm ngang trên đường ống, dòng lưu chất sẽ bị đọng lại nếu không sử dụng nữa trong 1 thời gian dài sẽ tồn dư chất, tăng tốc độ oxi hóa hỏng van hơn.
Chất liệu để chế tạo thân van: gang, đồng, thép, inox…
2. Thiết bị truyền động bằng khí nén
Tùy theo nhu cầu của mỗi người mà khách hàng có thể chọn van cầu với bộ thiết bi truyền động dạng piston hoặc dạng màng.
Dạng piston
Nhìn chung thì bộ thiết bị truyền động dạng piston có cấu tạo cũng như hoạt động khá giống với 1 ben khí nén. Cấu tạo của nó gồm 1 piston và 1 nòng. Piston sẽ chuyển động trong nòng. Nó cho lực đẩy trục lớn hơn, hành trình dài hơn so với bô truyền động dạng màng.
Piston sẽ nói với trục của van cầu. Khi lượng khí nén cung cấp tăng dần và chiếm lấy không gian của nòng sẽ làm piston dịch chuyển lên trên làm trục van bị kéo lên và van mở. Khi khí nén bị xả ra ngoài, piston đi xuống làm trục van đi xuống và van sẽ đóng.
Người ta phân chia bộ truyền động dạng piston thành 2 loại:
+ Tác động đơn: Sử dụng áp lực khí nén cho 1 chu trình đóng hoặc mở.
+ Tác động kép: Sử dụng áp suất của khí nén cho cả chu trình mở và đóng.
Dạng màng
Đây chính là bộ truyền động tác động đơn. Cấu tạo của nó gồm: màng và lò xo. Bộ truyền động sẽ làm việc dựa trên hành trình di chuyển lên xuống của màng và lực đàn hồi của lò xo.
So với bộ truyền động bằng piston thì bộ truyền động dạng màng được sử dụng phổ biến cho các van cầu hơn vì giá thành rất rẻ, lắp đặt và sử dụng dễ dàng, thiết kế và cấu tạo của van đơn giản.
3. Bộ định vị van khí nén
Chức năng của bộ định vị van khí nén đó là định vị đĩa van dựa trên nguyên lý cân bằng theo tín hiệu khí nén nhận được.
Nhờ có bộ định vị này mà con người có thể biết chính xác vị trí của van và cấp khí cho bộ truyền động theo yêu cầu. Nhờ có bộ phận định vị mà các van cầu điều khiển bằng khí nén mới cho thể hoạt động hiệu quả, nhanh chóng.
4. Van khí nén điện từ
Van khí nén điện từ được phân chia thành nhiều loại với số cổng và vị trí làm việc khác nhau. Van điện từ 1 đầu điện, van điện từ 2 đầu điện có thể hoạt động với điện áp 12v, 24v, 110v, 220v. Khi cấp điện, dòng điện có từ trường sẽ tác động lực lên lõi van và van chuyển đổi trạng thái ngay lập tức từ đóng sang mở hoặc ngược lại. Khi ngắt điện, thời gian để van trở về trạng thái ban đầu chỉ khoảng 1-3s. Chức năng của van này đó là cung cấp và phân phối dòng khí nén có áp suất cho bộ phận thiết bị truyền động.
Nguyên lý hoạt động
Đối với van cầu điều khiển khí nén thì hoạt động sẽ được phân thành 3 kỳ chính: Mở, đóng, điều tiết. Cụ thể như sau:
Chu trình đóng van hoàn toàn
Van điện từ trong hệ thống sẽ đóng mở và phân phối dòng khí nén từ nguồn đến bộ phận truyền động của van cầu. Chính áp lực của khí nén sẽ tác động và đẩy piston hoặc màng bằng 1 lực lớn hơn, có thể thắng được lực đàn hồi của lò xo. Lúc này, màng và piston sẽ dịch chuyển theo trục van xuống đến hết hành trình và van sẽ đóng lại.
Chu trình mở van hoàn toàn
Khi ngắt dòng điện, van điện từ cũng sẽ ngừng ngay việc cấp khí nén. Lượng khí nén sẽ được xả ra môi trường bên ngoài thông qua cửa của van. Lúc này, lực đàn hồi của lò xo sẽ thắng được áp lực của khí và đẩy piston hoặc màng đi lên phía trên. Van mở.
Chu trình điều tiết (đóng hoặc mở một phần)
Đây không phải là chu trình chính, nó là phần nhỏ nằm trong chu trình đóng hay chu trình mở.
Trong chu trình này, áp lực của khí nén sẽ đẩy màng hay piston di chuyển một đoạn ngắn hơn hành trình thiết kế khi đóng hay mở hoàn toàn. Lúc này đĩa van sẽ đóng mở 1 phần để phục vụ cho việc điều tiết dòng chất đi qua van.
Các loại van cầu điều khiển bằng khí nén
Với rất nhiều loại hiện có trên thị trường, người ta quyết định phân chia thành từ nhóm van để thuận tiện cho việc chọn lựa: Theo cách điều khiển, theo vật liệu, theo kiểu kết nối…
Theo cách điều khiển
Nếu xét theo cách điều khiển thì van cầu khí nén có 2 loại:
Điều khiển khí nén ON/OFF
Đây là loại van cầu điều khiển bằng khí nén mở hoặc đóng. Điều đó có nghĩa là nếu cấp nguồn khí đến bộ phận truyền động thì van sẽ chỉ đóng lại hoặc mở ra để dòng lưu chất đi qua.
Phần thân của van này được cấu tạo bằng chất liệu: Hợp kim, thép carbon đúc, thép rèn, gang xám, thép chống nguội… với nhiệt độ làm việc 220 độ C. Van được kết nối tiêu chuẩn JIS, DIN…
Điều khiển khí nén tuyến tính
Đây là loại van cầu khí nén đóng mở linh hoạt hơn so với loại van cầu ON/OFF khi nó có thể đóng mở theo góc, điều chỉnh việc đóng mở theo ý muốn của người sử dụng.
Van có thể dùng để điều tiết dòng chất qua van hoặc đóng mở để cung cấp cho các đường ống thẳng…
Theo vật liệu
Dựa trên các vật liệu để chế tạo mà người ta có thể phân chia van cầu điều khiển bằng khí nén thành 4 loại chính như sau:
Van cầu inox
Loại van cầu inox 304, inox 316 cho độ bền rất cao với khả năng kháng ăn mòn hóa học, oxi hóa một cách tuyệt vời nhưng nó lại có giá thành cao hơn các loại van khác nên khi có nhu cầu, khách cần cân nhắc trước khi chọn lựa.
Chính vì những đặc điểm làm việc mà van cầu inox được lựa chọn để dùng trong các môi trường hóa chất, axit, gas, khí nén, hơi…
Van cầu thép
Đây là loại van được đúc hoàn toàn từ thép nên nó có thể chịu được áp suất rất lớn, nhiệt độ cao. Chất liệu này còn giúp van tăng thêm tuổi thọ, chống va đập tốt.
Van chuyên dụng cho hệ thống nước thải, hóa chất cũng như hơi.
Van cầu gang
Gang với ưu điểm là cứng cáp, chắc chắn, chịu lực tốt, có nhiệt độ và áp suất làm việc cao. Van cầu bằng gang là loại được sử dụng rất phổ biến hiện nay do có giá thành rẻ, chất lượng van ổn định và độ bền khá cao.
Van cầu đồng
Đồng chính là chất liệu để sản xuất thân van cầu. Van có nhiều kích thước từ DN 15 đến DN 50, kết nối ren trong. Van có màu vàng và có thể kết nối với nguồn điện 24v, 220v để hoạt động, thời gian làm việc trung bình là 75s. Van cầu đồng có thời gian đóng mở nhanh hơn so với van cửa. Nhiệt độ làm việc 0-80 độ C. Áp suất làm việc 1.0 Mpa – 2.0 Mpa. Lưu lượng của dòng chảy có thể thay đổi dựa vào đĩa van.
Van cầu đồng, van cầu inox không được ưu tiên chọn dùng trong hệ thống mà dòng chảy hơi, dòng chảy chất lỏng liên tục.
Theo kiểu kết nối
Có 2 kiểu lắp đặt van cầu khí nén đó là lắp ren và lắp mặt bích.
Lắp ren
Van cầu điều khiển bằng khí nén lắp ren với size từ 13, 17, 21, 27… Các đường ren được thiết kế sắc nét giúp vặn chặt khi lắp.
Đặc điểm của van: Kích thước nhỏ gọn, dễ vận chuyển và tháo lắp, giá thành phải chăng, ít xảy ra sự cố, bảo dưỡng và sửa chữa rất thuận tiện.
Lắp mặt bích
Van cầu điều khiển khí nén loại này sẽ kết nối với đường ống dẫn lưu chất thông qua mặt bích. Chức năng của van này tương tự như với các loại trên đó là điều tiết và đóng mở dòng lưu chất.
Bên trong khoang van sẽ được ngăn cách bởi một vách ngăn. Trên vách ngăn này sẽ có lỗ để dòng lưu chất có thể dễ dàng đi qua và ở phía trên sẽ thiết kế 1 đĩa ở phía trên để đóng mở van.
Lắp đặt và bảo trì
Lắp đặt
Bạn muốn lắp đặt van cầu điều khiển khí nén đúng cách? Trước hết bạn phải biết, van cầu được thiết kế để có thể lấy dòng chảy lưu chất theo 1 hướng nhất định, ở dưới dĩa. Trên thân van đúc sẽ có 1 mũi tên. Bạn có thể kiểm tra và dễ dàng tìm thấy nó. Đầu tiên,van sẽ phải vận hành với một chu kỳ khô để đóng- mở sau đó mới bắt đầu 1 lần nữa.
Van sẽ được lắp vào dòng chảy theo đúng hướng của mũi tên. Phần điều khiển tay quay sẽ ở phía trên cùng. Việc lắp đặt van chính xác sẽ giúp hoạt động của van chắc chắn, hiệu quả, hạn chế sự ăn mòn và những hỏng hóc không đáng có.
Trước khi lắp đặt, người dùng cần vệ sinh để loại bỏ những chất bẩn, hạt kim loại, bụi bám trên van. Bên trong của van cầu khí nén phải không có hơi ẩm, không có nước. Đảm bảo không gian lắp đặt vận hành.
Xiết chặt các con bu lông, ốc vít để lắp mặt bích chắc chắn. Sau đó tăng dần áp lực lên để kiểm tra mặt bích và bu lông có đóng kín hay không. Cuối cùng là tăng áp lực để kiểm tra hoạt động lần cuối trước khi vận hành. Cụ thể
+ Chuẩn bị: Những thiết bị phục vụ cho lắp đặt như cờ lê, mỏ lếch, gioăng phớt làm kín, bu lông, hệ thống cấp nguồn khí nén, bu lông và ecu..
+ Lắp đặt: Lắp solenoid vào đầu khí nén, dùng các cờ lê để xiết chặt van với đường ống. Lưu ý, nên siết bu lông sole để van được vào đều các khớp vặn hơn. Cấp khí nén đi qua đầu nối và cấp nguồn điện 24v, 220v vào solenoid.
+ Nghiệm thu: Việc test và kiểm tra trước khi vận hành rất quan trọng, xem van có đóng mở tốt hay không. Loại van cầu tuyến tính thì cần phải xem dây dẫn vào PLC có tốt không.
Bảo dưỡng
Dù là van cầu chính hãng, chất lượng cao nhưng trong quá trình sử dụng, khách phải lên lịch để vệ sinh và bảo dưỡng định kỳ để đạt được hiệu quả cũng như độ bền cao nhất. Thông thường, 2 tháng sẽ có 1 lần vệ sinh, bảo dưỡng.
Việc kiểm tra này để phát hiện có sự mài mòn hay rò rỉ hay không. Đối với các loại van ít hoạt động thì nên xoay van để đĩa van không phải là bộ đệm trên ghế thanh ngang.
Khi tháo van cầu điều khiển bằng khí nén để kiểm tra, người dùng cần chắc chắn không còn áp suất và van đã nguội, trở về nhiệt độ phòng.
Nếu có những sự cố xảy ra khiến van không thể hoạt động được mà khách hàng chưa tìm được hướng giải quyết thì có thể liên hệ với các nhà cung cấp hoặc chúng tôi để giải đáp.
Ưu và nhược điểm van cầu điều khiển khí nén
Một số ưu và nhược điểm của van cầu điều khiển khí nén mà chúng ta nên tìm hiểu trước khi lắp đặt, sử dụng là:
Ưu điểm
Van cầu điều khiển bằng khí nén có những ưu điểm nổi bật như:
+ Đóng ngắt dòng khí nén qua van tốt, chính xác cũng như nhanh chóng.
+ Thiết kế van đơn giản nên rất dễ sử dụng và lắp đặt tại các vị trí khác nhau.
+ Van có thể điều tiết dòng lưu chất, đáp ứng yêu cầu làm việc của người dùng.
+ Hành trình và thời gian đóng mở ngắn.
+ Độ bền cao, ít hư hỏng nên tuổi thọ van có thể kéo dài.
+ Do thiết kế đĩa van không được gắn vào thân van nên trong một số trường hợp có thể hoạt động như van 1 chiều dừng khí nén.
+ Van hoạt động đóng mở bằng khí nén nên rất an toàn cho người sử dụng.
Nhược điểm
Không phải van cầu hoàn hảo khi có nhiều ưu điểm bởi nó vẫn có những nhược điểm mà trong 1 số công việc, hệ thống nó không thích hợp để sử dụng như:
+ So với các loại van bướm hay van bi thì van cầu cần lực lớn hơn để chuyển động.
+ Giá thành cao hơn nên khách hàng có nhu cầu cần cân nhắc cũng như tính toán trước khi đặt hàng.
+ Màng của bộ phận truyền động khí nén rất dễ bị hỏng và không chiu được áp suất lớn.
+ Áp suất của dòng chất đi qua van sẽ bị giảm đi so với ở đầu vào của van. Nếu so sánh với van cổng thì van cầu có độ thất thoát, sụt giảm áp lớn hơn.
+ Một số bộ phận của van dễ bị ăn mòn do tác động liên tục của dòng lưu chất ví dụ như: đĩa, gioăng phớt…
Các ứng dụng trong cuộc sống
Trong sản xuất, van cầu được ứng dụng trong nhiều hệ thống của các nhà máy, phân xưởng, cơ sở, ví dụ như:
+ Hệ thống đường ống dẫn hóa chất, hệ thống cấp dầu nhiên liệu, cấp dầu nóng bởi nó có thể điều tiết dòng chảy và kiểm soát được rò rỉ tốt.
+ Hệ thống cấp và thoát nước sinh hoạt, nước thải, nước làm mát
+ Hệ thống nồi hơi, nắp nồi hơi,
+ Hệ thống dầu nhờn tua bin, hệ thống công nghiệp tự động hóa khi vận hành mà không cần phải sử dụng sức người trực tiếp.
Chúng ta có thể tìm thấy các van cầu điều khiển bằng khí nén trong nhà máy dệt nhuộm, cơ khí chế tao máy, thủy điện, xử lý nước thải, hóa chất, sản xuất xi măng, luyện kim, lắp ráp ô tô, đóng tàu, sản xuất thực phẩm…
Tùy vào yêu cầu cũng như đặc điểm của mỗi hệ thống mà khách hàng có thể cân nhắc, lựa chọn van cầu điều khiển bằng khí nén có kích thước, kiểu lắp, chất liệu khác nhau để sử dung.
Hy vọng bài viết này có thể mang đến những thông tin hữu ích cho khách hàng. Đừng ngần ngại, khi có thắc mắc hãy kết nối với chúng tôi để được giải đáp nhanh chóng bạn nhé!
