Nếu những kiến thức về van cổng còn khá mơ hồ thì bài viết này sẽ làm sáng tỏ điều bạn cần biết như: Phân loại, cấu tạo hay nguyên lý hoạt động, lịch sử ra đời. Điều này thật cần thiết để các kỹ sư, người dùng có thể sử dụng hiệu quả van chặn trong hệ thống công nghiệp và ứng dụng đời sống hằng ngày.
Tìm hiểu van cổng
Van cổng là gì?
Van cổng có tên tiếng anh là Gate Valve. Nó có nhiều tên gọi khác được giới kỹ thuật sử dụng như: van chặn, van cửa. Nhiệm vụ của nó là đóng mở dòng lưu chất đi qua 1 vị trí cố định thông qua hoạt động nâng lên hoặc hạ xuống cánh van. Ngoài ra, nó có thể đóng- mở không hoàn toàn để tham gia vào điều tiết lưu chất.
Đặc điểm của van này đó là: Khi mở hoàn toàn, dòng chảy sẽ đi qua hoàn toàn mà không có ảnh hưởng đến lưu lượng hay áp suất. Van được ứng dụng tại nhiều hệ thống khác nhau nhưng nhiều nhất vẫn là cấp thoát nước.
Dòng lưu chất qua van khá đa dạng như: dầu, gas, nước, khí đốt, hơi… Ở mỗi dòng chất thì chúng ta nên chọn van được làm bằng chất liệu tương ứng để tăng độ bền cho thiết bị.
Lịch sử của van cổng
Theo nghiên cứu của Thủy Khí Điện thì van cổng được ra đời cơ bản vào năm 1896. Khi đó William Jennings – một kỹ sư của Công ty Pratt & Cady phát minh ra vòng đệm và vít vặn. Đến năm 1971, phát minh này vẫn mang lại nhiều lợi ích cho đến khi những tiến bộ trong công nghệ hàn đã làm nó lỗi thời nhanh.
Khi công nghiệp hơi nước phát triển như: xe hơi nước, dệt hơi nước… đòi hỏi các van phải cải tiến để theo kịp thì các nhà sản xuất đã nghiên cứu để cho ra đời mẫu van khác nhau.
Áp suất hơi nước trong công nghiệp vượt 150psi – 200 psi thì người ta cho ra các gate valve bằng sắt, bằng đồng. Ứng dụng nhiệt độ 350 độ C – 400 độ C thì các van gang ra đời.
Cấu tạo van cổng
Van cửa có nhiều loại với kiểu dáng, kích cỡ khác nhau nhưng nhìn chung, chúng đều có cấu tạo giống nhau với 8 bộ phận chính:
+ Cửa van: Đây là bộ phận cho dòng chất qua van và đi vào đường ống. Kích thước của cửa van thường bằng đường kính trong của đường ống dẫn.
+ Tay van: Bộ phận này sẽ tham gia đóng mở và điều tiết lưu lượng chất qua van. Các tay van này được thiết kế theo kiểu vô lăng và được làm từ những vật liệu tốt: Gang, thép, inox, đồng… phù hợp với môi trường làm việc.
+ Thân van: Chính là bộ phận quan trọng. Thường thì thân van sẽ được đúc từ các kim loại, hợp kim và được ghép lại từ nhiều mảnh. Và nó sẽ đúc kèm với 2 mặt bích ở 2 đầu, mục đích là để kết nối với đường ống tốt hơn.
+ Ghế van hay còn gọi là ghế đệm: Nó giúp van đóng kín hơn, nhẹ nhàng và giảm tác động mạnh gây hỏng thân van.
+ Trục van hay ty van: Phần trên của trục nối với vô lăng, phần dưới nối với cánh van để nâng lên, hạ xuống cánh van theo yêu cầu. Bộ phận này chịu áp lực nhiều và thường xuyên nên phải được làm từ kim loại cứng, chống oxi hóa tốt.
+ Nắp van: Là bộ phận ở phía trên của thân gate valve, có thể tháo rời để bảo dưỡng van. Tùy từng loại van chặn mà nắp van có thể được ghép bằng hàn, ren hay lắp bích.
+ Cánh van hay đĩa van: Bộ phận này được cố định ở phần trên của trục. Trục van sẽ nối với tay van nên khi tác động vặn thì đĩa van di chuyển lên trên hoặc xuống dưới tạo nên đóng mở. Nếu muốn kín hơn, người dùng có thể dùng đĩa van bọc cao su, bọc đệm.
+ Gioăng làm kín: Phụ kiện sẽ giúp van kín hơn, không bị rò rỉ lưu chất. Người ta sẽ đánh giá độ bền của van dựa vào yếu tố gioăng phớt là phần lớn.
Nguyên lý hoạt động của van cửa
Nguyên lý vận hành gate valve như sau: Người dùng sẽ quay vô lăng van theo chiều mũi tên (chiều kim đồng hồ), chuyển động từ vô lăng truyền đến trục van. Do trục van kết nối với đĩa van nên đĩa van sẽ di chuyển lên xuống. Khi xuống hoàn toàn, đĩa van cắt ngang dòng lưu chất. Dòng chất bị chặn bởi cánh van, không rò rỉ và lúc này van đóng hoàn toàn.
Người dùng quay ngược vô lăng, đĩa van di chuyển lên trên. Nó không chặn dòng chảy và lưu chất sẽ lưu thông bình thường qua van vào đường ống. Khi đĩa van di chuyển lên phía trên hoàn toàn thì không còn sức cản nào, dòng chảy lưu thông tối đa. Van mở hoàn toàn.
Một số trường hợp, người ta dùng van chặn nhưng 1 thiết bị điều tiết dòng chảy khi cho nó mở không hoàn toàn. Tuy nhiên, nó sẽ gây hỏng van nhanh.
Tham khảo thêm: Van chân là gì? Các loại và ứng dụng của nó
Cách vận hành van cửa
Đầu tiên, những chuyển động của tay quay sẽ làm bớt áp lực lên 2 cửa van. Nếu người dùng lựa chọn những van có sự thay đổi nhiệt độ, giãn nở ở hai đầu cửa van thì thân van sẽ bị biến dạng. Lực lúc này sẽ tác dụng lên cửa van và gây hỏng van, van không đạt công suất như thiết kế.
Do van được lắp ghép từ nhiều thành phần, chi tiết nên khi lưu chất có nhiều cặn sẽ dẫn đến bị mắc kẹt tại cổng van. Vì vậy, van chặn thường dùng cho những đường ống có độ sạch cao hoặc để khắc phục tình trạng này, người dùng có thể lắp các lọc trên đường ống.
Kích thước van chặn
Van chặn được phân chia thành nhiều loại kích thước từ nhỏ đến lớn nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong các hệ thống.
Ta có những kích thước cơ bản như: DN8, DN10, DN15, DN20, DN25, DN32, DN40, DN50, DN65, DN80, DN100, DN125, DN150, DN200, DN250, DN300, DN350, DN400, DN450 và size lớn như: DN500, DN600, DN700, DN800, DN900, DN1000… Trường hợp đặc biệt, khách hàng có thể đặt riêng nhà máy gia công van theo kích thước khổng lồ.
Phân loại van cổng
Theo chất liệu van cổng
Mỗi loại van cửa sẽ thích hợp để sử dụng cho 1 môi trường nhất định nên khi tìm van, Thủy Khí Điện luôn luôn khuyên khách hàng chú ý đến tính chất của lưu chất và môi trường.
Gang
Van chặn gang thường dùng cho hệ thống phòng cháy chữa cháy, cấp nước cho tòa nhà. Do được sản xuất từ gang nên giá thành của van khá mềm, thích hợp cho hộ gia đình hay các xưởng sản xuất nhỏ lẻ.
Inox
Vật liệu inox được sử dụng đó là 304, 201, 316. Nó hầu như trơ với các lưu chất ăn mòn nên không chỉ dùng cho cấp nước sạch, xử lý nước thải mà còn trong hệ thống hóa chất. Van khá thông dụng nhưng giá cả cao nên người dùng có thể cân nhắc.
Đồng
Van cổng đồng có khả năng chịu nhiệt lên đến 110 độ C, kích cỡ lớn nhất là DN100. Do giá thành phải chăng nên van dùng nhiều trong hệ thống cấp nước sinh hoạt, hệ thống tưới tiêu trang trại.
Nhựa
Van cửa nhựa được làm từ các chất liệu như: upvc, pvc hay cpvc… sao cho thích ứng với điều kiện thời tiết thay đổi liên tục. Van nhựa nên sẽ hạn chế bị oxi hóa, chống ăn mòn tốt, không bị biến dạng giãn nở. Bề mặt trong van bóng mịn nên dùng được cho hóa chất, công nghiệp thực phẩm, hóa chất. Tuy nhiên, nhược điểm của van này là không dùng cho áp suất cao, khoảng từ 16 bar trở lại.
Thép
Van chặn thép thường có giá thành cao hơn do có khả năng chống chịu nhiệt từ 0 độ C đến 400 – 500 độ C và áp suất lớn từ PN16, 25, 40. Loại van này chuyên dùng cho hệ thống gas, nước nóng, khí đốt…
Theo cấu tạo van chặn
Nếu xét phân loại dựa trên cấu tạo của van chặn thì chúng ta có 2 loại van đó là van chặn ty nổi và van chặn ty chìm.
Ty chìm
Van cổng ty chìm có đặc điểm đó là khi van đóng mở thì trục van hay còn gọi ty van sẽ không thay đổi vị trí. Chính vì thế mà cấu tạo van đơn giản hơn, thể tích giảm đi và giá thành cũng sẽ rẻ hơn so với loại van ty nổi.
Cấu tạo gồm có: Vô lăng vặn, thân, trục, cổ, nắp, cửa và gioăng làm kín bằng chất liệu sắt.
Vô lăng quay này sẽ được kết nối cố định với trục van. Ở phía dưới trục van được tiện các vòng ren sao cho khớp với ren của đĩa van. Vô lăng được xoay theo chiều mở thì trục của van sẽ dẫn ren để đĩa van chạy theo đường ren. Lúc đĩa van chạy dọc đường ren hướng lên trên sẽ giúp van mở và mở hoàn toàn để dòng chất đi qua.
Khi vô lăng quay theo chiều ngược thì đĩa van theo đường ren sẽ hạ xuống và chặn dòng chảy hoàn toàn. Khi đĩa đã hạ hoàn toàn thì nó sẽ bị chặn bởi ghế van. Điều này cũng thông báo cho người dùng biết van đã đóng hoàn toàn và không thể xoay vô lăng được nữa.
Van cổng ty chìm được phân thành 2 loại: ty chìm nắp chụp, ty chìm tay quay.
Có một điều mà TKĐ lưu ý với khách hàng đó là: Loại van này không thích hợp để sử dụng trong các môi trường có áp suất cao.
Ty nổi
Van cổng ty nổi là loại van mà khi nó hoạt động, trục van sẽ nổi lên và hạ xuống theo cửa van lúc nâng lên, hạ xuống. Ưu điểm của loại van này đó là nó cho người dùng biết được đang đóng mở ở mức độ bao nhiêu, khoảng bao nhiêu %.
Cấu tạo bao gồm: Thân, nắp, cổ, trục, vô lăng, gioăng làm kín bằng sắt, cửa van.
Khi quay vô lăng theo chiều mở (chiều kim đồng hồ), vô lăng dẫn các bước ren của trục. Do đĩa được kết nối cố định với trục nên trục van nâng lên thì đĩa van nâng lên. Đĩa van giúp van mở. Khi van mở mức tối đa, trục van nổi lên và người dùng có thể nhận biết được van đang ở trạng thái mở hoàn toàn.
Nếu ta vặn theo chiều ngược lại, vô lăng làm trục hạ xuống kéo theo đĩa van hạ. Van chặn ty nổi được cho là đóng hoàn toàn khi đĩa van bị chạm và chặn lại bởi ghế van.
Một số loại van cổng ty nổi như: ty nổi tín hiệu điện, ty nổi tay quay…
Theo kiểu kết nối van cửa
Nhằm để đáp ứng nhu cầu lắp đặt đa dạng tại các vị trí khác nhau, hãng sản xuất đã nghiên cứu và mang đến 3 loại van cửa với 3 kiểu lắp khác nhau như:
Lắp mặt bích, nối bích
Van cổng mặt bích là loại được các kỹ sư lựa chọn để sử dụng cho những hệ thống đường ống kích cỡ lớn. Việc lắp bích, nối bích không quá phức tạp nên người dùng có thể thực hiện 1 cách nhanh chóng, bảo dưỡng hoặc thay thế, vệ sinh cũng trở nên dễ dàng hơn.
Tuy nhiên, do loại van này có nhiều ưu điểm nổi bật nên được nhiều người dùng cho những ống dẫn có size từ DN 40 trở lên.
Lắp ren
Van cửa lắp ren thường là những van có kích thước bé, trọng lượng nhỏ. Nó được dùng cho những đường ống dẫn có kích thước dưới DN100. Ưu điểm của loại van này đó là kết cấu đơn giản nên quá trình sản xuất ít tốn vật liệu, giá thành rẻ. Người dùng có thể lựa chọn van cửa lắp ren làm từ đồng, inox, nhựa… tùy theo tính chất công việc.
Nối hàn
Cuối cùng là van chặn nối hàn. Van bằng đồng, thép, inox… này sẽ được dùng cho những hệ thống có môi trường áp suất lớn. Việc kết nối hàn mang đến sự chắc chắn gần như tuyệt đối. Tuy nhiên, loại van này ít phổ biến bởi do nối hàn rất khó khăn do phải định vị chính xác vị trí.
Theo cách vận hành van cửa
Van cửa được phân chia dựa trên yếu tố vận hành thì có 3 loại cơ bản, đó là:
Van cổng điều khiển bằng tay
Loại van này đã quá quen thuộc với chúng ta khi nó được sử dụng rộng rãi không chỉ trong công nghiệp mà còn một số hoạt động đời sống. Vận hành van phải phụ thuộc vào 100% sức người thông quay lực cơ học tay mà không dùng đến bất kỳ các bộ điều khiển nào.
Van này chỉ thích hợp với những đường ống có cỡ size vừa phải. Những đường ống lớn hơn thì người dùng cân nhắc chọn các van cửa điều khiển khí nén hoặc điện.
Van cổng điều khiển bằng khí nén
Van chặn này sử dụng nguồn khí nén để thao tác làm việc thay cho lực cơ học của con người. Thay vì tiêu tốn điện năng thì van sử dụng hệ thống khí nén để tác động đóng mở.
Đây chính là loại van mà chúng ta ít gặp nhất. Nếu gặp thì đó thường là van cổng dao khí nén do bề ngang van hẹp. Van công nghiệp này thường được dùng cho những đường ống có size lớn, lắp ở những nơi có không gian nhỏ mà con người không điều khiển bằng tay
Van cổng điều khiển bằng điện
Đây là loại van cổng có 1 motor chạy bằng điện, kết nối với thân. Lúc này, van cổng tự hành vận động thay cho sử dụng con người. Khi có điện năng đi qua động cơ thì động cơ này sẽ truyền động thông qua hộp số sau đó đến trục của van cửa. Cánh van sẽ nâng lên và hạ xuống. Van cổng điều khiển điện thường là những van có kích cỡ lớn.
Do được điều khiển bằng điện năng nên gate valve thích hợp ở những không gian chật hẹp mà con người không thao tác được.
Theo xuất xứ van chặn
Trung Quốc
Van cổng Mintai, Yuzheng, Yuanda có giá thành phải chăng hơn các loại van khác. Ngoài ra, nó còn có ưu điểm là đầy đủ các kích thước van từ DN8, DN10, DN15… cho đến DN1000, chất lượng ổn, đầy đủ các loại vật liệu để khách hàng sử dụng.
Hàn Quốc
Van cổng Yoanda, YDK, Jouen, Wonil, Samwoo là những van có thành thành tầm trung. Theo như quan sát của TKĐ thì các van cửa xuất xứ Hàn rất được ưa chuộng tại công trình ở nước ta.
Khách hàng có thể chọn van Yoanda, YDK, Jouen, Wonil, Samwoo vì giá cạnh tranh, chất lượng cao, tuổi thọ làm việc ổn định.
Malaysia
Tại châu Á, Malaysia chính là một cường quốc chuyên sản xuất các thiết bị kỹ thuật. Van cổng AUT, ARV, ATZ, APC, AFC đều được làm từ gang, thép hay iox và được sơn phủ nhằm đảm bảo tính thẩm mỹ và chống oxi hóa tốt,
Đài Loan
Van cổng ShinYi, Emiko có giá thành và chất lượng tầm trung, khá đa dạng về mẫu mã cũng như chất liệu. Nếu van cổng ShinYi có nhà máy sản xuất ở Việt Nam thì Emiko lại được sản xuất ở Changhua Đài Loan và Thượng Hải Trung Quốc. Gate valve Đài Loan được buôn bán phổ biến tại nước ta nên khách hàng có thể dễ dàng tìm kiếm.
Nhật Bản
Nhật Bản là nước có nền công nghiệp sản xuất thiết bị kỹ thuật tiên tiến, hàng đầu châu Á. Những sản phẩm van cổng Toyo, Kitz đến từ đất nước này được đánh giá rất cao về độ bền và chất lượng.
Một số model van Toyo như: 209, 275A/275P, 420E, 425J, 501B, 500B…
Van Kitz: FH125, EBH, 10 FCL, 150SCLS, UEB, UEL, 10FCHI…
Tìm hiểu thêm van phao là gì: https://thuykhidien.com/van-phao/
Ưu nhược điểm van cổng
Một số ưu, nhược điểm của van chặn mà bạn cần quan tâm trước khi lựa chọn thiết bị này để sử dụng cho hệ thống.
Ưu điểm
Điểm nổi bật lớn nhất của van cổng đó là nó có thể hoạt động ở cả hai chiều. Dòng lưu chất như nước, dầu… đi vào từ 2 đầu van.
Không những vậy, khi van mở hoàn toàn để cho phép dòng chất đi qua triệt để, tối đa mà không gây ra hiện tượng sụt giảm lưu lượng hoặc áp lực.
Bảo trì van được diễn ra nhanh chóng, thuận tiện do các nắp ca bo của van có thể tháo rời.
Nhược điểm
Tất nhiên, van cổng cũng không tránh khỏi những nhược điểm mà khi sử dụng cho một số hệ thống, người dùng cần phải cân nhắc.
+ Đối với những ứng dụng cần điều tiết dòng chảy thì van chặn không phải là lựa chọn thích hợp.
+ Khi van mở, một phần nhỏ áp lực của dòng chất lỏng sẽ có tác động lên van tạo nên những tiếng ồn.
+ So với các loại van có cùng chức năng thì thời gian đóng mở của van lâu hơn.
Ứng dụng của van chặn
Do cấu tạo của van gọn nhẹ nên khi hoạt động, rất ít khi van bị kẹt. Với chất liệu đồng, thép hoặc inox, các van chặn được tin tưởng và sử dụng trong các hệ thống nguồn của nhà máy sản xuất gas, khí đốt, chế biến dầu mỏ, sản xuất hóa chất hay các hệ thống thủy lực của ngành hàng hải.
Van cũng rất phổ biến ở những ứng dụng có không gian chiều dọc bị giới hạn, các ứng dụng ngầm hay ứng dụng có môi trường nhiệt độ và áp suất lớn. Chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp một hoặc nhiều gate valve trong hệ thống đường ống của nhà máy thủy điện, sản xuất hóa chất, luyện kim, xử lý nước thải, khai thác mỏ, dệt nhuộm và các ứng dụng sản xuất ngoài trời.
Lưu ý khi lắp van cổng
Để quá trình lắp van cổng được thuận tiện, nhanh chóng và tránh sai sót thì cần lưu ý những điều sau:
+ Tuy van cổng có thể lắp đặt ở nhiều hướng nhưng hiệu quả nhất đó là lắp đứng. Điều này sẽ tạo điều kiện thuận lợi khi vận hành những van có kích thước lớn.
+ Kiểm tra van kỹ để đảm bảo van không bị hư hại do quá trình vận chuyển, lưu trữ kho.
+ Đảm bảo mặt bích của van được tản nhiệt tốt, bằng nhiệt độ môi trường trước khi lắp đặt. Hoàn thành các công việc chuẩn bị hàn.
+ Vệ sinh đường ống sạch sẽ, loại bỏ bụi bẩn hoặc xỉ hàn, rác bám trên bề mặt.
+ Tiêu chuẩn khi hàn mặt bích vào ống đó là: không bị sai lệch hoặc cong vênh.
+ Vặn xiết đầy đủ và đều các bu lông một cách chắc chắn để không bị lỏng lẻo hoặc rơi ra khi hệ thống làm việc.
+ Sau khi lắp đặt xong, người dùng nên vận hành van nhiều lần để kiểm tra các sai sót và đánh giá chất lượng, hiệu quả làm việc.
Cách lắp van cổng
Việc lắp ráp van cổng cần phải được thực hiện theo quy trình gồm có 8 bước như sau:
+ Xác định vị trí lắp và tiến hành định vị đường ống bằng các đòn kê hay giá đỡ chắc chắn.
+ Đo và cắt đoạn ống theo đúng chiều dài của gate valve và tiến hành làm sạch nó.
+ Tiến hành hàn 2 mặt bích vào 2 đầu ống.
+ Chờ cho đến khi mặt bích đã nguội hoàn toàn thì đưa van cổng vào vị trí lắp đã chuẩn bị.
+ Lắp các gioăng cao su làm kín vào giữa mặt bích, mặt bích trên van cổng.
+ Xỏ bu lông xuyên qua mặt bích và van.
+ Xiết theo là xiết chặt bu lông.
+ Test kiểm tra bằng cách vận hành van cổng và hoàn thành việc lắp đặt
