Van điều áp là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Trong các hệ thống khí nén, nước, thủy lực thì van điều áp chính là một thành phần không thể thiếu để ổn định áp suất, phục vụ công việc. Những thông tin liên quan đến thiết bị này như nguyên lý, phân loại, ứng dụng… rất hữu ích đối với khách hàng có nhu cầu tìm hiểu, đặt hàng. Vậy nên, bạn đừng bỏ lỡ nếu muốn mình có thể lựa chọn và sử dụng điều áp hiệu quả, năng suất nhất.

van điều chỉnh áp suất

Van điều áp là gì?

Đối với hoạt động của các hệ thống, thiết bị sử dụng dầu thủy lực, nước hay khí nén thì áp suất đóng vai trò quan trọng. Nó không chỉ ảnh hưởng đến năng suất và sản lượng làm việc của hệ thống mà còn tác động đến tuổi thọ cũng như sự an toàn của người, vật xung quanh.

Việc điều chỉnh áp suất luôn là vấn đề đầu tiên mà các kỹ sư nghĩ đến khi vận hành hệ thống. Có rất nhiều giải pháp được đưa ra nhưng tiết kiệm và đơn giản nhất là sử dụng các van điều áp. Nhiệm vụ của van này đó là: Điều chỉnh áp suất, giảm áp suất đầu vào cho đến khi đạt được giá trị áp ổn định, an toàn.

Một hệ thống khí hay dầu làm việc sẽ có nhiều đường ống dùng để dẫn và phân chia dòng chất, đáp ứng yêu cầu. Tùy theo quy mô và cấu trúc đơn giản hay phức tạp mà có số lượng nhánh, đường ống nhỏ, gấp khúc, ngoặc dòng khác nhau. Các van điều chỉnh áp sẽ được lắp trên đường ống để tránh hiện tượng tức vỡ, nổ đường ống nguy hiểm.

Không những vậy, nó còn đảm nhiệm việc duy trì mức áp suất đã được con người điều chỉnh.

Cấu trúc cơ bản của 1 van điều áp sẽ bao gồm: đồng hồ đo áp suất, núm vặn hoặc nút nhấn điều chỉnh, lò xo, màng. Mỗi hãng sản xuất sẽ có một thiết kế, màu sắc, chất liệu, giá thành, kiểu dáng khác nhau.

Thông thường thì 1 hệ thống sẽ có 1-2 thiết bị này nhưng với hệ thống lớn, công suất khổng lồ và hoạt động đặc thù thì số lượng van được sử dụng sẽ nhiều hơn.

Có thể bạn quan tâm: Cách phân biệt van giảm áp và van an toàn

van điều áp

Nguyên lý hoạt động của van điều áp

Chúng ta cần xác định rõ: Van điều áp khí nén không thực hiện chức năng tăng áp, Van sẽ thực hiện chỉnh áp suất từ áp cao đến áp suất thấp. Van sẽ điều chỉnh áp suất theo ý muốn của người dùng. Tuy nhiên, áp suất điều chỉnh phải phù hợp với áp suất làm việc trung bình của hệ thống, áp suất ở đầu ra không thể cao hơn áp suất đầu vào. Vì thế mà trong một số hệ thống người ta gọi là van giảm áp.

Những yếu tố tác động đến hoạt động của thiết bị điều áp đó là: Áp suất đầu ra, áp lực đầu vào, thanh trượt, không gian…

Dựa vào nguyên lý hoạt động của van điều áp mà chúng ta có thể phân chia thành 2 loại khác nhau:

Van điều áp một giai đoạn

Bộ điều áp 1 giai đoạn thì có cấu trúc đơn giản. Dòng lưu chất có áp suất cao sẽ đi vào thiết bị thông qua cửa vào đến với thân của van điều áp. Áp suất cao sẽ tác động đến bộ phận màng van. Van sẽ bị đóng lại và ngăn dòng lưu chất đi qua.

Tại vị trí cửa ra của điều áp sẽ có đồng hồ. Chức năng của nó là đo và hiển thị mức áp suất tại vị trí cho người dùng quan sát và có điều chỉnh thích hợp. Khí nén sẽ đi ra bên ngoài thông qua cửa ra khiến áp suất ở bên trong thân van sẽ giảm đi. Áp giảm khiến màng ngăn hạ xuống và mở ra. Thiết bị sẽ tiếp tục mở cửa van cho đến khi mà áp suất cân bằng với lò xo dưới sự tác động của con người vặn, xoay núm chỉnh.

Thường sẽ có 2 tình huống xảy ra:

+ Áp suất của khí nén cấp từ nguồn thấp, van sẽ cho phép dòng chất khí đi vào nhiều hơn để tạo áp suất cân bằng ở cổng ra.

+ Áp suất của dòng chất cung cấp giảm đi, áp lực ở đầu ra tăng lên, áp ở ra thấp thì áp suất sẽ giảm đi.

van điều áp suất một giai đoạn

Van điều áp hai giai đoạn

Khác với van điều chỉnh áp suất một giai đoạn, loại điều áp 2 giai đoạn sẽ giúp giảm áp suất của lưu chất thông qua 2 giai đoạn. Quá trình giảm này dần dần và từ từ, không đột ngột.

Ở giai đoạn đầu, áp suất sẽ bắt đầu giảm đến một mức trung gian đã được cài đặt ban đầu. Sau đó, áp sẽ tiếp tục bước vào giai đoạn thứ 2. Áp suất của chất sẽ xuất hiện với mức áp đã được đặt trước đó bởi nút vặn điều chỉnh. Đặc điểm của van điều áp 2 giai đoạn đó là có đến 2 van an toàn để phòng tránh được các áp suất dư thừa gây ra nổ, khi áp suất giảm quá mức quy định thì nó có thể bù áp suất tốt. Và vì thế mà thiết bị này chuyên dùng cho những hệ thống lớn, cấu trúc phức tạp với nhiều xi lanh, chấp hành.

Nếu như bộ điều áp 1 giai đoạn sẽ dùng cho 1 xi lanh, dùng cho đường ống, bộ điều áp 2 giai đoạn dùng cho hệ thống nhiều xi lanh.

van điều áp suất 2 giai đoạn

Phân loại van điều áp

Cũng giống như những thiết bị khác khi van điều áp có rất nhiều loại khác nhau. Chính vì thế mà việc phân loại thiết bị này rất cần thiết để giúp người dùng xác định nhanh và chính xác.

Dựa trên đặc điểm dòng lưu chất và môi trường làm việc, ta có 3 loại: Van điều áp khí nén, nước, thủy lực.

Van điều áp khí nén

Để vận hành một hệ thống khí nén ổn định, an toàn thì người ta sẽ phải sử dụng các thiết bị để điều chỉnh áp suất. Van điều áp khí nén là linh kiện cơ cấu của hệ thống dập, trạm nguồn khí nén… Nó thực hiện chức năng chính là: Điều chỉnh áp suất trong hệ thống sao cho áp luôn ở mức an toàn mà người dùng đã cài đặt sẵn.

Nếu hệ thống khí nén gặp phải tình huống mà áp suất ở đầu vào tăng vượt quá mức quy định thì sử dụng van điều áp chính là giải pháp đem lại hiệu quả tức thì. Mỗi một bộ van chỉnh áp sẽ có 1 đồng hồ đi kèm. Đồng hồ sẽ đo và hiển thị áp suất thực tế. Dựa trên áp giảm hoặc tăng cao mà người kỹ thuật viên sẽ có hướng xử lý thích hợp. Cụ thể ở đây đó là tác động lên núm xoay cho đến khi đạt được áp suất ổn định.

Điều áp khí nén có thể hoạt động độc lập, riêng lẻ hoặc cũng có thể kết hợp với lọc nước để hình thành bộ lọc đôi hoặc kết hợp với lọc và bình dầu để tạo nên bộ lọc ba đa chức năng.

Với nhu cầu thực tế ngày càng tăng, hầu hết các hãng sản xuất khí nén đều phát triển dòng sản phẩm này để đáp ứng người dùng. Quý khách hàng có thể lựa chọn: Điều áp STNC đến từ Trung Quốc, SMC của Nhật Bản, SKP hay Parker của Hàn Quốc… Đây đều là những thương hiệu uy tín, cung cấp sản phẩm chất lượng với thiết kế nhỏ gọn, cấu tạo đơn giản, trọng lượng nhẹ và đầy đủ size cũng như kích cỡ.

van điều áp khí nén

Van điều áp thủy lực

So với hệ thống khí nén thì thủy lực làm việc với chế độ khắc nghiệt hơn, tải trọng và chế độ nặng nhọc hơn. Chính vì thế một van điều áp thủy lực chuẩn luôn được kỹ sư quan tâm bởi vì họ có thể trích nhỏ áp suất để phục vụ cho nhiều mục đích cùng lúc, bảo vệ hệ thống không xảy ra trường hợp quá áp, đảm bảo áp suất làm việc an toàn, ổn định, điều chỉnh áp theo từng giai đoạn làm việc tương ứng.

Van điều áp thủy lực có cấu trúc hoàn toàn khác so với loại dùng cho hệ thống khí nén, bao gồm: nắp chụp, lò xo, chốt hãm, thân van, buồng van. Loại điều áp tốt sẽ có thân van làm từ chất liệu đồng, hợp kim cứng để vừa có thể chống oxi hóa lại chống va đập cũng như tăng tuổi thọ nếu làm việc trong môi trường thay đổi.

Những yếu tố giúp bạn xác định được đó có phải là van điều áp phù hợp với mình hay không: áp suất min, áp suất max, tốc độ và lưu lượng dòng chất, vị trí lắp, cỡ size và kích thước ren…

Van điều áp nước

Tương tự như với hệ thống thủy lực, hệ thống nước rất cần một van điều chỉnh áp suất nước để có thể điều khiển áp lực của dòng nước ở đầu ra.

Cơ chế hoạt động của van này đó là: Khi áp lực nước tăng cao thì bộ điều chỉnh của van sẽ tự động mở để đảm bảo cho áp lực của đường ống, thiết bị về mức an toàn.

Van điều áp nước còn có tên gọi khác là: Van chỉnh áp nước, van giảm áp nước, van điều chỉnh áp suất nước, van giảm áp cấp nước…

Ngoài ra, người ta phân van điều áp theo chất liệu: Van bằng gang, van bằng inox, van bằng đồng hoặc theo kiểu lắp có van lắp ren, van lắp mặt bích…

van điều áp nước

Ứng dụng của van điều áp

Van điều áp có ứng dụng rất phong phú trong nhà máy sản xuất hay trong đời sống hàng ngày của con người. Nó được lắp trong máy nén khí, trong hàn cắt kim loại hay dùng cho máy bay, không gian vũ trụ, khai thác hầm mỏ, cụ thể là:

Máy nén khí

Máy nén khí dùng ở các xưởng, nhà máy, gara… để thổi bụi và làm sạch thiết bị hoặc bơm hơi lốp xe, bể phao, thổi phồng quả bóng. Muốn thu được không khí có mức áp phù hợp với nhu cầu, người dùng sẽ sử dụng thiết bị điều áp. Trong một số trường hợp thì người ta sẽ sử dụng một máy nén khí cỡ lớn để cấp khí nén cho nhiều mục đích cùng lúc. Với mỗi một đích dùng thì cần phải có van điều chỉnh áp lực khí nén để đảm bảo có mức áp thích hợp. Đây là điều vô cùng cần thiết bởi có những thiết bị đòi hỏi mức áp suất nhất định nhưng lại gây hỏng hóc cho những thiết bị khác nếu cùng chung mức áp.

Máy bay

Trong máy bay, các bộ điều chỉnh áp suất sẽ được lắp tại hệ thống kiểm soát áp nước uống , con lật, dẫn sóng hoặc trong cabin buồng lái. Mất áp suất hoặc tăng áp suất đột ngột sẽ ảnh hưởng rất lớn đến thăng bằng, an toàn khi máy bay cất cánh.

Hàn, cắt kim loại

Người ta sử dụng khí oxy để hàn, cắt kim loại với mức áp nhất định. Van điều chỉnh áp suất khí nén có nhiệm vụ làm giảm áp suất cao của khí từ bình chứa để phục vụ hàn, cắt theo ý muốn.

Người ta phân chia thành 2 giai đoạn điều áp: 1 Điều tiết khí với tốc độ không đổi và 2 là kiểm soát và giảm áp từ trung bình xuống mức thấp. Bộ điều áp này sẽ có 2 đồng hồ: 1 dùng hiển thị áp của đường ống, 1 hiển thị áp suất từ nguồn cấp, xi lanh.

Công nghiệp khai thác mỏ

Đối với ngành công nghiệp khai thác mỏ thì việc giữ áp suất ổn định rất quan trọng bởi nó có thể ảnh hưởng đến tính mạng và sức khỏe của nhân công.

Đối với các hầm lò thì càng xuống sâu, áp suất càng cao. Với những hoạt động khai thác khoáng sản ngầm thì yêu cầu về hệ thống nước, không khí rất cao, đặc thù với nhiều van giảm áp được bố trí tại nhiều nơi khác nhau.

Thông thường thì các van điều chỉnh áp suất sẽ lắp ở độ sâu 180m tương đương với 600 feet. Trường hợp gì nếu hệ thống không lắp các thiết bị điều áp? Đó là tăng áp lực đối với đường ống dẫn thậm chí đường ống sẽ bị vỡ, thiết bị và máy móc trong hệ thống sẽ bị quá tải áp lực dẫn đến hỏng hóc.

Giảm áp lực nước

Thông thường, trong các hệ thống nước, thủy lực sẽ làm việc, nước sẽ xâm nhập vào với áp suất biến động. Đối với các hệ thống công nghiệp thì áp lực này sẽ phải nằm trong 1 phạm vi nhất định để không gặp sự cố hoặc nổ đường ống dẫn. Chính vì thế mà người ta sẽ sử dụng van điều áp nước để điều chỉnh và làm giảm áp lực nếu áp lực tăng cao, thường lắp trong các hồ chứa nước, hệ thống cấp nước ngầm.

ứng dụng của van điều áp

Không gian vũ trụ

Đối với các tàu vũ trụ thì áp suất luôn là yếu tố được tính đến đầu tiên. Những thiết bị điều khiển áp suất sẽ được lắp và ứng dụng trong các hệ thống kiểm soát ACS hoặc kiểm soát phản ứng RCS và những nơi làm việc có chất lỏng ăn mòn, độ rung lắc lớn và nhiệt độ cực cao.

Mỗi hệ thống sẽ có những đặc điểm và yêu cầu làm việc đặc thù khác nhau, chính vì thế mà khách hàng cần cân nhắc, tính toán và lắng nghe tư vấn của kỹ sư để chọn được van điều áp phù hợp, đáp ứng các yêu cầu về giá, chất lượng, kích cỡ…