Van 3 Ngã Là Gì? Cấu Tạo, Nguyên Lý Và Ứng Dụng Thực Tế

Bạn từng nghe đến van 3 ngã trong các hệ thống đường ống công nghiệp, nhưng chưa rõ công dụng và cách hoạt động cụ thể của nó? Vậy van 3 ngã là gì? Cấu tạo ra sao và được ứng dụng như thế nào trong thực tế? Hãy cùng Cao Phong tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây để có cái nhìn rõ ràng hơn về loại van này.

Van 3 ngã là gì?

Van 3 ngã là là gì? là một loại thiết bị dùng trong hệ thống đường ống, có chức năng điều hướng và điều tiết dòng chảy của chất khí hoặc chất lỏng theo nhiều hướng khác nhau. Cấu tạo chính của van bao gồm một quả bi có khoan lỗ bên trong, được đặt trong thân van và có thể xoay quanh trục. Quả bi này có ba cổng cho phép kiểm soát dòng chảy theo các hướng được xác định tùy theo vị trí xoay.

Loại van này đặc biệt thích hợp trong các ứng dụng cần chuyển đổi hướng dòng chảy hoặc phối trộn các dòng chất khác nhau. Cách vận hành cũng rất đơn giản: khi xoay tay gạt hoặc tay quay, quả bi sẽ xoay và các cổng bên trong sẽ tương ứng với các hướng ống dẫn, từ đó cho phép hoặc ngăn chặn dòng chảy qua van.

Tầm quan trọng của van 3 ngã

Van 3 ngã đóng vai trò then chốt trong nhiều hệ thống công nghiệp và dân dụng nhờ khả năng điều hướng dòng chảy một cách linh hoạt. Chẳng hạn, trong hệ thống HVAC (điều hòa không khí), van có thể điều phối dòng nước lạnh hoặc nóng đến các khu vực riêng biệt trong tòa nhà. Trong lĩnh vực công nghiệp hóa chất, loại van này thường được dùng để phối trộn các chất hoặc chuyển hướng dòng lưu chất sang các quy trình sản xuất khác nhau.

Không chỉ linh hoạt trong ứng dụng, van 3 ngã còn sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội. Nhờ cấu trúc nhỏ gọn và thiết kế tối ưu, việc lắp đặt và bảo trì trở nên đơn giản. Đồng thời, van còn có khả năng làm kín tốt, hạn chế tối đa hiện tượng rò rỉ, giúp kiểm soát dòng chảy một cách hiệu quả. Một số model cao cấp còn được tích hợp thêm các tiện ích như tay khóa an toàn hoặc chỉ thị vị trí mở/đóng.

Có thể nói, van 3 ngã là thiết bị không thể thiếu trong hệ thống đường ống, hỗ trợ kiểm soát hướng và lưu lượng dòng chất lỏng hoặc khí. Nhờ vào khả năng định hướng linh hoạt, loại van này được ưa chuộng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau.

Cấu tạo van 3 ngã

Biểu tượng kỹ thuật của van bi 3 ngã thường thể hiện bằng ba hình tam giác hội tụ vào tâm, với một quả cầu đặt ở giữa. Ký hiệu này mang tính tổng quát nếu không có chú thích rõ ràng về kiểu van bi 3 ngã đang được sử dụng. Trường hợp có thêm ký hiệu bổ sung, nó sẽ biểu thị chính xác loại van cụ thể trong hệ thống đường ống.

Các bộ phận chính và chức năng của van:

• Thân van: Là phần khung chính, giữ toàn bộ các linh kiện vận hành và đảm nhận vai trò định hình cấu trúc van.

• Trục van: Nối giữa cơ cấu điều khiển bên ngoài (tay quay, cần gạt hoặc bộ truyền động) và viên bi bên trong, cho phép truyền lực để xoay bi van.
• Bi van (bi quay): Là một viên bi có khoan lỗ xuyên tâm, cho phép dòng lưu chất đi qua. Bằng cách xoay bi này, hướng dòng chảy sẽ được điều chỉnh theo yêu cầu.
• Gioăng làm kín: Được bố trí giữa thân van và bi van, giúp ngăn chặn tình trạng rò rỉ lưu chất ra ngoài khi vận hành.
• Bộ truyền động: Có thể là tay gạt, điện, khí nén hoặc thủy lực. Đây là thiết bị giúp điều khiển tự động hoặc bán tự động việc mở – đóng hay chuyển hướng dòng chảy thông qua việc quay bi van.
• Nắp van: Là bộ phận bao bọc đầu van, nơi chứa cơ cấu đóng gói và bảo vệ trục van, hỗ trợ việc giữ kín toàn bộ hệ thống.

Sơ đồ cấu tạo:

Các loại van bi 3 ngã phổ biến hiện nay

Van bi ba ngã thường được thiết kế theo hai kiểu chính là dạng chữ L và chữ T. Dù nguyên lý hoạt động tương tự nhau, nhưng cấu tạo phần bi bên trong lại khác biệt, dẫn đến chức năng và mục đích sử dụng riêng biệt.

Van bi ba ngã dạng chữ L (van chuyển hướng dòng chảy)

Van bi chữ L, hay còn gọi là van ba ngã 90 độ, có cấu tạo phần bi tạo thành hình chữ L cùng với ba cửa kết nối. Thiết kế này cho phép van chuyển dòng chảy giữa hai đường ống riêng biệt – từ một cửa vào sang một trong hai cửa ra, hoặc ngược lại. Loại van này phù hợp cho các ứng dụng cần điều hướng dòng chất lỏng linh hoạt, thường thấy trong các ngành như chế biến thực phẩm, sản xuất mỹ phẩm hay nước giải khát.

Van bi ba ngã dạng chữ T (van trộn dòng)

Van bi chữ T, còn được biết đến là van ba ngã 180 độ hoặc van trộn, cho phép dòng chảy đi thẳng qua, rẽ trái, rẽ phải hoặc chia đều theo nhiều hướng. Với khả năng kết hợp hai dòng chất lỏng vào một đầu ra hoặc ngược lại – phân tán một dòng thành hai hướng – loại van này đặc biệt thích hợp trong các hệ thống cần trộn lưu chất. Tính linh hoạt trong chuyển đổi dòng chảy giúp van được ứng dụng rộng rãi trong nhiều quy trình xử lý công nghiệp.

Nguyên lý hoạt động của van 3 ngã

Van 3 ngã dạng chữ L:

Van 3 ngã dạng chữ L, còn được gọi là van chuyển hướng, hoạt động dựa trên cơ chế xoay tay cầm hoặc bộ truyền động một góc 90 độ (tương đương một phần tư vòng quay). Khi đó, dòng lưu chất sẽ được chuyển từ cổng này sang cổng khác – tạo thành trạng thái hai vị trí của van.

Trong trường hợp tay cầm được phép quay thêm 90 độ nữa, tức là tổng cộng 180 độ (một nửa vòng quay), van có khả năng ngắt hoàn toàn dòng chảy. Lúc này, van được xem như loại ba vị trí.

Nếu tay cầm không bị giới hạn bởi các chốt dừng tích hợp sẵn, thì van có thể quay đến 270 độ (ba phần tư vòng) hoặc hoàn toàn 360 độ (một vòng quay đầy đủ). Sự xoay linh hoạt này giúp van đạt được hai vị trí đóng tùy chọn.

Van 3 ngã dạng chữ T:

Van bi 3 ngã dạng chữ T thường được gọi là van trộn vì khả năng kết hợp dòng chảy từ hai cổng vào và dẫn ra cổng còn lại. Cả ba cổng của van đều có thể cùng lúc ở trạng thái mở. Ngoài chức năng trộn, loại van này cũng có thể chuyển hướng dòng chảy tương tự như van bi chữ L bằng cách xoay tay cầm 90 độ. Tuy nhiên, van chữ T không đảm bảo khả năng đóng hoàn toàn mà chỉ có thể giới hạn dòng chảy đến hai cổng hoặc cho phép lưu chất đi qua cả ba cổng.

Khi sử dụng để trộn dòng, van bi 3 ngã chữ T có thể phân chia lưu chất thành hai hướng đối lập. Cấu trúc thiết kế cho phép dòng chảy phân tách hoặc đi thẳng như một van bi hai ngã thông thường. Nếu lắp van theo phương thẳng đứng, cổng chính sẽ luôn ở trạng thái mở, và để điều hướng dòng chảy, người dùng chỉ cần xoay tay gạt một góc 90 độ. Việc xoay đủ 180 độ không làm thay đổi hướng dòng chảy trong hệ thống.

Tính năng nổi bật của van bi ba ngã

• Cơ chế vận hành không tạo ra ma sát trong quá trình đóng mở giúp giảm đáng kể mô-men xoắn cần thiết, từ đó tối ưu hiệu quả vận hành.
• Khả năng bảo trì trực tiếp ngay trên hệ thống giúp tiết kiệm thời gian dừng máy cũng như chi phí bảo dưỡng tổng thể.
• Thiết kế bề mặt làm kín kiểu hình nêm cho phép quả bi được ép sát vào gioăng nhờ lực từ trục van, đảm bảo độ kín cao ngay cả khi chênh lệch áp suất lớn trong hệ thống.
• Van có tính năng tự làm sạch, khi quả bi tách khỏi bệ đỡ, dòng chất lỏng sẽ cuốn trôi các chất cặn, giữ cho bề mặt làm kín luôn sạch sẽ.

Ưu điểm nổi bật của van bi 3 chiều

• Cấu trúc đơn giản, thiết kế nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và chiếm ít không gian lắp đặt.
• Độ cản dòng thấp giúp chất lỏng đi qua van dễ dàng, nâng cao hiệu suất hệ thống.
• Khả năng làm kín cao, hoạt động hiệu quả trong cả môi trường áp suất thấp hoặc chân không.
• Dễ dàng bảo trì, tháo lắp và tiết kiệm thời gian cho công tác bảo dưỡng.
• Có sẵn nhiều kích cỡ khác nhau, phù hợp với đa dạng yêu cầu ứng dụng.

Ứng dụng tiêu biểu

1. Hệ thống HVAC (Thông gió và Điều hòa không khí):

Van bi 3 ngã thường được lắp đặt trong hệ thống để điều tiết và phối trộn nước nóng – lạnh, giúp kiểm soát nhiệt độ ở từng khu vực riêng biệt trong tòa nhà.

2. Hệ thống cấp nước nóng/lạnh:

Được sử dụng trong mạng lưới dân dụng và công nghiệp để kết hợp hai nguồn nước và phân phối đều đến các điểm sử dụng khác nhau.

3. Xử lý nước thải:

Van đóng vai trò điều hướng dòng chảy trong hệ thống xử lý nước, hỗ trợ phân luồng nước đến các công đoạn xử lý riêng biệt, đồng thời giúp ngăn ngừa nguy cơ nhiễm bẩn chéo.

4. Ngành thực phẩm và đồ uống:

 Van được ứng dụng trong các dây chuyền chế biến để kiểm soát lưu lượng chất lỏng hoặc khí, đảm bảo quá trình sản xuất ổn định và vệ sinh.

5. Ngành hóa chất và dược phẩm:

Van giúp trộn các thành phần hóa học với tỷ lệ chính xác, phục vụ trong các quá trình sản xuất và nghiên cứu với yêu cầu nghiêm ngặt về kiểm soát lưu lượng.

Kết luận

Van bi 3 ngã là một lựa chọn linh hoạt trong việc kiểm soát dòng chảy chất lỏng, đặc biệt phù hợp với các hệ thống đường ống phức tạp. Nhờ khả năng điều hướng dòng chảy theo nhiều hướng, loại van này được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như sản xuất, dầu khí và chế biến hóa chất. 

Với thiết kế chắc chắn, khả năng chịu được áp suất và nhiệt độ cao, dòng van công nghiệp này vận hành ổn định ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt. Bên cạnh đó, sản phẩm còn tương thích với nhiều loại lưu chất khác nhau, bao gồm cả các môi trường có tính ăn mòn.