Van cầu điều khiển khí nén là gì? Khái niệm cơ bản cần biết

Van cầu điều khiển bằng khí nén là một loại van công nghiệp hoạt động nhờ khí nén, thường được sử dụng phổ biến trong các hệ thống đường ống nhằm kiểm soát và điều chỉnh lưu lượng của lưu chất. Vậy van cầu điều khiển khí nén là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van này ra sao? Hãy cùng Cao Phong khám phá trong bài viết dưới đây.

Tìm hiều van cầu điều khiển khí nén là gì?

Van cầu (Globe valve), còn gọi là van hơi nóng hoặc van chặn, là loại van phổ biến trong nhiều hệ thống sản xuất, đặc biệt là những hệ thống vận hành ở nhiệt độ cao.

Thiết kế bên trong thân van được chia làm hai phần với một lỗ thông nối nhau, giúp điều hướng dòng chảy. Nhờ đó, van cầu không chỉ cho phép lưu chất dễ dàng đi qua mà còn có khả năng điều tiết dòng chảy rất hiệu quả.

Để phù hợp với nhiều yêu cầu khác nhau, van cầu có thể được vận hành bằng nhiều cách như tay quay vô lăng, điều khiển điện hoặc điều khiển khí nén.

Trong số đó, van cầu điều khiển khí nén ngày càng được ưa chuộng và đánh giá cao. Về cơ bản, loại van này có cấu tạo tương tự van cầu truyền thống, nhưng được trang bị thêm bộ truyền động khí nén (Pneumatic actuator). Bộ phận này có nhiệm vụ nhận khí nén và biến đổi thành cơ năng để vận hành van.

Van cầu điều khiển khí nén hoạt động tự động nhờ năng lượng khí nén mà không cần sự can thiệp thủ công. Thời gian đóng mở nhanh, chỉ trong khoảng 3 – 5 giây, đồng thời có thể điều khiển nhiều thiết bị từ xa với độ chính xác cao. Điều này làm cho nó rất thích hợp cho các hệ thống quy mô lớn, tự động hóa cao, hoặc những vị trí lắp đặt khó tiếp cận với người vận hành.

Ngoài ra, khí nén là nguồn năng lượng sạch, an toàn, dễ sản xuất và sử dụng, đồng thời không gây nguy cơ cháy nổ trong quá trình vận hành, nên ngày càng được ưu tiên sử dụng.

Nhờ các ưu điểm vượt trội, van cầu điều khiển khí nén ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống sản xuất như hệ thống cấp thoát nước, lò hơi, nhà máy hóa chất, công nghiệp luyện kim, khai thác khoáng sản và lọc hóa dầu…

Thành phần cấu tạo của van cầu điều khiển khí nén

Một van cầu điều khiển khí nén hoàn chỉnh và hoạt động ổn định cần được cấu thành từ các bộ phận chính sau đây:

Thân van

Thân van là bộ phận bên ngoài, thường xuyên tiếp xúc với các yếu tố môi trường như ánh nắng, mưa, gió, bụi bẩn. Vì vậy, nó được chế tạo chắc chắn từ các vật liệu hợp kim cứng như inox, gang, thép, đồng… nhằm bảo vệ các chi tiết bên trong van.

Hai đầu thân van được thiết kế các vòng ren hoặc mặt bích đạt tiêu chuẩn quốc tế (DIN, JIS, ANSI, BS…) để kết nối chắc chắn vớ hệ thốngi đường ống. Việc lựa chọn mặt bích phải tương thích với tiêu chuẩn của hệ thống đường ống để đảm bảo lắp đặt dễ dàng.

Ngoài ra, thân van còn được phủ lớp sơn epoxy cao cấp nhằm chống oxy hóa, ngăn bong tróc và giúp quá trình vệ sinh trở nên thuận tiện, đồng thời nâng cao tuổi thọ sử dụng của van.

Đĩa van

Đĩa van giữ vai trò quan trọng trong việc đóng mở van, liên kết trực tiếp với trục van. Hình dạng của đĩa van thường là nắp chai hoặc hình côn tròn, di chuyển lên xuống theo cơ chế điều khiển.

Tiếp xúc trực tiếp với lưu chất, đĩa van được làm từ các hợp kim cứng như inox, thép nhằm chịu được áp lực, nhiệt độ và chống mài mòn, không bị gãy vỡ khi dòng chảy mạnh.

Để đảm bảo độ kín khít, đĩa van thường được trang bị thêm gioăng làm kín giúp ngăn rò rỉ khi van ở trạng thái đóng.

Trục van

Trục van nằm bên trong thân van, kết nối bộ điều khiển và đĩa van, chịu trách nhiệm truyền lực để van hoạt động theo đúng quy trình.
Chất liệu sản xuất trục van thường là inox hoặc thép, những vật liệu có độ cứng và khả năng chống ăn mòn cao, giúp van vận hành ổn định, chịu được áp lực và nhiệt độ lớn.

Gioăng làm kín

Gioăng có chức năng tạo độ kín tại các điểm tiếp xúc như giữa đĩa van và thân van, hoặc các vị trí nối mặt bích, nhằm ngăn chặn rò rỉ lưu chất, giúp van hoạt động êm ái.
Được làm từ các vật liệu đàn hồi như cao su, Teflon, NBR, PTFE… gioăng có khả năng giãn nở và đàn hồi theo nhiệt độ và vị trí kết nối. Kích thước nhỏ gọn và giá thành phải chăng giúp gioăng dễ dàng thay thế khi hao mòn.

Bộ phận điều khiển

Ở van cầu điều khiển khí nén, bộ truyền động khí nén (Pneumatic actuator) sẽ chuyển hóa năng lượng khí nén thành cơ năng để vận hành van. Thiết bị này liên kết trực tiếp với trục van, tạo lực momen kéo hoặc đẩy đĩa van khi có khí nén cấp vào.

Bộ truyền động khí nén thường có hai dạng chính:

• Dạng piston: Bao gồm xi lanh, piston và lò xo. Piston kết nối với trục van để kéo hoặc đẩy trục van vận hành. Có hai loại: truyền động đơn (sử dụng khí nén cho một chu trình đóng hoặc mở, chu trình còn lại vận hành nhờ lò xo) và truyền động kép (dùng khí nén cho cả hai chu trình đóng và mở).
• Dạng màng: Gồm màng van và lò xo, vận hành theo nguyên lý tác động đơn, dựa trên chuyển động lên xuống của màng và lực đàn hồi của lò xo. Thiết kế đơn giản và chi phí thấp hơn dạng piston.

Bộ định vị khí nén

Bộ định vị có nhiệm vụ xác định vị trí chính xác của đĩa van trước khi cấp khí nén, giúp quá trình vận hành diễn ra chính xác, tiết kiệm khí và tăng hiệu quả làm việc.

Bộ giảm áp

Do khí nén thường có áp suất lớn hơn mức cho phép, bộ giảm áp được lắp đặt đầu vào hệ thống để điều chỉnh áp suất xuống mức an toàn, bảo vệ thiết bị và đảm bảo an toàn cho người vận hành.

Bộ lọc khí nén

Khí nén sau sản xuất có thể chứa bụi bẩn, tạp chất nên cần bộ lọc khí nén để loại bỏ những yếu tố này, giúp khí nén sạch và tránh tắc nghẽn các bộ phận truyền động, đảm bảo sự lưu thông khí hiệu quả.

Cách thức hoạt động của van cầu sử dụng khí nén điều khiển

Van cầu điều khiển khí nén vận hành tương tự như các loại van cầu thông thường, dựa trên sự dịch chuyển lên xuống của đĩa van để kiểm soát việc ngăn cản, lưu thông hoặc điều tiết dòng chảy của lưu chất đi qua van. Tuy nhiên, điểm khác biệt là van được điều khiển tự động nhờ năng lượng khí nén.

Quá trình mở van

Ở trạng thái ban đầu, đĩa van đóng kín cửa van, ngăn không cho lưu chất đi qua, tức van đang ở trạng thái đóng. Khi cần mở van, người vận hành sẽ cung cấp khí nén vào bộ truyền động. Áp lực khí nén này sẽ đẩy piston hoặc màng van chuyển sang vị trí khác, tạo ra mô-men xoắn tác động lên trục van. Trục van quay theo hướng lên trên, kéo đĩa van ra khỏi vị trí ban đầu, tạo khoảng hở để lưu chất có thể chảy qua van một cách dễ dàng.

Quá trình đóng van

Khi nguồn khí nén bị ngắt (đối với bộ truyền động đơn) hoặc cấp khí nén vào một vị trí khác (đối với bộ truyền động kép), các chi tiết sẽ di chuyển trở lại vị trí ban đầu theo chiều ngược lại. Khí nén sau khi hoàn thành nhiệm vụ sẽ được thải ra môi trường qua cửa van, giúp đĩa van đóng kín hoàn toàn, ngăn chặn lưu chất lưu thông.

Quá trình điều tiết van

Việc điều tiết van cũng tương tự như đóng mở, nhưng ở đây người vận hành sẽ điều chỉnh góc mở của van theo nhu cầu sử dụng. Việc này giúp kiểm soát lưu lượng lưu chất đi qua van, có thể tăng hoặc giảm tùy theo mục đích.

Chi tiết thông số kỹ thuật van cầu điều khiển khí nén

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại van cầu điều khiển khí nén khác nhau, mỗi loại sở hữu thiết kế, chất liệu và các thông số kỹ thuật riêng biệt. Tuy nhiên, chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn những thông số chung nhất để bạn có thể hiểu rõ hơn về thiết bị này:

• Kích thước: Từ DN15 đến DN300.
• Chất liệu: Gang, đồng, inox, thép.
• Gioăng sử dụng: NBR, teflon, PTFE.
• Lớp lót bên trong: Epoxy cao cấp.
• Kiểu vận hành: Điều khiển hoạt động thông qua khí nén.
• Cách thức kết nối: Có thể nối ren hoặc mặt bích.
• Tiêu chuẩn kết nối: BS, DIN, ANS, JIS.
• Kiểu vận hành: Có thể đóng mở ON/OFF hoặc điều chỉnh tuyến tính.
• Áp suất làm việc: Bao gồm các mức PN10, PN16, PN25, PN40.
• Nhiệt độ làm việc tối đa: Có thế đạt tới 200 độ C.
• Môi trường sử dụng: Thích hợp cho chất lỏng, khí hoặc hơi.
• Xuất xứ phổ biến: Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Malaysia, Châu Âu.
• Thời gian bảo hành: 12 tháng.

Phân loại van cầu vận hành bằng khí nén

Van cầu điều khiển khí nén gồm nhiều loại khác nhau, mỗi loại sở hữu đặc tính riêng và phù hợp với từng môi trường ứng dụng cụ thể. Dựa trên một số tiêu chí, van cầu được phân chia thành các nhóm chính như sau:

Phân loại theo kiểu đóng mở

• Van cầu ON/OFF: Loại van này chỉ thực hiện chức năng đóng hoàn toàn (OFF) hoặc mở hoàn toàn (ON), không dùng để điều tiết lưu lượng.
• Van cầu tuyến tính: Ngoài khả năng đóng mở hoàn toàn, loại van này còn có thể điều chỉnh góc mở một cách linh hoạt, giúp kiểm soát lượng lưu chất đi qua van. Vì vậy, van tuyến tính được ưu tiên sử dụng nhiều hơn so với van ON/OFF do khả năng vận hành đa dạng.

Phân loại van cầu theo nguyên liệu chế tạo

• Van cầu gang: Là vật liệu phổ biến nhất trong sản xuất van công nghiệp nhờ chi phí thấp, độ cứng và độ bền cao, vận hành ổn định trong nhiều môi trường và thích hợp cho nhiều hệ thống.

• Van cầu inox: Đây là vật liệu cao cấp với nhiều ưu điểm nổi bật như khả năng chịu nhiệt, áp suất lớn, chống ăn mòn và oxy hóa tốt, cùng thiết kế sáng bóng, dễ vệ sinh và tuổi thọ lâu dài.
• Van cầu thép: Tương tự inox về độ bền và khả năng chịu nhiệt, tuy nhiên khả năng chống ăn mòn kém hơn inox.
• Van cầu đồng: Với màu sắc ánh đồng đẹp mắt, van đồng có khả năng chống chịu vừa phải, thường được dùng trong các hệ thống nhỏ và môi trường ít khắc nghiệt.

Phân loại van cầu theo phương thức kết nối

• Van cầu nối ren: Thiết kế có vòng ren ở hai đầu, giúp dễ dàng lắp đặt bằng cách vặn ren. Thích hợp cho hệ thống áp lực thấp và đường ống có kích thước dưới DN50.
• Van cầu lắp bích: Kết nối bằng mặt bích chuẩn JIS, DIN, ANSI, BS… Việc lựa chọn chuẩn mặt bích phù hợp với đường ống rất quan trọng. Đây là kiểu kết nối phổ biến nhất hiện nay, mang lại mối nối chắc chắn, thuận tiện cho tháo lắp và ngăn ngừa rò rỉ lưu chất. Phù hợp với đường ống kích thước lớn hơn DN50.

Ưu điểm và hạn chế của van điều khiển khí nén

• Thiết kế nhỏ gọn, thẩm mỹ, thời gian đóng mở nhanh chóng chỉ từ 3 – 5 giây, tăng hiệu quả vận chuyển lưu chất.
• Khả năng điều tiết lưu lượng của van cầu tương đối tốt.
• Có nhiều kích thước đa dạng từ DN15 đến DN300, phù hợp với nhiều đường ống khác nhau.
• Phương thức kết nối phổ biến gồm nối ren và lắp bích, giúp dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa và vệ sinh mà không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp.
• Chất liệu sản xuất đa dạng như inox, gang, đồng, thép với khả năng chống chịu tốt trong các môi trường khắc nghiệt, ngăn ngừa ăn mòn và oxy hóa.
• Sử dụng khí nén làm nguồn năng lượng, đây là dạng năng lượng sạch, an toàn, dễ sản xuất và không gây nguy hiểm.
• Có thể vận hành từ xa và đồng bộ nhiều thiết bị cùng lúc, phù hợp với các vị trí khó tiếp cận hoặc nguy hiểm.
• Độ bền van cầu khá cao và tuổi thọ lâu dài.
• Thân van được chia thành hai phần giúp chuyển hướng dòng chảy hiệu quả, giảm áp lực lên đĩa van.

Hạn chế của van điều khiển khí nén

• Van có kích thước lớn sẽ gặp khó khăn khi đóng mở so với van cổng, van bướm, hoặc van bi, cần lực khí nén lớn để vận hành.
• Áp suất đầu ra của van cầu điều khiển khí nén bị giảm so với áp suất đầu vào.
• Màng của thiết bị truyền động khí nén có thể bị hư hỏng sau một thời gian sử dụng.

Các lĩnh vực sử dụng van cầu điều khiển bằng khí nén

Van cầu điều khiển khí nén sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật, nhờ đó được ứng dụng rộng rãi trong đa dạng ngành nghề khác nhau. Một số lĩnh vực tiêu biểu sử dụng loại van này bao gồm:

• Hệ thống cấp và thoát nước.
• Hệ thống hơi nóng, khí nén, cùng các thiết bị như lò hơi, lò hấp và lò sấy.
• Các nhà máy hóa chất cùng với phòng thí nghiệm.
• Ngành sản xuất thực phẩm, lương thực, dược phẩm và mỹ phẩm.
• Hệ thống tuabin, cũng như dầu nhờn và bôi trơn.
• Ngành khai thác khoáng sản và lọc hóa dầu.
• Các ngành đóng tàu, lắp ráp ô tô, sản xuất linh kiện và xi măng.
• Nhà máy thủy điện, nhiệt điện và các lĩnh vực năng lượng.

Mua van cầu điều khiển khí nén chất lượng tại Cao Phong

Chắc chắn Cao Phong sẽ là lựa chọn lý tưởng nếu bạn đang tìm kiếm đơn vị cung cấp van cầu điều khiển khí nén hoặc các loại van công nghiệp điều khiển chính hãng với mức giá cạnh tranh nhất. Dưới đây là những lý do bạn nên chọn mua hàng tại chúng tôi:

Ưu điểm khi mua hàng tại Cao Phong:

• Cam kết sản phẩm chất lượng cao, chính hãng tuyệt đối.
• Có đầy đủ giấy tờ, chứng chỉ CO – CQ chứng minh nguồn gốc và chất lượng.
• Mẫu mã đa dạng, nhập khẩu từ các thương hiệu nổi tiếng như SMC, Festo, ASCO,…
• Mức giá hợp lý, tạo sự cạnh tranh trên thị trường.
• Tư vấn tận tình từ đội ngũ giàu kinh nghiệm, chuyên nghiệp.
• Chính sách bảo hành có hiệu lực lên đến 12 tháng.
• Khách hàng được giao hàng tận nơi một cách nhanh chóng.

Tóm lại, van cầu điều khiển khí nén là thiết bị thiết yếu giúp kiểm soát dòng chảy một cách hiệu quả trong hệ thống. Mỗi loại van sẽ có những ưu điểm và hạn chế riêng, vì vậy khi lựa chọn, cần cân nhắc kỹ các yếu tố như loại khí nén, áp suất, lưu lượng và điều kiện môi trường làm việc để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

• Website: https://caophong.com.vn
• Hotline: 028 6270 3525
• Email: contact@caophong.com.vn
• Địa chỉ: 331/41 Phan Huy Ích, Phường An Hội Tây, Thành Phố Hồ Chí Minh, Việt Nam