Phần 03. Nguyên lý hoạt động của van bướm

Van bướm là một trong những loại van thông dụng, phổ biến nhất có chức năng đóng, mở hoàn toàn và kiểm soát lưu lượng dòng chảy trên hệ thống đường ống. Loại van này có thiết kế đơn giản, có ưu điểm là thời gian đóng mở nhanh, lắp được trong không gian chật hẹp, nhẹ và tiết kiệm chi phí. Điều này cũng rất phù hợp cho các ứng dụng xử lý chất lỏng và khí có khối lượng lớn nhưng áp suất thấp.

Ở bài viết trước chúng tôi đã giới thiệu về cấu tạo và thiết kế chi tiết của van cánh bướm, bài viết hôm nay,  chúng tôi sẽ hướng dẫn cho các bạn hiểu thêm về van bướm thông qua cách thức hoạt động, cùng theo dõi nhé!

Nguyên lý hoạt động chung của van bướm

Hoạt động của van bướm

Hoạt động của van bướm

Như chúng ta đã biết, van bướm được lắp đặt trên hệ thống với nhiệm vụ đóng, mở và điều tiết lưu lượng dòng chảy trong đường ống. Về cơ bản kết cấu truyền động của van cánh bướm sẽ gồm: thiết bị điều khiển – ty van – đĩa van. Kết cấu này có cơ chế vận hành xoay ngang góc tối đa 90 độ và có nguyên lý hoạt động chung như sau:

Khi van ở trạng thái đóng hoàn toàn, đĩa van sẽ nằm song song với thân van và vuông góc 90 độ với đường ống, ngăn lưu chất đi qua. Để mở van, cần tác động lực lên bộ phận điều khiển là tay quay, tay gạt hoặc cấp điện, khí nén vào thiết bị truyền động. Khi đó, lực tác động sẽ truyền chuyển động đến ty van, kéo đĩa van dịch chuyển xoay ngang góc 90 độ song song với đường ống, van ở trạng thái mở cho phép lưu chất đi qua van.

Khi van ở trạng thái mở nếu muốn đóng van chỉ cần tác động ngược lại hoặc ngừng cấp điện, khí nén. Khi đó đĩa van sẽ quay về trạng thái ban đầu là vuông góc với đường ống, ngăn không cho lưu chất đi qua van.
Phân loại cách hoạt động của các loại van bướm phổ biến hiện nay

Cách thức hoạt động của các loại van bướm

Cách hoạt động  của van bướm tay gạt

Van bướm tay gạt được cấu tạo phần thanh cố định nằm phía trên, phần thanh chuyển động nằm ở phía dưới. Nguyên lý hoạt động của loại van này dựa vào lực tác động từ tay gạt. Cụ thể:

  • Khi van ở vị trí đóng, cánh tay gạt sẽ song song với đường ống, đĩa van vuông góc với đường ống, ngăn không cho lưu chất đi qua. Để mở van chỉ cần cầm tay gạt và gạt theo chiều kim đồng hồ, khi đó trục van sẽ truyền chuyển động đẩy đĩa van dịch chuyển song song với đường ống. Lúc này, van ở trạng thái mở hoàn toàn, cho phép lưu lượng chảy qua van ở mức độ lớn nhất.
  • Khi van ở vị trí mở, nếu muốn đóng van thì tác động ngược lại, cầm tay gạt và gạt theo ngược chiều kim đồng hồ, đĩa van sẽ xoay ngang vuông góc với đường ống, ngăn lưu chất đi qua.

Ngoài ra, nếu muốn điều tiết lưu chất trên đường ống, chỉ cần gạt tay gạt theo những góc tùy ý. Theo khuyến cáo của nhà sản xuất, thông thường chúng ta chỉ mở khoảng 2/3 đĩa van để đảm bảo lưu lượng đi ổn định nhất tránh tạo áp lực lớn cho đường ống phía sau.

Cách hoạt động của van bướm tay quay

Van bướm tay quay được thiết kế bộ phận điều khiển là tay quay vô lăng kết hợp hộp số trợ lực với dải kích thước từ DN50 – DN600. Mục đích để truyền chuyển động xuống thân van, giúp van hoạt động nhẹ nhàng hơn và hạn chế sức lực của con người. Về nguyên lý hoạt động, van bướm tay quay cũng tương tự tay gạt, cơ chế hoạt động dựa vào lực tác động từ tay quay. Cụ thể:

  • Khi van được đóng kín (góc mở lá van 0°) đĩa van sẽ vuông góc với đường ống, ngăn chặn dòng lưu chất chảy trong đường ống.
  • Khi quay tay quay theo ngược chiều kim đồng hồ, lúc này hộp số trợ lực sẽ truyền chuyển động đến trục van, kéo đĩa van dịch chuyển nằm song song với dòng lưu chất; khi đó lưu lượng chảy trong đường ống sẽ là lớn nhất và van được mở hoàn toàn (góc mở lá van 90°).

Ngoài đóng mở on/off cung có thể mở lá van theo các góc mở khác nhau để điều tiết lưu lượng dòng chảy. Tuy nhiên nhà sản xuất khuyến cáo việc mở lá van dưới 90° sẽ làm ảnh hưởng giảm tuổi thọ của van.

Cách hoạt động của van bướm điều khiển điện

Van bướm điều khiển điện được thiết kế gồm 2 bộ phận: van bướm và thiết bị truyền động điện với nguồn điện áp 24VAC, 220VAC, 380VAC,… Loại van này rất thông dụng trong các đường ống vừa và lớn với cơ chế đóng mở cho phép một lượng lớn lưu chất có thể chảy qua. Do vậy nên được ứng dụng trong các hệ thống nước sạch, nước thải, bột, xi măng, đá…

Về nguyên lý hoạt động, nếu hình dung một cách đơn giản cũng giống van bướm tay gạt và tay quay, chỉ khác bộ phận cơ thay bằng mô tơ điện được kết nối với trục van. Đặc biệt, cách thức hoạt động điều khiển điện sẽ được phân chia thành 2 dạng chính đó là điều khiển ON/OFF và điều khiển tuyến tính, cụ thể như sau:

  • Điều khiển điện ON/OFF

Khi van ở trạng thái đóng, nếu cấp nguồn điện vào, dòng điện được cấp sẽ thông qua dây dẫn đi vào trong bảng mạch và truyền đến coild điện. Lúc này coild điện sẽ nhận dòng điện và chuyển đổi điện năng thành cơ năng. Lượng cơ năng được chuyển đổi sẽ tiếp tục đi qua bộ phận trợ lực và đến trục bộ điều khiển điện kết nối với công tắc hành trình. Kết quả sẽ làm cho trục mô tơ quay và tất nhiên khi đó trục của van bướm cũng quay theo và hai cánh của van bướm cũng vì thế mà mở ra theo một góc từ 0 – 90 độ, song song với đường ống. Van chuyển sang trạng thái mở, cho phép lưu chất đi qua van. Khi chạy hết hành trình nó sẽ tự động ngắt điện và giữ nguyên trạng thái. Khi cần đảo chiều van về trạng thái đóng, chỉ cần cấp điện vào bộ điện, trục van và đĩa van sẽ dịch chuyển để ngăn không cho lưu chất đi qua van.

  • Điều khiển điện tuyến tính

Cũng giống như dòng điều khiển điện ON/OFF tất cả cơ chế đóng mở của dòng van này đều sử dụng nguồn điện áp mà chúng ta cấp vào để truyền lực từ trục điều khiển đến trục van và đĩa van để đóng, mở. Tuy nhiên đối với dòng này sẽ sử dụng động cơ điều khiển Modulating type với tín hiệu điều khiển dạng 4-20mA hoặc 0-10V DC Với tín hiệu ngõ vào analog sẽ giúp chúng ta điều khiển đóng mở van theo các góc theo tín hiệu đưa vào đồng thời giúp chúng ta kiểm soát được vị trí van ở góc mở hiện tại là bao nhiêu độ ví dụ: 25 -45 -50-100 độ thông qua màn hình điều khiển từ xa.

Cách hoạt động của van bướm điều khiển khí nén

Van bướm điều khiển bằng khí nén là loại van có hoạt động đóng mở nhờ bộ truyền động khí nén được cung cấp năng lượng bằng không khí hoặc khí đốt. Về cơ bản được thiết kế khá đơn giản và dễ vận hành. Cơ chế hoạt động của van nhờ nguồn cấp khí nén từ máy nén khí truyền khí qua 1 van điện từ khí nén đến đầu khí nén khi đó khí nén tác động vào xi lanh quay trục 1 góc 90 độ khi đó trục của bộ điều khiển khí nén đã kết nối với trục của van bướm lúc đó trục của van bướm cũng sẽ quay 1 góc 90 độ giúp van bướm từ trạng thái đóng sang mở và ngược lại mở sang đóng một cách nhẹ nhàng.

Loại này có hai kiểu khác nhau 1 là tác động đơn hai là loại tác động kép, chúng ta sẽ đi vào tìm hiểu qua như sau:

  • Tác động đơn – Spring-Return

Bộ khí nén tác động đơn hay còn được gọi là xi lanh khí nén 1 chiều. Đây là loại xi lanh thông dụng, sử dụng áp suất của khí nén để tạo lực cho piston di chuyển từ trong ra ngoài và có một lò xo để hồi về vị trí ban đầu. Riêng đối với xi lanh này thì khí nén để sinh ra công, đi vào từ 1 phía. Để piston lùi về thì sử dụng lực đẩy của lò xo. Hay có thể dễ hiểu là: Áp suất khí nén tác động một phía xi lanh, phía còn lại là lực của lò xo tác động. Khi khí nén được kích thích và dẫn vào trong xi lanh. Lượng khí sẽ tăng dần lên và không gian bên trong bị chiếm lấy. Và piston lúc này sẽ di chuyển sinh ra công để thực hiện.

  • Tác động kép

Bộ điều khiển tác động kép là loại bộ điều khiển có cấu tạo xi lanh khí nén 2 chiều, tức nghĩa là xi lanh dùng khí nén để đẩy ra và hồi về vị trí ban đầu. Trên thân của xi lanh, chúng ta dễ dàng phát hiện ra 2 cửa khí với 1 cửa cấp cho xi lanh tiến, 1 cửa cấp cho xi lanh lùi. Loại xi lanh 2 chiều này, dùng để tạo nên lực đẩy piston ở 2 phía. Lưu lượng khí nén được điều khiển bằng van điện hoặc van cơ cung cấp, đảo chiều khí nén.

Tổng kết

Bài viết trên đây chúng tôi đã tổng hợp những thông tin cụ thể về cách thức hoạt động của van bướm. Hy vọng sẽ giúp bạn đọc hiểu được nguyên lý hoạt động chung và riêng của từng loại van bướm. Từ đó áp dụng vào thực tế để vận hành giúp van hoạt động tốt, đạt hiệu quả.

Bài tiếp theo: Ưu, nhược điểm của van bướm

ledang
Mình là Ledang (Lê Đình Đăng), Admin quản trị tuanhungphat.vn. Mình có hơn 10 năm làm trong ngành van và các thiết bị công nghiệp. Trên bog mình chia sẻ các kiến thức, từ cơ bản đến nâng cao, cũng như những kinh nghiệm được đúc kết từ thực tế, xuyên xuốt quá trình làm việc của mình về Van công nghiệp - Hệ thống đường ống - Các thiết bị đo lường. Với hi vọng sẽ giúp ích cho bạn đọc.