Nguyên lý hoạt động van bướm – Góc nhìn kỹ thuật

Van bướm là một trong những dòng van công nghiệp được sử dụng phổ biến trong nhiều hệ thống với nhiệm vụ đóng mở và điều tiết dòng chảy lưu chất. Vậy cụ thể nguyên lý hoạt động van bướm như thế nào? Có điểm gì khác biệt so với các loại van khác. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé.

Nguyên lý hoạt động van bướm

Về nguyên lý hoạt động của van bướm, cơ bản dựa trên cơ chế xoay của đĩa van xung quanh trục van, góc quay từ 0 – 90 độ để kiểm soát, điều tiết dòng chảy. Khi người vận hành tác động lực lên tay gạt, tay quay hoặc cấp điện, khí nén, trục van sẽ xoay và kéo theo đĩa van dịch chuyển. Sự thay đổi vị trí của đĩa van sẽ quyết định trạng thái đóng mở, điều tiết của dòng chảy. Cụ thể như sau:

Nguyên lý hoạt động van bướm cơ bản

• Trạng thái mở hoàn toàn

Khi đĩa van nằm song song với hướng của dòng chảy lưu chất, van ở vị trí mở hoàn toàn, cho phép lưu chất đi qua.

• Trạng thái đóng hoàn toàn

Khi đĩa van xoay vuông góc với dòng chảy, ép vào gioăng làm kín, van ở vị trí đóng hòa toàn, ngăn chặn dòng lưu chất.

• Trạng thái điều tiết

Khi đĩa van nằm ở vị trí các góc mở trung gian từ 0 -90 độ, cho phép lưu chất đi qua từng phần nhỏ, van ở vị trí điều tiết.

Nguyên lý hoạt động từng loại van bướm

Van bướm được thiết kế có 4 phương thức hoạt động chính: tay quay, tay gạt, động cơ điện, bộ truyền động khí nén. Về nguyên lý hoạt động van bướm theo từng loại cũng sẽ có sự khác nhau. Cụ thể dưới đây:

Van bướm tay gạt

Nguyên lý hoạt động van bướm tay gạt

Đây là mẫu van được thiết kế bộ điều khiển có dạng tay gạt, khi vận hành sẽ sử dụng hoàn toàn bằng sức người. Tay gạt được chế tạo gồm 1 thanh cố định bên trên và 1 thanh có thể kéo dịch chuyển bên dưới. Trên tay gạt sẽ có các nấc cố định, có khóa định vị tương ứng với từng góc mở. So với các loại van khác, van bướm tay gạt có cơ chế vận hành đơn giản, dễ thao tác, nhanh gọn nhất. Cụ thể:

• Khi cần mở van: bóp thanh bên dưới và kéo tay gạt sang bên trái hoặc bên phải, góc mở 90 độ để mở hoàn toàn hoặc nhỏ hơn để điều tiết lưu chất, tùy chỉnh theo nhu cầu. Lúc này, trục van sẽ nhận tác động momen xoắn từ tay gạt và truyền đến đĩa van, làm cho đĩa van xoay theo, dịch chuyển sang trạng thái mở. Tùy theo điều khiển của người sử dụng, van sẽ mở theo các góc tương ứng.
• Khi muốn đóng van: bóp và kéo tay gạt theo chiều ngược lại với khi mở. Khi đó trục van, đĩa van sẽ nhận momen xoắn và quay theo chiều ngược lại. Kết quả đĩa van quay về vị trí đóng ban đầu, vuông góc với hướng dòng chảy, ngăn chặn không cho lưu chất đi qua van.

Van bướm tay quay

Nguyên lý hoạt động van bướm tay quay

Van bướm tay quay cũng vận hành hoàn toàn bằng sức người như dạng tay gạt nhưng thao tác nhẹ nhàng hơn vì được chế tạo phần điều khiển là tay quay kèm hộp số trợ lực. Theo đó, đáp ứng tốt hệ thống quy mô lớn và vị trí cần sử dụng bộ điều khiển thủ công mà tay gạt không phù hợp. Cơ chế vận hành cụ thể:

• Khi cần mở van: Tiến hành xoay tay quay vô lăng theo ngược chiều kim đồng hồ, có hộp số trợ lực nên thao tác thực hiện không cần dùng nhiều sức người. Lúc này momen xoắn sẽ được tạo ra và làm quay trục van, kéo theo đĩa van quay. Kết quả đĩa van sẽ dịch chuyển sang trạng thái mở, cho phép lưu chất đi qua.
• Khi cần đóng van: tương tự, chỉ cần thực hiện ngược lại, xoay tay quay vô lăng theo chiều kim đồng hồ. Trục van, đĩa van sẽ nhận lực tác động và dịch chuyển về vị trí đóng ban đầu, tạo trạng thái đóng, không cho lưu chất đi qua.

Với loại van nay, khi có nhu cầu điều tiết dòng chảy, cần điều chỉnh theo số vòng quay của tay quay và quan sát góc mở để điều chỉnh theo nhu cầu.

Van bướm điều khiển điện

Nguyên lý hoạt động van bướm điều khiển điện

Đây là dòng van vận hành tự động hoàn toàn thông qua bộ điều khiển điện, khi cần đóng mở hay điều tiết van chỉ cần cấp nguồn điện áp phù hợp, mọi thao tác sẽ được vận hành tự động.  Ưu điểm thời gian đóng mở nhanh, sử dụng điện áp thông dụng, điều tiết lưu chất chính xác nhưng so với dạng cơ giá thành cao hơn. Cơ chế vận hành cụ thể:

• Chu trình mở van: Ban đầu van ở trạng thái đóng, khi mở van, cần cấp nguồn điện áp vào bộ điều khiển điện. Lúc này điện năng sẽ được bộ điện chuyển hóa thành cơ năng và tạo lực momen xoắn tác động lên trục van, đĩa van. Kết quả đĩa van dịch chuyển sang trạng thái mở, song song với dòng chảy và cho phép lưu chất đi qua.
• Chu trình đóng van: Khi đóng van, cần cấp nguồn điện áp, lúc này trục van và đĩa van sẽ di chuyển theo chiều ngược lại, tạo trạng thái mở, cho phép lưu chất đi qua van.
• Khi cần điều tiết van, cần lắp thêm bộ định vị tuyến tính và điều chỉnh tín hiệu Analog 4-20mA cấp vào bộ điều khiển theo các góc mở theo nhu cầu để van hoạt động, điều tiết chính xác theo góc mở đó.

Với van bướm điều khiển điện, khi kết thúc 1 chu trình đóng hoặc mở sẽ có cống tắc giám sát ngắt điện để đảm bảo an toàn, tránh tình trạng chập cháy và công tắc hành trình gửi tín hiệu thông báo trạng thái đóng mở về hệ thống điều khiển trung tâm.

>>> Xem thêm: Các loại van bướm phổ biến

Van bướm điều khiển khí nén

Nguyên lý hoạt động van bướm điều khiển khí nén

Van bướm điều khiển khí nén sẽ sử dụng năng lượng khí nén để vận hành và về cơ bản cơ chế hoạt động cũng hoàn toàn tự động. So với dạng điện an toàn hơn, thời gian đóng mở nhanh hơn nhưng kết cấu và cách thức vận hành phức tạp hơn vì có 2 dạng bộ khí nén là tác động đơn và tác động kép. Cụ thể van hoạt động như sau:

• Dạng tác động đơn

Là loại bộ điều khiển khí nén bên trong có thiết kế thêm bộ phận lò xo đàn hồi. Ban đầu van ở trạng thái đóng, khi mở van cần cấp nguồn khí nén vào bộ điều khiển thông qua cổng cấp khí nén bên ngoài thân van. Lúc này áp lực khí nén sẽ đẩy piston sang hai bên, tạo lực momen xoắn làm quay trục van, đĩa van. Kết quả đĩa van dịch chuyển sang trạng thái mở, cho phép lưu chất đi qua. Khi cần đóng van, chỉ cần ngắt nguồn khi nén, lò xo đàn hồi bên trong sẽ đẩy piston lại, tạo lực truyền động xuống trục van, đĩa van đưa van về vị trí đóng ban đầu.

• Dạng tác động kép

Dạng tác động kép hoạt động ổn định hơn tác động đơn nhưng chi phí đầu tư cao hơn vì cần cấp khí nén ở cả 2 chu trình đóng và mở. Cụ thể, khi cần đóng hay mở van cần cấp khí nén vào bộ điều khiển thông qua 2 cổng cấp khí ở mặt trước thân van. Lúc này áp lực khí nén sẽ tác động làm piston dịch chuyển, tạo momen xoắn truyền xuống trục van, đĩa van và làm đĩa van dịch chuyển sang trạng thái đóng hoặc mở tương ứng. 

Khi cần điều tiết van, cần lắp thêm bộ định vị tuyến tính và điều chỉnh tín hiệu Analog 4-20mA theo góc mở mong muốn để đĩa van dịch chuyển theo tỷ lệ đó. 

Lưu ý khi lựa chọn van bướm theo nguyên lý hoạt động

Dựa trên nguyên lý hoạt động van bướm ở trên, khi lựa chọn van bướm để đảm bảo chọn sản phẩm phù hợp, vận hành ổn định, hiệu quả. Dưới đây là một vài lưu ý quan trọng không nên bỏ qua:

• Tùy vào nhu cầu sử dụng, mức độ tự động hóa để chọn loại van có bộ điều khiển thích hợp. Thường dạng tay gạt sẽ được dùng trong hệ thống quy mô nhỏ; dạng tay quay hệ thống lớn, cần vận hành nhẹ nhàng; dang điện và khí nén được ưu tiên trong hệ thống tự động, cần điều khiển từ xa. Đặc biệt, với môi trường dễ cháy nổ nên dùng dạng khí nén để đảm bảo an toàn.
• Chọn vật liệu van theo môi trường lưu chất để đảm bảo độ bền và khả năng chống ăn mòn.
• Chọn kích thước đường ống, kiểu kết nối cần tương thích với hệ thống, đảm bảo phù hợp, tránh chọn sai sẽ dễ gây rò rỉ hoặc giảm hiệu suất dòng chảy.
• Chọn thương hiệu xuất xứ, đơn vị mua hàng uy tín, chất lượng, nguồn gốc rõ ràng, bảo hành minh bạch và có chứng nhận CO CQ đầy đủ.

Bài viết trên đây chúng tôi đã tổng hợp chi tiết nguyên lý hoạt động van bướm chi tiết theo các dạng điều khiển. Hy vọng sẽ giúp quý khách hiểu rõ về cơ chế vận hành của loại van này và ứng dụng hiệu quả vào thực tế khi có nhu cầu. Ngoài ra, nếu vẫn còn câu hỏi khác, vui lòng để lại bình luận phía dưới, chúng tôi sẽ phản hồi trong thời gian sớm nhất.

>>> Xem thêm: Lưu ý quan trọng khi sử dụng van bướm