Nguyên lý hoạt động van cổng chi tiết

Van cổng là một trong những dòng van được sử dụng phổ biến trong các hệ thống đường ống công nghiệp nhờ vào khả năng đóng mở hoàn toàn dòng chảy. Để hiểu rõ cách van vận hành hiệu quả và đảm bảo được độ kín tuyệt đối, chúng ta cần nắm được nguyên lý hoạt động van cổng. Từ đó, mang đến hiệu suất làm việc lớn cho hệ thống cũng như phù hợp với ứng dụng trong thực tế. 

Cấu tạo cơ bản của van cổng

Van cổng bao gồm thân van, đĩa van, trục, gioăng làm kín và bộ điều khiển

Thân van

Thân van là bộ phận chính bao bọc toàn bộ cơ cấu đóng/mở và chịu áp lực của dòng chảy.

Vật liệu chế tạo phổ biến gồm gang, thép, inox, đồng hoặc nhựa, tùy theo môi trường sử dụng.

Kiểu kết nối giữa thân van và đường ống thường có ba dạng: nối bích, nối ren, 

Đĩa van (cửa van) 

Đĩa van là bộ phận trực tiếp điều khiển lưu lượng, có thể là dạng nêm hoặc dạng phẳng.

Khi đóng, đĩa hạ xuống chắn hoàn toàn dòng chảy; khi mở, đĩa nâng lên cho lưu chất đi qua tự do.

Vật liệu đĩa van thường là thép không gỉ hoặc gang bọc cao su để tăng độ bền và khả năng chống ăn mòn.

Trục (ty van) 

Ty van là chi tiết truyền mô-men xoắn từ tay quay hoặc bộ truyền động xuống đĩa van.

Tùy thiết kế, trục có thể là loại ty nổi (chuyển động tịnh tiến) hoặc ty chìm (chỉ xoay).

Vật liệu thường là inox hoặc thép hợp kim, giúp đảm bảo độ cứng và khả năng chịu lực.

Gioăng làm kín và nắp van

Bộ phận gioăng làm kín được lắp tại vị trí tiếp xúc giữa thân và nắp van, giúp ngăn rò rỉ lưu chất khi van hoạt động.

Nắp van là phần bảo vệ bên trên, cho phép tháo rời để kiểm tra và bảo dưỡng dễ dàng.

Vật liệu gioăng thường là cao su EPDM, PTFE, hoặc kim loại mềm tùy theo loại môi chất và nhiệt độ.

Bộ điều khiển

• Tay quay (handwheel): dùng cho van kích thước nhỏ hoặc trung bình, thao tác thủ công.
• Hộp số (gear operator): hỗ trợ giảm lực đóng/mở cho van lớn.
• Truyền động điện hoặc khí nén: áp dụng cho hệ thống tự động hóa, giúp điều khiển từ xa, an toàn và chính xác.

>>> Tìm hiểu thêm các dòng van cổng Wonil, van cổng FAF chính hãng, giá rẻ tại Tuấn Hưng Phát

Nguyên lý hoạt động của van cổng

Nhìn chung, van cổng có nguyên lý hoạt động đơn giản, dựa trên lực tác động từ bên ngoài (thủ công hoặc tự động) để điều khiển chuyển động đóng/mở của cửa van.

Khi vận hành, người sử dụng tác động lực lên bộ phận điều khiển như tay quay, hộp số hoặc bộ truyền động điện, từ đó tạo ra chuyển động tịnh tiến của trục van, giúp đĩa van di chuyển lên hoặc hạ xuống để điều chỉnh trạng thái đóng/mở.

Nguyên lý hoạt động van cổng

Đối với van cổng cơ (van tay quay)

Người vận hành sẽ xoay tay quay theo chiều kim đồng hồ để đóng hoặc ngược chiều kim đồng hồ để mở.

Khi xoay, lực mô-men xoắn truyền qua trục van khiến trục di chuyển tịnh tiến theo chiều dọc:

Khi mở van, trục kéo đĩa van đi lên, tạo khoảng trống cho dòng chảy đi qua dễ dàng.

Khi đóng van, trục hạ đĩa van xuống, ép sát vào bề mặt làm kín để ngăn hoàn toàn lưu chất.

Nhờ cơ chế này, van cổng hoạt động êm ái, độ kín cao và ít gây tổn thất áp suất khi mở hoàn toàn.

Đối với van cổng điều khiển điện

Ở dòng van cổng điều khiển điện, thay vì thao tác tay quay, người vận hành chỉ cần cấp nguồn điện áp phù hợp cho bộ truyền động điện.

Nguồn điện đi qua tụ điện và cuộn coil, tạo ra từ trường sinh lực mô-men xoắn tác động lên trục van.

Lực này khiến trục van quay theo hướng tịnh tiến, kéo theo đĩa van di chuyển lên hoặc xuống để thực hiện quá trình đóng hoặc mở.

Khi muốn đóng van, người vận hành chỉ cần ngắt nguồn cấp điện, lúc này trục và đĩa van trở lại vị trí ban đầu, ngăn hoàn toàn dòng chảy.

Đối với van cổng điều khiển khí nén

Với van cổng khí nén (Pneumatic Gate Valve), quá trình đóng mở được điều khiển bằng áp suất khí nén thay vì điện năng hay thao tác tay.

Khi hệ thống cấp khí nén vào bộ truyền động, áp lực không khí sẽ tác động lên piston hoặc màng chắn bên trong xy lanh:

Khi cấp khí, piston di chuyển, đẩy trục van di chuyển tịnh tiến và kéo đĩa van lên (mở van).

Khi xả khí, áp suất giảm, lò xo hồi vị sẽ đẩy piston về vị trí ban đầu, đưa đĩa van xuống để đóng kín dòng chảy.

Van khí nén có ưu điểm là tốc độ đóng mở nhanh, độ chính xác cao và an toàn trong môi trường dễ cháy nổ (do không dùng điện).

Phân loại van cổng phổ biến

Hiện nay, van cổng được chia thành nhiều loại dựa trên cấu tạo và môi trường sử dụng, bao gồm:

Van cổng bao gồm các loại van ty chìm, ty nổi, van cổng dao,…

Van cổng ty nổi

Trục van di chuyển lên xuống cùng đĩa van khi thao tác, giúp dễ dàng quan sát trạng thái đóng/mở. Phù hợp cho môi trường ngoài trời hoặc khu vực có không gian lắp đặt rộng.

Van cổng ty chìm

Ty van không di chuyển lên xuống bên ngoài, chỉ xoay tại chỗ. Loại này thích hợp cho không gian hẹp hoặc hệ thống ngầm như đường ống cấp nước đô thị.

Van cổng dao

Có thiết kế đĩa mỏng, dạng lưỡi dao, chuyên dùng cho chất lỏng có chứa tạp chất, bùn, sệt, trong các nhà máy giấy, xi măng, hoặc xử lý nước thải.

Van cổng hoạt động dựa trên chuyển động tịnh tiến của đĩa van để đóng hoặc mở dòng chảy. Nhờ thiết kế đơn giản, kín tốt và ít tổn thất áp, thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống nước, hơi, dầu và hóa chất.

Hiểu rõ nguyên lý giúp vận hành và lựa chọn van hiệu quả, đảm bảo hiệu suất và độ bền cho hệ thống. Nếu bạn có gì thắc mắc và cần giải đáp, hãy liên hệ với Tuấn Hưng Phát để được hỗ trợ tốt nhất.