Hưng Quân là nhà phân phối Van công nghiệp, thiết bị của Tập đoàn Samyang – tập đoàn sản xuất van công nghiệp và các giải pháp kỹ thuật cho các hệ thống HVAC và các nhà máy chất lượng cao. Trong bài viết này, Hưng Quân xin trình bày, giới thiệu tổng quan về Van Cổng (Gate Valve), cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các loại van cổng thường dùng trong các nhà máy công nghiệp. Trong trường hợp cần tư vấn them về van cổng, xin Quý khách hàng vui lòng liên hệ với Hưng Quân qua Email: info@hungquancorp.com hoặc Hotline: 0988 493 218 – 0944 255 000.
Van cổng là gì?
Trong các nhà máy công nghiệp hiên nay, các dòng van công nghiệp là không thể thiếu. Trong đó, van cổng là một trong những dòng van được sử dụng nhiều. Vậy van cổng là gì? Sau đây Hưng Quân sẽ trình bày giới thiệu về van cổng.
Van Cổng (Gate Valve) là dòng van hoạt động một cách tuyến tính. Van hoạt động bằng cách chèn một đĩa van hình chữ nhật hoặc hình nêm vào trong đường dẫn của lưu chất. Các đĩa van được vận hành bởi một trục cứng có ren nối với bộ truyền động (tay quay hoặc động cơ chạy bằng điện hoặc khí nén).
Van cổng thường được dùng để đóng hoặc mở hoàn toàn dòng lưu chất và không phù hợp để điều chỉnh lưu lượng dòng chảy. Khi mở hoàn toàn, van cổng không có vật cản trong đường dẫn giúp dòng chảy đi qua với độ giảm áp rất thấp. Một lý do khiến van cổng thường không được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng dòng chảy là tốc độ dòng chảy của chất lỏng không tỷ lệ thuận với độ mở của van. Ngoài ra, van cổng mở một phần có thể bị rung khiến cổng và ghế van bị mài mòn quá mức gây ra hỏng hóc. Một van cổng hoàn chỉnh bao gồm thân van, ghế và đĩa, trục van và vô lăng để vận hành.
Đặc điểm của van cổng
Van cổng đóng mở chậm, để đi từ mở hoàn toàn sang đóng hoàn toàn hay ngược lại đòi hỏi nhiều vòng quay của tay quay. Các đĩa van được làm thành một đĩa nêm rắn hoặc các đĩa linh hoạt. Các đĩa linh hoạt được sử dụng để khắc phục tình trạng dính vào lưu chất trong môi trường làm việc có nhiệt độ cao và giảm thiểu mô-men hoạt động.
Van cổng thường được sử dụng trong nhà máy lọc dầu và hóa dầu thực vật nơi áp lực vẫn còn tương đối thấp, nhưng nhiệt độ làm việc có thể rất cao. Van cổng được sử dụng ít hơn trong các cơ sở sản xuất dầu khí thượng nguồn do áp lực vận hành cao, thời gian đóng / mở dài và điều kiện môi trường khắc nghiệt khi hoạt động trong khí quyển biển.
Van cổng được sử dụng khi cần đóng mở dòng chảy thẳng của chất lỏng và hạn chế lưu lượng thất thoát tối thiểu. Tấm trượt trong thân van (cổng) được dùng để dừng, giới hạn hoặc cho phép dòng chất lỏng chảy qua van. Khi van mở, cổng được rút hoàn toàn vào nắp ca-pô của van giúp dòng chảy qua van mở hoàn toàn mà không bị hạn chế. Do đó, có rất ít hoặc không có sự sụt giảm áp suất hoặc hạn chế dòng chảy qua van.
Van cổng không phù hợp với việc điều tiết lưu lượng dòng chảy. Việc này khá là khó vì thiết kế của van. Dòng chảy của chất lỏng đập vào cổng mở một phần có thể gây ra những hỏng hóc cho van và hệ thống. Trừ khi có ý kiến hoặc sự bảo đảm từ nhà sản xuất, không nên sử dụng van cổng để điều tiết.
Cấu tạo van cổng
Van cổng là dòng van được sử dụng nhiều trong các công trình, các nhà máy hiện nay. Cấu tạo van cổng luôn là điều mà khách hàng rất quan tâm. Van cổng bao gồm các thành phần chính sau: Thân van, Nắp van, Đĩa van, Trục van và Bộ phận điều khiển.
Thân van
Là bộ phận chính của van cổng và chứa các chi tiết cấu tạo van cổng. Thân van có thể được kết nối với đường ống và các thiết bị khác bằng mặt bích, hàn hoặc ren. Thân van được đúc nguyên khối, làm từ gang, thép hoặc inox tùy theo môi trường lưu chất và điều kiện làm việc. Các dòng thân thép thường được sử dụng trong các môi trường có nhiệt độ và áp lực cao như dầu nóng, hơi, khí. Dòng thân inox thường được sử dụng trong các môi trường có tính ăn mòn hóa học mạnh như axit, clorua, v.v…
Nắp van
Được làm cùng chất liệu với thân van và là phần giá đỡ của bộ phận chuyển động. Đối với dòng van có kích cỡ lớn, nắp van được gắn vào thân van thông qua kết nối bu lông. Nối ren được dùng với các dòng van có kích cỡ nhỏ. Phần nắp van phải dễ tháo lắp ra khỏi thân van để tiện cho việc bảo trì, bảo dưỡng.
Đĩa van
Đĩa van có nhiều dạng cấu tạo khác nhau, có ba dạng phổ biến nhất đó là:
- Đĩa rắn (Solid Wedge): là dạng đĩa van được sử dụng phổ biến nhất bởi sự đơn giản. Đó là một tấm chắn được đúc nguyên khối. Dạng đĩa van này không bù trừ được biến dạng do áp lực lưu chất hoặc nhiệt độ. Đĩa dạng rắn không khuyến khích sử dụng trong các ứng dụng có nhiệt độ vượt quá 250 độ F.
- Đĩa linh hoạt (Flexible Wedge): cũng như dạng nêm cứng nhưng có thêm các đường cắt xung quanh chu vi để cải thiện khả năng biến dạng của đĩa. Đường cắt nông, hẹp cho đĩa van có ít sự linh hoạt nhưng độ cứng của đĩa không bị thay đổi nhiều. Đường cắt sâu, rộng giúp tăng sự linh hoạt của đĩa van nhưng khiến độ cứng của đĩa van bị giảm đi đáng kể.
- Đĩa dạng đôi (Split Wedge): được ghép từ hai đĩa van riêng biệt lại với nhau. Loại đĩa van này thích hợp sử dụng cho các môi trường có sự thay đổi nhiệt độ lớn. Vì được lắp đặt tách biệt với nhau nên đĩa van này hạn chế được sự biến dạng về nhiệt cũng như áp suất.
Trục van
Trục van hay ty van cũng là một thành phần quan trọng trong cấu tạo van cổng. Trục van kết nối đĩa van và bộ phận điều khiển với nhau, chịu trách nhiệm cho việc định vị đúng vị trí của đĩa.
Tùy vào kết cấu của thân van ta có hai dòng van cổng là van cổng ty nổi và van cổng ty chìm.
- Van cổng ty nổi
Là dòng van mà khi mở, trục van sẽ trồi lên khỏi thân van. Với dòng van này, trục van được gắn cố định với đĩa van và nắp van. Phần nắp van có phần cổ van để cố đinh trục van và dẫn hướng.
- Van cổng ty chìm
Ngược lại so với ty nổi, trục van của van cổng ty chìm không trồi lên khi mở van. Khi này trục van được gắn cố đinh với vô lăng điều khiển. Phần còn lại của vô lăng được bắt ren với cửa van phía dưới. Khi quay vô lăng thì trục van quay theo, từ đó giúp kéo theo đĩa van chạy theo ren của trục van. Đĩa van được nâng lên hoặc hạ xuống giúp van đóng hoặc mở.
Bộ phận điều khiển
Là phần cung cấp momen xoắn cho trục van. Tùy theo yêu cầu của nhà máy, dự án và khách hàng, bộ phận điều khiên của van cổng có thể có cấu tạo từ đơn giản đến phức tạp, thủ công hoặc tự động. Phần điều khiển có thể là một vô lăng gắn trục tiếp với trục van, hoặc vô lăng kết hợp với bộ hộp số đối với các dòng van lớn. Nếu cần điều khiển tự động, phần điều khiển này có thể là một động cơ chạy bằng điện hoặc khí nén. Động cơ sản sinh ra momen xoắn, truyền đến trục van giúp van đóng hoặc mở.
Nguyên lý hoạt động chung của van cổng
Nguyên lý hoạt động chung của van cổng là sử dụng bước ren để dẫn, nâng cửa van lên hoặc hạ cửa van xuống. Khi vô lăng quay hoặc bộ truyền động truyền momen đến trục van, trục van quay theo bước ren sẽ dẫn theo đĩa van. Tùy theo cấu tạo mà trục van sẽ nổi lên hoặc không nổi lên khi mở van gọi là ty nổi hoặc ty chìm.
Nguyên lý hoạt động của van cổng ty nổi
Van cổng ty nổi là dòng van khi hoạt động, ty van sẽ nổi lên khi cửa van nâng lên hoặc hạ xuống khi cửa van hạ xuống. Điều này sẽ cho phép chúng ta biết được van đang đóng mở ở mức nào.
Khi quay vô lăng theo chiều mở van, vô lăng quay sẽ dẫn bước ren của trục van. Theo đó, trục van được nâng lên, kéo theo đĩa van (do đĩa van được kết nối cố định với trục van). Khi đĩa van mở đến mức tối đa, bước ren của trục van sẽ được nổi lên hoàn toàn giúp ta nhận biết được van đã mở ra hoàn toàn.
Ngược lại so với chiều mở, vô lăng quay sẽ dẫn trục van hạ xuống. Từ đấy kéo theo đĩa van cũng hạ dần theo. Khi đĩa van được đóng hoàn toàn, nó sẽ chạm vào ghế van. Khi đó, trục van cũng hạ xuống hoàn toàn.
Nguyên lý hoạt động của van cổng ty chìm
Khác với van cổng ty nổi, ty van hay trục van sẽ nằm hoàn toàn trong van khi van đóng hoặc mở. Điều này giúp thể tích và độ phức tạp trong cấu tạo của van giảm đi đáng kể. Kéo theo đó giá thành của nó cũng rẻ hơn so với dòng van cổng ty nổi. Tuy nhiên dòng van ty chìm không được sử dụng trong các môi trường có áp suất cao.
Vô lăng của van gắn cố đinh với trục van, phần dưới của trục van được tiện ren. Phần này được khớp với ren của đĩa van. Khi vô lăng quay theo chiều mở, trục van quay sẽ dẫn ren giúp đĩa van chạy dọc theo ren.
Đĩa van chạy dọc theo ren hướng lên trên, giúp van được mở ra hoàn toàn.
Vô lăng quay theo chiều ngược lại, giúp đĩa van được hạ xuống chặn hoàn toàn dòng chảy. Khi đĩa van hạ xuống hoàn toàn nó sẽ bị chặn bới ghế van. Ta không thể xoay vô lăng được nữa, khi đó ta biết van đã được đóng hoàn toàn.
Nguyên lý hoạt động của van cổng dao
Van cổng dao sử dụng một đĩa van có dạng lưỡi cắt để xuyên qua lớp lưu chất sệt hoặc bột. Van cũng có hai dạng là ty chìm và ty nổi như các dòng van cổng thông thường khác. Nguyên lý hoạt động cũng tương tự. Khi quay vô lăng theo chiều mở hoặc đóng, trục van dẫn theo ren kéo theo đĩa van được nâng lên hoặc hạ xuống. Đĩa van dạng dao có lưỡi sắc sẽ dễ dàng cắt qua dòng lưu chất dạng sệt hoặc bột, giúp van mở ra hoàn toàn mà không bị tắc nghẽn.
Ứng dụng và ưu nhược điểm của van cổng
Ứng dụng
- Van cổng được sử dụng hầu hết trong các ứng dụng liên quan đến chất lỏng như nước, nước thải, xăng, dầu, dầu bôi trơn. Được sử dụng trong đa số các lĩnh vực công nghiệp.
- Với các ứng dụng có lưu chất là dạng bột hoặc dạng sệt thì ta sử dụng van cổng dao để dễ dàng cắt xuyên qua lưu chất. Đảm bảo van không bị kẹt khi đóng mở.
Ưu điểm của van cổng
- Van mở hoàn toàn cho phép lưu chất đi qua triệt để mà không bị giảm áp suất hay lưu lượng
- Van hoạt động được cả hai chiều, cho phép dòng lưu chất đi vào cả hai đầu
- Van bảo trì một cách dễ dàng nhờ nắp ca bô dễ dàng tháo lắp
Nhược điểm của van cổng
- Van không sử dụng được trong các ứng dụng điều tiết dòng chảy
- Thời gian đóng mở của van rất lâu so với các dòng van khác
- Khi mở một phần thì áp lực lưu chất tác động lên van gây nên tiếng ồn và rung động
