Van bi điều khiển khí nén

Hiện nay, van bi điều khiển khí nén là loại van đang được sử dụng nhiều và ngày càng phổ biến trong các ngành công nghiệp bởi những tính năng ưu việt của nó. Vậy vì sao mà van bi khí nén lại được ưa chuộng đến vậy?

Makgil Việt Nam kính mời bạn đọc cùng tìm hiểu những thông tin hữu tích về loại van bi dẫn động khí nén này.

Van bi điều khiển khí nén là gì?

Van bi điều khiển khí nén, hay còn gọi là van bi khí nén, van bi dẫn động khí nén, van bi điều khiển bằng khí nén, có tên tiếng anh là Pneumatic Actuator Ball Valve (hay gọi tắt là Pneumatic Ball Valve), là loại van được sử dụng để đóng, mở, điều tiết dòng chảy môi chất thông qua viên bi dạng rỗng nằm phía trong thân van, được tích hợp với bộ điều khiển khí nén (Pneumatic Actuator) để vận hành tự động.

Giống như van bi điều khiển điện, đây là dòng van vận hành tự động, có phần thân van giống như các van cơ thông thường, được tích hợp thêm bộ truyền động để điều khiển tự động. Van bi khí nén cũng bao gồm hai loại chính là điều khiển ON/OFF và điều khiển tuyến tính.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van bi khí nén

1. Cấu tạo của van bi dẫn động khí nén

Van bi khí nén cũng được cấu thành bởi hai bộ phận chính là phần thân van cơ học và bộ truyền động khí nén.

Thân van cơ học

Phần thân của van bi khí nén có cấu tạo giống như thông thường, được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau. Về cơ bản, chúng đều gồm một số bộ phận chính sau đây:

• Thân van (Body): Thân van thường làm bằng nhiều loại vật liệu khác nhau như đồng, gang, thép, thép không gỉ,… có chức năng liên kết các bộ phận bên ngoài và tạo thành một khối thống nhất, chịu tác động bên ngoài của môi trường, va đâp và bảo vệ các bộ phận bên trong và cho phép môi chất di chuyển bên trong, mà không rò rỉ ra bên ngoài. Tùy vào thiết kế, mà thân van có thể được đúc thành một khối, hai khối hoặc ba khối.
• Trục van (Stem): Trục van là bộ phận truyền động, truyền momen xoắn từ tay điều khiển (đối với van điều khiển cơ bằng tay quay, tay vặn). Một đầu trục van được liên kết với tay van, đầu còn cái liên kết cơ khí với phần viên bi tạo thành một khối chắc chắn, đảm bảo phần viên bi đi chuyển theo đúng hành trình mong muốn thông qua tay điều khiển. Tùy vào điều kiện hoạt động, mà nhà sản xuất hoặc người dùng lựa chọn vật liệu của trục van cho phù hợp.
• Viên bi (Ball): Là bộ phận đặc trưng của van, liên quan đến cơ chế hoạt động của van so với các loại van khác. Bi của van nằm bên trong, chính giữa của van, được khoét rỗng hai đầu đồng tâm, có tác dụng cho phép hoặc ngăn chặn, điều tiết dòng chảy lưu thông.
• Vòng đệm (Seal & Seat): Vòng đệm nằm bên trong có hai loại:
• Seal: Được thiết kế với mục đích làm kín thân với trục van. Seal đảm bảo độ kín giữa thân van & trục van, giúp môi chất không bị rò rỉ ra ngoài.
• Seat: Được thiết kế để làm kín viên bi. Seat có chức năng vô cùng quan trọng trong cơ chế hoạt động của van bi, giúp đảm bảo độ kín khít giữa viên bi và thân van, không cho môi chất rò rỉ khi viên bi cố định hay chuyển động.

Tùy vào đặc tính của môi chất, áp suất & nhiệt độ làm việc mà nhà sản xuất hay người dùng lựa chọn vật liệu của vòng đệm, giúp van hoạt động ổn định & kéo dài tuổi thọ của van.

• Bạc lót trục van (Packing): Là bộ phận cố định trục van & thân van, cho phép trục thực hiện chuyển động xoay tròn bên trong bạc lót. Tuy nhiên cũng có những nhà sản xuất thiết kế không sử dụng bạc lót cho van.
• Bu lông & đai ốc (Bolt & nuts): Là bộ phận dùng để liên kết các mảnh của thân van (trong những thiết kế van hai mảnh & ba mảnh), liên kết các bộ phận khác của van thành một khối đồng nhất. Bu long & đai ốc thường được làm bằng thép không gỉ, hoặc thép carbon.
• Nắp van (Bonnet): Là bộ phận nằm ở giữa tay điều khiển và thân van, bên ngoài của trục van, có tác dụng bảo vệ trục van và làm kín.

Bộ điều khiển khí nén

Thường được thiết kế nằm ở phía trên của van, có tên tiếng anh là Pneumatic Actuator, kết nối với van thông qua trục van, sử dụng tác động khí nén để điều khiển hành trình đóng, mở hoặc điều tiết dòng chảy. Khi lựa chọn, người dùng có thể lựa chọn một trong hai kiểu tác động đơn (single acting) hoặc tác động kép (double acting), cả hai kiểu tác động này đều có chung cấu tạo, chỉ khác là kiểu tác động đơn thì có thích hợp thêm các lò xo, còn tác động kép thì không.

Về cơ bản, một bộ truyền động khí nén được cấu thành bởi 07 bộ phận chính sau đây:

• Thân bộ truyền động: Thường được đúc bằng nhôm nguyên khối, sơn chống ăn mòn bên ngoài hoặc phủ một lớp oxit nhôm. Là bộ phận chứa và bảo vệ cơ học cho các bộ phận khác bên trong, đồng thời đóng vai trò như một xylanh.
• Piston: Thường được làm từ hợp kim để chống ăn mòn cơ học phù hợp với cường độ chuyển động cao. Đây là bộ phận chịu tác động của áp suất khí nén và sinh ra chuyển động tịnh tiến, thông qua bánh răng để truyền động cho trục van. Một bộ truyền động thường được thiết kế hai piston để tăng momen xoắn (lực xoay tác động đóng, mở van)
• Trục: Là bộ phận chịu trách nhiệm chuyển đổi từ chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay, một đầu kết nối với bộ báo trạng thái ON/OFF hoặc các phụ kiện khác, một đầu kết nối với trục của van. Trên thân trục có các thanh răng khớp với thanh răng trên hai piston.
• Nắp đậy: Có tác dụng bịt kín và bảo vệ các chi tiết bên trong và hạn chế hành trình của piston, đồng thời cũng là nơi gắn lò xo.
• Vít điều chỉnh hành trình: Được dùng để căn chỉnh trong trường hợp cài đặt van đóng hoặc mở không hoàn toàn. Khi nới hai vít này ra thì góc quay của trục lớn hơn 90°, và ngược lại khi siết hai vít này thì góc quay của trục nhỏ hơn 90°.
• Lò xo: Lò xo chỉ được trang bị trong bộ truyền động có thiết kế tác động đơn (single acting), có tác dụng đẩy piston chuyển động theo chiều ngược lại. Tùy theo thiết kế của từng hãng sản xuất, một bộ điều khiển tác động đơn có thể lắp một hoặc nhiều lò xo.
• Bộ phận báo trạng thái: Là bộ phận hiển thị trạng thái ON/OFF của van. Tùy vào từng thiết kế, bộ phận báo trạng thái có thể được trang bị bằng phụ kiện khác như công tắc hành trình, bộ điều khiển khí nén tuyến tính,…

2. Nguyên lý hoạt động van bi điều khiển khí nén

Van bi truyền động khí nén sử dụng áp suất của khí nén để di chuyển piston nằm trong bộ điều khiển, thông qua hệ thống bánh răng cung cấp lực mô-men xoắn cho trục vít, chuyển đổi từ chuyển động tịnh tiến sang truyền động quay, làm xoay trục van theo một hành trình 0-90°, điều khiển trạng thái van.

Bộ điều khiển khí nén gồm hai dạng, mặc dù có cấu tạo tương đối giống nhau, nhưng chúng hoạt động theo những nguyên lý khác nhau:

Đối với bộ truyền động tác động đơn (single acting)

Giống như tên gọi, là loại tác động sử dụng khí nén cho một chu trình đóng hoặc mở, chu trình còn lại sẽ dùng lực đàn hồi của lò xo để thực hiện.

Khi khí nén được cấp vào buồng (1) của xylanh như hình bên dưới, áp suất khí tác động đẩy hai piston chuyển động tịnh tiến về hai phía, đồng thời hai thanh răng của hai piston tác động lên trục răng tạo ra chuyển động quay một góc đến vị trí 90°. Khi đó, trục răng được kết nối với trục van và xoay phần bi của van một góc ¼, thực hiện quá trình mở van.

Khi van điện từ ngừng quá trình cấp khí nén và mở lỗ thoát khí ra môi trường bên ngoài, lúc này piston không còn chịu tác động của áp suất khí nén, lực đàn hồi của lò xo ở buồng (2) và (3) nén hai piston chuyển động tịnh tiến lại gần nhau. Hai thanh răng của hai piston tác động lên trục răng tạo ra chuyển động quay một góc về vị trí 0°. Trục răng được kết nối với trục van và xoay ngược phần viên bi nằm trong thân van một góc ¼, thực hiện quá trình đóng van.

Đối với bộ truyền động tác động kép (double acting)

Là loại tác động sử dụng tác động khí nén cho cả quá trình đóng và mở van.

Quá trình mở van của bộ truyền động tác động kép cũng giống như quá trình mở van của tác động đơn, áp suất khí tác động đẩy hai piston chuyển động tịnh tiến về hai phía, đồng thời hai thanh răng của hai piston tác động lên trục răng tạo ra chuyển động quay một góc đến vị trí 90°. Khi đó, trục răng được kết nối với trục van và xoay phần bi của van một góc ¼, thực hiện quá trình mở van.

Khi van điện từ ngừng quá trình cấp khí nén vào buồng (1) và mở lỗ thoát cho khí đi ra môi trường bên ngoài như hình bên dưới, đồng thời cấp khí nén cho buồng (2) & buồng (3), hai piston chịu áp suất của khí nén di chuyển tịnh tiến lại gần nhau. Hai thanh răng của hai piston tác động lên trục răng tạo ra chuyển động quay một góc đến vị trí 0°. Khi đó trục răng được kết nối với trục van và xoay phần bi của van một góc ¼, thực hiện quá trình đóng van.

Các loại van bi điều khiển khí nén phổ biến

Tùy vào tiêu chí phân loại, van bi khí nén được chia làm nhiều loại khác nhau. Trong bài viết hôm nay, chúng tôi xin phép phân loại van dựa vào ba tiêu chí sau đây:

Dựa vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van, van bi khí nén được chia làm hai loại như phần trên đã trình bài là van bi điều khiển ON/OFF và van bi điều khiển tuyến tính.

Dựa vào kết nối của van, van bi khí nén được chia thành bốn loại cơ bản sau đây

1. Van bi khí nén kết nối ren

Van bi khí nén kết nối ren có tên tiếng anh là Pneumatic Thread Ball Valve, là loại van bi điều khiển bằng khí nén có phần kết nối dưới dạng ren, thường được sử dụng cho những van có kích thước nhỏ (dưới 2 inch). Tiêu chuẩn ren kết nối của van bi có nhiều loại như ren G, ren NPT, ren BSP,…

2. Van bi khí nén kết nối bích

Van bi khí nén kết nối bích có tên tiếng anh Pneumatic Flanged Ball Valve, là loại van bi điều khiển bằng khí nén có phần kết nối dạng mặt bích (có nhiều tiêu chuẩn như ANSI, JIS, BS, DIN,…), dùng để kết nối với đường ống thông qua mặt bích, làm kín bằng gasket. Van bi điều khiển khí nén kết nối bích thường sử dụng cho những kích thước lớn, tuy nhiên cũng có một số ít ứng dụng người dùng yêu cầu kết nối bích cho những van có kích thước nhỏ, vì một vài lý do cụ thể nào đó.

3. Van bi khí nén kết nối hàn

Van bi khí nén kết nối hàn có nhiều loại, gọi chung là Pneumatic Welded Ball Valve. Tùy vào kiểu mối hàn mà phân ra thành Socket Weld Ball Valve, Butt Weld Ball Valve hay PUP Ball Valve,… Đây là những loại van bi điều khiển được thiết kế để hàn trực tiếp vào đường ống, tại những vị trí ít khi cần tháo lắp & hạn chế tối đa nguy cơ rò rỉ.

4. Van bi khí nén kết nối nhanh

Van bi điều khiển khí nén kết nối nhanh có tên tiếng anh là Pneumatic Quick Connect Ball Valve, là loại van bi điều khiển bằng khí nén được sử dụng chủ yếu trong những đường ống khí nén, ống tubing, ngành công nghiệp sạch như thực phẩm, đồ uống,… phải dùng đến chuẩn vi sinh. Cơ chế làm kín của chúng thường dựa vào gioăng làm kín phía trong & đai ốc hoặc clamp siết chặt phía ngoài, hoặc dựa vào áp suất làm việc tác động trực tiếp,…

Dựa vào số lượng cổng kết nối, van bi truyền động khí nén được chia làm ba loại sau đây

1. Van bi khí nén hai cổng

Có tên tiếng anh là Two-way Pneumatic Ball Valve, là loại van có phần thân van được thiết kế với kết nối hai cổng, phù hợp với việc lắp đặt trên những đường ống thẳng.

Hình ảnh van bi truyền động khí nén hai ngả

2. Van bi khí nén ba cổng

Có tên tiếng anh là Three-way Pneumatic Ball Valve, là loại van có phần thân van được thiết kế với kết nối ba cổng, phù hợp với việc lắp đặt ở vị trí có ba đường ống kết nối với nhau.

3. Van bi khí nén bốn cổng

Có tên tiếng anh là Four-way Pneumatic Ball Valve, là loại van có phần thân van được thiết kế với kết nối ba cổng, phù hợp với việc lắp đặt ở vị trí có bốn đường ống kết nối với nhau.

 

Ưu điểm và hạn chế của van bi điều khiển khí nén

Ưu điểm

• Với việc trang bị bộ điều truyền động khí nén, loại van này ngày càng hữu ích, thay thế cho việc vận hành thủ công của con người.
• Giảm thiểu rủi ro về an toàn lao động, an toàn chập điện.
• Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt và thao tác.
• Tuổi thọ và độ ổn định cao.
• Thời gian đóng mở nhanh, còn nhanh hơn cả van điều khiển điện.
• Van bi truyền động khí nén thực sự hữu ích, ngay cả trong những trường hợp sự cố mất điện.
• Thiết kế nhỏ gọn, phù hợp cho lắp đặt ngay cả ở những vị trí không gian nhỏ hẹp.

Nhược điểm

• Với việc trang bị thêm bộ truyền động khí nén, van sẽ có giá thành cao hơn so với những loại van vận hành thủ công.

Lưu ý khi mua van bi điều khiển khí nén

Mặc dù van bi điều khiển bằng khí nén có cấu tạo không quá phức tạp và tương đối dễ để vận hành, nhưng việc lựa chọn van bi lại vô cùng quan trọng, quyết định đến tuổi thọ, hiệu quả sử dụng. Dưới đây, Makgil Việt Nam xin liệt kê một số thông tin chi tiết khi lựa chọn van bi điện với mong muốn người dùng lựa chọn được sản phẩm phù hợp với ứng dụng của mình nhất:

Vật liệu van

Van bi điện thường có các tùy chọn vật liệu như thép không gỉ, thép carbon, đồng, nhựa PP,… Mỗi loại vật liệu tương thích với những môi trường làm việc khác nhau, đồng thời cũng quyết định trực tiếp tới giá thành của van. Vì vậy, người dùng cần kiểm tra môi chất làm việc để quyết định lựa chọn vật liệu van cho phù hợp.

Kết nối van

Kết nối van cực kỳ quan trọng, nó quyết định van có lắp đặt tương thích với hệ thống đường ống hay không, và cũng ảnh hưởng một phần tới chi phí giá thành, vì vậy người dùng cần kiểm tra kết nối của van trước khi đặt hàng.

Nhiệt độ làm việc

Nhiệt độ làm việc của van ảnh hưởng trực tiếp tới tuổi thọ và khả năng hoạt động ổn định của van và bộ điều khiển. Vì vậy, cần xác định nhiệt độ làm việc tối đa để lựa chọn nhiệt độ thiết kế của van cho phù hợp.

Loại điều khiển

Cần xác định mục đích sử dụng van là điều khiển ON/OFF hay điều khiển tuyến tính để lựa chọn cho đúng.

Xuất xứ van

Việc lựa chọn xuất xứ van rất quan trọng, nhất là trong tình trạng thị trường hiện nay. Chúng tôi khuyến cáo khách hàng không nên sử dụng van bi điện có nguồn gốc, xuất xứ từ Trung Quốc, gây mất an toàn của hệ thống. Nên lựa chọn van bi điện có xuất xứ từ những nước EU/G7/Korea, chất lượng van từ những quốc gia này vô cùng ổn định, mặc dù chi phí đầu tư ban đầu có cao hơn, tuy nhiên xét về lâu dài, tuổi thọ và chi phí bảo dưỡng, chi phí rủi ro,… thì chi phí đầu tư là hoàn toàn hợp lý.

Makgil Việt Nam – Nhà cung cấp van bi khí nén chính hãng, uy tín, chất lượng

Makgil Việt Nam là một trong những đơn vị giàu kinh kiệm trong lĩnh vực cung cấp, lắp đặt van công nghiệp như van bi, van bướm, can cầu, van cổng, van dao,… tại thị trường Việt Nam, trong đó có dòng van bi truyền động khí nén Pneumatic Actuator Ball Valve.

Với đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm, chúng tôi cũng dễ dàng có thể tư vấn cho khách hàng lựa chọn được loại van bi điều khiển khí nén phù hợp với yêu cầu và mục đích sử dụng, với chi phí tối ưu, hợp lý nhất.

Đặc biệt, với lượng hàng lưu kho rất lớn với đầy đủ vật liệu, kích thước, tiêu chuẩn kết nối, giá thành của Makgil luôn cam kết tốt nhất thị trường,… đảm bảo để khách hàng có thể tin tưởng lựa chọn.

Quý khách hàng lưu ý rằng chúng tôi xin phép không cung cấp hàng hóa có xuất xứ từ Trung Quốc, thương hiệu của Trung Quốc, gây ảnh hưởng đến uy tín của chúng tôi và sự an toàn cho hệ thống của người dùng. Makgil Việt Nam chỉ cung cấp van đến từ những nước thuộc EU/G7/Korea với mức chi phí, giá cả hợp lý nhất.

Makgil Việt Nam hân hạnh được phục vụ mọi yêu cầu của khách hàng theo thông tin chi tiết dưới đây:

CÔNG TY TNHH MAKGIL VIỆT NAM

Trụ sở chính: 18/21 Nguyễn Văn Dung, Phường 06, Quận Gò Vấp, TP. Hồ Chí Minh

Chi nhánh Hà Nội: Số 130 D4 Khu đô thị mới Đại Kim, Đại Kim, Hoàng Mai, Hà Nội

Điện thoại: 02866-572-704

Fax: 02822-026-775

Website: https://makgil.com     Email: info@makgil.com

Zalo: 0902 949 401       –         0902 988 005      –       0932 798 882