Van cửa là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại

Nếu bạn cảm thấy kiến thức về van cổng vẫn còn chưa rõ ràng, bài viết này sẽ giúp bạn hiểu sâu hơn về các khía cạnh như: phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của loại van này. Đây là những thông tin quan trọng, hỗ trợ các kỹ sư và người dùng tối ưu hóa việc sử dụng van chặn trong các hệ thống công nghiệp cũng như trong những ứng dụng thường ngày.

Van cửa là gì?

Van cửa còn được biết đến với các tên gọi khác như van chặn hay van cổng. Đây là thiết bị được sử dụng để điều khiển dòng lưu chất thông qua cơ chế nâng lên hoặc hạ xuống của cánh van tại một vị trí cố định. Bên cạnh chức năng đóng mở hoàn toàn, van cửa còn có thể điều chỉnh lưu chất bằng cách đóng mở một phần.

Điểm đặc biệt của loại van này nằm ở khả năng mở hoàn toàn, cho phép dòng lưu chất đi qua mà không làm ảnh hưởng đến lưu lượng hay áp suất. Nhờ vậy, van cửa được sử dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống khác nhau, đặc biệt phổ biến trong các hệ thống cấp thoát nước.

Van cửa có thể xử lý đa dạng các loại lưu chất như nước, dầu, khí đốt, hơi, gas… Để tăng tuổi thọ cho thiết bị, người dùng cần lựa chọn chất liệu van phù hợp với từng loại lưu chất.

Lịch sử phát triển của van cửa

Theo tài liệu từ Thủy Khí Điện, van cửa có nguồn gốc từ năm 1896 khi William Jennings, một kỹ sư thuộc Công ty Pratt & Cady, sáng chế ra vòng đệm và vít vặn. Phát minh này đã mang lại nhiều lợi ích cho đến năm 1971, khi công nghệ hàn phát triển khiến nó dần trở nên lỗi thời.

Với sự phát triển của ngành công nghiệp hơi nước, như sản xuất xe hơi nước hay dệt bằng hơi nước, các loại van cũng cần được cải tiến để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao. Điều này đã thúc đẩy các nhà sản xuất tạo ra những mẫu van mới.

Khi áp suất hơi nước trong công nghiệp vượt ngưỡng 150-200 psi, các mẫu van cửa được chế tạo từ sắt hoặc đồng bắt đầu xuất hiện. Đối với ứng dụng ở nhiệt độ cao từ 350-400°C, van gang trở thành sự lựa chọn tối ưu để đảm bảo hiệu suất và độ bền.

Cấu tạo của van cửa

Cửa van: Bộ phận cho dòng lưu chất đi qua và vào đường ống. Kích thước của cửa van thường bằng với đường kính bên trong của ống dẫn.

Tay van: Được thiết kế dạng vô lăng, dùng để đóng mở và điều tiết lưu chất. Tay van thường làm từ vật liệu bền như gang, thép, inox, hoặc đồng.

Thân van: Phần quan trọng của van, thường được đúc từ kim loại hoặc hợp kim và ghép từ nhiều mảnh. Thân van có hai mặt bích ở hai đầu để kết nối chặt chẽ với đường ống.

Ghế van (ghế đệm): Hỗ trợ van đóng kín, giúp giảm tác động mạnh và bảo vệ thân van.

Trục van (ty van): Phần trên nối với tay van, phần dưới gắn với cánh van, cho phép cánh van nâng lên hoặc hạ xuống. Trục van được làm từ kim loại cứng, có khả năng chống oxy hóa cao.

Nắp van: Nằm trên thân van và có thể tháo rời để bảo dưỡng. Nắp van được lắp bằng hàn, ren hoặc mặt bích tùy vào thiết kế.

Cánh van (đĩa van): Gắn cố định trên trục van, di chuyển lên hoặc xuống để đóng mở. Có thể bọc cao su hoặc đệm để tăng độ kín.

Gioăng làm kín: Phụ kiện đảm bảo van không bị rò rỉ lưu chất. Độ bền và chất lượng van phụ thuộc nhiều vào gioăng này.

Nguyên lý hoạt động của van cửa

Van cửa hoạt động dựa trên nguyên lý điều chỉnh vị trí của đĩa van thông qua trục nối với tay quay (vô lăng):

Khi người dùng xoay vô lăng theo chiều kim đồng hồ, chuyển động từ tay quay truyền đến trục van, làm đĩa van hạ xuống. Lúc này, đĩa van chặn ngang dòng lưu chất, ngăn không cho chất lỏng hoặc khí đi qua. Khi đĩa van đã hạ hoàn toàn, van được đóng kín, không có sự rò rỉ lưu chất.

Ngược lại, khi xoay vô lăng theo hướng ngược chiều kim đồng hồ, đĩa van được nâng lên. Dòng chảy không còn bị cản trở và lưu chất di chuyển bình thường qua van. Khi đĩa van được nâng lên hoàn toàn, dòng lưu chất lưu thông tối đa mà không gặp lực cản.

Cách vận hành van cửa

Quá trình vận hành bắt đầu từ việc xoay tay quay để điều chỉnh áp lực tại hai cửa van. Việc này giúp giảm áp lực tác động lên cửa van, hạn chế tình trạng biến dạng do giãn nở nhiệt nếu van hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao. Nếu thân van chịu biến dạng, hiệu suất của van sẽ giảm, thậm chí gây hỏng hóc.

Van cửa được cấu tạo từ nhiều bộ phận ghép lại. Nếu lưu chất trong hệ thống chứa nhiều cặn bẩn, các tạp chất này dễ bị mắc kẹt tại cổng van, gây cản trở hoạt động. Vì vậy, van này thường được lắp đặt trên các hệ thống đường ống có độ sạch cao. Để hạn chế tình trạng tắc nghẽn, người dùng có thể bổ sung thêm bộ lọc tại đường ống dẫn lưu chất.

Phân loại van cửa

Hiện nay có nhiều loại van cửa khác nhau, có nhiều cách phân loại van cửa dựa theo chất liệu van, dựa vào cấu tạo, cách vận hành.

Phân loại theo chất liệu van cửa

Từng loại van cửa sẽ phù hợp với các môi trường sử dụng khác nhau. Vì vậy, việc hiểu rõ về lưu chất và điều kiện môi trường là điều mà Thủy Khí Điện luôn nhấn mạnh khi tư vấn khách hàng.

Van cửa gang

Được sản xuất từ vật liệu gang, loại van này thường được ứng dụng trong các hệ thống phòng cháy chữa cháy hoặc cung cấp nước cho các tòa nhà. Ưu điểm lớn nhất của nó là giá thành hợp lý, phù hợp với các hộ gia đình và cơ sở sản xuất quy mô nhỏ.

Van cửa inox

Với các chất liệu inox phổ biến như 304, 201, 316, loại van này có khả năng chống ăn mòn hiệu quả. Do đó, nó thường được sử dụng trong hệ thống cấp nước sạch, xử lý nước thải, và cả trong ngành công nghiệp hóa chất. Tuy nhiên, giá thành của van inox khá cao, nên khách hàng cần cân nhắc khi lựa chọn.

Van cửa đồng

Loại van này có khả năng chịu nhiệt tốt, lên đến 110°C và kích thước tối đa là DN100. Với mức giá phải chăng, van cửa đồng được sử dụng nhiều trong hệ thống cấp nước sinh hoạt và tưới tiêu.

Van cửa nhựa

Được làm từ các loại nhựa như uPVC, PVC, cPVC, van cửa nhựa thích nghi tốt với điều kiện thời tiết khắc nghiệt, chống ăn mòn, và hạn chế quá trình oxy hóa. Với bề mặt trong mịn màng, van phù hợp cho ngành công nghiệp thực phẩm, hóa chất. Tuy nhiên, van nhựa không phù hợp với môi trường áp suất cao, thường chỉ chịu được mức áp suất dưới 16 bar.

Van cửa thép

Van thép có khả năng chịu nhiệt vượt trội (từ 0°C đến 500°C) và chịu được áp suất lớn (PN16, PN25, PN40). Nhờ đó, loại van này thường được ứng dụng trong các hệ thống dẫn khí đốt, nước nóng, hoặc gas.

Phân loại theo cấu tạo van cửa

Dựa vào cấu tạo, van cửa được chia thành hai loại chính là van cửa ty nổi và van cửa ty chìm.

Van cửa ty chìm

Ở loại van này, trục van (hay ty van) không thay đổi vị trí khi van vận hành, giúp cấu tạo van đơn giản hơn và giảm chi phí sản xuất. Van ty chìm thường có thiết kế nhỏ gọn và giá thành thấp. Tuy nhiên, loại van này không thích hợp với môi trường áp suất cao.

Van cửa ty nổi

Ngược lại, van ty nổi có trục van di chuyển lên xuống cùng với cửa van, giúp người sử dụng dễ dàng nhận biết được trạng thái đóng/mở của van. Loại van này thường được trang bị thêm các tín hiệu hiển thị như van ty nổi tín hiệu điện, giúp tối ưu hóa quá trình vận hành.

Phân loại theo kiểu kết nối

Kết nối mặt bích: Phù hợp cho các hệ thống đường ống có kích thước lớn. Kết nối bích không chỉ đảm bảo độ chắc chắn mà còn giúp dễ dàng bảo trì, thay thế.

Kết nối ren: Áp dụng cho các đường ống nhỏ hơn (dưới DN100). Van lắp ren thường có thiết kế đơn giản, giá thành thấp, và dễ lắp đặt.

Kết nối hàn: Dùng cho các hệ thống chịu áp suất lớn, đảm bảo độ kín tuyệt đối. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi kỹ thuật cao và ít phổ biến hơn.

Phân loại theo cách vận hành

Dựa vào phương thức vận hành, van cửa được chia thành 3 loại chính:

Van cửa vận hành bằng tay: Đây là loại van phổ biến nhất, vận hành hoàn toàn dựa vào lực tay của người sử dụng. Loại này thích hợp cho các hệ thống có kích thước nhỏ đến vừa.

Van cửa điều khiển bằng khí nén: Sử dụng năng lượng từ khí nén để đóng/mở, loại van này thường được lắp đặt tại các hệ thống đường ống lớn hoặc các vị trí khó tiếp cận.

Van cửa điều khiển bằng điện: Với motor điện tích hợp, loại van này tự động vận hành thông qua nguồn điện. Thích hợp cho các hệ thống lớn, đặc biệt là trong không gian hẹp hoặc những nơi con người khó can thiệp trực tiếp.

Ứng dụng của van cửa

Nhờ thiết kế nhỏ gọn, van cửa ít gặp phải tình trạng kẹt khi vận hành. Với các vật liệu như đồng, thép, và inox, van được đánh giá cao và sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Cụ thể, van thường xuất hiện trong các hệ thống cấp nguồn tại nhà máy sản xuất khí đốt, chế biến dầu mỏ, sản xuất hóa chất và hệ thống thủy lực của ngành hàng hải.

Van cửa cũng đặc biệt phù hợp với những hệ thống có không gian chiều dọc hạn chế, các ứng dụng lắp đặt ngầm hoặc môi trường làm việc đòi hỏi khả năng chịu nhiệt và áp suất cao. Chúng ta dễ dàng thấy van cửa được sử dụng trong các hệ thống đường ống của nhà máy thủy điện, xử lý nước thải, khai thác mỏ, luyện kim, dệt nhuộm, sản xuất hóa chất và nhiều ứng dụng ngoài trời khác.

Lưu ý khi lắp đặt van cửa

Để quá trình lắp đặt van cửa diễn ra thuận lợi, nhanh chóng và tránh sai sót, cần chú ý những điểm sau:

Vị trí lắp đặt: Mặc dù van cửa có thể được lắp theo nhiều hướng khác nhau, nhưng lắp thẳng đứng là phương án tối ưu, đặc biệt với các loại van kích thước lớn, giúp dễ dàng hơn trong việc vận hành.

Kiểm tra tình trạng van: Trước khi lắp đặt, cần kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo van không bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển hoặc lưu kho.

Chuẩn bị bề mặt lắp đặt: Đảm bảo mặt bích của van đã đạt nhiệt độ môi trường để tản nhiệt tốt. Đồng thời, hoàn tất các công việc chuẩn bị hàn cần thiết trước khi tiến hành.

Làm sạch đường ống: Vệ sinh đường ống thật sạch, loại bỏ hoàn toàn bụi bẩn, xỉ hàn hoặc các loại rác bám trên bề mặt để tránh ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống.

Đảm bảo tiêu chuẩn hàn: Khi hàn mặt bích với ống, cần chú ý không để xảy ra sai lệch hoặc tình trạng cong vênh, đảm bảo độ chính xác cao.

Xiết bu lông đều và chắc: Cần vặn chặt các bu lông một cách đồng đều và chắc chắn để tránh tình trạng lỏng lẻo hoặc rơi ra khi hệ thống hoạt động.

Kiểm tra sau lắp đặt: Sau khi hoàn tất lắp đặt, vận hành van nhiều lần để kiểm tra các lỗi kỹ thuật và đánh giá hiệu quả làm việc của van trong hệ thống.

Trên đây là những thông tin cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các ứng dụng của van cửa trong lĩnh vực công nghiệp. Việc lựa chọn đúng loại van cửa phù hợp với nhu cầu của từng ngành là yếu tố quan trọng giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động và sự an toàn trong quá trình vận hành. Nếu bạn cần thêm thông tin hoặc hỗ trợ, đừng ngần ngại liên hệ với Inox Yến Thanh để nhận tư vấn chi tiết và chuyên nghiệp nhất.