cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại van

VAN BI (BALL VALVES)
Van bi có thiết kế và quá trình vận hành tương tự như van nút.

Phần điều chỉnh dòng chảy có cấu tạo tròn và có lỗ cho vật chất đi qua. Bi được giữ chặt
giữa hai vòng làm kín. Tay quay được lắp ở đầu trên của cần van. Khi vặn tay quay một góc
90o thì van sẽ ở vị trí đóng hoặc vị trí mở. Do đó van bi cũng là loại đóng mở nhanh. Vì
hình dạng của chúng nên van bi có độ trơn và vận hành được dễ dàng hơn van nút. Vì thế
nên giảm được lực ma sát giữa bi và các vòng làm kín khi vận hành do đó chúng không cần
tới sự bôi trơn. Tay quay của van bi cũng giống như van nút nó sẽ nằm song song với dòng
chảy khi van ở vị trí mở. Còn khi tay quay nằm vuông góc với đường ống thì nó ở vị trí
đóng. Van bi cũng có thể được chế tạo để dẫn dòng chẩy theo nhiều hướng.


Loại này ngoài việc đóng và mở nó còn có thể đổi hướng đi của dòng chảy. Van này chỉ có
độ cản trở dòng chảy nhỏ nên sự sụt áp và hiện tượng tạo xoáy khi dòng chảy qua van
cũng rất nhỏ. Van bi thường không dùng cho mục đích điều chỉnh dòng chảy vì khi chúng ở
vị trí điều tiết thì phần cửa van nằm trong dòng chảy sẽ bị mài mòn nhiều hơn.


Để phục vụ cho việc điều tiết dòng chảy thì van bi phải có thiết kế đặc biệt. Cửa van thuộc
loại này là tấm kim loại liền, cửa van chỉ tiếp xúc với vòng làm kín khi nó ở vị trí đóng hoàn
toàn. Điều này cho phép dòng chảy đi qua toàn bộ diện tích của cửa van khi nó chỉ mở một
phần. Vì thế nên nó có thể dùng để điều tiết dòng chảy mà không xảy ra sự mài mòn
không đồng đều.


Van bướm hoạt động như thế nào?
Van bướm là một van có thể được sử dụng để cô lập hoặc điều chỉnh dòng chảy


CẤU TẠO

a.Thân van: Thân van của van bướm tương tự như một vòng kim loại trên thân van có
những lỗ dùng để định vị vào đường ống bởi các bulon và đai ốc.
b. Đĩa van: Đĩa van là một tấm kim loại nó làm nhiệm vụ điều khiển dòng chảy (đóng hoặc
mở dòng chảy) thông qua cơ cấu điều khiển hoặc tay quay
c. Seat ring: Là vòng làm kín giữa thân van và đĩa van khi van thực hiện quá trình đóng
van hoàn toàn.

2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:

- Khi tiến hành quay tay quay theo ngược chiều kim đồng hồ là thực hiện quá trình mở van.
Ngược lại khi quay tay quay theo cùng chiều kim đồng hồ là hiện quá trình đóng van. Việc
đóng mở chỉ cần quay tay quay hoặc điều khiển cơ cấu đóng ở mọi góc độ. Lưu ý: + Van
bướm rất dễ bị hư hỏng khi mở điều tiết từ 15°-75°. + Van bướm là van có thể dùng để
đìêu tiết dòng chảy, vì vậy lực tác động của dòng chảy sẽ tác động lên đĩa van cho nên
trong những điều kiện nhất định người ta sử dụng van bướm có cơ cấu gài góc độ mở.

Cơ cấu gài góc độ mở: Gồm có hai phần: phần cố định được gắn trên thân van gồm lá kim
loại có răng thăng hoa và phần di động là một cái chốt được gắn trên cần van. Cơ cấu này
nhằm mục đích cố định gốc mở của van không cho dòng lưu chất tác động làm thay đổi


góc độ đóng mở ban đầu

Van bướm lớn đã được sử dụng ở ống nước đầu vào một thủy điện ở Nhật Bản
CHỨC NĂNG, PHẠM VI ÁP DỤNG
a. Chức năng
- Van bướm có thể hoạt động ở chế độ đóng, mở hoàn toàn.
- Mở tiết lưu
b. Phạm vi áp dụng:
- Dùng cho dòng khí.

- Dùng cho dòng lỏng.
- Dòng bùn.
Dòng chảy đi qua van cửa là dòng chảy thẳng hướng. Trong van điều tiết dòng chảy khi qua
van bị chuyển hướng.

Sự đổi hướng dòng chảy này tạo nên sự cuộn xoáy và áp suất của dòng chảy qua van cũng bị
giảm nhiều hơn, do đó năng lượng đòi hỏi để chuyển chất lỏng qua van điều tiết cũng lớn hơn.
Trong van điều tiết phần đáy của cửa van nằm song song với hướng của dòng chảy. Trong van
cửa, lực ma sát giữa vòng làm kín và van chỉ được chấm dứt khi van được mở hoàn toàn. Còn
trong van điều tiết cửa van không trượt dọc theo bề mặt của vòng làm kín, do vậy mọi tiếp xúc
giữa cửa van và vòng làm kín sẽ chấm dứt khi bắt đầu có dòng chảy.


Đối với van cửa khi thực hiện quá trình đóng và mở van sẽ xảy ra sự mài mòn do lực ma sát
giữa các vòng làm kín và cửa van còn đối với van điều tiết thì chỉ tạo nên sự mài mòn nhỏ. Do
vậy trong các công việc đòi hỏi phải vận hành van một cách thường xuyên thì van điều tiết là
loại thích ứng hơn.
Khi van cửa được dùng trong quá trình điều tiết thì sự mài mòn của dòng chảy tạo nên độ mòn
không đồng đều ở phần đáy của cửa van. Còn trong van điều tiết khi ở vị trí điều tiết thì toàn bộ
phần cửa van nằm trong dòng chẩy do đó sự mài mòn xảy ra đồng đều hơn. Khi vòng làm kín
và cửa van bị mài mòn đồng đều nhau thì sau một thời gian sử dụng lâu dài vẫn giữ được độ kín
của nó. Vì lý do này nên chúng thường được dùng trong quá trình điều tiết dòng chảy.

Trong hình vẽ mô tả van đang ở vị trí điều tiết. Khi dòng chảy từ điểm A tới điểm B thì khả năng
cửa van đóng bất thình lình và tắc nghẽn khi nó ở gần với vòng làm kín. Để có được sự vận
hành ổn định, van điều tiết phải được lắp đặt vào hệ thống theo hướng dòng chảy vật chất đi
từ phần dưới của cửa van lên.
Van điều tiết đôi khi cũng được thiết kế theo dạng góc.

Hướng dòng chảy qua van dạng này bị thay đổi ít hơn so với van điều tiết thông thường nên độ
xoáy của dòng chảy và sự sụt áp đi qua van cũng ít hơn.
 Thiết kế cửa van:
Cửa van của van điều tiết cũng có nhiều dạng thiết kế khác nhau. Loại thông dụng nhất là dạng
nút. Loại này có dạng côn ở phần dưới.


Vòng làm kín cũng có dạng côn ăn khớp với cửa van. Vì thế nếu như cửa van có khuyết tật một
phần thì nó vẫn giữ được độ kín.
Có rất nhiều dạng thiết kế cửa nút khác nhau nên trong sử dụng ta phải lựa chọn loại thích ứng
cho công việc đòi hỏi.

Hình trên mô tả dạng cửa nút thao tác nhanh khi thực hiện việc đóng hay mở dòng chảy chỉ
cần những chuyển động nhỏ của cần van. Loại này thường dùng trong quá trình đóng hay mở
dòng chảy .
Các van điều tiết có cửa van dạng nút thường có nhiều kiểu thiết kế khác nhau

Ví dụ như cửa dạng chữ V, cửa cân bằng ( dạng thẳng ), cửa với đường làm kín, cửa dạng chốt.
Với các dạng cửa van loại này những chuyển động nhỏ của cần van chỉ tạo nên những thay đổi
nhỏ trong lưu lượng dòng chảy. Những van điều tiết thường được sử dụng ở vị trí mở một phần
và vị trí đóng vì mục đích sử dụng loại van này là để dùng điều tiết dòng chảy.
Hình vẽ dưới đây mô tả một dạng khác của van điều tiết chúng được gọi là đĩa van nhiều thành
phần.


Cửa van được chế tạo bằng kim loại và lớp vật liệu có tính đàn hồi như cao su. Khi đóng van
hoàn toàn vòng làm kín sẽ tiếp xúc với lớp vật liệu đàn hồi.
Trong hệ thống ống dẫn đôi khi có chứa các tạp chất rắn, những tạp chất này có thể lắng đọng
trên bề mặt vòng làm kín hay cửa van và chúng có thể làm cho van không thể đóng được hoàn
toàn. Khi sử dụng đĩa nhiều thành phần thì các tạp chất rắn này sẽ tiếp xúc với phần vật liệu có

tính chất đàn hồi do đó ta vẫn có được độ kín khi van ở vị trí đóng.
Hình vẽ dưới đây mô tả một loại cửa van khác. Trong loại này cửa van và vòng làm kín đều được
chế tạo bằng kim loại, khi đóng van nếu như có các tạp chất rắn lắng đọng trên vòng làm kín
hay cửa van thì chúng sẽ bị nghiền nhỏ.

VAN CỬA (GATE VALVES):
Là một trong những loại van được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Van cửa đóng dòng chảy
khi chúng chắn ngang qua toàn bộ dòng chảy. Khi van được mở hoàn toàn thì cửa của chúng
không nằm trong dòng chảy của vật chất. Lúc này độ cản trở dòng chảy của van là rất nhỏ có
nghĩa là sự sụt áp hay mất năng lượng khi vật chất đi qua van được hạn chế ở mức nhỏ nhất.



-

Các phần tử liên kết của van:

Loại van này liên kết với đường ống bằng mặt bích ở cả hai đầu. Van và đường ống được nối với
nhau bằng các bulông. Gioăng đệm được chèn vào giữa hai mặt bích của van và đường ống để
sự nối có được độ kín cao.


Ngoài ra còn có các dạng nối khác giữa đường ống và thân van. Các phương pháp này bao
gồm: Mối nối lắp ghép ren, nối bằng then chốt, nối bằng phương pháp hàn gối đầu.
Trong nắp van ở phía trên có khoảng không để có thể kéo tấm cửa của van lên khi mở van. Có
rất nhiều dạng nối giữa nắp van và thân van để hình thành nên một mối lắp ghép kín. Chúng có
thể là dạng lắp ghép bằng mặt bích, bằng cách lắp ghép ren, hay bằng mối lắp ghép ren có hàn
ở đường mép.

-

Cần van (stem):


Cửa van được gắn với cần van. Phía trên nắp van có nắp bịt kín, nắp này có chức năng làm kín
không cho vật chất rò rỉ ra ngoài. Nắp làm kín được nhồi vật liệu bít kín. Đầu phía trên của cần
van được nối với tay quay.Trong hình vẽ là loại nối bằng ren. Khi vặn tay quay thì cần van sẽ
chuyển động lên xuống để đóng hay mở van. Nên chúng ta cũng có thể gọi đây là loại van có
cần chuyển động . Khi quan sát vị trí của cần van ta có thể nhận biết được van đang ở vị trí
đóng hay mở.

Hình trên là một lọai van có cần chuyển động khác. Nắp van được tạo ren ở phía trong. Phần
ren của nắp van và cần van ăn khớp với nhau. Đầu trên của cần van được nối với tay quay bằng
mối nối không chuyển động. Khi cần van chuyển động lên hay xuống thì tay quay và cửa van
cũng chuyển động theo.


Dưới đây là một loại van khác có mối lắp ghép ren ở phía trong.
Ở loại này có mối lắp ghép ren giữa cửa van và cần van. Đầu trên của cần van gắn chặt với tay
quay.
-

Thiết kế cửa van:

Cửa van là phần dùng để điều chỉnh dòng chảy.

Khi cửa van chuyển động xuống chúng sẽ chặn đứng dòng chảy và tạo nên độ kín giữa nó và
hai vòng tiếp xúc. Khi cửa van chuyển động lên xuống sẽ sinh ra lực ma sát giữa cửa van và
hai vòng tiếp xúc do đó sẽ gây ra sự mài mòn các phần tiếp xúc này.
Mặt khác dòng chảy của vật chất luôn có xu hướng mài mòn những phần tiếp xúc với. Khi dòng

chảy của vật chất dưới áp suất cao thì sự mài mòn ngày càng lớn.
Cửa van trong trường hợp B sẽ bị mài mòn nhiều hơn trong trường hợp A. Nếu cửa van và các
vòng tiếp xúc bị mài mòn nhiều thì chúng sẽ không còn tác dụng làm kín toàn bộ dòng chảy khi
đang ở vị trí đóng. Vì van cửa bị mài mòn không đồng đều khi ở vị trí điều tiết nên thông
thường không sử dụng loại van này vào mục đích điều tiết dòng chảy.


Cửa van cũng có nhiều dạng điều tiết khác nhau. Loại thông dụng nhất là cửa liền là chế tạo chỉ
được có một tấm.

Trong loại cửa này khi ở vị trí đóng thì áp suất của dòng chảy chỉ tác động lên một mặt của cửa
Một dạng cửa van khác là cửa gồm có hai cánh song song. Loại cửa này gồm có nhiều phần
ghép lại với nhau. Khi đóng hai cửa được chèn chặt bằng hai tấm kim loại.


Khi tấm phía dưới chạm điểm dừng thì nó không thể tiến thêm được nữa. Khi đó nếu cần van
tiếp tục chuyển động xuống nó sẽ tạo lực tác dụng lên tấm phía dưới. Lúc này cả hai tấm sẽ
đẩy hai cánh ra hai phía. Do đó trong loại van cửa này ta có thể có được độ kín cao. Phần cánh
nào tiếp xúc với dòng chảy tới sẽ bị mài mòn nhiều hơn nhưng vì độ kín được tạo nên bởi cả
hai cánh nên khi một cánh bị mài mòn ta vẫn có được độ kín đòi hỏi.
Khi mở van, những chuyển động đầu tiên của tay quay sẽ làm giảm lực tác dụng lên hai cửa.
Trong một số hệ thống có sự thay đổi nhiệt độ lớn, sự giãn nở đường ống sẽ làm oằn thân van


tạo nên lực tác dụng rất lớn lên cửa van và có thể làm cho cửa van không thể chuyển động
được. Van có hai cửa song song được dùng trong trường hợp này. Vì khi tấm phía trên được kéo
lên sẽ giảm được lực tác dụng lên cửa van làm cho cửa van có thể chuyển động một cách dễ
dàng hơn. Vì cấu tạo của loại cửa van này gồm nhiều phần ghép lại với nhau nên chúng thường
bị trục trặc nếu như các tạp chất bị tắc kẹt hay lắng đọng trong đó nên loại van này thường
được dùng cho các đường ống dẫn các sản phẩm có độ sạch cao.

Một dạng cửa van khác là cửa đúc liền có rãnh ở giữa.

Van một chiều: là thiết bị bảo vệ đường ống dẫn , cho phép dòng chất lỏng-khí đi
qua chỉ theo 1 hướng nhất định và ngăn cản dòng theo hướng ngược lại. Van một
chiều được sử dụng để bảo vệ các thiết bị của mạch thủy lực như ống dẫn, máy bơm,
bình chứa, … Ngoài ra van một chiều còn có tác dụng ngăn ngừa sự mất mát chất
lỏng-khí khi có sự cố rò rỉ, hỏng hóc ống dẫn.

Pic 1.

Chức năng quan trọng của van một chiều đó là đảm bảo chế độ vận hành chuẩn
của cả hệ thống. Ta có thể xem xét trường hợp khi hệ thủy lực được cung cấp chất
lỏng bởi 1 trạm máy bơm gồm nhiều máy bơm ghép song song. Khi có sự cố tụt áp
tại một máy bơm, nếu không có van 1 chiều lớp ở cửa đẩy của máy bơm đó , thì một
phần lưu lượng chất lỏng có thể chảy ngược về máy bơm bị tụt áp. Điều này không
có lợi trong quá trình vận hành hệ thống.


Các dạng chính của Van một chiều gồm: Dạng trượt và dạng cửa xoay .

Pic 2. Dạng trượt

Pic 3. Dạng cửa xoay

Các bộ phận chính của van: phần tử trượt –dạng trượt( cửa xoay – dạng cửa
xoay), mặt đế đỡ, phần tử trợ lực( lò xo,then, …).
Về nguyên tắc lắp đặt: Van một chiều dạng trượt được lắp trên đoạn ống dẫn
nằm ngang. Van một chiều dạng cửa có thể lắp trên đoạn ống dẫn nằm ngang hoặc
thẳng

đứng.
Ký

hiệu

van

một

chiều

trong

mạch

thủy

lực-khí

nén:

I. Phạm vi ứng dụng:
Van một chiều có ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị thủy lực thuộc: hệ thống
kỹ thuật nước, nhiệt, hơi, hệ thống thông gió, chữa cháy, điều hòa không khí, xử lý
chất thải, ....
II. Nguyên lý hoạt động:
Khi không có dòng chất lỏng-khí chảy qua van, phần tử trượt (cửa xoay) của van
dưới tác dụng của trọng lượng chính nó hoặc lực lò xo được giữ chặt ở ví trí “Đóng”.

Khi xuất hiện dòng chảy đến van, phần tử trượt (cửa xoay ) dưới tác động của năng
lượng dòng chảy bị đẩy khỏi vị trí đóng và cho phép dòng chảy đi qua van. Tại thởi
điểm vận tốc dòng chảy về không, phần tử trượt ( cửa xoay) quay về vị trí đóng, áp
suất cửa ra của van tác động lên phần tử trượt giữ chặt phần tử trượt ở vị trí đóng và
ngăn cản dòng chảy về hướng cửa vào của van. Như vậy sự hoạt động của van một
chiều hoàn toàn tự động dưới tác động của chất lỏng-khí.
III.
1. Van một chiều dạng trượt:

Cấu

tạo:

So với các dạng van một chiều khác, van một chiều dạng trượt có cấu trúc đơn
giản hơn nhiều. Nhờ cấu trúc đơn giản van một chiều dạng trượt đảm bảo độ tin cậy
khi làm việc, nhưng cũng vì thế mà van một chiều dạng trượt dễ bị tắc nếu chất lỏng
cần không được lọc kỹ.
Về mặt cấu trúc van một chiều dạng trượt luôn đảm bảo trục đường ống dẫn
vuông góc với trục của mặt đế đỡ. Thường thì phần tử trượt nằm trên đĩa đỡ nhờ
chính khối lượng của nó, nhưng như vậy luôn phải đảm bảo van được lắp đặt nằm
ngang. Để đảm bảo van một chiều dạng trượt có thể lắp trên đoạn ống nằm đứng,
người ta sử dụng lò xo làm phần tử hỗ trợ kẹp chặt. Một phương án khác có thể sử
đụng là thay đổi cấu trúc van: van một chiều bi trượt. Loại van này chỉ được sử dụng
ở đường ống nhỏ.

Pic 4. Van một chiều bi trượt
2. Van một chiều dạng cửa xoay:
Điểm đặc trưng của van một chiều dạng cửa xoay đó là trục của mặt đế đỡ luôn
trùng với trục đường ống dẫn chất lỏng-khí. Khi không có dòng chất lỏng-khí tới van,
mặt đế đỡ được đóng kín bởi cửa xoay. Khi có dòng chất lỏng-khí tới van, cửa xoay

quay quanh trục tạo khe hở cho phép chất lỏng-khí đi qua van. Khi ngắt dòng qua van
cửa xoay quay trở về vị trí đóng nhờ khối lượng của chính nó. Ở dạng van nằm
ngang, trục quay của cửa xoay được thiết kế cao hơn so với trục đường ống, để đảm
bảo cửa sập quay về vị trí đóng khi không có dòng (xem hình.pic 3). Tại thời điểm
ngắt dòng qua van, cửa xoay từ vị trí mở quay về vị trí đóng, với những van có kích
thước lớn, có thể tạo ra va đập thủy lực giữa cửa xoay và mặt đế đỡ. Để khắc phục sự
cố đó người ta phân 2 trường hợp:
-

Không cần khắc phục: Là khi đường kính cửa sập nhỏ hơn 400mm, khi đó va đập
không gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới khả năng làm việc của van và hệ thống.
- Cần khắc phục: với những van một chiều ở thiết bị chuyên dụng cần gia công phần
va chạm của cửa sập đủ mềm và nhẵn. Gắn các thiết bị giảm chấn, tay đòn lên cửa
xoay. Ưu điểm cửa loại van này so với các loại van một chiều khác là có thể đảm bảo
khả năng làm việc với đường kính ống dẫn lớn, chất lỏng thô ( nhiều tạp chất, chưa
được
lọc
kỹ
).

Pic 5. Van một chiều dạng cửa xoay - đặt đứng.


Pic 6. Van một chiều cửa xoay - nằm ngang trong ống khí - siêu thanh của
NASA( đường kích 7m)
3. Van một chiều dạng bích.
Van một chiều dạng bích đem lại hiệu quả cao về mặt kỹ thuật với ưu điểm chính
làm giảm chiều dài lắp van và chi phí lắp ráp.

Van một chiều dạng bích có 2 loại: Đĩa bích lò xo, cửa đôi.
Sự khác biệt cơ bản của Van một chiều dạng bích với các van một chiều khác là
không sử dụng các mặt bích để nối van với đường ống dẫn. Nhờ đó mà khối lượng
Van giảm 5 lần, và độ dài lắp ráp van giảm 6-8 lần so với các van một chiều khác.
Phần tử làm việc của van dưới tác dụng của dòng chất lỏng-khí di chuyển dọc theo
hướng chảy và tạo ra khe hở cho phép dòng chất lỏng qua van. Van dạng bích có thể
lắp đặt theo cả phương ngang và phương đứng.
-

Đĩa bích lò xo: Nguyên lý hoạt động tương tự với nguyê lý hoạt hoạt động của Van
1 chiều bi trượt. Sử dụng đĩa bích lò xo nhằm mục đích tiết kiệm chiều dài lắp van, và
khối
lượng
van.
Kích
thước
đĩa
bích
lò
xo
15-200mm.


Pic. 7.8 Van một chiều dạng bích: đĩa bích lò xo
- Dạng cửa đôi: Kích thước 50-700mm. Sử dụng van 1 chiều dạng cửa đôi để
ngăn
ngừa
va
chạm
thủy

lực.


Pic 9,10. Van một chiều dạng cửa đôi.

Van nút (Plug Valve)


Phần điều chỉnh dòng chảy (cửa van) của loại van này có dạng nút. Cửa van được chế tạo
bằng kim loại và có khe hở xuyên suốt cửa van cho dòng chảy đi qua. Vị trí của van được
điều chỉnh bằng việc vặn tay quay.

Khi vặn tay quay đi một góc 90o ta sẽ có van ở vị trí đóng hoặc mở hoàn toàn. Nếu so sánh
với van cửa thì loại van này có độ đóng mở nhanh hơn.
Tay quay ở đầu phía trên của cần van trong van nút chuyển động theo cùng một hướng với
khe hở của cửa van. Khi tay quay nằm song song với đường ống thì van ở vị trí mở. Khi van
ở vị trí mở hoàn toàn thì dòng chảy đi qua van là đường thẳng còn khi nó ở vị trí điều tiết
thì dòng chảy qua van sẽ tạo xoáy và xảy ra sự sụt áp.
Van nút thường không được dùng cho mục đích điều chỉnh dòng chảy vì khi nó ở vị trí điều
tiết thì cửa van sẽ bị mài mòn không đồng đều.

Khi ở vị trí đóng thì cửa van và phần thân van phải tạo được độ khít cao. Mỗi lần thay đổi vị
trí cửa van thì lực ma sát sẽ tạo ra giữa phần thân và cửa van gây ra sự mài mòn thân và