Van bướm căn bản

Van Bướm căn bản, Phân loại và Ưu nhược điểm

Van bướm là một trong số họ van rẽ 1/4 và hoạt động rất giống với van bi. Van bướm gồm 1 đĩa hình tròn kết nối với thanh truyền. Nó đóng lại khi đĩa quay đến vị trí vuông góc với hướng dòng chảy. Khi van mở, đĩa được quay ngược lại để cho phép dòng chảy

Van bướm lắp đặt trên đường ống
Van bướm lắp đặt trên đường ống

Van bướm được sử dụng cho các dịch vụ đóng/ngắt hoặc điều tiết và phổ biến do trọng lượng nhẹ, diện tích lắp đặt nhỏ, chi phí thấp hơn, hoạt động nhanh chóng và sẵn có ở kích thước rất lớn. Các van này có thể được vận hành bằng tay cầm, bánh răng hoặc bộ truyền động tự động.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động van bướm

Cấu tạo

Van bướm có cấu tạo tương đối đơn giản. Các thành phần chính của van bướm là thân van (body), đĩa van (disc), đệm làm kín (seal), thanh truyền (stem), tay quay (operator). 

Cấu tạo van bướm
Cấu tạo van bướm

Một van bướm điển hình có đĩa được đặt ở trung tâm của đường ống được kết nối với tay quay thông qua thanh truyền. Ở vị trí đóng, đĩa vuông góc với dòng chảy. Van được làm kín nhờ đệm làm kín (seat), thanh truyền cũng được làm kín nhờ vòng O-ring (như hình trên) 

Nguyên lý hoạt động

Khi bộ truyền động hoặc tay quay quay thân trở lại 90 độ, đĩa di chuyển ra khỏi đệm làm kín và song song với hướng dòng chảy làm cho van mở hoàn toàn. Quay một phần cho phép dòng chảy được điều chỉnh hoặc theo tỷ lệ.

Van bướm được sử dụng cho các ứng dụng điều tiết có thể được thiết kế để có đặc tính tuyến tính hoặc tỷ lệ phần trăm bằng nhau.

  • Tuyến tính: Khi tốc độ dòng chảy có mối quan hệ tuyến tính với lượng đĩa di chuyển, có nghĩa là tại X% khi mở đĩa, tốc độ dòng chảy sẽ bằng X% tốc độ dòng chảy tối đa. Ví dụ: nếu đĩa được mở 1/3 vòng (30 độ), thì tốc độ dòng chảy sẽ là 33,3% tối đa.
  • Tỷ lệ Bằng nhau: Nếu van bướm có đặc tính tỷ lệ phần trăm bằng nhau, điều đó có nghĩa là gia tăng hành trình của van bằng nhau sẽ tạo ra phần trăm thay đổi bằng nhau trong tốc độ dòng chảy. 

Ví dụ: nếu di chuyển từ 30 đến 40 độ mở làm tăng tốc độ dòng chảy từ 100 đến 170 m3 / h (70%), thì khi di chuyển từ 40 đến 50 độ sẽ tăng tốc độ dòng chảy từ 170 lên 289 m3 / h ( bằng 70%). Điều này dẫn đến mối quan hệ logarit giữa hành trình của đĩa và tốc độ dòng chảy. 

Những tiến bộ trong thiết kế van bướm đã tạo ra đặc tính tỷ lệ phần trăm bằng nhau cho các góc mở từ 20 đến 90 độ.

Các loại van bướm

Có 3 loại van bướm:

Van bướm Zero Offset (Van bướm có đệm đàn hồi)

Trong van bướm zero offset, thân van đi qua đường tâm của đĩa nằm ở giữa đệm làm kín (seat); tất cả những chi tiết này đều tập trung bên trong thân van. Thân van, đệm và đĩa nằm đồng tâm khi nó ở vị trí đóng.

Zero offset butterfly valve
Zero offset butterfly valve

Đĩa quay trên trục trung tâm; điều này cho phép một vòng quay 360 độ. Ở vị trí mở hoàn toàn, dòng chảy được chia thành hai nửa ở mỗi bên của đĩa, lúc này đĩa song song với dòng chảy. Ưu điểm của loại này là môi chất chảy không tiếp xúc với thân van do bệ van được bọc kín.

Van bướm zero offset có đệm làm kín mềm đàn hồi vì chúng phụ thuộc vào độ linh hoạt và biến dạng của đệm mềm trong quá trình làm kín. Điều này làm cho các mép đĩa trượt lên mặt đệm, dẫn đến ma sát hoàn toàn giữa chúng trong quá trình hoạt động. Điều này làm giảm tuổi thọ của van. Vì thiết kế yêu cầu đệm làm kín phải được làm từ vật liệu polyme hoặc vật liệu đàn hồi nên nó bị giới hạn ở mức áp suất và nhiệt độ thấp hơn.

Van bướm zero offset được sử dụng trong các đường ống dẫn chất lỏng và khí đốt, có xếp hạng áp suất và nhiệt độ tương ứng là 250 psi và 400 độ F.

Van bướm lệch đôi – Double offset (Van bướm hiệu suất cao)

Trong van bướm lệch đôi, trục van (stem) được bù vào phía sau đường tâm của đệm làm kín và thân (khoảng lệch đầu tiên), sau đó trục van được bù thêm so với đường tâm dọc của van (khoảng lệch thứ hai).

Khi đĩa được mở, seat được nâng ra khỏi vùng làm kín; điều này làm giảm ma sát trong 10 độ đầu tiên của và cuối cùng của quá trình đóng và mở van. Điều này dẫn đến hoạt động của van trơn tru hơn, khả năng làm kín tốt hơn và tuổi thọ dài hơn so với van bướm không bù.

Giống như van bướm zero offset, van bướm lệch đôi sử dụng một đệm làm kín mềm. Chúng có sẵn trong các xếp hạng áp suất và nhiệt độ vừa phải, có khả năng chịu áp suất và nhiệt độ cao hơn so với van bướm zero offset trong đường ống chất lỏng và khí.

Double offset butterfly valve
Double offset butterfly valve

Van bướm lệch đôi thường được sử dụng trong hệ thống lọc nước, xử lý nước thải, HVAC và phòng cháy chữa cháy (ví dụ: vòi phun nước chữa cháy). Để tăng khả năng chịu nhiệt độ, lượng vật liệu làm seat mềm được giảm bớt bằng cách lót nó bằng một lớp kim loại.

Van bướm lệch 3 – Tripple offset

Trong van lệch 3, góc lệch trong trục hình nón làm kín thân được thực hiện cùng với hai khoảng lệch đầu tiên (lệch thứ ba). Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng biên dạng hình nón góc phải của đệm làm kín cùng với một biên dạng khớp ở mép đĩa.

Sự lệch này này giúp loại bỏ sự tiếp xúc của đệm làm kín và đĩa trong quá trình đóng và mở van, do đó, ma sát cũng được loại bỏ. Tiếp xúc chỉ xảy ra trong quá trình đóng hoàn toàn của van bướm; điều này cũng hoạt động như một điểm dừng cơ học để ngăn đĩa quay thêm.

Thiết kế của van bướm lệch ba yêu cầu sử dụng đệm làm kín kim loại. Vì đệm kim loại cứng hơn và cứng hơn đệm mềm, nên chúng có thể chịu được nhiệt độ cao và áp suất chất lỏng cao; điều này giảm thiểu mài mòn van. Đệm có khả năng bịt kín để đảm bảo không có chất lỏng nào thoát ra khỏi van. Van bướm lệch ba có tuổi thọ lâu hơn so với van bướm lệch không và van bướm lệch kép.

Tripple offset butterfly valve
Tripple offset butterfly valve

Van bướm lệch ba lý tưởng trong việc xử lý hơi nước áp suất cao và quá nhiệt, chất lỏng và khí ở nhiệt độ cao và các hóa chất ăn mòn mà van bướm có đệm mềm không thể xử lý được. Các van này thường được sử dụng trong các nhà máy điện (ví dụ, van bật-tắt cho nồi hơi), dầu khí, sản xuất hóa chất, sản xuất bột giấy và giấy và đường ống ngoài khơi.

Phân loại van bướm theo kiểu kết nối, có 4 loại như sau:

Wafer butterfly valve

Van bướm wafer được đặt giữa hai mặt bích ống, được liên kết bằng bu lông dài ngang thân van.

Van bướm kết nối wafer
Van bướm kết nối wafer

Van bướm Wafer có thiết kế kết nối kinh tế nhất. Tuy nhiên, chúng không thể là van cách ly hoặc được sử dụng trong dịch vụ cuối tuyến. Toàn bộ đường ống phải được tắt khi phải thực hiện bảo trì ở hai bên của van bướm wafer.

Lug butterfly valve

Lug butterfly valve được đặt giữa hai mặt bích của đường ống bằng các bu lông đi qua các lỗ ren (hoặc vấu) nhô ra bên ngoài thân van. Van được hỗ trợ bởi hai bộ bu lông riêng biệt ở mỗi bên của van và không có đai ốc nào được sử dụng trong cả hai vấu.

lug type butterfly valve
lug type butterfly valve

Điều này cho phép van trở thành van cách ly hoặc được lắp đặt trong dịch vụ cuối tuyến. Thiết kế này cho phép tháo dỡ một bên của van mà không ảnh hưởng đến bên kia; điều này làm giảm thời gian chết trong quá trình bảo trì.

Van bướm hai mặt bích

Van bướm hai mặt bích có một cặp mặt bích ở mỗi bên của thân van; chúng phù hợp với kích thước của mặt bích ống. Hai bộ bu lông và đai ốc được sử dụng để hỗ trợ van ở mỗi bên; điều này tạo ra một sự liên kết mạnh mẽ. Van bướm hai mặt bích phổ biến hơn ở loại van bướm có kích thước lớn hơn.

Van bướm kết nối mặt bích
Van bướm kết nối mặt bích

Van bướm hàn

Van bướm mối hàn là loại van được hàn trực tiếp giữa các đường ống; chúng được sử dụng cho các dịch vụ áp suất cao.

Van bướm hàn nối vào đường ống
Van bướm hàn nối vào đường ống

Ưu và Nhược điểm của Van bướm

Ưu điểm

  1. Van bướm có độ sụt áp thấp, có lợi cho hệ thống bơm của đường ống.
  2. Van bướm hoạt động nhanh và có cơ chế hoạt động đơn giản. Có nhiều loại hệ thống truyền động tự động khác nhau có thể được sử dụng để vận hành van bướm.
  3. Van bướm nhỏ gọn hơn và có cấu tạo đơn giản hơn, trọng lượng nhẹ hơn so với các loại van khác. Do đó, chúng thường tiêu tốn ít không gian và vật liệu hơn. Điều này là do chúng được thiết kế để phù hợp giữa hai mặt bích của ống. Chúng là những lựa chọn thay thế rẻ hơn cho van cầu và van cổng. Họ cũng yêu cầu bảo trì ít hơn.
  4. Van bướm có thể hoạt động ở nhiều nhiệt độ và áp suất hơn van bi. Ghế mềm có thể được tựa lưng bằng ghế kim loại để tăng nhiệt độ và khả năng chống cháy cho các ứng dụng phòng cháy.
  5. Van bướm có thể xử lý các dòng chất lỏng lớn ở áp suất tương đối thấp cũng như chất lỏng có chứa chất rắn lơ lửng.

Nhược điểm

  1. Việc điều tiết trong van bướm được giới hạn ở sự chênh lệch áp suất thấp.
  2. Van bướm có chức năng làm kín kém. Làm kín hiệu quả đạt được ở áp suất thấp.
  3. Van bướm yêu cầu mô-men xoắn cao trong quá trình hoạt động.
  4. Xâm thực và nghẹt là những mối quan tâm tiềm ẩn trong van bướm.

Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc bạn thành công!

Tâm Mr. – Admin

Bài viết cùng chuyên mục:

  1. Cách chọn Van Công Nghiệp phù hợp
  2. Van Điều Khiển Là Gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
  3. Van điện từ (Solenoid Valve) là gì? Phân loại, Nguyên lý và Ứng dụng
  4. Van điều áp (Pressure Regulator) là gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
  5. Van An Toàn Là Gì? Các Loại Và Nguyên Lý Hoạt Động

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.