Van cầu

Van Cầu (Globe Valve) là gì? Cấu tạo và ứng dụng

Van cầu (Globe valve) là một loại van điều khiển được sử dụng để điều chỉnh dòng chảy. Mặc dù thân hình quả cầu là một đặc điểm điển hình của van cầu, chúng có thể có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau, tùy thuộc vào thiết kế của chúng. Sự hiểu biết kỹ lưỡng về cách thức hoạt động của van cầu có thể giúp xác định giải pháp phù hợp cho từng ứng dụng.

Bạn cũng có thể tìm hiểu thêm nhiều loại van công nghiệp khác, tại đây: Cách chọn Van Công Nghiệp phù hợp

1. Van Cầu (Globe valve) là gì?

Van cầu (Globe valve) được đặc trưng bởi thân van hình cầu của chúng, van cầu sử dụng một nút hoặc đĩa có thể di chuyển được để điều khiển dòng chảy giữa hai khoang riêng biệt trong thân van. 

Sơ đồ hoạt độnc của van cầu
Sơ đồ hoạt độnc của van cầu

Đĩa di chuyển theo hướng tuyến tính khi bộ truyền động của nó (tay quay hoặc bộ truyền động tự động – Actuator) quay trục van để nâng hoặc hạ đĩa. Điều này cho phép dòng chảy, điều chỉnh dòng chảy hoặc dừng dòng chảy qua lỗ.

Van cầu thông thường có thể được sử dụng cho các ứng dụng cách ly (isolation) và điều tiết (throttling). Mặc dù các van này có biểu hiện giảm áp suất cao hơn một chút so với van có dòng chảy thẳng ví dụ: van cổng (gate valve), van cắm (plug valve), van bi (Ball valve), v.v.), chúng có thể được sử dụng khi giảm áp suất qua van không phải là yếu tố kiểm soát.

Van cầu điều khiển
Van cầu điều khiển bằng khí nén

Van cầu được sử dụng rộng rãi để kiểm soát dòng chảy. Phạm vi điều khiển lưu lượng, giảm áp suất và nhiệm vụ phải được xem xét trong thiết kế của van để ngăn chặn sự cố sớm và đảm bảo dịch vụ đạt yêu cầu. Các van chịu dịch vụ điều chỉnh áp suất chênh lệch cao yêu cầu van được thiết kế đặc biệt.

Nói chung, chênh lệch áp suất tối đa trên đĩa van không được vượt quá 20% áp suất ngược dòng tối đa hoặc 200 psi (1380 kPa), tùy theo giá trị nào nhỏ hơn. Van có “Trim” đặc biệt có thể được thiết kế cho các ứng dụng vượt quá các giới hạn chênh lệch áp suất này.

2. Các loại Van cầu

Có 2 kiểu phân loại van cầu dưới đây:

2.1. Phân loại van cầu theo thiết kế thân van

Có ba kiểu thiết kế thân chính cho van cầu, đó là .. Tee Pattern or Z-body, Angle Pattern and Wye Pattern or Y-body body.

2.1.1 Thiết kế van cầu kiểu Tee Pattern (van cầu chữ Z hay van cầu chữ ngã)

Là kiểu van phổ biến nhất, với vách ngăn hình chữ Z. Thiết kế nằm ngang của “seat” cho phép trục van và đĩa di chuyển vuông góc với đường nằm ngang. 

Van cầu chữ Z hay chữ ngã
Van cầu chữ Z hay chữ ngã

Thiết kế này có hệ số lưu lượng thấp nhất và giảm áp suất cao nhất. Nhưng chúng cung cấp khả năng tiết lưu tốt hơn van cầu góc và van cầu thân chữ Y

Đọc thêm: Van Điều Khiển Là Gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động

2.1.2 Thiết kế van cầu Angle Pattern (van cầu góc)

Là một sửa đổi của van cầu chữ ngã cơ bản. Các cổng vào và ra của van cầu này tạo thành góc 90 độ và dòng chất lỏng xảy ra với một lần quay 90 độ. Chúng có hệ số lưu lượng thấp hơn một chút so với van cầu chữ Y. 

Van cầu góc
Van cầu góc

Chúng được sử dụng trong các ứng dụng có xung động trong dòng chảy vì khả năng xử lý hiệu ứng trượt của loại dòng chảy này.

2.1.3 Thiết kế van hình cầu Wye Pattern hay thân chữ Y

Là một giải pháp thay thế cho việc giảm áp suất cao, vốn có trong van Globe. Seat và Stem được tạo góc khoảng 45 độ, điều này tạo ra một đường dẫn dòng thẳng hơn khi mở hoàn toàn và cung cấp lực cản dòng chảy ít nhất. 

Van cầu có thân hình chữ Y
Van cầu có thân hình chữ Y

Chúng có thể được mở trong thời gian dài mà không bị xói mòn nghiêm trọng. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điều chỉnh hoặc khởi động. Chúng có thể được thông qua để loại bỏ các mảnh vụn khi được sử dụng trong các đường thoát nước thường đóng.

2.2 Phân loại van cầu theo thiết kế nắp bảo vệ (bonnet connection)

Nắp vặn ren: Đây là thiết kế đơn giản nhất hiện có và nó được sử dụng cho các loại van rẻ tiền.

Nắp bắt vít: Đây là kiểu thiết kế phổ biến nhất và được sử dụng với số lượng lớn các loại van cầu. Điều này cần một miếng đệm để làm kín mối nối giữa thân và nắp bảo vệ.

Nắp hàn: Đây là một thiết kế phổ biến mà không cần tháo rời. Chúng có trọng lượng nhẹ hơn so với các loại nắp bắt vít.

Nắp làm kín bằng áp suất (Pressure-seal): Loại này được sử dụng nhiều cho các ứng dụng nhiệt độ cao áp suất cao. Áp suất khoang thân càng cao, lực tác động lên miếng đệm trong van áp suất càng lớn làm tăng độ kín của nắp chụp van.

3. Cấu tạo Van cầu

Van cầu có cấu tạo gồm các thành phần chính như sau: Tay quay, nắp chụp, trục van, đĩa, seat, thân van và các bộ phận làm kín, Xin xem hình bên dưới

Cấu tạo van cầu
Các thành phần cơ bản của van cầu chữ ngã (Tee Pattern)

Phần tiếp theo, mình đi vào đặc điểm của 3 bộ phận chính của Van cầu: Đĩa, Seat, stem

3.1 Đĩa van (disc)

Các thiết kế đĩa phổ biến nhất cho van cầu là .. đĩa bi (đĩa tiêu chuẩn), đĩa thành phần và đĩa cắm (plug type). 

  • Thiết kế đĩa bi được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống áp suất thấp và nhiệt độ thấp. Nó có khả năng điều tiết dòng chảy, nhưng về nguyên tắc nó được áp dụng để đóng và mở dòng chảy.
  • Thiết kế đĩa thành phần sử dụng một vòng chèn cứng, phi kim loại trên đĩa, đảm bảo đóng chặt hơn.
  • Thiết kế đĩa cắm cung cấp khả năng điều tiết tốt hơn so với thiết kế đĩa bi hoặc thành phần. Chúng có nhiều kiểu dáng khác nhau và chúng đều dài và thon.

3.2 Seat

Seat van cầu hoặc được tích hợp hoặc vặn vào thân van. Nhiều van cầu có backseat bên trong Bonnet. Back seat cung cấp một vòng làm kín giữa trục van (stem) và Bonnet, Khi van mở hoàn toàn, đĩa tựa vào back seat.

Thiết kế back seat để ngăn chặn áp suất của hệ thống tác động đến valve packing. 

3.3 Trục van (Stem)

Van cầu sử dụng hai phương pháp để kết nối đĩa và trục van .. khe chữ T và cấu tạo đai ốc. Trong thiết kế khe chữ T, đĩa trượt trên thân, trong khi trong thiết kế đai ốc, đĩa được vặn vào thân.

Trục và đĩa van cầu
Trục và đĩa van cầu

Đọc thêm: Bellow seal valve là gì?

4. Hướng dòng chảy của van cầu

Đối với các ứng dụng có nhiệt độ thấp, van cầu thường được lắp đặt sao cho áp suất tác động từ dưới đĩa. Điều này góp phần vận hành dễ dàng và giúp bảo vệ packing, và loại bỏ 1 lượng tác động xói mòn nhất định đối với đĩa và seat.

Đối với các ứng dụng có hơi ở nhiệt độ cao, van cầu được lắp đặt sao cho áp suất tác động từ phía trên đĩa. Nếu không, thân đĩa sẽ co lại khi nguội và có xu hướng nâng đĩa khỏi seat.

5. Ưu điểm và nhược điểm của van cầu

5.1 Ưu điểm

  • Khả năng ngắt tốt
  • Khả năng điều tiết trung bình đến tốt
  • Hành trình ngắn hơn (so với van cổng)
  • Có sẵn trong các mẫu tee, wye và góc, mỗi mẫu cung cấp các khả năng riêng biệt
  • Dễ dàng gia công hoặc phục hồi seat
  • Với đĩa không gắn vào thân, van có thể được sử dụng như một van kiểm tra dừng

5.2 Nhược điểm

  • Giảm áp suất cao hơn (so với van cổng)
  • Yêu cầu lực lớn hơn hoặc một bộ truyền động lớn hơn để đóng van van (với áp suất dưới đĩa)
  • Tốn kém hơn so với van cổng

6. Các ứng dụng điển hình của van cầu

Sau đây là một số ứng dụng tiêu biểu của van cầu ..

  • Hệ thống nước làm mát cần điều chỉnh lưu lượng
  • Hệ thống dầu nhiên liệu nơi lưu lượng được điều chỉnh và độ kín của rò rỉ là quan trọng
  • Các lỗ thông hơi và lỗ thoát nước khi độ kín và an toàn rò rỉ là những yếu tố cần cân nhắc chính
  • Nước cấp, hóa chất, hệ thống khai thác khí ngưng tụ và hệ thống thoát nước khai thác
  • Lỗ thông hơi và cống thoát nước của lò hơi, lỗ thông hơi và thoát nước chính, và hệ thống thoát nước của lò sưởi
  • Hệ thống dầu bôi trơn tuabin và các hệ thống khác

Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc bạn thành công!

Tâm Mr. – Admin

Bài viết cùng chuyên mục:

  1. Bellow seal valve là gì?
  2. Valve Flow Coefficient (Cv) là gì?
  3. Van kim – Needle valve là gì?
  4. Van cắm – Plug Valve là gì?
  5. Van cổng – Gate valve là gì?
  6. Van ép – Pinch valve là gì?
  7. Van Bi căn bản, Phân loại, Ưu và nhược điểm
  8. Van màng là gì? Cấu tạo, phân loại, Cân nhắc lựa chọn
  9. Van Bướm căn bản, Phân loại và Ưu nhược điểm
  10. Cách chọn Van Công Nghiệp phù hợp
  11. Van Điều Khiển Là Gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
  12. Van điện từ (Solenoid Valve) là gì? Phân loại, Nguyên lý và Ứng dụng
  13. Van điều áp (Pressure Regulator) là gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
  14. Van An Toàn Là Gì? Các Loại Và Nguyên Lý Hoạt Động

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.