Có rất nhiều loại van sử dụng trong công nghiệp, Phạm vi bài viết này, Tâm chia sẻ về Van màng, Để tìm hiểu các loại van khác, bạn có thể tham khảo chuyên mục “Van công nghiệp“
Xem Nhanh Nội Dung
Van màng là gì?
Van màng sử dụng màng ngăn đàn hồi để cản trở, kiểm soát hoặc cô lập dòng chảy của chất lỏng. Màng ngăn hoạt động như một phần tử điều khiển dòng chảy có thể uốn lên hoặc xuống để tăng hoặc giảm tốc độ dòng chất lỏng tương ứng.
Hoạt động làm kín của van được tạo ra khi màng ngăn được ép vào đập rắn bên trong thân van. Van màng được phân loại là van chuyển động thẳng, yêu cầu chuyển động thẳng của phần tử điều khiển dòng chảy.
Van màng có thể xử lý chất lỏng, chất lỏng thể khí và môi trường bán rắn như bùn, chất keo, bùn và nước lợ tốt. Các van này lý tưởng để xử lý chất lỏng có dạng hạt rắn. So với các loại van khác, chúng có cấu tạo đơn giản hơn rất nhiều.
Do sự tiếp xúc tối thiểu bởi các thành phần bên trong của chúng, việc tích tụ cặn và màng sinh học trong van màng ít khả năng xảy ra hơn. Do đó, van màng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm và dược phẩm, xử lý nước, đường ống dẫn nước thải và nhà máy xử lý, sản xuất điện tử, sản xuất bột giấy và giấy.
Cấu tạo van màng
Van màng bao gồm các bộ phận chính sau:
Bonnet – Nắp chụp
Nắp chụp đóng vai trò là nắp trên và được bắt vít vào thân van. Nó bảo vệ đầu ép, trục nối, màng ngăn và các thành phần khác không bị ướt của van màng.
Thân van
Thân van là bộ phận kết nối trực tiếp với đường ống mà chất lỏng đi qua. Diện tích dòng chảy bên trong thân van phụ thuộc vào loại van màng.
Cả thân van và nắp chụp đều được làm từ vật liệu bền, cứng và chống ăn mòn.
Màng van
Màng van được làm từ vật liệu polyme có độ đàn hồi cao.
Màng van di chuyển xuống chạm vào đáy của thân van để hạn chế hoặc cản trở sự lưu thông của chất lỏng. Màng ngăn sẽ nâng lên nếu tốc độ dòng chảy của chất lỏng được tăng lên hoặc van được mở hoàn toàn. Chất lỏng chảy bên dưới màng ngăn.
Có nhiều sự lựa chọn về vật liệu màng ngăn có sẵn. Tuổi thọ của màng phụ thuộc vào bản chất của vật liệu, nhiệt độ, áp suất và tần suất hoạt động.
Một số vật liệu màng đàn hồi có thể độc đáo ở khả năng chống chịu tuyệt vời đối với một số hóa chất ở nhiệt độ cao.
Tuy nhiên, các đặc tính cơ học của bất kỳ vật liệu đàn hồi nào sẽ bị hạ thấp ở nhiệt độ cao hơn và có thể phá hủy màng ngăn ở áp suất cao. Do đó, nên tham khảo ý kiến của nhà sản xuất khi chúng được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao.
Màng ngăn cách ly các thành phần không bị ướt (đầu ép, thân và thiết bị truyền động) khỏi dòng lưu chất. Do đó, chất rắn và chất lỏng nhớt ít có khả năng cản trở cơ chế hoạt động của van màng. Điều này cũng bảo vệ các thành phần không bị thấm ướt khỏi bị ăn mòn. Ngược lại, chất lỏng trong đường ống sẽ không bị nhiễm chất bôi trơn được sử dụng để vận hành van.
Đầu ép
Đầu ép là một đĩa nằm giữa trục nối và màng ngăn. Nó hỗ trợ van màng và phân phối lực từ trục nối trong chuyển động tuyến tính. Thiết kế đầu ép được tối ưu hóa để cung cấp khả năng điều tiết và kiểm soát dòng chảy tốt hơn.
Trục nối
Trục nối là một trục thẳng đứng được kết nối với đầu ép tạo ra chuyển động thẳng để di chuyển cả đầu ép và màng ngăn.
Bộ truyền động (Actuator)
Bộ truyền động van vận hành trục nối và đĩa để mở và đóng van. Có một số loại Actuator cần xem xét tùy thuộc vào nhu cầu của hệ thống như mô-men xoắn cần thiết để vận hành van, tốc độ và nhu cầu truyền động tự động.
Bộ truyền động bằng tay / vận hành bằng tay:
Sử dụng một tay quay để mở hoặc đóng van. Chúng không tự động nhưng cung cấp cho người dùng khả năng định vị van khi cần thiết.
Bộ truyền động bằng tay được sử dụng trong các hệ thống ở xa có thể không có nguồn điện, tuy nhiên chúng không thực tế cho các ứng dụng liên quan đến van lớn. Đầu bánh răng có thể được thêm vào để tăng thêm lợi thế cơ học và tốc độ đóng / mở.
Bộ truyền động động cơ điện:
Cho phép vận hành van bằng tay, bán tự động và tự động. Động cơ tốc độ cao thường có thể đảo ngược và được sử dụng cho các chức năng đóng mở. Bộ truyền động được kết nối thông qua một hộp số để giảm tốc độ động cơ và do đó tăng mô-men xoắn.
Một công tắc hành trình có thể được bao gồm để tự động dừng động cơ khi mở hoàn toàn và đóng hoàn toàn.
Van màng khí nén:
Có thể tự động hoặc bán tự động. Chúng hoạt động bằng cách chuyển tín hiệu không khí thành chuyển động của thân van nhờ áp suất không khí tác động lên màng ngăn hoặc piston được kết nối với trục nối.
Các bộ truyền động này cũng sử dụng một lò xo và có thể được lập trình theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như sử dụng áp suất không khí để mở van và áp suất lò xo để đóng van hoặc ngược lại. Bộ truyền động khí nén hoạt động nhanh để sử dụng trong van điều khiển và để định vị đóng-mở.
Bộ truyền động thủy lực:
Cung cấp cho việc định vị van bán tự động hoặc tự động. Chúng được sử dụng khi cần một lực lớn để mở van, chẳng hạn như van hơi chính.
Khi không có áp suất chất lỏng, lực lò xo giữ van ở vị trí đóng. Chất lỏng đi vào buồng làm thay đổi áp suất. Khi lực của chất lỏng thủy lực lớn hơn lực của lò xo, piston sẽ di chuyển lên trên và van mở ra.
Bộ truyền động bằng nhiệt:
Các van truyền động bằng nhiệt được kích hoạt bằng sự thay đổi nhiệt độ môi chất. Nhiệt độ và áp suất được cài đặt trước và van sẽ mở hoặc đóng để điều chỉnh theo các thông số kỹ thuật mong muốn.
Khi chọn một thiết bị truyền động, điều quan trọng là phải xem xét công suất đầu ra, được sử dụng để vượt qua sức cản và đảm bảo độ kín và độ mở van cao.
Đọc thêm: Van Điều Khiển Là Gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
Các loại van màng
Van màng có hai dạng cơ bản: dạng đập và dạng thẳng. Cấu tạo cơ bản của cả hai loại van là tương tự nhau ngoại trừ phần thân và màng ngăn.
Thiết kế kiểu đập (weir-type)
Là loại van màng phổ biến nhất và nó tốt nhất cho các ứng dụng ăn mòn và mài mòn mạnh. Chúng được sử dụng tốt nhất để kiểm soát các dòng chảy nhỏ. Thân của loại đập có một môi nhô lên, nơi mà màng ngăn sẽ tiếp xúc để đóng van.
Van kiểu Weir sử dụng một màng ngăn nhỏ hơn vì vật liệu không phải căng ra xa. Vật liệu có thể chắc chắn hơn nên van có thể được sử dụng cho các dịch vụ chân không và áp suất cao.
Thiết kế kiểu thẳng (Straight through)
Thiết kế kiểu thẳng có thể được sử dụng trong các tình huống mà hướng dòng chảy thay đổi trong hệ thống. Phần thân của thiết kế này có đáy phẳng nằm song song với dòng chảy. Điều này cho phép dòng chảy di chuyển không bị cản trở qua van mà không có vật cản lớn.
Cần có vật liệu dẻo cho màng ngăn để cơ cấu có thể chạm đến đáy của thân van; điều này có thể rút ngắn tuổi thọ của màng ngăn. Chúng tuyệt vời để sử dụng với bùn, bùn và các chất lỏng nhớt khác nhưng chúng không thích hợp cho chất lỏng có nhiệt độ cao.
Các lưu ý khi chọn van màng
Sau đây là những lưu ý trong việc lựa chọn và vận hành van màng:
Hệ số lưu lượng van
Hệ số lưu lượng của van đo khả năng cho phép chất lỏng chảy qua van. Nó được định nghĩa là “thể tích nước ở 60 oF (tính bằng gallon Mỹ) sẽ chảy qua van mỗi phút với áp suất giảm 1 psi qua van”. Đây là một thông số quan trọng trong việc xác định kích thước của van màng sẽ cho phép chất lỏng ở tốc độ dòng chảy mong muốn đi qua. Về mặt toán học, nó được biểu diễn bằng phương trình:
C_v=\frac{Q.\sqrt{G}}{\sqrt{\Delta_P}}
Trong đó:
- Q = Lưu lượng tính bằng Gallon mỗi phút (GPM)
- G = Trọng lượng riêng của chất lỏng (ước tính là 1 đối với hệ thống nước)
- ΔP = Chênh lệch áp suất trên van (delta P) – đơn vị PSI
Đọc thêm: Valve Flow Coefficient (Cv) là gì?
Độ sụt áp
Sụt áp là sự giảm áp suất từ đầu vào của van đến phía xả. Khi tỷ lệ sụt áp qua van và giảm áp toàn hệ thống là nhỏ, sự khác biệt về tốc độ dòng chảy sẽ rất nhỏ cho đến khi van đóng hoàn toàn. Do đó, van màng hoạt động nhanh hoặc mở nhanh sẽ thích hợp.
Khả năng hoạt động (Rangeability)
Khả năng hoạt động là một thuộc tính của van là tỷ lệ giữa tốc độ dòng chảy tối đa và tối thiểu có thể kiểm soát được. Nó bị ảnh hưởng bởi kích thước và độ chính xác của bộ truyền động và hình dạng của thân van, màng ngăn và đầu ép.
Khi khả năng hoạt động tăng lên, van màng sẽ kiểm soát một loạt các tốc độ dòng chảy.
Kích thước van
Định cỡ van là một cân nhắc quan trọng đối với van màng dành cho các ứng dụng tiết lưu. Thể tích mong muốn sẽ đi qua van phải được xác định, thể tích này bị ảnh hưởng bởi tốc độ dòng chảy, nhiệt độ đầu vào và đầu ra và áp suất, trọng lượng riêng và độ nhớt của chất lỏng.
Sau khi có được những đặc tính đó, công suất van và độ giảm áp suất của van màng phải được xác định. Một số phương pháp được sử dụng trong định cỡ van; sử dụng hệ số hình học đường ống là một trong những kỹ thuật được sử dụng để định cỡ van màng.
Ưu và nhược điểm của van màng
Ưu điểm
- Van màng rất hữu ích trong các ứng dụng tiết lưu.
- Các van màng được vệ sinh và cực kỳ sạch sẽ vì các khu vực hoặc túi chứa chất lắng đọng hoặc màng sinh học được giảm bớt.
- Van màng rất tốt trong việc xử lý các môi chất có độ nhớt cao, dính và chứa nhiều hạt.
- Khả năng rò rỉ ra môi trường rất thấp đối với van màng.
- Cơ chế hoạt động của van màng được cách ly với môi chất chảy. Do đó, khả năng nhiễm bẩn ít xảy ra hơn. Chất lỏng sẽ không can thiệp vào cơ chế hoạt động. Có thể thực hiện bảo trì và bảo dưỡng mà không làm gián đoạn đường ống.
Nhược điểm
- Van màng được sử dụng ở những nơi có nhiệt độ và áp suất đường ống vừa phải.
- Các màng ngăn hạn chế áp suất thủy tĩnh cao.
- Màng ngăn có thể bị xói mòn khi được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điều tiết nghiêm trọng.
- Đập (weir-type) có thể ngăn cản sự thoát nước đầy đủ của đường ống
Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ
Chúc bạn thành công!
Tâm Mr. – Admin
Bài viết cùng chuyên mục:
- Van 1 chiều – Check valve là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động
- Tại sao cần lắp Van xả khí – Air Valve trên đường ống cấp nước ?
- Van kim – Needle valve là gì?
- Van ép – Pinch valve là gì?
- Van cắm – Plug Valve là gì?
- Van cổng – Gate valve là gì?
- Van Cầu (Globe Valve) là gì? Cấu tạo và ứng dụng
- Van Bi căn bản, Phân loại, Ưu và nhược điểm
- Van Bướm căn bản, Phân loại và Ưu nhược điểm
- Van Điều Khiển Là Gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
- Van điện từ (Solenoid Valve) là gì? Phân loại, Nguyên lý và Ứng dụng
- Van điều áp (Pressure Regulator) là gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
- Van An Toàn Là Gì? Các Loại Và Nguyên Lý Hoạt Động
