Van bi là gì?
Van bi tên tiếng anh ball valve là dòng van sử dụng một quả bóng, được đục lỗ rỗng ở giữa để kiểm soát dòng chảy.
Van mở khi lỗ của bi van song song với dòng chảy, và đóng lại khi lỗ của bi vuông góc với dòng chảy. Van là dòng van đóng mở nhanh như van bướm, quay một góc 90 độ để đóng mở.
Van có tuổi thọ dài và có độ kín rất cao ngay cả khi không được sử dụng trong thời gian dài. Van cũng được sử dụng làm van điều khiển. Ứng dụng này ít phổ biến do độ chính xác hạn chế của việc kiểm soát tốc độ dòng chảy so với các van điều tiết khác.
Cấu tạo van bi
Van được cấu tạo bao gồm những bộ phận chính như sau:
Thân van – Là khung xương chính của van, nơi chứa các bộ phận khác như bi, trục van, gioăng, v.v…. Thân van được làm từ inox, đồng, gang hoặc nhựa tùy theo kích cỡ và điều kiện làm việc của van.
Bi van – Được chế tạo theo dạng hình cầu, được đục lỗ xuyên tâm. Bi van được làm từ thép không gỉ hoặc nhựa ( van bi nhựa), được gia công bề mặt rất nhẵn. Bi van được gắn với trục van và tay gạt để tạo thành cơ cấu đóng mở van.
Trục van – Bộ phận trung gian kết nối tay gạt điều khiển với bi van. Trục được làm từ thép không gỉ có độ cứng cao. Trục van truyền momen xoắn tạo ra từ tay gạt hoặc bộ điều khiển đến bi van, giúp van đóng mở.
Gioăng làm kín – gồm các gioăng làm kín của van. Ngăn không cho lưu chất chảy qua từ bên này qua bên kia. Gioăng được làm từ teflon hoặc PTFE.
Nguyên lý hoạt động của van bi
Cũng như các dòng van công nghiệp thông thường khác van bi nói chung có cơ chế làm việc xoay quanh việc cung cấp lực kéo hay moment xoắn thông qua các bộ điều khiển dạng tay quay, tay gạt hay các bộ điều khiển tự động để thực hiện đóng mở bi van trong quá trình làm việc. Với từng yêu cầu làm việc của hệ thống mà bi van có thể thực hiện các góc đóng mở khác nhau đê thực hiện các nhiệm vụ mà hệ thống yêu cầu.
Van sử dụng quả bóng giúp kiểm soát dòng chảy của lưu chất qua đường ống. Khi van mở, lỗ khoan trùng với đường ống để cho dầu, khí hoặc chất lỏng khác đi qua.
Quay tay gạt một góc 90 độ từ vị trí mở, lỗ bi van nằm vuông góc với đường ống ngăn chặn dòng chảy đi qua.
Thông thường với các van tiêu chuẩn chỉ cần có góc quay là 90 độ để hoạt động, cho phép nó mở và đóng nhanh chóng, dễ dàng. Trong một số trường hợp, van có thể xoay một góc 360 độ.
Được xem là dòng van chuyên sử dụng cho các hệ thống cần đến sự điều tiết, đặc biệt là đối với các lưu chất dạng khí nén, hơi…
Để có thể hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của van bi chúng ta có thể tham khảo thêm thông qua video mô phỏng sau đây:
Phân loại van bi
Là dòn van có sự đa dạng hàng đầu trên thị trường hiện nay, để có thể phân loại cũng như kể tên được hết tất cả các sản phẩm đã và đang có mặt trên thị trường hiện nay là điều khá khó khăn. Chúng tôi xin phép liệt kê 1 số dòng van bi thông dụng cũng như độ phổ biến trong thực tế hiện nay như:
Phân loại theo cấu tạo bi van
Dựa theo cấu tạo bi ta có năm loại chính sau:
Full port
Đây là dạng van có lỗ viên bi bằng đường kính của ống, dẫn dến tổn thất do ma sát thấp hơn. Lưu lượng qua van không bị hạn chế, áp suất thiệt hại không đáng kể. Vì vậy van thường có kích thước lớn và giá thành cao
Reduce port
Dạng này lỗ bi van sẽ nhỏ hơn đường kính của đường ống. Khi đó lưu lượng qua van sẽ bị giả, đồng thời vân tốc dòng chảy tăng lên. Tuy vậy, kích thước van được giảm đi đáng kể kèm theo giá thành của nó cũng giảm đi so với van dạng full port. Van được dùng trong các hệ thống có hệ số lưu lượng cao.
V port
Van cổng V có bi van được khoét lỗ hình chữ V. Khi van được di chuyển vào vị trí mở, phần dưới của chữ V được mở trước. Dạng lỗ này cho phép kiểm soát lưu lượng dòng chảy đi qua tốt hơn. Loai van này thường được làm từ các vật liệu chống ăn mòn tốt vì chất lỏng qua van sẽ di chuyển với vân tốc cao hơn.
Van điều tiết lưu lượng nhưng độ chính xác không cao như van cầu, van tiết lưu.
Cavity filter
Nhiều ngành công nghiệp gặp vấn đề vì dư lượng trong van bi. Dư lượng cũ trong bi van theo thời gian có thể bị ô nhiễm và ảnh hưởng đến lượng lưu chất mới. Hoặc trong các môi trường có nhiệt độ rất thấp, dư lượng trong bi có thể bị đóng băng gây nên hư hỏng van.
Trunnion
Là dạng van có thêm neo cơ học ở phía trên và phía dưới, phù hợp với các hệ thống có áp suất lớn (trên 40bar).
Đối với các dòng van bình thường, bi van sẽ không được giữ bởi chốt chặn phía dưới. Trong khi làm việc sẽ làm bi van bị đẩy theo hướng dòng chảy. Điều này gây nên sự gia tăng áp lực lên phần ghế nằm dưới bi van.
Phân loại dựa theo số cổng
Van bi có thể có 2, 3 thậm chí 4 cổng. Phần lớn trong các ứng dụng người ta thường sử dụng van bi 2 cổng hay 2 ngã. Van ba ngã có lỗ hình chữ L hoặc hình chữ T, nhờ đó ta có thêm các chức năng phân phối hoặc trộn các dòng lưu chất với nhau.
Phân loại theo thiết kế phần thân
Việc lắp rắp vỏ van có thể được chia thành ba thiết kế là một mảnh, hai mảnh và ba mảnh. Sự khác biệt này ảnh hưởng đến khả năng bảo trì hoặc sửa chữa.
Một mảnh – Đây là biến thể rẻ nhất. Hai phần bao quanh bi van được ép hoặc hàn. Các van không thể được mở để làm sạch hoặc bảo trì.
Hai mảnh – Van hai mảnh có thể được thảo rời để làm sạch, bảo dưỡng và kiểm tra. Các mảnh được kết nối với nhau bằng bu lông hoặc ren. Van cần tháo rời hoàn toàn khỏi đường ống để tách thành hai phần.
Ba mảnh – Đây là dạng van có giá thành cao nhất. Các mảnh được kẹp với nhau bằng kết nối bu lông. Ưu điểm củng dòng van ba mảnh là van có thể được bảo dưỡng mà không cần tháo rời toàn bộ van ra khỏi đường ống.
Phân loại theo vật liệu chế tạo
Với mỗi dạng vật liệu sản xuất van bi sẽ được sử dụng với từng loại cũng như môi trường làm việc riêng, nên đây cũng là phần mà tương đối nhiều người sử dụng quan tâm đến:
Van bi đồng
Là dòng van phổ biến cũng như có thị phần lớn nhất trong các dòng van bi. Van sử dụng cho các hệ thống nước sinh hoạt, khí gas, dầu, không khí.
Van không dùng được trong các môi trường có chứa axit, dung dịch chứa muối và clorua. Van cũng không dùng được trong các môi trường có nhiệt độ và áp lực cao.
Van bi inox
Van inox dùng trong các môi trường có tính ăn mòn, có nhiệt độ và áp lực cao. Thông thường van được chế tạo từ inox 304 và 316. Van inox cần lực mở lớn hơn nhiều so với van bằng đồng hoặc bằng nhựa.
Van đa dạng về mẫu mã và kích thước, phổ biến hơn ở các kích lớn so với van đồng và nhựa.
Van bi nhựa
Van nhựa có giá thành rẻ, được sử dụng rộng rãi trong tưới tiêu, cấp thoát nước và hóa chất. Van làm từ nhựa PVC hoặc PPH có khả năng chống lại sự ăn mòn của axit, bazo, dung môi hưu cơ.
Van nhựa không thích hợp ở nhiệt độ cao hơn 60 độ C, và bị ăn mòn bởi hydrocacbon thơm. Van bi nhựa cũng chịu được áp suất thấp hơn so với van đồng và inox.
Phân loại theo phương thức điều khiển
Với nhu cầu cũng như yêu cầu về các hệ thống làm việc mà dạng điều khiển của van bi cũng được biến đổi theo. Đặc biệt là đối với các hệ thống tự động hóa trong sản xuất.
Với đầy đủ các dạng hiện nay như: tay gạt, tay quay, điều khiển điện, điều khiển khí nén.
Van bi tay gạt
Đối với các dòng van nhỏ, áp lực vừa phải. Momen xoắn cần thiết để mở van là nhỏ. Trục van được kết nối trực tiếp vao tay gạt. Khi sử dụng chỉ cần xoay tay gạt một góc 90 độ là van sẽ được đóng hoặc mở.
Van bi tay quay
Với các dòng van cỡ lớn, áp lực lưu chất trong hệ thống tác dụng lên bi van là rất lớn. Khi đó việc sử dụng tay gạt trực tiếp là không thể. Khi đó trục van sẽ được gắn với hệ thống hộp số có vô lăng.
Quay vô lăng làm xoay hệ thống bánh răng từ đó truyền đến trục van từ đó quay bi van giúp van đóng mở.
Van điều khiển điện
Ở các hệ thống tự động hóa người ta sử dụng van điều khiển điện để hạn chế chi phí về nhân công. Van được lắp bộ điều khiển điện bản chất là một động cơ kết hợp với các bảng mạch.
Van sử dụng để lắp đặt ở các vị trí khó điều khiển bằng tay hoặc các môi trường nguy hiểm.
Đối với các hệ thống cần đóng mở rất nhanh thì người ta sử dụng hệ thống điều khiển khí nén. Bộ điều khiển khí nén cung cấp một lực momen xoắn rất lớn giúp van đóng mở rất nhanh từ 1-2s.
Nhược điểm của hệ thống này là sinh ra tiếng ồn lớn.
Một số thương hiệu – xuất xứ Van bi nên sử dụng
Trên thị trường có rất nhiều thương hiệu với nguồn gốc xuất xứ khác nhau, tuy nhiên để có thể dáp ứng được về mặt chất lượng, hiệu quả làm việc cũng như tuổi thọ làm việc trong hệ thống thì chúng ta cũng nên lưu ý vấn đề lựa chọn thương hiệu cho sản phẩm.
Với 1 số thương hiệu nổi tiếng đã được nhiều người sử dụng và phản hồi tốt như:
Van bi Kitz – Nhật Bản
Là thương hiệu van có nguồn gốc xuất xứ từ Nhật Bản, là sản phẩm van bi được đánh giá cao nhất về chất lượng cũng như tuổi thọ. Tuy nhiên giá thành của van khi đem so sánh với các dòng sản phẩm thương hiệu khác thì cao hơn khá nhiều.
Được tin tưởng sử dụng nhiều nhất đối với các hệ thống cần đến sự điều tiết lưu chất bên trong hệ thống khi làm việc.
Van bi JS – Trung Quốc
Đã xuất hiện trên thị trường Việt Nam chúng ta từ rất lâu nên về độ nhận diện thương hiệu cũng như sản phẩm được xem là số 1 hiện nay. Van bi mang thương hiệu JS có xuất xứ từ Trung Quốc có giá thành rẻ cũng như đa dạng về kích thước cũng như tiêu chuẩn giúp người sử dụng có thể lựa chọn sản phẩm thích hợp để sử dụng dễ dàng.
Van bi Bueno – Đài Loan
Sự đa dạng của dòng van bi có thương hiệu Bueno – Đài Loan là sự góp mặt của các sản phẩm van bi tay gạt, van bi mặt bích, van bi inox hay các dạng van bi điều khiển tự động điện hay khí nén.
Ứng dụng của van bi
Sau đây là một số ứng dụng điển hình:
- Khí gas, không khí và chất lỏng như nước, dầu, hóa chất. Các ứng dụng đòi hỏi độ chống rò rỉ cao.
- Nước làm mát và các hệ thống cung cấp nước, xử lý nước thải.
- Các ứng dụng liên quan đến hơi nóng, khí nén có áp lực và nhiệt độ cao.
- Sử dụng để kiểm soát dòng chảy và áp suất cho chất lỏng, hóa chất và các loại khí.
Ưu và nhược điểm của van bi
Ưu điểm
- Không bị giới hạn hướng lắp đặt, có độ khánh dòng chảy thấp.
- Nhỏ gọn và ít phải bảo trì, không cần bôi trơn.
- Không rung, độ ồn thấp.
- Hiệu quả về chi phí tốt nhất trong các dòng van.
- Độ chống rò rỉ cao.
- Tốn ít thời gian đóng mở, thao tác một cách chóng.
- Van có thiết kế linh hoạt đa chiều.
Nhược điểm
Van không phù hợp với các ứng dụng điều tiết liên tục.
Các vật chất ran trong lưu chất có thể bám vào bi gây kẹt hoặc rách gioăng từ đó gây ra hiện tượng rò rỉ.
Ma sát giữa bi và gioăng trong van bi là lớn nên nếu bị kẹt các thành phần rắn vào có thể gây ra xước bi van.
Cách bảo dưỡng van bi
Để tiến hành bảo trì, bảo dưỡng van ta cần làm những công việc sau đây:
- Trước khi bảo trì, giảm áp lực cho đường ống và mở hoàn toàn van, ngắt nguồn điện và nguồn khí đối với van điều khiển, tháo bộ truyền động khỏi giá đỡ.
- Tìm hiểu các bước và quy trình khi tháo van và khi lắp lại van.
- Chất tẩy rửa phải tương thích với các bộ phận cao su, bộ phận kim loại. Làm sạch các bộ phận phi kim loại nên được làm sạch bằng nước tinh khiết hoặc cồn.
- Các bộ phận tháo rời có thể được làm sạch bằng cách ngâm, và các bộ phận chưa phân tách có thể được làm sạch bằng chất tẩy rửa nhúng lụa sạch. Sau khi làm sạch tất cả dầu mỡ, bụi bẩn, keo, bụi.
- Các bộ phận phi kim loại không nên ngâm trong chất tẩy rửa quá lâu để tránh bị xơ và ăn mòn.
- Sau khi làm sạch, sử dụng vải lụa để lau khô các chi tiết. Sau khi các chất làm sạch bay hơi hoàn toàn chúng ta mới lắp rắp các chi tiết với nhau.
- Sau khi các chi tiết đã khô và sạch, bôi trơn các cho tiết kim loại, các bộ phận cao su và các bộ phận nhựa bằng mỡ. Bôi một lớp mỡ mỏng lên bề mặt rãnh gắn ghế van, đệm làm kín và bề mặt bi van.
- Khi lắp ráp, cần loại bỏ các phoi kim loại, sợi, bụi và các tạp chất khác khỏi lòng trong van.
- Kiểm tra xem tất cả các thành phần phù hợp với việc cài đặt sau khi lắp ráp. Nếu không có vấn đề gì, lắp ráp van vào đường ống.
