Van điện từ khí nén là gì?

Trong các hệ thống van điều khiển khí nén như van bướm điều khiển khí nén và van bi điều khiển khí nén, hầu hết chúng ta đều sử dụng đó là dạng tác động kép. Có nghĩa là trong mỗi chu trình đóng hoặc mở ta phải cấp khí một lần. Điều này rất bất tiện bởi vì với mỗi van ta lại cần một đường ống cấp khí riêng. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta sử dụng một thiết bị là van điện từ khí nén. Vậy van điện từ khí nén là gì? Bài viết hôm này chúng tôi sẽ giới thiệu đến các bạn về cấu tạo cũng như ứng dụng của nó.

Giới thiệu về van điện từ khí nén

Van điện từ khí nén (tên tiếng anh Pneumatic solenoid valve) hay còn được gọi là van điều hướng khí nén là dòng van sử dụng để đóng, mở hoặc phân chia luồng khí nén. Từ một luồng khí nén ta có thể phân chia đến nhiều đường dẫn khác nhau. Đây là dòng van chuyên sử dụng trong các hệ thống mà có các thiết bị hoạt động bằng khí nén. Chúng có thể được lắp trực tiếp trên thiết bị hoặc lắp đặt số lượng lớn trên giá.

Nhiệm vụ chính của van điện từ khí nén đóng hoặc cấp dòng khí nén vào các thiết bị sử dụng khí nén để hoạt động. Đây là loại thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống máy nén khí, song còn tùy vào vị trí, mục đích sử dụng cụ thể mà ta có thể lựa chọn sản phẩm cho phù hợp:  van điện từ khí nén 5/2; 3/2; 4/2 hay 2/2.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van điện từ khí nén

Cấu tạo của van

Van điện từ khí nén thường có thiết kế ống chỉ. Chúng bao gồm một cơ thể bằng nhôm với một lỗ hình trụ. Các cổng khác nhau của van kết nối với xi lanh. Một ống trượt trong xi lanh có một số con dấu dọc theo chiều dài của nó. Bằng cách trượt ống chỉ qua lại trong xi lanh, các cổng khác nhau có thể được kết nối hoặc tắt. Để tạo ra một niêm phong hoàn toàn không có rò rỉ, rất khó khăn với thiết kế ống chỉ. Do đó, van điện từ khí nén luôn có rò rỉ bên trong rất nhỏ (nhưng có thể chấp nhận được). Với các loại van này, không khí có thể chảy theo cả hai hướng thông qua van. Điều này được gọi là hai chiều.

Nguyên lý hoạt động

Lực cần thiết để di chuyển ống chỉ có thể tương đối nhỏ; áp suất của không khí có ảnh hưởng hạn chế đến lực cần thiết. Ngoài ra, lực của lò xo trong van ổn định đơn là khá nhỏ. Do đó, các solenoids thường tiêu thụ một lượng điện năng thấp. Bởi vì hầu hết các van được vận hành thử nghiệm, lực yêu cầu của điện từ thậm chí còn ít hơn. Hoạt động thí điểm (hoạt động gián tiếp) có nghĩa là van sử dụng áp suất không khí để điều khiển van, áp suất không khí được điều khiển bởi điện từ. Với thiết kế này, điện từ phải cung cấp một lực thấp hơn nhiều so với lực được cung cấp bởi áp suất không khí. Van có thể được thí điểm bên trong hoặc thí điểm bên ngoài.

Các van thí điểm bên trong sử dụng áp suất đầu vào để điều khiển van, các van được điều khiển từ bên ngoài sử dụng một kênh riêng cho hoạt động thí điểm. Các van thí điểm bên trong đòi hỏi một áp suất chênh lệch nhất định thường là 0,1 – 1,5 bar để hoạt động. Nếu áp suất quá thấp, van sẽ không chuyển trạng thái khi điện từ được kích hoạt. Van thí điểm nội bộ không phù hợp để sử dụng trong các hệ thống áp suất thấp hoặc các ứng dụng chân không.

Hoạt động của van điện từ khí nén kết hợp với một xylanh khí nén

Các loại van điện từ khí nén 

Van 2/2 – hai cửa hai vị trí

Van phổ biến nhất và đơn giản nhất là van 2/2. Nó có hai cổng và hai trạng thái (mở và đóng) và do đó còn được gọi là van ngắt. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng khí nén trong đó nguồn cung cấp không khí phải được đóng lại theo định kỳ. Van 2/2 có thể ổn định đơn hoặc ổn định hai chiều. Van 2/2 chiều hai chiều ổn định thường có một điện từ và được vận hành xung để chuyển trạng thái. Những van này cũng được gọi là ‘chốt’. Van 2/2 2 chiều ổn định đơn có thể được đóng bình thường (mở khi được kích hoạt) hoặc thường mở (đóng khi được kích hoạt). Phần lớn các van điện từ 2/2 chiều là ổn định đơn và thường đóng.

Van 3/2 – ba cửa hai vị trí

Một van 3/2 có ba cổng và hai trạng thái. Chúng được sử dụng để kiểm soát một xi lanh tác động đơn. Van được sử dụng để lấp đầy xi lanh, nhưng cũng để thông hơi xi lanh sau đó để nhận ra một đột quỵ làm việc mới. Do đó, một van có hai cổng sẽ không đủ. Một cổng thứ ba là cần thiết để thông hơi. Van 3/2 chiều có thể ổn định đơn hoặc ổn định hai chiều. Cũng giống như van 2/2 chiều, van 3/2 2 chiều ổn định đơn có thể đóng hoặc mở bình thường.

Van 4/2 – bốn cửa hai vị trí

Van khí nén 4/2 chiều có bốn cổng kết nối và hai trạng thái. Sự khác biệt giữa hai loại van là số lượng cổng xả khí:

• Van khí nén 5/2 chiều có hai cổng xả độc lập
• Van 4/2 chiều chỉ có một cổng xả chung

Điều này có nghĩa là cả hai cổng (A, 2) và (B, 4) kết nối với cổng xả (R, 3). Cổng xả bổ sung của van 5/2 cung cấp khả năng kiểm soát bổ sung. Ví dụ, tốc độ theo cả hai hướng của bộ truyền động khí nén tác động kép có thể được điều chỉnh bằng cách điều khiển tốc độ dòng chảy qua từng cổng xả riêng với các van tiết lưu.

Các van có thể ổn định đơn hoặc bi-ổn định. Van 5/2 2 chiều ổn định đơn trở về vị trí nghỉ khi chúng không được kích hoạt. Van trở về vị trí nghỉ của nó bằng lò xo. Điều này có nghĩa là các van ổn định đơn đòi hỏi phải truyền động liên tục (khí nén, điện hoặc bằng tay) để ở vị trí được kích hoạt. Van 5/2 chiều hai chiều ổn định giữ vị trí của chúng trong khi mất điện, và yêu cầu một hành động riêng biệt để chuyển van sang vị trí an toàn.

Van 5/2 – năm cửa hai vị trí

Một van 5/2 chiều có năm cổng và hai trạng thái. Những van này được sử dụng ví dụ để kiểm soát xi lanh tác động kép. Một xi lanh tác động kép đòi hỏi hai cổng đầu ra của van. Van 5/2 có thể ổn định đơn hoặc ổn định hai chiều. Trên thân van sẽ có 5 cửa bao gồm 1 cửa đưa khí vào, 2 cửa xả khí và 2 cửa cấp khí. Ở trạng thái bình thường có nghĩa khí nén không được đi qua van, các cửa 1 thông cửa số 2, cửa số 3 đóng, cửa 4 thông với cửa số 5. Khi cấp nguồn điện thì lập tức cửa 1 thông với cửa số 4, cửa số 2 thông với cửa số 3, cửa số 5 bị đóng, khí sẽ đi qua van đến xi lanh.

Với loại van 5/2 một đầu điện, khi ta cấp điện thì van sẽ đảo chiều, ngưng cấp thì van sẽ về nguyên trạng thái ban đầu. Với loại van điện từ khí nén 5/2 có hai đầu điện thì khi ta cấp điện ở 1 đầu, ty xi lanh sẽ đi ra. Nếu cấp điện ở đầu số 2, ty của xi lanh khí sẽ rút về nhanh chóng

Ứng dụng của van điện từ khí nén

Van điện từ khí nén được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Tác dụng chính của nó là phân phối, đóng ngắt luồng khí nén đến các thiết bị hoạt động bằng khí nén. Trong ngành van công nghiệp, van điện từ khí nén cũng là một thành phần không thể thiếu. Đặc biệt là dạng van 5/2 được sử dụng để vận hành các bộ truyền động khí nén tác động kép, chẳng hạn như xi lanh, xi lanh không trục, kẹp và bộ truyền động quay. Bộ truyền động tác động kép đòi hỏi khí nén để di chuyển theo cả hai hướng.

Sản phẩm này cùng với limit switch box và bộ điều khiển khí nén tuyến tính (Pneumatic positioner) tạo thành một hệ thống tự động hóa cao. Khi tích hợp các thiết bị này vào bộ truyền động khí nén hoặc xy lanh khí nén, nó sẽ giúp điều khiển van một cách tối ưu. Với 3 thiết bị này, ta có thể điều khiển van theo ý muốn chỉ với thao tác tại trung tâm điều khiển. Các thiết bị này giúp hoàn thiện hơn các hệ thống tự động hóa của dây chuyền sản xuất