Cấu tạo và nguyên lý hoạt động van điều khiển khí nén

Van điều khiển khí nén là thiết bị quan trọng trong hệ thống tự động hóa, giúp kiểm soát dòng chảy lưu chất bằng năng lượng khí nén. Nhờ khả năng vận hành linh hoạt, độ bền cao và hiệu suất ổn định, van này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Bài viết này sẽ phân tích chi tiết cấu tạo và nguyên lý hoạt động van điều khiển khí nén để giúp bạn hiểu rõ hơn về sản phẩm, từ đó lựa chọn thiết bị phù hợp cho hệ thống. Khí Nén Việt Á tự hào cung cấp giải pháp tối ưu với các dòng van chất lượng cao, bền bỉ theo thời gian.

Cấu tạo van điều khiển khí nén

Van điều khiển khí nén bao gồm hai bộ phận chính:

Thân van

Thân van được thiết kế với kả năng chống chịu tác nhân môi trường cao như nắng, mưa, bài trí bên ngoài để tiếp xúc với các tác nhân ngoài. Để đảm bảo độ bền và khả năng hoạt động bên bị, chúng thường được chế tạo từ hợp kim như inox, gang, thép, đồng… Hai đầu thân van được thiết kế với vòng ren hoặc mặt bích theo các tiêu chuẩn quốc tế như DIN, JIS, ANSI, BS, đảm bảo tính tương thích khi kết nối với hệ thống đường ống. Thân van thường được phủ một lớp sơn epoxy cao cấp, giúp chống oxy hóa, chống bám bẩn và tăng tuổi thọ sử dụng.

Đĩa van

Đĩa van đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết dòng chảy, kết nối trực tiếp với trục van. Các thiết kế phổ biến có dạng hình nắp chai, hình côn tròn, được nâng hạ hoặc hạ xuống dưới tác động của bộ truyền động. Với tính chất tiếp xúc trực tiếp với lưu chất, đĩa van được làm từ các hợp kim chống chịu áp lực và nhiệt độ cao như inox, thép, đảm bảo không bị gãy vỡ hoặc ăn mòn nhanh chóng. Đĩa van thường được bổ sung gioăng làm kín PTFE hoặc cao su chống rò rỉ, đảm bảo không rò gỉ lưu chất khi van đang đóng.

Trục van

Trục van đóng vai trò quan trọng trong hệ thống vận hành van cầu điều khiển khí nén. Nằm bên trong thân van, bộ phận này tiếp xúc trực tiếp với lưu chất và giữ vị trí trung tâm, kết nối giữa bộ điều khiển và đĩa van. Nhờ đó, trục van truyền lực hiệu quả, giúp quá trình đóng/mở diễn ra theo đúng trình tự vận hành.

Để đảm bảo độ bền và khả năng chịu tải cao, trục van thường được chế tạo từ các vật liệu cứng như inox, thép, có khả năng chống ăn mòn và chịu áp lực lớn. Chúng giúp thiết bị hoạt động ổn định, duy trì hiệu suất cao ngay cả trong điều kiện áp suất và nhiệt độ khắc nghiệt.

Gioăng làm kín

Gioăng làm kín là bộ phận đảm nhiệm chức năng ngăn chặn rò rỉ lưu chất tại các điểm tiếp xúc như đĩa van, thân van hoặc các mặt bích kết nối. Nhờ thiết kế chuyên dụng, bộ phận này giúp hệ thống vận hành êm ái, đảm bảo sự kín khít tuyệt đối trong suốt quá trình hoạt động.

Gioăng thường được sản xuất từ các vật liệu đàn hồi cao cấp như Teflon, NBR, PTFE – có khả năng giãn nở linh hoạt theo nhiệt độ và biến dạng đàn hồi để chèn kín mọi khe hở. Với thiết kế nhỏ gọn, giá thành hợp lý và dễ dàng thay thế khi cần, gioăng làm kín là yếu tố không thể thiếu giúp nâng cao hiệu quả vận hành của van.

Bộ phận điều khiển

Trong hệ thống van cầu điều khiển, bộ phận điều khiển đóng vai trò quyết định khả năng vận hành chính xác của thiết bị. Nếu như van cầu điều khiển điện được tích hợp Electric Actuator (Thiết bị truyền động điện) để tạo chuyển động, thì van cầu điều khiển khí nén sử dụng Pneumatic Actuator (Bộ truyền động khí nén), giúp tiếp nhận năng lượng từ khí nén và chuyển hóa thành cơ năng để điều khiển quá trình đóng/mở van.

Bộ điều khiển này liên kết trực tiếp với trục van. Khi cấp khí nén, bộ truyền động sẽ tạo ra lực mô-men xoắn, khiến trục van quay và kéo theo đĩa van thực hiện hành động đóng hoặc mở theo yêu cầu vận hành.

Bộ truyền động khí nén

Bộ truyền động khí nén là thành phần quan trọng trong van cầu điều khiển khí nén, có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng khí nén thành cơ năng, đảm bảo quá trình vận hành nhanh chóng, chính xác và hiệu suất cao. Dựa trên cơ chế hoạt động, bộ truyền động này được chia thành hai loại chính:

1. Bộ truyền động khí nén dạng piston

Cấu tạo gồm xi lanh, piston và lò xo, với nguyên lý hoạt động dựa trên chuyển động tịnh tiến của piston để tác động lên trục van, giúp thực hiện thao tác đóng/mở. Loại này có hai biến thể:

• Truyền động đơn: Chỉ sử dụng khí nén cho một chu trình (đóng hoặc mở), chu trình còn lại tự động thực hiện nhờ lực đàn hồi của lò xo khi ngắt khí nén.
• Truyền động kép: Sử dụng khí nén cho cả hai chu trình đóng và mở, đảm bảo van có thể hoạt động linh hoạt theo nhu cầu vận hành.

2. Bộ truyền động khí nén dạng màng

Bộ phận này bao gồm màng van và lò xo, hoạt động theo nguyên lý truyền động đơn, tức là chỉ cần cấp khí nén một chiều để tạo chuyển động lên/xuống của màng van. Lực đàn hồi từ lò xo giúp đưa van về trạng thái ban đầu. Ưu điểm của bộ truyền động dạng màng là thiết kế đơn giản, chi phí thấp và phù hợp với các ứng dụng yêu cầu lực tác động nhỏ hơn so với dạng piston.

Bộ định vị khí nén

Bộ định vị khí nén có vai trò quan trọng trong việc xác định chính xác vị trí của đĩa van trước khi cấp khí, giúp tối ưu hóa quá trình vận hành. Nhờ cơ chế điều chỉnh linh hoạt, thiết bị này đảm bảo hệ thống khí nén hoạt động nhanh chóng, đúng mục tiêu, tiết kiệm thời gian và giảm tiêu hao lượng khí nén không cần thiết, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc.

Bộ giảm áp

Khí nén thường có áp suất cao hơn mức quy định của thiết bị, có thể gây nguy hiểm trong quá trình vận hành. Để đảm bảo an toàn, bộ giảm áp được lắp đặt ở đầu vào nhằm kiểm soát và duy trì áp suất ổn định ở mức an toàn. Nhờ đó, hệ thống tránh được rủi ro áp suất quá tải, bảo vệ thiết bị, đảm bảo sự an toàn tuyệt đối cho người vận hành.

Bộ lọc khí nén

Sau khi được sản xuất, khí nén có thể chứa tạp chất, bụi bẩn, cặn bã gây ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành. Bộ lọc khí nén đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ hoàn toàn các tạp chất này, đảm bảo khí nén sạch trước khi đi vào bộ truyền động. Nhờ đó, hệ thống khí nén hoạt động trơn tru, không bị tắc nghẽn đường ống, giúp tăng tuổi thọ thiết bị và duy trì hiệu suất ổn định.

Nguyên lý hoạt động của van cầu điều khiển khí nén

Van cầu điều khiển khí nén vận hành theo nguyên lý nâng lên – hạ xuống của đĩa van để kiểm soát dòng chảy lưu chất. Điểm khác biệt chính so với van cầu thông thường là việc điều khiển hoàn toàn tự động thông qua năng lượng khí nén, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu sự can thiệp thủ công.

Chu trình mở van

Ở trạng thái bình thường, đĩa van đóng chặt, ngăn chặn lưu chất đi qua. Khi cấp khí nén vào bộ truyền động, áp suất sẽ tác động lên piston hoặc màng van, tạo ra lực momen xoắn truyền xuống trục van. Trục van xoay hướng lên, kéo theo đĩa van rời khỏi vị trí ban đầu, tạo ra khoảng trống để lưu chất di chuyển qua van một cách dễ dàng.

Chu trình đóng van

Khi ngắt khí nén (với bộ truyền động đơn) hoặc cấp khí nén đảo chiều (với bộ truyền động kép), các bộ phận quay về vị trí ban đầu. Lưu chất bị ngăn chặn hoàn toàn khi đĩa van áp chặt vào bề mặt ghế van. Khí nén sau khi thực hiện nhiệm vụ sẽ được xả ra ngoài qua cửa thoát, đảm bảo hệ thống trở lại trạng thái đóng an toàn.

Chu trình điều tiết lưu lượng

Tương tự như chu trình đóng/mở, nhưng người vận hành có thể điều chỉnh góc mở của van để kiểm soát lưu lượng lưu chất. Góc mở lớn cho phép lưu lượng đi qua nhiều hơn, trong khi góc mở nhỏ giúp điều tiết dòng chảy theo nhu cầu sử dụng, đảm bảo vận hành linh hoạt và hiệu suất tối ưu.

Việc hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van điều khiển khí nén giúp bạn tối ưu hiệu suất hệ thống và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp chất lượng, uy tín, hãy liên hệ ngay với Khí Nén Việt Á. Chúng tôi cung cấp các dòng van chính hãng, đảm bảo hiệu suất cao, bảo hành dài hạn và hỗ trợ kỹ thuật tận tâm. Gọi ngay HOTLINE để nhận tư vấn và báo giá tốt nhất!