Tất tần tật những thông tin cần biết về van bi điều khiển khí nén

Van bi điều khiển khí nén được ứng dụng rộng rãi không chỉ trong nhiều hệ thống của các nhà máy, các dây chuyền sản xuất mà còn ứng dụng trong đời sống hàng ngày. Van giúp tối ưu hóa hệ thống, giảm chi phí vận hành một cách hiệu quả.

Vậy bạn có biết những thông tin về loại van này chưa? Công dụng cũng như nguyên lý hoạt động của nó? Bài viết sẽ giúp bạn có thêm những thông tin hữu ích, cùng mình đi tìm hiểu nhé.

Van bi điều khiển khí nén là gì?

Đây là một bộ thiết bị bao gồm một van bi và một thiết bị truyền động bằng khí nén. Được lắp đặt lên hệ thống đường ống, và sử dụng áp suất của khí nén để đóng mở, điều tiết lưu lượng của lưu chất chảy qua van. Đồng thời cũng là điều tiết cho cả hệ thống.

Loại van này có khá nhiều chủng loại, kích cỡ cũng như các thương hiệu, xuất xứ. Từ hàng cao cấp nhập khẩu Châu Âu, Nhật Bản, hàng tầm trung được sản suất ở châu á, Đài Loan, Hàn Quốc đến hàng rẻ tiền từ Trung Quốc…

Van bi điều khiển bằng khí nén hiện nay được sử dụng đa dạng về các loại van có thể kể đến các loại van bi điều khiển.

Ứng dụng của van bi điều khiển khí nén

1. Ứng dụng trong điều khiển nhiệt độ

Khi lắp đặt van điều khiển khí nén, với bộ cảm biến nhiệt độ và bộ nhận truyền tín hiệu, thì van có khả năng thực hiện việc điều khiển nhiệt độ.

Khi đó van sẽ hoạt động theo nguyên tắc: Bộ phận và truyền tín hiệu sẽ tín hiệu nhiệt độ, từ bộ cảm biến nhiệt, sau đó truyền tín hiệu thông báo nhiệt độ đến van, van sẽ nhận được tín hiệu này, và vận hành theo đúng giá trị nhiệt độ đã được cài đặt.

2. Ứng dụng trong điều khiển áp suất

Cũng tương tự như đối với ứng dụng điều khiển nhiệt độ, chúng ta cần lắp van với bộ cảm biến áp suất và bộ điều khiển áp suất. Bộ cảm biến áp suất, truyền mức áp suất tới bộ nhận và truyền tín hiệu áp suất, từ đây thông tin áp suất được truyền đến van, và van sẽ tự động đóng mở hoặc điều chỉnh.

Điều đặc biệt ở van bi 3 ngã điều khiển khí nén: Có thể biến thành van giảm áp bởi vì nó nhận tín hiệu và chạy theo giá trị của bộ điều khiển đã cài đặt.

3. Ứng dụng trong điều khiển lưu lượng

Loại van này cũng được ứng dụng trong việc điều khiển lưu lượng một cách chính xác, đáp ứng các yêu cầu điều chỉnh lưu lượng ở các thời điểm khác nhau.

Chúng được ứng dụng trong các ngành như: Chế biến lương thực thực phẩm, sản xuất nước giải khát, sữa, bia…Van điều khiển khí nén, được ứng dụng để điều chỉnh lưu lượng một cách chính xác.

4. Trong sản xuất dùng van điều khiển khí nén vi sinh

Van điều khiển khí nén vi sinh sẽ nhận tín hiệu điều khiển đầu vào với tín hiệu từ 4 đến 20 mA . Tín hiệu này rất phổ biến nhất trong các hệ thống điều khiển nhiệt độ nói chung và các bộ điều khiển nói riêng. Do vậy, để điều khiển nhiệt độ bạn nên chọn van điều khiển điện dùng cho khí nén.

Loại van điều khiển vi sinh này thường được ứng dụng trong các ngành hóa chất, dược phẩm, thực phẩm hay là nghiên cứu: Xăng dầu, khí gas, Sản xuất thuốc, sản xuất bia, rượu, nước ống, hay hỗ trợ trong phòng thí nghiệm, viện nghiên cứu.

5. Trong môi trường hóa chất

Với môi trường này ưu tiên hàng đầu là van điều khiển khí nén chất liệu bằng nhựa với cấu tạo là nhựa cao cấp uPVC, cPVC, PVC… có đặc tính chống tia UV, chống ăn mòn.

Đặc biệt, van hoạt động tốt trong các môi trường chất lỏng dung dịch chứa hóa chất và sử dụng tuyệt vời trong các loại chất lỏng sạch. Vậy nên được sử dụng nhiều trong các nhà máy sản xuất hóa chất, viện nghiên cứu hóa học, các hệ thống cấp thoát nước sinh hoạt, nước thải.

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

1. Cấu tạo van bi điều khiển bằng khí nén

Van bi khí nén điều khiển bao gồm hai thành phần chính đó là: Bộ truyền động khí nén và van cơ.

Ngoài ra, còn có các phụ kiện khác như công tắc giới hạn hành trình (limit switch box), bộ định vị điều tiết khí nén (rotary posittioner), van điện từ khí nén, v.v….. Sau đây ta hãy cùng đi tìm hiểu chi tiết các thành phần của van.

Bộ truyền động khí nén (Pneumatic actuator)

Có bản chất là một xy lanh khí nén. Nó nhận áp lực khí nén từ nguồn cấp, sau đó chuyển đổi thành momen xoắn truyền đến van, giúp van đóng và mở. Tùy từng loại van mà bộ truyền động khí nén có cấu tạo khác nhau.

Ví dụ như đối với van bi, van bướm, bộ truyền động gồm 2 xy lanh di chuyển ngang ăn khớp với một trục xoay. Với dòng van như van cổng hoặc van cầu, bộ truyền động là một xy lanh di chuyển đứng, gắn trực tiếp với trục của van.

Bộ tác động khí có hai dạng đó là tác động đơn – lò xo phản hồi và tác động kép

Van cơ

Là các dòng van công nghiệp thông thường như van bướm, van bi, van cầu, van cổng. Tùy từng hệ thống mà ta lựa chọn loại van sao cho phù hợp với mục đích sử dụng. Chúng là những dòng van cơ được tháo bỏ phần điểu khiển cơ học, được gia công thêm giá đỡ để lắp đặt bộ truyền động khí nén.

Bộ định vị điều tiết khí nén (Rotary posittioner)

Là thiết bị phụ kiện không thể thiếu trong dòng van điều khiển khí nén tuyến tính. Thiết bị này nhận tín hiệu điều khiển 4-20mhA và nguồn khí nén. Nó xác định vị trí hiện tại của van, sau đó nhận tín hiệu điều khiển và điều tiết lượng khí nén để điều khiển van mở đến vị trí mong muốn.

Bộ điều tiết khí nén này thường được gắn thêm khi cần van điều khiển tuyến tính chứ không được tích hợp kèm theo bộ truyền động như van điện.

Ngoài ra còn có thêm phụ kiện van điện từ khí nén (Pneumatic solenoid valve): Dòng van điện từ có nhiều cổng, sử dụng để phân chia dòng khí nén đến các cổng trên bộ truyền động khí nén.

Về cơ bản, van 3 ngã khí nén sẽ có cấu tạo chi tiết như sau:

- Van điều khiển On/Off = Bộ truyền động khí nén + Van cơ + Van điện từ khí nén.

- Van điều khiển tuyến tính = Bộ truyền động khí nén + Van cơ + Bộ định vị điều tiết khí nén.

2. Nguyên lý hoạt động van bi điều khiển khí nén

Van bi điều khiển bằng khí nén là một loại sử dụng áp suất của khí nén làm di chuyển piston, thông qua hệ thống bánh răng cung cấp lực momen soắn cho trục vít, làm xoay trục van một góc 90 độ.

Như đã nói ở phần cấu tạo, có hai loại đầu khí nén khác nhau là đầu tác động đơn, và đầu tác động kép, do đó hoạt động của hai loại này cũng khác nhau một phần. Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu hoạt động của hai loại tác động này.

• Tác động đơn (single acting)

Là loại tác động chỉ sử dụng khí nén cho một chu trình đóng hoặc mở, chu trình còn lại sẽ dùng lực nén (lực đàn hồi) của lò xo để thực hiện.

Quá trình mở van: Van điện từ cấp khí nén vào buồng (1) của xilanh, áp suất khí đẩy hai piston di chuyển tịnh tiến về hai phía. Hai thanh răng của hai piston tác động lên trục răng tạo ra chuyển động quay một góc đến vị trí 90 độ. Trục răng được kết nối với trục van và xoay bi van góc 1/4.

Quá trình đóng van: Khi van điện từ ngừng cấp khí nén và mở lỗ thoát cho khí đi ra môi trường bên ngoài, lúc này pistong ko chịu tác động bởi áp suất của khí nén. Lực đàn hồi của lò xo ở buồng (2) và (3) nén hai piston di chuyển tịnh tiến lại gần nhau.

Hai thanh răng của hai piston tác động lên trục răng tạo ra chuyển động quay một góc về vị trí 0 độ. Trục răng được kết nối với trục van và xoay ngược bi van góc 1/4, thực hiện quá trình đóng van.

• Tác động kép (double acting)

Là loại tác động sử dụng áp suất khí nén để di chuyển piston trong cả hai quá trình đóng và mở van.

Quá trình mở van: cũng giống như quá trình mở van của loại tác động đơn.

Quá trình đóng van: Van điện từ ngừng cấp khí nén vào buồng (1) và mở lỗ thoát cho khí đi ra môi trường bên ngoài. Đồng thời cấp khí nén cho buông (2) và (3), hai piston chịu áp suất chứa khí nén di chuyển tịnh tiến lại gần nhau.

Hai thanh răng của hai piston tác động lên trục răng tạo ra chuyển động quay lại một góc đến vị trí 0 độ. Trục răng được kết nối với trục van và xoay lại bi van góc 1/4, thực hiện quá trình đóng van.

Phân loại van bi điều khiển khí nén

1. Van bướm điều khiển bằng khí nén

Là loại van thay vì điều khiển bằng tay quay hoặc tay gạt thông thường chúng sử dụng lực đẩy áp lực khí nén để điều khiển van bướm đóng mở. Van đóng mở với tốc độ nhanh chóng. Thời gian đóng mở van chỉ từ 1 – 2s, đây cũng là một trong những ưu điểm nổi bật của van bướm điều khiển bằng khí nén.

2. Van bi điều khiển bằng khí nén

Là các loại van bi thông thường nhưng tay gạt, tay quay bị loại bỏ và thay vào đó là bộ truyền động bằng khí nén. Van được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực tự động và được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải, nhà máy hoá chất, ga, xăng dầu, hơi, khí…

3. Van cầu điều khiển bằng khí nén

Là loại van chuyên dụng cho đường hơi nóng (steam) và đặc biệt sử dụng cho sản xuất dầu khí, sản xuất điện, hóa chất, hóa dầu, phân bón, dược phẩm, đường, thực phẩm chế biến và các ngành công nghiệp chế biến khác.

4. Van cổng dao điều khiển bằng khí nén

Van cổng dao được điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các ngành công nghiệp như: bột giấy, xử lý nước thải, khai thác, thực phẩm, đồ uống, hóa chất, điện và các công trình thủy lợi. Với điểm mạnh là không gây tắc nghẽn bởi chất rắn lơ lửng trong lưu chất.

5. Van màng điều khiển bằng khí nén

Van màng có thể được điều khiển bởi nhiều loại thiết bị truyền động khác nhau, nhưng loại phổ biến nhất là loại sử dụng bộ truyền động bằng khí nén cùng với các phụ kiện như van điện từ, công tắc giới hạn và bộ định vị. Van được sử dụng trong các ứng dụng, hoạt động đóng mở nhanh.

6. Van xiên điều khiển bằng khí nén

Là loại van cầu xiên tích hợp bộ truyền động bằng khí nén dạng pistong, được sử dụng thông dụng trong các nhà máy dệt nhuộm, nhà máy bao bì, giấy, nhà máy hoá chất. Van xiên được điều khiển trực tiếp hoặc điều khiển qua một van điện từ chia khí.

Khi cấp khí, khí nén đi vào xi lanh làm tác động lên piston kết nối với bộ phận vận hành bên trong van, cho phép mở/đóng van.

Ưu điểm của van bi khí nén điều kiển

Van bi điều khiển khí nén có cấu trúc đơn giản, thiết kế nhỏ gọn, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, chi phí thấp

Van có hiệu suất cao nhờ thời gian đóng mở van nhanh, chuyển đổi trạng thái trong một khoảng thời gian ngắn từ 1~2s

Van điều khiển bằng khí nén dễ lắp đặt và sửa chữa van khi có sự cố xảy ra, vận hành, an toàn trong quá trình sử dụng, bảo hành bảo dưỡng van đơn giản.

Do sử dụng nguồn khí nén nên van hoạt động rất an toàn, không phải lo lắng về vấn đề sự cố chập cháy

Thực tế người ta thường xây dựng trạm nguồn khí nén dùng chung cho nhiều mục đích khác nhau như công việc làm sạch, truyền động trong các loại van, máy móc, nên việc sử dụng bộ điều khiển khí nén là rất phù hợp.

Nhược điểm của van bi điều khiển bằng khí nén

Do truyền động bằng khí nén nên với các đường truyền dẫn dài sẽ làm làm tốn chi phí cho việc truyền động cho van khí cao hơn 10 – 15 lần so với van truyền động bằng điện cùng công suất.

Khi áp lực trong đường ống thay đổi thì vận tốc đóng mở của van cũng có xu hướng thay đổi do khả năng đàn hồi của khí nén khá lớn, vì vậy khả năng duy trì quay đều của đĩa van khó thực hiện.

Khí nén sau khi xả ra từ bộ truyền động thường gây ra tiếng ồn lớn

Đối với các dòng van size lớn thì bộ truyền động khí nén trở nên rất cồng kềnh

Lựa chọn van bi điều khiển bằng khí nén

Như đã đề cập ở trên, các dòng sản phẩm van bi điều khiển khí nén đa dạng và phong phú về chủng loại sản phẩm cũng như nguồn gốc xuất xứ.

Bạn cần nắm vững các thông số sau để có thể lựa chọn đúng loại van bi khí nén mà bạn đang cần tìm:

1. Môi trường sử dụng

Bất kỳ loại van công nghiệp nào khi bạn chọn mua cũng đều phải lưu ý đến môi trường sử dụng. Môi trường sử dụng là yếu tố quyết định đến việc lựa chọn vật liệu cho loại van.

Thông thường bạn cần nắm thông tin sau:

• Với môi trường có độ ăn mòn cao –> Ta chọn van bi nhựa hoặc van bi inox điều khiển khí nén chịu ăn mòn cao.
• Môi trường nước, nước sạch –> Ta chọn van bi gang.
• Môi trường xăng, dầu, chất lỏng, thực phẩm –> Ta chọn van bi inox.
• Môi trường lò hơi, khai thác khoáng sản –> Ta chọn van bi thép.

Sở dĩ có những gợi ý như vậy bởi tính chất được biệt của các loại van và môi trường nó sẽ đáp ứng được. Trong trường hợp bạn xác định sai môi trường thì rất có khả năng van mua về nhưng sử dụng không được hoặc sử dụng và bị hư rất nhanh.

2. Áp lực làm việc của hệ thống đường ống

Cần đảm bảo chính xác, sản phẩm van bi điều khiển bằng khí nén bạn mua về có thể làm việc trong điều kiện áp suất cho phép của đường ống. Cụ thể là áp suất làm việc trong hệ thống đường ống không được vượt quá áp suất cho phép của thiết bị nếu không sẽ dẫn tới việc thiết bị có thể hư hỏng.

3. Nhiệt độ

Nhắc đến hệ thống đường ống, chúng ta luôn luôn có thông số đi kèm là áp suất và nhiệt độ. Các thiết bị được lắp đặt trong hệ thống đường ống phải đảm bảo rằng, thiết bị này có nhiệt độ chịu đựng max lớn hơn so với nhiệt độ của môi trường sử dụng.

Ví dụ: Nhiệt độ max của van bi điều khiển khí nén là 180 o C. Thì bạn sẽ sử dụng thiết bị này ở môi trường có nhiệt độ dưới 180 độ C

4. Kiểu kết nối

Van bi điều khiển bằng khí nén có nhiều dạng kết nối khác nhau. Tiêu biểu có thể kể đến là van bi nối bích, van bi nối ren…

Bạn cần nắm rõ, nhu cầu hiện tại của mình là dạng kết nối nào để lựa chọn loại van bi điều khiển bằng khí nén phù hợp.

5. Xuất xứ

Xuất xứ của từng sản phẩm nó ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Các sản phẩm có nguồn gốc xuất xứ châu âu đòi hỏi các thông số kỹ thuật nghiêm ngặt và các chuẩn của châu âu rõ ràng là cao hơn so với thị trường Trung Quốc.

Vậy nên, các sản phẩm xuất xứ khác nhau thì chất lượng khác nhau.

Không những thế, với xuất xứ khác nhau cũng sẽ ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm. Bạn cần nắm vững nhu cầu hiện tại của mình để cân đối mua đúng loại thiết bị mà nhu cầu hiện tại đang cần.

Nếu bạn đang cần sản phẩm dùng trong 3, 4 năm thì bạn có thể sử dụng các sản phẩm xuất xứ Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc.

Bạn muốn mua các sản phẩm có tuổi thọ lâu hơn (có thể là 4, 5 năm). Bạn có thể lựa chọn các dòng sản phẩm có nguồn gốc từ Đức, Ý, Nhật…

Giá van bi điều khiển khí nén bao nhiêu?

Trên thị trường hiện nay, với nhu cầu sử dụng các loại van điều khiển khí nén ngày tăng cao, nên các thương hiệu sản xuất van ra đời ngày càng nhiều. Từ thương hiệu cao cấp của Nhật, Ý, Anh, Đài Loan.. đến các dòng sản phẩm rẻ tiền của Trung Quốc.

Nếu chỉ là một người mua hàng bình thường thì chúng ta sẽ khó biết được đâu là sản phẩm chất lượng, bởi sự tràn lan của sản phẩm này hiện nay. Loại van này có giá từ khoảng 800k tới gần 20 triệu đồng tùy thuộc vào kích cỡ, chất liệu.

Việc tìm kiếm van bi điều khiển khí nén là không khó nhưng cần chú ý đến chất lượng sản phẩm. Hi vọng bài viết sẽ cung cấp những thông tin hữu ích cho bạn.