Ball valve là gì?

Ball valve là một dạng van ngắt kiểm soát dòng chảy của chất lỏng hoặc khí nén, hơi nóng dựa trên điều chỉnh góc mở của 1 viên bi khoét lỗ xuyên tâm. Bằng cách xoay trục van theo một phần tư vòng (90 độ), góc mở của bi van sẽ quyết định việc lưu chất có được chảy qua hay bị ngắt lại.  Để có những kiến thức đầy đủ về ball valve, hãy đọc bài viết ngay sau đây của chúng tôi!

Giải thích khái niệm ball valve

Ball valve như đã đề cập phần trên là tên tiếng anh của dòng van bi chuyên được dùng để đóng mở hay kiểm soát dòng chảy lưu chất trong hệ thống. Dòng van nà có thể được vận hành bằng tay cầm hoặc tự động hóa bằng bộ truyền động điện hoặc khí nén. Ball valve mở khi tay cầm thẳng hàng với đường ống và đóng khi tay cầm vuông góc với đường ống. Quá trình vận hành đơn giản, nhanh chóng chỉ với 1 góc 90 độ để đóng mở hoàn toàn lưu chất. Đối với điều tiết lưu lượng hay tốc độ dòng chảy, người vận hành cần kiểm soát theo từng độ mở của bi van.

Cấu tạo chi tiết sản phẩm

Ball valve bao gồm các chi tiết kỹ thuật chính như:

Thân van

Thân van có ba dạng thiết kế thường được sử dụng: một mảnh, hai mảnh và ba mảnh, 3 ngã

• Một mảnh: Đây là dòng rẻ nhất. Phần thân đúc nguyên khối bao quanh bi van. Cấu trúc không thể mở để làm sạch hoặc bảo trì. Loại này thường được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu thấp. Khi gặp lỗi khó có thể bảo dưỡng, gặp sự cố cần thay mới ngay.
• Hai mảnh: Van hai mảnh được tạo ra từ 2 mảnh thân riêng biệt liên kết với nhau bằng hàn, ép. Dòng này có thể được tháo rời để vệ sinh, bảo dưỡng và kiểm tra.
• Ba mảnh: Dòng ball valve 3 mảnh có giá thành đắt tiền hơn 2 dòng còn lại. 3 phần thân riêng biệt được liên kết với nhau bằng các kết nối bu lông. Ưu điểm của phương án này là van có thể được bảo dưỡng mà không cần tháo toàn bộ van ra khỏi đường ống. Độ bền cơ học cao, van có khả năng chịu nhiệt, áp suất cao với vật liệu chế tạo bằng inox và thép carbon
• Dòng van 3 ngả có cấu tạo đặc biệt, được sử dụng để điều hướng nhiều dòng lưu chất cùng 1 thời điểm trong cùng 1 đường ống. Hiện nay 3 way ball valve có 2 dạng chính là chữ T và chữ L

Bi van

Bi van là chi tiết đóng vai trò chính trong vận hành. Lỗ khoét xuyên tâm có nhiều dạng khác nhau bao gồm:

Hiện nay bi van được chế tạo với nhiều dạng, phục vụ nhu cầu vận hành của hệ thống như:

• Loại Trunnion
• Loại Reduced Port: Hầu hết các loại ball valve đều có bi van thuộc dòng reduced port. Quá trình vận hành gây ra tổn thất do ma sát trong hệ thống từ đó tác động vào lưu lượng và vận tốc dòng chảy khi qua van
• Loại Full Port: Van có đường kính lỗ bi van chính bằng đường kính ống. Ưu điểm của dòng này là không gây bất kỳ tổn thất về ma sát và hệ thống dễ làm sạch hơn về mặt cơ học. Full port ball valve phù hợp sử dụng với các hệ thống dẫn truyền lưu chất lưu lượng lớn như thủy điện, nhà máy cấp nước…
• Loại V Port: Lỗ trên bi van được thiết kế theo hình chữ “V”. Do đó, tốc độ dòng chảy, lưu lượng mong muốn có thể được kiểm soát chính xác hơn bằng cách điều chỉnh góc mở. Dòng ball valve này được sử dụng khá thông dụng trong các hệ thống công nghiệp yêu cầu cao về sự chính xác trong điều tiết lưu chất.

Tay cầm 

Tay gạt được nối với thân van, 1 đầu nối trục van, đầu còn lại nối với bi van. Tay cầm đóng vai trò điều chỉnh góc mở bi van theo các góc từ 0 ~ 90 độ. Thông thường, van mở khi tay cầm song song với đường ống và đóng khi tay cầm vuông góc với đường ống. Lưu ý hướng tay cầm là điều quan trọng để biết trực quan xem van đang mở hay đóng. Có các loại tay cầm van bi bổ sung, như tay cầm có thể khóa hoặc tay quay van bi. Nếu sản phẩm ball valve có kích cỡ lớn yêu cầu thêm mô-men xoắn để mở hoặc đóng van, cần bổ sung phần mở rộng của tay cầm để dễ dàng hóa quá trình vận hành.

Bộ điều khiển tự động

Bên cạnh các mẫu vận hành bằng tay thông thường, ball valve có thể được trang bị bộ truyền động điện hoặc khí nén. Chúng kết nối trực tiếp với thân van và trục van thông qua hệ thống giá đỡ lắp bulong. Bằng cách sử dụng bộ truyền động, bạn có thể điều khiển van của mình từ xa hoặc điều tiết chính xác và nhanh hơn rất nhiều lần.

Gioăng làm kín và vòng chữ O ( O -ring)

Hầu hết gioăng làm kín cấu trúc được làm bằng PTFE (Teflon). PTFE là viết tắt của PolyTetraFluorEthylene. Vật liệu này có khả năng kháng hóa chất rất tốt và nhiệt độ nóng chảy cao (~327°C). Bên cạnh đó, hệ số ma sát cực kỳ thấp. Một nhược điểm nhỏ của PTFE là vật liệu có hiện tượng rão, điều này có thể gây ra tình trạng hư hỏng lớp đệm kín theo thời gian khi tần suất đóng mở bi van diễn ra liên tục. Để đảm bảo chất lượng vận hành, độ kín lưu chất thì người dùng cần bảo trì, thay mới các loại gioăng, đệm làm kín.

Vật liệu vỏ van bi

Các vật liệu vỏ phổ biến nhất là đồng thau, thép không gỉ và PVC (PolyVinyl Clorua), thép carbon, gang. Bi van thường được làm bằng thép mạ crom, đồng thau mạ crom, thép không gỉ hoặc nhựa PVC. Bên cạnh đó còn nhiều dòng vật liệu chế tạo khác, đáp ứng từng nhu cầu riêng biệt:

Vật liệu đồng thau

Đồng thau là vật liệu chế tạo các mẫu ball valve 1 mảnh tương đối thông dụng. Đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm, có tính chất cơ học tốt. Dòng van bi đồng được sử dụng cho nước sạch bởi tính kháng khuẩn cao, khí đốt, dầu, không khí và nhiều môi trường khác. Tuy nhiên các dung dịch axit hay dung dịch clorua (ví dụ như nước biển) hoặc nước đã khử khoáng có thể gây ra hiện tượng khử kẽm gây ảnh hưởng cho độ bền của van.

Vật liệu thép không gỉ

Thép không gỉ được sử dụng cho hầu hết môi trường công nghiệp hiện nay. Các mẫu van bi inox thường được sử dụng trong nước biển, bể hóa chất, dầu khí, thiết bị thẩm thấu; các môi trường có nhiệt độ cao và nhiều hóa chất. Hầu hết thép không gỉ thuộc họ austenitic. Loại 304 và 316 là phổ biến nhất, 316 có khả năng chống ăn mòn tốt nhất. 304 đôi khi được gọi là 18/8 vì 18% crom và 8% niken. 316 có 18% crom và 10% niken (18/10). Hiện nay các mẫu Stainless steel ball valve có giá thành khá cao song song với độ bền và chất lượng sản phẩm. Tổng kho valve sẵn kho nhiều mẫu điều khiển điện, khí nén chính hãng Kosaplus, Haitima.

Điểm mặt các dòng ball valve thông dụng hiện nay

Electric ball valve

Van bi điều khiển điện khá thông dụng hiện nay, được ưa chuộng đối với hệ thống công nghiệp yêu cầu tính tự động hóa cao. Tốc độ đóng mở nhanh vượt trội so với tay gạt ( 8 ~ 20s). Sự chính xác gần như tuyệt đối khi điều tiết lưu chất. Ngoài ra việc điều khiển từ xa hay đóng ngắt theo hành trình đều là tính năng đắt giá của dòng van tự động này.

Pneumatic ball valve

Van bi điều khiển khí nén cực kỳ an toàn trong vận hành, không có mối lo cháy nổ khi van hoạt động bằng khí nén. Tốc độ đóng mở của dòng này vượt trội hơn so với dòng điều khiển điện ( chỉ mất từ 1 ~ 2s). Pneumatic ball valve là sự lựa chọn hàng đầu đối với các sản phẩm kích cỡ lớn, yêu cầu lực vận hành lớn.

Van bi mặt bích

Van bi mặt bích là dòng ball valve có kết nối dạng mặt bích. Van kết nối với hệ thống đường ống thông qua các mặt bích gắn bulong, thường được thiết kế theo một tiêu chuẩn nhất định gồm: JIS, BS, DIN, ANSI.Độ bền của dòng này vượt trội hơn rất nhiều so với dòng nối ren, độ kín lưu chất gần như tuyêt đối, khả năng chịu va đập tốt.. Khi lựa chọn sản phẩm, bên cạnh định mức áp suất, bạn cũng phải kiểm tra cấp độ nén của mặt bích cho biết áp suất cao nhất mà kết nối này có thể chịu được.

Ball valve hoạt động như thế nào?

Để hiểu nguyên lý hoạt động của ball valve, bạn đọc có thể tham khảo video sau đây.

Khi tay gạt xoay một phần tư vòng, lỗ bi van trùng với hướng dòng chảy sẽ mở ra cho dòng chảy cho phép lưu chất qua van. Khi lỗ bi vuông góc với phương dòng chảy, van đóng. Đối với việc điều tiết lưu chất, người vận hành có thể sử dụng tay gạt, bộ điều khiển điện, khí nén để điều chỉnh góc mở của bi van qua đó điều tiết lưu lượng, vận tốc, áp suất dòng chảy theo mong muốn.

Hình 2: Sơ đồ van bi

Đặc trưng hướng dòng chảy qua van

Van có thể có hai, ba hoặc thậm chí bốn cổng (2 chiều, 3 chiều hoặc 4 chiều). Phần lớn van bi là loại 2 chiều và vận hành thủ công bằng cần gạt. Cần gạt thẳng hàng với đường ống khi mở van. Ở vị trí đóng, tay cầm vuông góc với đường ống. Hướng dòng chảy cơ bản của ball valve chỉ đơn giản từ đầu vào đến đầu ra đối với dòng 2 chiều. Đối với dòng 3 ngã có bi van theo dạng chữ L hoặc chữ T sẽ điều chỉnh dòng chảy lưu chất theo các hướng khác nhau.

Tham khảo thêm Van bi là gì?