Van điều áp, một thiết bị van cơ bản, đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các hệ thống khí nén, nước và thủy lực. Tuy nhiên, thông tin về loại van này vẫn còn hạn chế đối với một số khách hàng. Vậy van điều áp có công dụng gì? Cấu tạo và phân loại của nó ra sao? Hãy cùng Van Yến Thanh khám phá thông tin chi tiết trong bài tổng hợp ngày hôm nay.
Van điều áp là gì?
Chúng ta đều biết rằng áp suất đóng một vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc, năng suất và tuổi thọ của các hệ thống. Do đó, việc điều chỉnh áp suất để phù hợp với yêu cầu là một vấn đề được nhiều người quan tâm, đặc biệt là những kỹ sư và nhân viên kỹ thuật.
Van điều áp (tên gọi khác van điều khiển) là một giải pháp được đề xuất nhiều nhất cho vấn đề này. Vậy van điều áp là gì? Van điều áp gồm 2 loại chính là van giảm áp hoặc van ổn áp, có chức năng chính là giảm áp suất đầu vào của dòng chất lỏng hoặc khí cho đến khi đạt được một mức độ an toàn và phù hợp.
Van điều áp có chức năng chính là giảm áp suất đầu vào của chất lỏng hoặc khí để đạt được mức độ an toàn phù hợp
Các hệ thống, dù đơn giản hay phức tạp, đều có các đường ống dẫn chất lỏng hoặc khí được phân chia thành nhiều nhánh, gấp khúc hoặc phân chia thành các ống nhỏ. Do đó, việc lắp đặt van điều áp giúp bảo vệ đường ống khỏi nguy cơ nổ hoặc vỡ khi chất lỏng hoặc khí dồn về đột ngột.
Ngoài ra, van điều áp còn có nhiệm vụ duy trì áp suất ổn định tại mức đã được điều chỉnh trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống.
Thông thường, một van điều áp cơ bản sẽ có thiết kế đơn giản bao gồm các bộ phận như: đồng hồ đo áp suất, núm vặn hoặc núm nhấn để điều chỉnh, màng, lò xo. Tùy thuộc vào từng nhà sản xuất mà van sẽ có mẫu mã, kiểu dáng khác nhau.
Xem ngay: Cách lắp đặt van cổng đơn giản, đúng kỹ thuật
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van điều áp
Cấu tạo
Hình ảnh cấu tạo của một van điều áp
Van điều áp (Tiếng Anh còn gọi là pressure regulator), được cấu tạo từ nhiều bộ phận khác nhau. Tuy nhiên, về cơ bản, nó bao gồm các bộ phận chính sau:
- Thân van (Body)
- Núm điều chỉnh (Control knob)
- Lò xo chịu tải (Load spring)
- Vít điều chỉnh (Adjusting screw)
- Màng piston (Piston diaphragm)
- Nắp van (Bonnet)
- Van chính – còn được gọi là van poppet (Main valve hoặc Poppet valve)
- Ghế van (Seat valve)
- Cổng kết nối (Inlet & Outlet port)
Mỗi bộ phận của van đảm nhận một chức năng riêng, cùng hợp tác để tạo thành một hệ thống hoạt động đồng nhất.
Nguyên lý hoạt động của van điều áp
Trên thực tế, có nhiều loại van điều áp khác nhau, được áp dụng cho các ngành công nghiệp khác nhau, như van điều áp thủy lực, khí nén, khí gas, khí hóa lỏng, điều áp nước, và điều áp dầu.
Tuy nhiên, cơ bản, tất cả chúng đều hoạt động dựa trên nguyên lý cân bằng lực:
Khi ta điều chỉnh tay nắm (lock handle) trên đỉnh của van điều áp theo chiều kim đồng hồ, điều này tương đương với việc tạo ra một lực tác động lên lò xo, và từ đó tạo ra một lực nén lên màng của van. Khi đó, lực của lò xo F1 (xem hình bên dưới) sẽ tăng lên, trong khi lực đầu vào và lực của poppet bên trong van không thay đổi, do đó để hệ thống cân bằng, áp suất đầu ra của van phải tăng lên.
Hình ảnh mô phỏng nguyên lý hoạt động của một van điều áp
Ngược lại, khi ta điều chỉnh tay nắm của van theo chiều ngược kim đồng hồ, điều này tương đương với việc giảm lực tác động lên lò xo, trong khi lực đầu vào và lực của poppet bên trong van không thay đổi, do đó để hệ thống cân bằng, áp suất đầu ra của van phải giảm đi.
Như vậy, ta có thể dễ dàng điều chỉnh áp suất đầu ra của van thông qua việc điều chỉnh tay nắm trên đỉnh của van theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại.
Khi đã điều chỉnh áp suất đầu ra theo mong muốn (có thể quan sát thông qua đồng hồ áp suất đi kèm với regulator hoặc đồng hồ áp suất lắp đặt trên đường ống), người dùng có thể cài đặt điểm áp suất đó bằng cách ấn một lực vừa đủ vào tay cầm.
Xem ngay: Van giảm áp là gì? Nguyên lý hoạt động của van giảm áp
Phân loại van điều áp
Dựa theo cấu tạo của chúng ta có thể phân loại van điều áp thành 3 loại chính:
Van điều áp một cấp
Van điều áp một cấp, còn được biết đến với tên tiếng Anh là Single Stage Pressure Regulator hoặc One Stage Pressure Regulator, là một thiết bị rất phổ biến được sử dụng để điều chỉnh áp suất.
Khi áp suất từ nguồn cao đi vào qua cổng inlet, nó tiếp tục chuyển vào thân van và được điều chỉnh bởi vít điều chỉnh. Khi áp suất tăng, nó đẩy màng ngăn thông qua lò xo, làm đóng van poppet để ngăn không cho thêm áp suất đi vào van.
Khi áp suất ở cổng outlet giảm, áp suất bên trong thân van cũng giảm theo. Lúc này, màng ngăn được lò xo đẩy lùi và van mở ra, cho phép áp suất tiếp tục đi vào cho đến khi đạt được sự cân bằng giữa áp suất đầu ra và lò xo.
Van điều áp một cấp là thiết bị rất phổ biến dùng để điều chỉnh áp suất
Áp suất đầu ra được quyết định bởi lực của lò xo, lực này có thể được điều chỉnh bằng cách vặn núm điều chỉnh trên tay nắm của van. Áp suất đầu ra và áp suất đầu vào giữ cụm màng ngăn/van poppet ở vị trí đóng chống lại lực của lò xo.
Với bộ điều áp một cấp, khi áp suất từ bình cung cấp giảm xuống, áp suất đầu vào thấp hơn sẽ khiến áp suất đầu ra tăng lên. Nếu lò xo không được điều chỉnh để bù lại, van có thể vẫn mở và cho phép áp suất còn lại đi qua.
Van điều áp hai cấp
Van điều áp hai cấp hay có tên gọi tiếng anh là Two Stage Pressure Regulator, là sự kết hợp của hai van một cấp (giảm áp hai lần). Thiết bị này được sử dụng để tránh hiện tượng đóng băng và tắc nghẽn do giảm áp đột ngột.
Thiết kế hai cấp giúp giảm chỉ số SPE, tăng độ chính xác, và thường được sử dụng cho những ứng dụng yêu cầu sự ổn định đầu ra cao trong khi đầu vào có sự thay đổi lớn về áp.
Van điều áp hai cấp được sử dụng để tránh hiện tượng đóng băng hoặc tắc nghẽn do giảm áp suất đột ngột
Trong giai đoạn đầu tiên (gọi là giai đoạn sơ cấp), áp suất khí đi vào van thông qua cổng inlet và được điều chỉnh để giảm áp suất cung cấp khí xuống giai đoạn trung gian. Khí ở áp suất này sau đó đi vào giai đoạn thứ hai. Tại đây, khí thoát ra sau giai đoạn trung gian được điều chỉnh bởi tay vặn điều chỉnh áp suất, liên kết với lò xo và màng ngăn.
Thông thường, hai giai đoạn đều được thiết kế với hai van an toàn bên trong để tăng cấp độ bảo vệ.
Xem ngay: Check valve là gì? Các loại check valve phổ biến hiện nay
Van điều áp tự động
Dựa trên thông tin bạn cung cấp, tôi hiểu rằng bạn đang nói về một cụm van điều áp tự động, còn có tên gọi tiếng Anh là Automatic Changeover Regulators and Systems. Cụm van này thường bao gồm:
- Hai van điều áp một cấp
- Ba đồng hồ áp suất
- Hai bộ lọc khí
- Hai van một chiều có tác dụng chống chảy ngược
- Hai ống mềm dẫn khí từ nguồn cung cấp khí vào van
Mục đích sử dụng của cụm van này là để ổn định áp suất ở mức áp suất đã cài đặt và đảm bảo việc cung cấp khí liên tục. Nếu một nguồn cung cấp khí hết trong quá trình hoạt động, van sẽ tự động chuyển sang nguồn cung cấp khác, đảm bảo quá trình cung cấp khí không bị gián đoạn và không ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống.
Sử dụng van điều áp tự động để đảm bảo ổn định áp suất ở mức đã cài đặt và cung cấp khí liên tục
Ứng dụng của van điều áp trong thực tế
Van điều áp được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và dân dụng. Bất cứ nơi nào có áp suất và có nhu cầu cần phải điều chỉnh áp suất thì van điều áp chính là một lựa chọn hoàn hảo.
Dưới đây là một số ứng dụng của van điều áp:
- Công nghiệp máy khí nén
- Công nghệ máy bay
- Ngành công nghiệp sử dụng và xử lý nước
- Công nghiệp khai khoáng
- Công nghiệp hàn cắt
- Ngành sản xuất các loại khí công nghiệp
- Y tế và dược phẩm, thực phẩm, đồ uống
- Ngành công nghiệp bán dẫn, linh kiện điện tử (semiconductor)...
Với khả năng điều chỉnh áp suất một cách chính xác, van điều áp đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của các hệ thống và thiết bị.
Van điều áp đóng vai trò quan trọng trong rất nhiều ngành, lĩnh vực khác nhau
Xem ngay: Lựa chọn lắp đặt van 1 chiều: Đứng hay ngang?
Những tiêu chí cần lưu ý khi lựa chọn van điều áp
Van Yến Thanh xin chia sẻ một số tiêu chí để lựa chọn van điều áp sau đây, hy vọng phần nào giúp ích được quý khách hàng trong quá trình lựa chọn của mình:
Loại van
Như phần đầu bài viết đã đề cập, pressure regulator thường có hai loại là van giảm áp (pressure reducing regulator) và van ổn áp (back pressure regulator). Người dùng cần xác định kỹ mục đích sử dụng của mình là ổn định áp suất đầu ra hay giữ áp suất đầu vào không vượt quá mức cho phép. Nếu là van giảm áp, cần lựa chọn xem sử dụng loại van một cấp hay van hai cấp.
Áp suất đầu vào
Việc lựa chọn áp suất đầu vào rất quan trọng, nên người dùng cần kiểm tra kỹ và lựa chọn mức áp suất thiết kế đầu vào của van cao hơn áp suất tối đa của hệ thống, thiết bị (thông thường cao hơn 1,3 lần).
Áp suất đầu ra
Là mức áp suất sau khi điều chỉnh, người dùng cần xác định để chọn dải áp đầu ra cho phù hợp.
Kết nối cơ khí
Bao gồm cổng kết nối đầu vào và kết nối đầu ra (thông thường các nhà sản xuất van sẽ thiết kế kích thước kết nối đầu vào và kết nối đầu ra giống nhau, nếu người dùng muốn sử dụng kích thước đầu vào đầu ra khác nhau, thường sẽ phải dùng đầu chuyển) hoặc kết nối từ van lên đồng hồ đo áp suất.
Ngoài ra, một số ngành công nghiệp như công nghiệp hàn cắt, khí sạch UHP thường có những chuẩn kết nối riêng biệt.
Vật liệu thân van
Thường bao gồm hai vật liệu chính là thép không gỉ SS316 hoặc đồng mạ niken (Nickel Plated Brass), ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành sản phẩm nên người dùng cũng cần cân nhắc khi lựa chọn.
Khi chọn van điều áp cần chú ý tới vật liệu tạo ra thân van do có ảnh hưởng trực tiếp tới sản phẩm
Xem ngay: Hướng dẫn cách lắp đặt van xả khí cực chi tiết
Phụ kiện đi kèm
Đối với một số ứng dụng cụ thể như ứng dụng lắp bảng,… việc mua kèm phụ kiện là điều cần thiết, cũng cần kiểm tra và cân nhắc đối với những phụ kiện này.
Trên đây, Van Yến Thanh đã giới thiệu cho các bạn một số kiến thức liên quan đến van điều áp. Nếu như bạn có thắc mắc bất kì điều gì thì có thể liên hệ với chúng tôi theo những cách sau:
- Địa chỉ: Số 571, Đường Giải Phóng, Quận Hoàng Mai, TP. Hà Nội
- Hotline: 096.665.8188
