Van bi là một thiết bị được sử dụng phổ biến trong các hệ thống sản xuất và vận chuyển lưu chất, chúng có chức năng đóng mở để lưu thông hoặc điều tiết dòng chảy của lưu chất đi qua. Van bi được thiết kế với đa dạng kiểu dáng, chất liệu và kích thước để tạo ra nhiều lựa chọn cho khách hàng. Vậy van bi là gì? Cấu tạo van bi như thế nào? Nguyên lý hoạt động của van bi ra sao? Và có các loại van bi nào? Hãy cùng Bảo An tìm hiểu trong bài viết dưới đây.
Hình 1: Van bi là gì?
Van bi là gì? Van bi (tên tiếng Anh là Ball Valve), là loại van được sử dụng nhiều nhất và phổ biến nhất trong các ứng dụng dân dụng và công nghiệp hiện nay. Cũng tương tự như các loại van khác như van cổng, van cầu, van bướm,… Van bi được sử dụng với mục đích chính là đóng, mở hoặc điều tiết dòng chảy của chất lỏng hoặc khí trong hệ thống đường ống.
Được phát minh vào thế kỷ 20, van bi nhanh chóng trở thành một phần không thể thiếu trong hệ thống đường ống và là thiết bị được ưa chuộng trong nhiều lĩnh vực.
Van bi có nhiều ưu điểm nổi bật như khả năng chống rò rỉ, độ bền cao, thao tác dễ dàng và chi phí bảo trì thấp. Chính vì vậy, van bi thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu khả năng ngăn chặn luồng chất lỏng hoặc khí với hiệu suất cao.
Mời bạn tham khảo hình ảnh cũng như thông số kỹ thuật của sản phẩm Van bi đồng tay gạt màu đỏ inox Minh Hòa DN15 được phân phối ở Bảo An tại đây.
Cấu tạo van bi bao gồm có 5 bộ phận chính như sau: Thân van, đĩa van, trục van, gioăng làm kín và bộ phận điều khiển van. Cụ thể như sau:
Thân van là bộ phận nằm ở bên ngoài, tiếp xúc trực tiếp với các tác nhân môi trường cũng như kết nối với đường ống.
Thân van thường được chế tạo từ đa dạng các loại vật liệu như inox, gang, đồng, thép, nhựa… mỗi loại chất liệu sẽ thích hợp với từng loại lưu chất cũng như điều kiện môi trường khác nhau, trong quá trình sử dụng, cần lựa chọn loại vật liệu cho phù hợp điều kiện hệ thống.
Thân van có chức năng chứa đựng và bảo vệ các bộ phận khác bên trong. Ngoài ra, trên thân van sẽ được thiết kế các chân ren hoặc các loại mặt bích theo các tiêu chuẩn như JIS, DIN, ANSI, BS… cần lựa chọn tiêu chuẩn phù hợp với tiêu chuẩn của đường ống để thuận tiện cho việc lắp đặt.
Thân van cũng được thiết kế với nhiều hình dạng như 1 mảnh, 2 mảnh hoặc 3 mảnh, ngoài ra còn được thiết kế với dạng 2 ngã hoặc 3 ngã, giúp lưu chất lưu thông theo nhiều hướng khác nhau.
Bi van có một lỗ xuyên tâm để lưu chất có thể đi qua phần rỗng này. khi lỗ này thẳng hàng với dòng chảy, van mở; khi lỗ vuông góc với dòng chảy, van đóng.
Bi van thường được làm từ các vật liệu có khả năng chống chịu tốt như inox, thép vì đây là bộ phận làm việc và tiếp xúc trực tiếp với lưu chất.
Trục van là bộ phận truyền động, truyền momen xoắn từ tay điều khiển (đối với van điều khiển cơ bằng tay quay, tay vặn) tới bi van để đóng hoặc mở van.
Tùy vào điều kiện hoạt động, mà nhà sản xuất hoặc người dùng lựa chọn vật liệu của trục van cho phù hợp.
Gioăng là một loại phụ kiện được sản xuất với chức năng đệm vào giữa các vị trí kết nối của mặt bích hoặc các vị trí tiếp xúc giữa bi van và thân van; ngăn chặn rò rỉ lưu chất ra bên ngoài.
Chúng thường được sản xuất bằng các loại vật liệu có độ đàn hồi cao như cao su EPDM, teflon, NBR, PTFE, nilon, viton… có chức năng tạo độ kín tuyệt đối cho các vị trí tiếp xúc.
Van bi được vận hành bởi 2 phương thức điều khiển chính: Van bi điều khiển thủ công (bằng tay gạt hoặc tay quay), van bi điều khiển tự động (bằng điện hoặc khí nén).
Phần tay gạt hoặc tay quay sẽ được thiết kế bằng gang, thép hoặc inox ngay trên thân van, khi sử dụng, người vận hành chỉ cần kéo/xoay tay gạt sang bên trái hoặc phải là có thể thực hiện mở /đóng van thành công.
Van bi điều khiển điện hoặc khí nén thì được vận hành tự động bằng các nguồn năng lượng như điện hoặc khí nén thông qua một bộ truyền động, có thể thực hiện điều khiển từ xa với độ chính xác cao.
Cơ chế hoạt động của van bi là sử dụng viên bi dạng rỗng phía bên trong thân van, nguyên lý hoạt động của van bi dựa trên sự xoay của viên bi bên trong thân van. Khi viên bi nằm ngang, lỗ trên viên bi sẽ cùng hướng với đường ống, cho phép chất lỏng hoặc khí đi qua. Khi viên bi được xoay 90 độ, lỗ trên viên bi sẽ vuông góc với đường ống, ngăn chặn dòng chảy.
Hình 3: Nguyên lý làm việc của van bi
Các bước hoạt động của van bi
Mở van: Khi lỗ xuyên tâm của viên bi thẳng hàng với hướng dòng chảy trong đường ống, chất lỏng hoặc khí có thể chảy qua van một cách tự do.
Đóng van: Khi viên bi được xoay 90 độ, lỗ xuyên tâm vuông góc với hướng dòng chảy, ngăn chặn hoàn toàn dòng chảy qua van.
Nguyên lý này mang lại cho van bi khả năng kiểm soát dòng chảy một cách linh hoạt và hiệu quả, đồng thời giảm thiểu tổn thất áp suất khi lưu chất đi qua.
Ưu điểm của van bi
Nguyên lý hoạt động đơn giản nhưng hiệu quả giúp van bi có những ưu điểm nổi bật:
Thao tác nhanh chóng: Sự thay đổi trạng thái diễn ra nhanh chóng, giúp tiết kiệm thời gian trong quá trình vận hành.
Độ kín cao: Nhờ cấu tạo của viên bi và ghế van, van bi có khả năng ngăn chặn rò rỉ rất tốt.
Tuổi thọ cao: Thiết kế đơn giản và vật liệu bền bỉ giúp van bi có tuổi thọ dài và ít cần bảo trì.
Nhược điểm của van bi
Không thích hợp cho điều tiết dòng chảy: Van bi chủ yếu được thiết kế cho chức năng đóng/mở hoàn toàn, không phù hợp cho việc điều tiết dòng chảy liên tục
Dễ bị kẹt bởi tạp chất: Các hạt rắn hoặc tạp chất trong môi chất có thể gây kẹt viên bi, ảnh hưởng đến hoạt động của van.
Van bi có rất nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào nhiều yếu tố như thiết kế cấu trúc, cách thức vận hành, số ngả và chất liệu. Việc phân loại van bi giúp người dùng dễ dàng chọn lựa sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Một trong những yếu tố quan trọng khi lựa chọn van bi là kiểu kết nối với hệ thống đường ống. Hiện nay, có bốn loại kết nối chính:
Hình 4: Phân loại theo kết nối của van bi
Van bi kết nối ren: Đây là loại van bi có hai đầu được tiện ren trong hoặc ren ngoài, giúp kết nối nhanh chóng với đường ống. Loại van này thường được sử dụng trong các hệ thống có áp suất thấp đến trung bình, như cấp thoát nước, khí nén, và hệ thống dầu khí quy mô nhỏ.
Van bi kết nối bích: Loại van này sử dụng mặt bích và bu lông để kết nối với đường ống, tạo độ kín cao và khả năng chịu áp lực lớn. Van bi kết nối bích thường xuất hiện trong các hệ thống công nghiệp lớn, đặc biệt là trong ngành hóa chất, dầu khí, và xử lý nước.
Van bi kết nối hàn: Để đảm bảo độ bền và ngăn ngừa rò rỉ, loại van này được hàn trực tiếp vào đường ống. Nhờ thiết kế chắc chắn, van bi kết nối hàn phù hợp với các hệ thống có áp suất cao, nhiệt độ cao, hoặc môi trường nguy hiểm như hơi nóng, hóa chất độc hại.
Van bi kết nối nhanh: Sử dụng cơ chế khóa nhanh, loại van này giúp việc tháo lắp trở nên đơn giản và nhanh chóng mà không cần dùng ren hay mặt bích. Nó thường được sử dụng trong các hệ thống yêu cầu tính linh hoạt cao, như ngành thực phẩm, y tế và công nghiệp nhẹ.
Tùy vào yêu cầu bảo trì và vận hành, van bi có thể được thiết kế với số lượng mảnh thân khác nhau:
Van bi một mảnh: Được đúc nguyên khối, loại van này có độ bền cao nhưng không thể tháo rời để bảo trì. Nó thường được sử dụng trong các hệ thống có yêu cầu đơn giản và ít cần bảo dưỡng.
Van bi hai mảnh: Gồm hai phần ghép lại với nhau, loại van này có thể tháo rời để vệ sinh và sửa chữa dễ dàng hơn so với van một mảnh. Đây là loại van được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng nhờ vào sự cân bằng giữa chi phí và tính năng.
Van bi ba mảnh: Thiết kế ba phần giúp việc tháo lắp và bảo trì trở nên thuận tiện hơn mà không cần phải tháo rời toàn bộ hệ thống. Loại van này thường được sử dụng trong ngành hóa chất, thực phẩm, và dầu khí, nơi yêu cầu bảo trì thường xuyên.
Van bi có thể được vận hành bằng nhiều phương thức khác nhau, từ điều khiển thủ công đến tự động hóa:
Hình 5: Phân loại theo phương thức điều khiển
Van bi tay gạt: Loại van này sử dụng tay gạt để đóng/mở bằng cách xoay 90 độ. Đây là phương pháp vận hành đơn giản nhất, phù hợp với các hệ thống có áp suất thấp đến trung bình.
Van bi tay quay: Được trang bị hộp số trợ lực, van bi tay quay giúp việc vận hành dễ dàng hơn, đặc biệt với các van có kích thước lớn hoặc áp suất cao.
Van bi điều khiển điện: Sử dụng động cơ điện để đóng/mở van, loại van này có thể được điều khiển từ xa và tích hợp vào hệ thống tự động hóa. Nó thường xuất hiện trong các hệ thống HVAC, xử lý nước, và công nghiệp dầu khí.
Van bi điều khiển khí nén: Dùng áp lực khí nén để vận hành, loại van này rất phù hợp với môi trường dễ cháy nổ, như trong ngành hóa chất và dầu khí, vì không cần sử dụng nguồn điện.
Thiết kế cổng van quyết định đến lưu lượng dòng chảy qua van, với ba loại phổ biến sau:
Van bi Full Bore: Van bi Full Bore có cổng van có đường kính bằng với đường ống, giúp dòng chảy đi qua mà không bị thu hẹp, giảm thiểu tổn thất áp suất và tối ưu hóa lưu lượng. Loại van này thường được sử dụng trong các ngành dầu khí, hóa chất, thực phẩm và dược phẩm – nơi yêu cầu lưu lượng tối đa và tổn thất áp suất thấp nhất.
Van bi Reduce Bore: Van bi Reduce Bore có cổng van nhỏ hơn đường kính ống, giúp giảm chi phí sản xuất và trọng lượng van. Tuy nhiên, do kích thước thu nhỏ của cổng van, dòng chảy bị hạn chế hơn, gây ra tổn thất áp suất lớn hơn so với van Full Bore. Loại van này phù hợp với các hệ thống không yêu cầu lưu lượng tối đa, chẳng hạn như cấp thoát nước và HVAC.
Van bi V-Port: Van bi V-Port có thiết kế đặc biệt với lỗ bi hình chữ "V", giúp kiểm soát dòng chảy chính xác hơn. Nhờ khả năng điều tiết tốt, loại van này thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước, điều khiển nhiệt độ và các ứng dụng yêu cầu kiểm soát lưu lượng chặt chẽ.
Bóng van (bi van) là bộ phận quan trọng nhất của van bi, được chia thành hai loại chính:
Van bi dạng Floating: Trong loại van này, bi van không cố định mà được giữ tại chỗ nhờ áp suất dòng chảy. Khi van đóng, áp suất dòng chảy sẽ đẩy bi van ép vào ghế van để tạo độ kín. Loại này thường được sử dụng trong hệ thống có áp suất trung bình.
Van bi dạng Trunnion: Bi van được cố định bởi trục trên và dưới, giúp giảm lực tác động lên ghế van. Nhờ đó, loại van này có thể hoạt động ổn định trong các hệ thống áp suất cao, như ngành dầu khí và năng lượng.
Van bi là một loại van có vai trò không thể thiếu trong nhiều hệ thống sản xuất và vận chuyển lưu chất. Nhờ vào những tính năng tuyệt vời của mình mà chúng rất được ưa chuộng và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Những ứng dụng tiêu biểu của van bi có thể kể đến như:
Hình 7: Ứng dụng của van bi trong công nghiệp
Kết luận: Van bi là một thiết bị không thể thiếu trong ngành công nghiệp hiện đại, với khả năng kiểm soát dòng chảy một cách linh hoạt và hiệu quả. Qua bài viết này, hy vọng bạn đã có cái nhìn tổng quan về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại và ứng dụng của van bi. Việc lựa chọn và bảo trì van bi đúng cách sẽ giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của thiết bị, góp phần vào sự thành công của các dự án công nghiệp.
 20122024091719.jpg)
