Van bi là gì? Cấu tạo, nguyên lý làm việc và các loại van bi phổ biến

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.

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 với mục đích chính là đóng, mở hoặc điều tiết dòng chảy của môi chất. Cũng tương tự như các loại van khác như van cổng, van cầu, van bướm,… thì van bi cũng được sử dụng chủ yếu trên các đường ống để thực hiện nhiệm vụ đóng mở, giúp ngăn chặn, cho phép hoặc điều tiết dòng chảy của lưu chất đi qua van. Chúng được gọi là van bi bởi cơ chế hoạt động của loại van này sử dụng một viên bi dạng rỗng nằm bên trong phía thân van để đóng, mở hoặc điều tiết dòng chảy thông qua phần tay điều khiển (có thể là dạng thủ công hoặc tự động). Bi van này có khả năng quay một góc 90 độ, khi lỗ xuyên tâm nằm vuông góc với dòng chảy, van sẽ đóng. Khi lỗ xuyên tâm nằm trùng với dòng chảy, lưu chất sẽ được phép đi qua van.
Ngoài ra, cũng có thể điều chỉnh van mở một góc nhỏ hơn 90 độ, lúc này, lưu lượng đi qua van sẽ thấp hơn nhằm thực hiện nhiệm vụ điều tiết cho van. Với thiết kế đĩa van hình viên bi, khả năng chịu áp lực của đĩa van tương đối tốt, vì vậy thực hiện nhiệm vụ điều tiết vô cùng hiệu quả nên được ứng dụng rất nhiều với vai trò này.

 

Để hiểu thêm về van bi là gì? Mời bạn tham khảo hình ảnh cũng như thông số kỹ thuật của sản phẩm Van bi đồng tay gạt inox Minh Hòa Van bi dong tay gat mau do MIHA 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 độ cứng tốt, độ cứng cao, có chức năng chứa đựng và bảo vệ các bộ phận khác bên trong. 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 mặt bích 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.

- Đĩa van hay còn gọi là bi van có cấu tạo là hình cầu rỗng phần tâm để lưu chất có thể đi qua phần rỗng đấy. Đĩa 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.
- Bi van được kết nối trực tiếp với trục, nhận lực từ trục van và có khả năng xoay một góc 90 độ để thực hiện nhiệm vụ đóng mở van. Bằng thiết kế đặc biệt của mình, bi van có khả năng đóng kín tương đối tốt và không gây rò rỉ khi van đang ở trạng thái đóng hoàn toàn.

- 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). Một đầu trục van được liên kết với tay van, đầu còn cái liên kết cơ khí với phần viên bi tạo thành một khối chắc chắn, đảm bảo phần viên bi di chuyển theo đúng hành trình mong muốn thông qua tay điều khiển. 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 đĩa van và thân van.
- 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, tránh gây rò rỉ lưu chất, giúp thiết bị vận hành êm ái, không tạo ra tiếng ồn lớn.

- Van bi được vận hành bởi 3 phương thức điều khiển chính: Van bi điều khiển thủ công bằng tay gạt, van bi điều khiển tự động bằng điện hoặc khí nén.
- Phần tay gạt sẽ được thiết kế bằng gang, thép hoặc inox ngay trên thân van, khi sử dụng, người vận hành chỉ cần kéo tay gạt sang bên trái hoặc phải là có thể thực hiện mở 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 để đóng, mở, điều tiết dòng chảy thông qua phần tay điều khiển (có thể là dạng tay gạt, dạng tay quay, …).
Khi van ở trạng thái mở, phần lỗ khoét của viên bi nằm theo hướng trùng với hướng dòng chảy, khi đó môi chất dễ dàng lưu thông qua. Ngược lại, khi phần lỗ khoét của viên bi nằm theo hướng vuông góc với hướng dòng chảy, van ở trạng thái đóng hoàn toàn. Để sử dụng với mục đích điều tiết dòng chảy, người dùng điều chỉnh sao cho lỗ khoét của viên bi xoay theo góc nhỏ hơn một góc 90° thông qua phần tay điều khiển. Để sử dụng với mục đích điều tiết dòng chảy, người dùng điều chỉnh sao cho lỗ khoét của viên bi xoay theo góc nhỏ hơn một góc 90° thông qua phần tay điều khiển.

Dựa theo các tiêu chí khác nhau sẽ phân loại van bi ra nhiều loại khác nhau. Dưới đây là các loại van bi được phân loại theo cấu trúc van:
- Van full port: Đối với van dạng này, thiết kế lỗ của viên bi có đường kính bằng với đường kính của ống, dẫn đến lực ma sát giữa lưu chất & van nhỏ nhất, không bị tụt áp đường ống, không ảnh hưởng đến dòng chảy. Van full bore có giá thành tương đối cao, và thường hay được sử dụng cho những đường ống lớn, khi cần lưu lượng dòng chảy tối đa.
- Van reduced port: Đối với dòng van này, đường kính lỗ của van có kích thước nhỏ hơn đường kính ống. Lưu lượng lưu thông qua van reduce bore sẽ bị giảm, đồng thời vận tốc dòng chảy tăng lên, vì vậy kích thước của van cũng bị giảm đi đáng kể, do đó chúng có giá thành thấp hơn van full bore.
- Van V - Port: Đây là dạng viên bi mà lỗ xuyên tâm được thiết kế với dạng hình chữ V, một đầu to và một đầu nhỏ. Loại van bi này cho phép hệ thống dễ dàng thực hiện nhiệm vụ điều tiết lưu lượng dòng chảy đi qua van, dễ dàng kiểm soát được tốc độ và áp lực dòng chảy lưu chất.
- Van Cavity filler: Đây là một loại van có thiết kế khá hiện đại, với một đầu ngăn chặn lưu chất bên ngoài. Khi người vận hành thực hiện hành động đóng van, ngắt kết nối lưu chất, toàn bộ lưu chất dư thừa sẽ được đưa ra bên ngoài, không nằm chứa bên trong lỗ bi van. Với thiết kế đặc biệt này, chúng giúp van bi luôn trong trạng thái khô ráo, sạch sẽ khi không hoạt động, giúp thiết bị được sử dụng lâu dài và bền bỉ hơn, tránh gây ra những hư hỏng không mong muốn khi lưu chất đọng lại quá lâu trong hệ thống.
- Van Trunnion: Đây là loại van bi được thiết kế với hai chốt chính, một chốt ở phía trên và một chốt ở phía dưới. Chốt phía trên là chốt điều khiển, có chức năng đóng mở để ngăn chặn, cho phép lưu chất đi qua van. Chốt phía dưới giữ vai trò như một ghế cố định, giúp bi van luôn được giữ đúng vị trí và không bị rung lắc trong quá trình sử dụng khi chịu áp lực dòng chảy lớn. Điều này giúp quả bi được sử dụng lâu dài và không bị hư hỏng nhanh chóng.

- Có cấu tạo đơn giản, nhưng rất chắc chắn, dễ vận hành.
- Chịu được áp lực cao, thích nghi tốt với nhiều loại môi trường khắc nghiệt.
- Cực kỳ phù hợp với những ứng dụng đóng/mở, đặc biệt là những ứng dụng đóng/mở nhanh.

- Do là dòng van dùng để đóng/mở nhanh nên áp suất ma sát giữa thân bi và gioăng làm kín là rất lớn. Những bộ phận này thường dễ bị hư trong quá trình sử dụng.
- Không sử dụng được cho môi trường bẩn hoặc đặc sệt.
- Thường sử dụng tốt với mục đích đóng/mở, nhưng khả năng điều tiết chính xác ở mức độ thấp và trung bình.

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:
- Các nhà máy sản xuất và vận chuyển lưu chất lỏng như thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm…
- Các nhà máy khí nén, hơi nóng như lò hơi, nồi hơi, nồi hấp, lò nung…
- Các phòng nghiên cứu vi sinh, nhà máy sản xuất hóa chất…
- Các hệ thống cung cấp nước sạch, xử lý nước thải tại các khu công nghiệp, khu sản xuất, khu dân cư…
- Các nhà máy khai thác và lọc hóa xăng dầu.
- Các nhà máy thủy điện, nhà máy nhiệt điện, nhà máy năng lượng…
- Các bể chứa, hồ bơi, các hệ thống tưới tiêu, nuôi trồng thủy sản…
- Các hệ thống phòng cháy chữa cháy.
- Các hệ thống làm mát, làm lạnh…
- Các nhà máy luyện kim.
- Ngành sản xuất giấy và bột giấy. 
- Ngành đóng tàu.

Kết luận: Trên đây là những kiến thức hữu ích về van bi mà Bảo An đã đem đến cho các bạn. Hy vọng các kiến thức này sẽ giúp ích cho công việc của bạn.