Van điện từ là một loại thiết bị cơ điện được sử dụng với chức năng kiểm soát dòng chảy của chất lưu khí hoặc chất lỏng. Các loại van điện từ thường được ứng dụng trong các hệ thống xả nước tự động, trong các phòng xông hơi hoặc trong các hệ thống nhà máy công nghiệp. Vậy
van điện từ là gì? Cấu tạo van điện từ như thế nào? Nguyên lý hoạt động van điện từ ra sao và có các loại van điện từ phổ biến nào hiện nay.
Bảo An sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn các câu hỏi trên qua bài viết dưới đây.
1. Van điện từ là gì?
Van điện từ là gì? Van điện từ hay còn có tên gọi khác là van điện từ trường, tên trong tiếng Anh là "Solenoid valve". Theo như tên gọi của chúng - van điện từ, loại van này có sử dụng từ trường để đóng mở, kiểm soát các dòng lưu chất trong đường ống. Các loại van điện từ thường sử dụng dòng điện xoay chiều (AC) hoặc dòng điện một chiều (DC) với điện áp phổ biến là 24V hoặc 220V. Các loại van điện từ có cơ chế đóng mở nhanh, sử dụng ít năng lượng, kích thước nhỏ gọn nên chúng được sử dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau với các môi trường khác nhau như nước, dầu, hóa chất đến các dạng lưu chất như khí và hơi.
Van điện từ là gì?
2. Cấu tạo van điện từ
Trên thị trường hiện nay, có rất nhiều các loại van điện từ khác nhau với cấu tạo khác nhau. Nhưng nhìn chung, về cơ bản, cấu tạo van điện từ bao gồm các bộ phận chính như sau: Thân van, đệm van (màng van), piston, lò xo van, cuộn coil của van. Cụ thể như sau:
- Thân van (valve body): Phần thân của van điện từ thông thường sẽ được chế tạo từ các vật liệu như: nhựa, nhôm, đồng, thép không gỉ (inox),... Tùy thuộc vào từng môi trường chất lỏng của hệ thống mà người dùng sẽ lựa chọn loại vật liệu chế tạo tương thích nhất. Bộ phận này được thiết kế với piston và cả hai sẽ cùng thực hiện vai trò kích hoạt cho van hoạt động.
- Ống lõi: Bộ phận này trong cấu tạo van điện từ còn được gọi với nhiều tên gọi khác nhau như ống phần cứng, ống van solenoid, ống piston hay cụm dẫn hướng. Ống lõi có chức năng cải thiện điện từ được tạo ra bởi cuộn coil
- Lò xo: Chi tiết này trong cấu tạo van điện từ là bộ phận rất quan trọng và cần thiết để van điện từ có thể hoạt động một cách ổn định nhất. Khi ngừng cung cấp điện cho van, lò xo sẽ có chức năng tạo ra một lực đàn hồi lên trên trục van và đưa trục cùng với đĩa quay trở lại vị trí ban đầu.
- Cuộn coil: Bộ phận này có chức năng tạo ra từ trường cho van điện từ, là yếu tố tạo ra truyền dẫn nguồn điện kích hoạt van hoạt động. Đây là một hệ thống bao gồm nhiều vòng dây được bọc bên ngoài ống lõi để có thể tạo ra được những chuyển động ổn định bên trong.
- Lõi cố định: Bộ phận này gồm có một ống chứa cùng lõi không có từ tính. Phần lõi được bao bọc kín để tránh hiện tượng rò rỉ chất lỏng ra ngoài, giúp cho quá trình chuyển động được tối ưu hơn.
- Piston: Bộ phận này trong cấu tạo van điện từ thường được chế tạo từ các vật liệu có khả năng chịu nhiệt tốt. Piston có dạng hình trụ và khi được cung cấp nguồn năng lượng phù hợp thì chúng sẽ bắt đầu di chuyển có thể điều khiển được tình trạng đóng mở của van.
- Màng ngăn: Phần này được thiết kế ngăn cách của chất lỏng và phần điện từ. Màng ngăn được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau như PTFE, FKM, EDPM,... tùy thuộc vào loại chất lỏng và môi trường sử dụng.
- Đĩa van: bộ phận này được chế tạo từ các vật liệu chống ăn mòn như PTRE, SUS để ứng dụng được ở nhiều môi trường. Bộ phận này có chức năng ngăn chặn dòng chảy của lưu chất khi ngắt dòng điện.
Các bộ phận trong cấu tạo van điện từ được chế tạo và sản xuất theo tiêu chuẩn, được kết nối với nhau theo một cách logic, đảm bảo hiệu quả, hoạt động lâu dài.
Cấu tạo van điện từ
3. Nguyên lý hoạt động van điện từ
Nguyên lý hoạt động van điện từ như thế nào? Về cơ bản, nguyên lý hoạt động van điện từ sẽ như sau:
- Trong mỗi loại van điện từ đều được có thiết kế là một cuộn coil điện. Đi kèm với đó là một lõi sắt và một lò xo được nén vào trong lõi sắt. Trong đó, lõi sắt được đặt trên một đầu gioăng cao su. Ở trạng thái bình thường (khi không có điện) thì lò xo sẽ ép vào lõi sắt và sẽ ở trạng thái đóng.
- Khi có dòng điện chạy qua, cuộn coil của van sẽ tạo ra một từ trường tác động và hút lõi sắt ra. Từ trường được tạo ra này sẽ mang đến một lực đủ lớn để thắng được lực của lò xo. Lúc này, van điện từ sẽ chuyển sang trạng thái mở.
Nguyên lý làm việc van điện từ
4. Các loại van điện từ phổ biến hiện nay
Hiện nay, có rất nhiều các loại van điện từ khác nhau được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau như: chức năng, vật liệu chế tạo van, kiểu thiết kế và theo điện áp. Cụ thể như sau:
4.1. Phân loại theo chức năng
Theo chức năng, có các loại van điện từ chính là: van điện từ thường đóng và van điện từ thường mở.
- Van điện từ thường đóng (NC): Loại van điện từ này khi chưa được cấp điện thì van này sẽ ở trạng thái đóng và chặn hoàn toàn dòng lưu chất đi qua. Khi cần mở van thì người dùng sẽ cấp nguồn điện, khi đó cuộn coil sẽ hút piston lên để dòng lưu chất đi qua. Van điện từ thường đóng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
Van điện từ thường đóng
- Van điện từ thường mở (NO): Đây là loại van điện từ luôn ở trạng thái mở khi hoạt động. Khi van được cấp điện thì cuộn coil sẽ làm cho piston dịch chuyển về vị trí chặn dòng lưu chất. Loại van này không phổ biến trên thị trường do nhu cầu sử dụng rất hiếm.
Van điện từ thường mở
4.2. Phân loại theo vật liệu chế tạo van
Dựa trên vật liệu chế tạo van, có các loại van điện từ phổ biến sau đây:
- Van điện từ đồng: Loại van này là loại van được sử dụng phổ biến nhất, loại van này có khả năng chống ăn mòn tốt nên sử dụng được cho nhiều môi trường khác nhau như môi trường nước, hơi và khí nén. Ưu điểm của loại van này là giá thành phải chăng so với các loại van được chế tạo từ loại vật liệu khác. Bên cạnh đó, chúng có thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp đặt, thuận tiện cho việc sửa chữa.
- Van điện từ inox: Van điện từ inox thường được sử dụng trong các môi trường có tính đặc trưng như: trong các hệ thống cấp nước sạch, nước có hóa chất hoặc nước thải công nghiệp,... Van điện từ inox có độ bền cao, có độ bóng nhất định và đặc biệt là hạn chế tối đa hiện tượng bị oxi hóa hoặc ăn mòn bởi các chất lỏng. Ngoài ra, loại van này có thiết kế đơn giản, dễ thao tác, thích hợp trong nhiều môi trường như: hơi nước nóng, nước thải, nhà máy chế biến thực phẩm,... Tuy nhiên một nhược điểm là loại van này có giá thành cao hơn so với các vật liệu khác.
- Van điện từ nhựa: Loại van này được sử dụng chủ yếu ở môi trường ngoài không khí, có khả năng chống ăn mòn cao, được dùng cho các môi trường chất lỏng có tính hóa chất. Các loại nhựa thường được sử dụng phổ biến là uPVC hoặc cPVC. Ưu điểm của van điện từ nhựa là có tốc độ đóng mở nhanh, chịu được nhiệt độ cao và hạn chế hiện tượng rò rỉ lưu chất, có độ bền tốt, chịu được các môi trường như acid và base,... và đặc biệt là có khả năng cách điện tốt.
4.3. Phân loại theo kiểu lắp ráp
Theo kiểu lắp ráp, có 2 loại van điện từ chính là: kiểu lắp ren - rắc co và kiểu lắp mặt bích. Cụ thể như sau:
- Kiểu lắp ren- rắc co: Loại van này được thiết kế với nhiều kích thước khác nhau, phù hợp với các nhu cầu sử dụng khác nhau. Các cỡ van thường được sử dụng như: phi 21, phi 27, phi 34, phi 42,... Loại van này thường được sử dụng trong hệ thống đường ống có kích thước nhỏ, từ DN50 đến DN80. Một ưu điểm của loại van này chính là sự tiện lợi và đơn giản khi lắp đặt và tháo gỡ.
- Kiểu lắp mặt bích: Van điện từ kiểu mặt bích có kết nối dạng mặt bích, được sử dụng phổ biến cho hệ thống đường ống có kích thước từ DN50 đến DN500. Loại này được ứng dụng trong các hệ thống trang trại, bể bơi, các hệ thống tưới tiêu,... Tuy nhiên, một nhược điểm của loại van này là giá thành khá cao.
Van điện từ mặt bích
4.4. Phân loại theo điện áp
Theo điện áp, có các loại van điện từ chính là: van điện từ 220V, 110V, và 24V. Cụ thể:
- Van điện từ 220V: Trong các hệ thống vận hành yêu cầu sử dụng điện xoay chiều thì loại van điện từ được ưu tiên sử dụng là loại van 220V. Mức điện áp này là mức được sử dụng phổ biến ở nước ta.
- Van điện từ 110V: Loại van điện từ này ở nước ta không quá phổ biến. Chúng thường sử dụng ở các hệ thống có quy mô nhỏ, công suất thấp hoặc dùng trong các phòng thí nghiệm để đảm bảo an toàn.
- Van điện từ 24V: Loại van này được đánh giá cao bởi sử dụng dòng điện 1 chiều có thể điều khiển và vận hành hiệu quả quá trình đóng mở van. Do đó, loại van này rất an toàn và giảm thiểu các rủi ro đến những người sử dụng. Loại van này được sử dụng nhiều trong các hệ thống tự động hóa hoặc dây chuyền sản xuất hàng loạt.
Ngoài ra, van điện từ còn được phân loại theo kiểu thiết kế với các loại van là van điện từ trực tiếp, van điện từ gián tiếp và van điện từ bán trực tiếp.
5. Ưu, nhược điểm của van điện từ
5.1. Ưu điểm của van điện từ
- Van điện từ được thiết kế đóng/ mở tự động giúp giảm nhân công, tiết kiệm chi phí cho hệ thống vận hành.
- Van điện từ vận hành với độ chính xác cao, tính ổn định cao, khả năng chống ăn mòn tốt, đảm bảo an toàn cho người dùng.
- Thiết kế nhỏ gọn, thuận tiện cho lắp đặt và sửa chữa.
- Vật liệu chế tạo đa dạng, ứng dụng trong nhiều môi trường khác nhau.
- Đa dạng về thiết kế giúp người dùng có thể lựa chọn cho từng ứng dụng cụ thể.
5.2. Nhược điểm của van điện từ
- Độ bền của van điện từ không quá cao so với van được điều khiển bằng động cơ điện.
- Dòng lưu chất đi qua van bị ảnh hưởng bởi lưu lượng. Do đó lưu lượng trước van luôn lớn hơn sau van.
- Van điện từ không thể duy trì cấp điện lâu do từ trường sinh ra có thể làm sự cố chập điện, cháy nổ.
6. Ứng dụng của van điện từ
Các loại van điện từ được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực của đời sống. Các ứng dụng của van điện từ có thể kể đến như sau:
- Ứng dụng trong các hệ thống công nghiệp và hoạt động thường ngày của con người
- Ứng dụng trong các nhà máy sản xuất thực phẩm, đồ uống
- Các loại van điện từ 220VAC hay 24VDC được ứng dụng trong ngành dệt nhuộm, cơ khí chế tạo hay khai thác khoáng sản
- Một số loại van có kích thước lớn còn được sử dụng trong các nhà máy sản xuất nước sinh hoạt, cấp thoát nước cho nhà cao tầng, sản xuất giấy, xử lý nước thải, chế biến gỗ,...
- Ngoài ra, van điện từ còn được ứng dụng trong ngành nông nghiệp như hệ thống tưới tiêu hay trong các nông trường hay trang trại lớn.
Ứng dụng van điện từ
Kết luận: Trên đây là những kiến thức bổ ích về van điện từ mà Bảo An đã đem đến cho các bạn. Hy vọng, các kiến thức qua bài viết trên sẽ giúp ích cho công việc của các bạn.
