Nguyên lý hoạt động, các bộ phận và các loại van bướm công nghiệp

1. Van bướm là gì?
Van bướm là một loại van quay thông dụng.

Bộ phận đóng mở chính của nó là một đĩa bướm hình tròn.
Đĩa bướm được lắp đặt bên trong thân van và quay nhờ trục van.

Khi đĩa bướm song song với hướng của đường ống, môi chất có thể đi qua và van mở.
Khi đĩa bướm quay 90° và vuông góc với hướng của đường ống, môi chất bị chặn lại và van đóng lại.

Vì vậy, hoạt động cốt lõi của van bướm là: đĩa bướm quay 90°

Van bướm thường được sử dụng cho:
· Đường ống nước tuần hoàn
· Đường ống nước làm mát
· Đường ống nước chữa cháy
· Đường ống khí áp suất thấp
· Ống thông gió
· Đường ống công nghiệp đường kính lớn
· Đường ống nước thải
· Điều kiện hơi nước cục bộ và nhiệt độ cao

Những đặc điểm nổi bật nhất của van bướm là: cấu trúc nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và phù hợp với đường kính lớn.

2. Cấu trúc cơ bản của van bướm

1) Thân van
Thân van là phần chính của van bướm.
Nó được nối với đường ống và chịu áp suất của môi chất.

Thân van bướm thường ngắn hơn, vì vậy van bướm thường được cho là có chiều dài cấu trúc ngắn.

Các phương pháp kết nối phổ biến là:
· Kiểu kẹp
· Kiểu mặt bích
· Kiểu tai
· Kiểu hàn

Các loại phổ biến tại các nhà máy hóa chất là:
· Van bướm dạng đĩa
· Van bướm mặt bích

2) Cánh bướm
Cánh bướm là bộ phận đóng mở của van bướm.
Nó giống như một cái đĩa và được lắp đặt bên trong thân van.

Khi cánh bướm quay, diện tích dòng chảy thay đổi, từ đó kiểm soát sự lưu thông hoặc cắt của môi chất.

Các vật liệu thường dùng cho tấm bướm bao gồm:
· Thép carbon
· Thép không gỉ
· Gang
· Gang cầu
· Lớp lót cao su
· Lớp lót flo
· Vật liệu hợp kim

Nếu tấm bướm bị biến dạng, ăn mòn hoặc mép làm kín bị hư hỏng, van có thể không đóng kín.

3) Trục van
Trục van kết nối tay cầm, hộp số trục vít hoặc bộ truyền động và tấm bướm.
Trục van truyền lực tác động từ bên ngoài đến tấm bướm.

Các vấn đề thường gặp ở trục van bao gồm:
· Cong vênh
· Mòn rách
· Gãy
· Rò rỉ từ gioăng
· Kết nối lỏng lẻo với tấm bướm

4) Đế van
Đế van phối hợp với mép của tấm bướm để tạo thành lớp làm kín.

Van bướm có đóng kín hay không chủ yếu phụ thuộc vào:
· Mép làm kín của tấm bướm
· Bề mặt làm kín của đế van
· Vị trí của trục
· Tấm bướm có được đặt đúng vị trí không?

Các vật liệu thường dùng cho đế van bao gồm:
· Cao su
· EPDM
· NBR
· PTFE
· Vật liệu làm kín cứng bằng kim loại

5) Tay cầm và hộp số bánh răng trục vít
Van bướm đường kính nhỏ thường được vận hành bằng tay cầm.
Van bướm đường kính trung bình và lớn thường được vận hành bằng hộp số bánh răng trục vít.

Vì cánh van bướm đường kính lớn chịu lực lớn từ môi chất, nên việc vận hành trực tiếp bằng tay cầm sẽ tốn nhiều sức hơn.
Hộp số bánh răng trục vít có thể giảm mô-men xoắn khi vận hành và giúp việc chuyển mạch mượt mà hơn.

3. Nguyên lý hoạt động của van bướm xoay
Nguyên lý hoạt động của van bướm tương đối dễ hiểu.
Cốt lõi là: sự xoay của cánh bướm làm thay đổi diện tích kênh dẫn dòng chảy.

1) Trạng thái mở hoàn toàn
Khi cánh bướm về cơ bản song song với hướng của ống, van ở trạng thái mở hoàn toàn.
Môi chất có thể chảy qua cả hai phía của cánh bướm.

Nhưng cần lưu ý:
Ngay cả khi van bướm mở hoàn toàn, cánh bướm vẫn nằm ở giữa ống.

Do đó, khi van bướm mở hoàn toàn, lực cản dòng chảy thường lớn hơn so với van bi và van cổng.

2) Trạng thái đóng hoàn toàn
Khi cánh bướm xoay 90° và vuông góc với hướng của ống, cánh bướm chặn kênh dẫn dòng chảy.
Mép của cánh bướm và đế van tạo thành một lớp kín. Van được đóng lại.

Nếu cánh bướm không ở đúng vị trí, đế van bị hỏng, hoặc mép của cánh bướm bị mòn, sẽ xảy ra rò rỉ bên trong.

3) Trạng thái nửa mở
Van bướm có thể thay đổi diện tích dòng chảy bằng cách thay đổi góc của cánh bướm. Do đó, van bướm có khả năng điều chỉnh nhất định.
Tuy nhiên, van bướm thông thường không thích hợp cho việc sử dụng lâu dài trong điều kiện mở nhỏ và chênh lệch áp suất cao.

Việc mở nhỏ trong thời gian dài có thể gây ra:
· Mài mòn cánh bướm
· Mài mòn đế van
· Rung động
· Tiếng ồn
· Hiện tượng xâm thực
· Điều chỉnh không ổn định

Nếu cần điều chỉnh ổn định, nên chọn van bướm điều chỉnh hoặc van điều chỉnh chuyên dụng.

4. Van bướm làm kín mềm và van bướm làm kín cứng
Van bướm có thể được chia thành:
· Van bướm làm kín mềm
· Van bướm làm kín cứng

1) Van bướm làm kín mềm
Van bướm làm kín mềm thường sử dụng vật liệu phi kim loại như cao su hoặc PTFE làm đế van.

Các vật liệu phổ biến bao gồm:
· EPDM
· NBR
· PTFE
· Lớp lót cao su
· Lớp lót fluoroplastic

Ưu điểm:
· Hiệu suất làm kín tốt
· Chi phí thấp hơn
· Mô-men xoắn đóng mở nhỏ
· Thích hợp cho hệ thống nước áp suất thấp
· Chống được một số môi chất ăn mòn

Nhược điểm:
· Không chịu được nhiệt độ cao
· Không chịu được sự ăn mòn mạnh
· Không thích hợp cho môi chất chứa các hạt cứng
· Ghế van dễ bị lão hóa
· Phạm vi áp suất và nhiệt độ hạn chế

Thường được sử dụng cho:
· Nước tuần hoàn
· Nước làm mát
· Nước chữa cháy
· Không khí áp suất thấp
· Nước thải
· Một số môi chất ăn mòn

2) Van bướm kín cứng
Van bướm kín cứng sử dụng cấu trúc làm kín bằng kim loại và thường thấy trong các van bướm lệch tâm kép hoặc lệch tâm ba.

Ưu điểm:
· Chịu nhiệt độ cao
· Chịu áp suất cao
· Chống ăn mòn
· Chống mài mòn
· Tuổi thọ cao
· Thích hợp cho điều kiện làm việc với hơi nước và dầu nóng

Nhược điểm:
· Chi phí cao hơn
· Yêu cầu độ chính xác sản xuất cao
· Yêu cầu bảo trì cao sau khi bề mặt làm kín bị hư hỏng
· Hiệu suất làm kín dưới áp suất thấp có thể bị ảnh hưởng bởi cấu trúc

Thường được sử dụng cho:
· Hơi nước
· Dầu nóng
· Khí ở nhiệt độ cao
· Đường ống áp suất cao
· Chứa môi chất có hạt nhỏ
· Các tình huống cần đóng ngắt nghiêm ngặt

5. Tóm tắt
Van bướm là loại van đường kính lớn phổ biến trong các nhà máy hóa chất.

Nguyên lý cốt lõi của nó là: cánh bướm quay 90° để điều khiển việc đóng mở môi chất.

Khi sử dụng van bướm tại công trường, cần lưu ý:
Van bướm thích hợp cho các trường hợp đường kính lớn, áp suất thấp và lưu lượng lớn, nhưng van bướm thông thường không thích hợp cho việc điều chỉnh độ mở nhỏ và chênh lệch áp suất lớn trong thời gian dài.

Nếu sử dụng cho hơi nước nhiệt độ cao, dầu nóng hoặc điều kiện cách ly nghiêm ngặt, nên ưu tiên sử dụng van bướm kín.