1. Van bướm là gì?

Van bướm ( tên tiếng Anh là Butterfly valve) hay còn được gọi là van cánh bướm, là loại van công nghiệp dùng để điều tiết ( đóng/ mở) dòng chảy trong đường ống với nhiều loại kích thước khác nhau. Van bướm sử dụng một cánh van hình tròn, giống như cánh bướm.

Van đóng/ mở lưu chất nhờ bộ phận đĩa có thể xoay quanh trục với các góc khác nhau. Thông thường valve bướm được điều khiển bởi tay gạt, tay quay hoặc các bộ tác động điện, khí nén tùy vào kích cỡ van cũng như nhu cầu sử dụng. Cùng với van cổng, van bi, van dao thì van bướm là một trong những loại van đóng nhanh/ mở nhanh.

Van bướm có cấu tạo đơn giản, nhỏ gọn và đặc biệt chi phí thấp hơn các loại van công nghiệp có cùng chức năng khác.

2. Cấu tạo & nguyên lý hoạt động của van bướm

2.1. Cấu tạo của van bướm.

Van bướm có cấu tạo khá đơn giản, bao gồm các bộ phận cơ bản sau:

• Thân van (Body): Thân van thường là một khối kim loại (hoặc nhựa) tròn, được đúc liền khối, được thiết kế các lỗ để bắt bu lông, cố định với mặt bích. Vị trí của các lỗ bu lông được quyết định bởi tiêu chuẩn của mặt bích (một số tiêu chuẩn thông dụng như BS, ANSI, JIS,…)
• Trục van (Stem): Là bộ phận liên kết trực tiếp tay van và đĩa van, quyết định trực tiếp tới hành trình đóng/mở của van. Trục van sẽ truyền momen xoắn từ tay vặn tới đĩa van, giúp đĩa van xoay theo chiều tay vặn để đóng/mở. Trục van thường được chế tạo từ những kim loại cứng, chịu ăn mòn và ma sát tốt, bởi nó chịu lực tương đối nhiều.
• Đĩa van (Disc): Còn được gọi là cánh van, thường có dạng hình tròn, nằm giữa thân van và tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng nên thường được chế tạo từ vật liệu có độ cứng cao & chống ăn mòn tốt. Đĩa van thường được cố định trực tiếp với trục van liên kết với tay quay, từ đó đóng/mở theo hành trình của tay van.
• Gioăng làm kín (Seat): Là bộ phận làm kín, quyết định độ kín của van, thường được làm bằng các vật liệu như cao su tổng hợp, teflon,…Gioăng thường có dạng hình tròn, nằm giữa thân van và đĩa van.
• Tay Van: Là bộ phận nhận lực trực tiếp từ người dùng để vận hành đóngmở van. Van bướm thường sử dụng tay quay dạng tay gạt (Lever operating). Từ tay gạt (hoặc tay quay thông qua hộp số điều khiển với các size lớn), thông qua trục van để điều khiển đĩa van theo hành trình mong muốn, từ đó điều tiết chất lỏng lưu thông qua van.

2.2. Nguyên lý hoạt động của van bướm.

Bạn có thể thấy ở trong hình trên, khi đóng hoàn toàn, đĩa van sẽ nằm song song với thân van, tạo ra một mặt chắn ngang, ngăn không cho chất lỏng đi qua van. Khi áp dụng lực đẩy thông qua thiết bị điều khiển, chẳng hạn như tay gạt hoặc tay quay ( hay điều khiển tự động bẳng điện hoặc khí nén), lực này được truyền đến trục và đĩa van. Điều này dẫn đến xoay đĩa van, mở cửa và cho phép chất lỏng đi qua van với lưu lượng tùy thuộc vào góc mở của đĩa van. Trạng thái mở hoàn toàn là lúc đặt góc mở của đĩa vuông góc 90 độ với thân van.

3. Phân loại van bướm.

Để phân loại ta có thể dựa trên các đặc điểm tiêu chí như: kiểu kết nối, vật liệu, kiểu truyền động…

3.1 Phân loại theo kiểu kết nối.

• Van bướm kẹp (Wafer Butterfly Valve) : Là loại van phổ biến nhất trong các loại van bướm, có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ nhất. Loại này chỉ bao gồm 02 hoặc 04 vị trí bắt bu lông liên kết với mặt bích ở phía trên đỉnh & dưới đáy của thân van, phần còn lại làm kín nhờ lực ép & siết bu lông giữa hai mặt bích của đường ống.

• Van bướm tai bích (Lug Butterfly Valve) : Là loại van được thiết kế đầy đủ các vị trí bắt bu lông liên kết với mặt bích của đường ống. Điều này giúp cho van chịu được áp suất cao hơn, đảm bảo độ kín của van tốt hơn.

• Van bướm kết nối mặt bích (Double Flanged Butterfly Valve): Trên thân van có hai mặt bích ở hai bên để bắt với hai mặt bích của đường ống. Với thiết kế này, loại van bướm này được sử dụng trong những điều kiện áp suất cao, kích thước đường ống lớn, hoặc một số điều kiện làm việc riêng biệt đối với đường ống nhỏ.

3.2 Phân loại theo kiểu truyền động.

Dựa trên phương pháp truyền động van, van bướm có thể được chia thành van vận hành thủ công sử dụng tay cầm hoặc tay quay và van vận hành tự động sử dụng bộ truyền động điện, khí nén hoặc thủy lực.

Van bướm vận hành thủ công

Hoạt động của van bướm thủ công không cần sử dụng điện. Nhưng chúng hoạt động ở tốc độ thấp và không thể sử dụng cho các hệ thống đường ống quan trọng. Hoạt động này không tốn kém và dễ thực hiện.

• Van bướm tay gạt: Còn gọi là van bướm tay kẹp hay van bướm mỏ vịt, đây là loại van bướm có cấu tạo đơn giản nhất, được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Tay van được mở ra khi dùng lực kẹp lại, tay van sẽ đóng mở giống như chiếc mỏ vịt. Van được đóng mở hoặc điều tiết lưu lượng dựa vào việc xoay tay gạt quanh trục của van bướm. Van thường dùng cho hệ thống đường ống có đường kính nhỏ hơn 250mm, với áp lực trong đường ống nhỏ hơn 16k.

• Van bướm tay quay: Loại van này cũng được vận hành thủ công bằng tay, tuy nhiên đa phần cho những van có kích thước lớn, hoặc áp suất đường ống cao. Van được trang bị hộp số đi kèm, giúp người dùng vận hành dễ dàng hơn.

Van bướm hoạt động tự động (có điều khiển):

Van bướm vận hành tự động có thể được điều khiển từ xa. Bộ truyền động van cho phép điều khiển các van lớn hơn. Với khả năng duy trì trạng thái mở hoặc đóng nếu bộ truyền động bị hỏng, hay trong những môi trường khó tao tác, vận hành, môi trường nguy hiểm cho người sử dụng, van tự động cung cấp một lựa chọn an toàn và đáng tin cậy. Các van tự động bao gồm:

• Van bướm điện: Các van này được vận hành từ xa bằng động cơ hai chiều. Hệ thống van điện sử dụng hộp số có trong van bướm thủ công để tăng mô-men xoắn. ​​Việc lắp đặt các van bướm này rất đơn giản.

• Van bướm điều khiển khí nén: Giống như van bướm điều khiển điện, loại này cũng được trang bị bộ truyền động nhưng chạy bằng khí nén. Van được điều khiển đóng/mở hành trình thông qua bộ điều khiển khí nén, giúp quá trình đóng/mở nhanh, chi phí thấp & độ bền sử dụng cao, tuy nhiên nó đòi hỏi phải có nguồn cấp khí nén. Van bướm điều khiển khí nén ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

3.3 Phân loại theo vật liệu chế tạo van

• Van bướm gang: Đây là loại van phổ biến nhất và được sản xuất hoàn toàn từ gang. Thường được áp dụng trong các dự án liên quan đến cấp nước và hệ thống phòng cháy chữa cháy.
• Van bướm thép: Loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng có áp suất và nhiệt độ cao, như hệ thống đường dẫn dầu nóng hoặc hơi nóng bão hòa.
• Van bướm inox 304, 316 (thép không gỉ): Chúng thường được áp dụng trong các hệ thống xử lý nước thải thô và trong các ứng dụng hóa chất loãng.
• Van bướm nhựa: Loại này thích hợp cho các hệ thống đường ống sử dụng trong việc vận chuyển hóa chất. Sự lựa chọn giữa các loại nhựa như PVC, UPVC, PP phụ thuộc vào loại hóa chất, nồng độ và nhiệt độ cụ thể của ứng dụng.

4. Ưu và nhược điểm khi sử dụng van bướm.

Ưu điểm:

• Thiết kế nhẹ và nhỏ gọn: Loại van này được thiết kế nhẹ và nhỏ gọn, hoàn hảo cho các yêu cầu bảo trì trong không gian hạn chế. Việc lắp đặt, tháo gỡ và sửa chữa dễ dàng và thuận tiện.
• Lắp đặt và vận hành đơn giản: Việc lắp đặt và vận hành loại van này rất dễ dàng, giúp tiết kiệm thời gian và công sức
• Phổ biến & đa dạng kích thước: Loại van này có sẵn trong nhiều kích thước khác nhau, phù hợp với đa số kích thước đường ống hiện có.
• Kiểu kết nối đa dạng: Loại van này có nhiều kiểu kết nối khác nhau, giúp quá trình lắp đặt nhanh chóng và tiện lợi.
• Vòng làm kín thay thế: Van này có khả năng thay thế vòng làm kín trong quá trình sử dụng, giúp giải quyết các vấn đề kỹ thuật một cách thuận tiện và hiệu quả.

Nhược điểm:

• Kể cả khi đóng hoặc mở, van điều ảnh hưởng tới tốc độ & lưu lượng dòng chảy bởi đĩa van luôn nằm trên dòng chảy.
• Kích thước van bướm giới hạn đối với size nhỏ, thường thì chỉ từ kích thước DN40 trở lên. Một số loại van bướm vi sinh mới có kích thước DN10, DN15.
• Việc chế tạo van bướm sử dụng cho các môi trường đặc biệt là rất khó khăn. Đặc biệt khi nhiệt độ cao từ 300 độ C trở lên, áp lực lớn từ 25 bar trở lên….
• Độ bền của van bướm không cao so với các dòng van khác.
• Van bướm chỉ được sử dụng chủ yếu mới mục đích đóng/mở, không phù hợp với mục đích điều tiết dòng chảy, bởi khi hoạt động, đĩa van luôn nằm trong dòng chảy. Nếu sử dụng với mục đích điều tiết dòng chảy, tuổi thọ của van sẽ giảm đi đáng kế.

5. Lưu ý khi lựa chọn Van bướm

Trước khi quyết định mua, việc kiểm tra các thông số và hiệu suất của van so với ứng dụng dự kiến là vô cùng quan trọng:

• Tương Thích Vật Liệu: Hãy đảm bảo rằng vật liệu của vòng làm kín, đĩa và thân van phù hợp với tính chất của chất lỏng trong hệ thống đường ống mà bạn đang lắp đặt.
• Nhiệt Độ và Áp Suất: Xác định nhiệt độ làm việc và áp suất tối đa của van để đảm bảo rằng chúng đáp ứng các yêu cầu của hệ thống cụ thể mà bạn đang cài đặt.
• Các Điều Kiện Hoạt Động Khác: Đặc tính môi trường, tốc độ dòng chảy và độ nhớt cũng là những yếu tố quan trọng cần xem xét.
• Tuân Thủ Thông Số Kỹ Thuật: Đừng vượt quá các thông số điều kiện mà van được thiết kế để hoạt động. Điều này sẽ đảm bảo hiệu suất và độ bền của van.
• Hạn Chế Sử Dụng Cho Hơi Nóng: Hãy lưu ý rằng không nên sử dụng van cho ứng dụng hơi nóng, và hãy tuân thủ các khuyến cáo và hạn chế liên quan đến loại chất lỏng và điều kiện hoạt động của van.