1. Van Cổng là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

1.1 Van cổng là gì?

Van cổng (có tên tiếng Anh là Gate Valve) hay còn gọi là van chặn hay van cửa, là dòng van được sử dụng phổ biến để đóng/mở dòng chảy môi chất, ít khi được sử dụng để điều tiết dòng chảy. Van cổng hoạt động với phần đĩa van di chuyển lên xuống thông qua kết nối với trục và tay điều khiển như một cánh cổng. Cũng vì lý do đó nên nó được gọi là van cổng.

1.2 Cấu tạo

• Thân van (Body): Thân van là bộ phận chính của van, thường được làm bằng nhiều loại vật liệu khác nhau như đồng, gang, thép, thép không gỉ,… có chức năng chứa và liên kết các bộ phận khác của van, chịu tác động bên ngoài của môi trường, chịu va đập và bảo vệ các bộ phận bên trong, đồng thời cho phép môi chất di chuyển bên trong, mà không rò rỉ ra bên ngoài.
• Trục van (Stem): Còn gọi là ty van, là bộ phận truyền động của van, quyết định trực tiếp tới cơ cấu đóng/mở của van. Một đầu trục van được liên kết với tay van, đầu còn cái liên kết cơ khí với phần đĩa van. Để đóng/mở van, người dùng truyền lực xoắn vặn tay van, điều khiển trục liên kết với đĩa van, di chuyển lên/xuống để đóng hoặc mở van. Trục van thường được làm bằng kim loại cứng, chịu ăn mòn và ma sát tốt, bới nó chịu lực tương đối nhiều.
• Đĩa van (Gate): Còn gọi là cửa van, là bộ phận nằm giữa thân van, có hình dạng cánh cổng và tiếp xúc trực tiếp với môi chất nên thường được chế tạo từ những vật liệu có độ cứng cao & chống ăn mòn tốt. Đĩa van thường được cố định trực tiếp với trục van qua dạng hàn hoặc đúc, liên kết với tay quay, từ đó điều khiển lên/xuống để cho phép hoặc ngăn chặn môi chất đi qua van. 
• Gioăng làm kín (Seal & gasket): Được thiết kế với mục đích làm kín thân với trục van, thân van với nắp van, các mảnh thân van,… để hạn chế tối đa nguy cơ rò rỉ của van. Các bộ phận này thường được làm từ cao su tổng hợp, teflon,… có độ đàn hồi, khả năng chịu nhiệt, chịu ăn mòn tốt.
• Nắp van (Bonnet): Bộ phận nằm giữa tay điều khiển và thân van, bảo vệ các chi tiết bên trong và giữ áp suất cho van, có thể tháo lắp để bảo trì.
• Bộ điều khiển (Handwheel/Actuator): Là bộ phận nhận lực trực tiếp trong quá trình đóng mở van. Có thể là tay quay hoặc bộ điều khiển điện, hay khí nén dùng để vận hành van.

1.3 Nguyên lý hoạt động.

• Van cổng hoạt động bằng cách nâng hạ đĩa van (gate) trong đường dẫn lưu chất:
  • Khi đĩa van được nâng lên, lưu chất chảy qua mà không bị cản trở.
  • Khi đĩa van được hạ xuống, van đóng hoàn toàn, ngăn chặn dòng chảy.
• Van cổng thường không được sử dụng để điều tiết lưu lượng do nguy cơ gây xói mòn và hư hỏng đĩa van khi ở trạng thái nửa mở.

  

2. Phân loại van cổng.

Có rất nhiều cách để phân loại van cổng, sau đây là một vài tiêu chí phổ biến:

2.1 Dựa vào kiểu kết nối.

• Van cổng kết nối ren (Thread Gate Valve): Phù hợp với các đường ống nhỏ, áp suất trung bình. Tiêu chuẩn ren kết nối của van cổng có nhiều loại như ren G, ren NPT, ren BSP,…

  

• Van cổng hàn (Welded Gate Valve): Hàn trực tiếp vào đường ống, sử dụng trong các hệ thống áp suất cao, không yêu cầu tháo lắp.

  

• Van cổng mặt bích (Flanged Gate Valve): Dùng để kết nối với đường ống thông qua mặt bích, làm kín bằng gasket. Thường được sử dụng trong các đường ống lớn.

  

2.2. Dựa vào cấu tạo ty van (hay còn gọi là trục van)

• Van cổng ty chìm (Non-Rising Stem Gate Valve): Là loại van có ty nằm bên trong thân van, khi vận hành van thì kích thước toàn bộ van không thay đổi, chỉ có đĩa van là di chuyển lên xuống.Loại van này không thay đổi kích thước van khi sử dụng vì thế nó thích hợp với những nơi có không gian hẹp, hoặc những đường ống ngầm dưới lòng đất. Van cổng ty chìm có 2 loại là loại có nắp chụp và loại có vô lăng. Loại này thường được sử dụng chủ yếu trong hệ thống ống nước, đường ống cứu hỏa.
• Van cổng ty nổi(Rising Stem Gate Valve): Ngược lại với van cổng ty chìm, là loại van cổng có thể nhìn thấy trục một cách rõ ràng trong suốt quá trình vận hành. Khi van mở, ty van nổi lên trên và ty van sẽ hạn xuống khi van đóng. Việc này cũng giúp người dùng dễ dàng quan sát trạng thái của van.

  

2.3 Dựa theo phương thức vận hành.

• Van cửa điều khiển bằng tay (Operation manual gate valves): Là loại van điều khiển thủ công bằng tay quay, thông qua trục van mà đĩa van được nâng hạ theo ý muốn. Loại van này được thiết kế cho các dòng van có kích thước nhỏ, đối với trường hợp đường ống lớn hơn cần phải sử dụng thêm hộp số truyền động hoặc bộ điều khiển khí nén/điện.

  

• Van cửa điều khiển điện (Electric actuated gate valves): Là sự kết hợp giữa van cổng và bộ điều khiển truyền động điện. Bộ điều khiển sẽ truyền động lực xoay của trục van, từ đó đĩa van sẽ chuyển động tịnh tiến lên/xuống như khi thao tác thủ công. Loại van này dùng những nơi người vận hành khó thao tác, không gian hẹp hoặc môi trường nơi van lắp đặt không tốt cho sức khỏe của con người.

  

• Van cửa điều khiển khí nén (Pneumatic actuated gate valve): Là sự kết hợp giữa van cổng với bộ điều khiển khí nén. Vô lăng được thay thế bằng một xi lanh khí nén. Loại van này hoạt động bằng bộ truyền bằng khí nén gắn với trục ở phần đầu của thân van. Nhờ vào tác động của áp lực khí nén, van sẽ đóng mở nhờ vào chuyển động lên xuống của xi lanh.

  

2.4 Phân loại theo vật liệu chế tạo

• Van cổng gang: Phù hợp với hệ thống dẫn nước, nước thải.
• Van cổng thép: Sử dụng trong các hệ thống nhiệt độ cao và áp suất lớn.
• Van cổng inox: Chịu ăn mòn tốt, dùng cho ngành thực phẩm, hóa chất.
• Van cổng đồng: Phù hợp với các hệ thống nước sạch, nước nóng.

3. Thông số kỹ thuật chung của van cổng.

• Kích thước (Size): DN15 – DN2000 (tùy nhu cầu sử dụng).
• Áp suất làm việc (Pressure): PN10 – PN40 hoặc Class 150 – Class 600.
• Nhiệt độ làm việc (Temperature): -40°C đến 600°C (tùy vật liệu).
• Vật liệu thân van: Gang, thép carbon, thép không gỉ, đồng.
• Vật liệu đĩa van: Inox, thép hợp kim, đồng.
• Vật liệu gioăng: EPDM, PTFE, kim loại.
• Kiểu kết nối: Mặt bích, nối ren, hàn.
• Phương pháp vận hành: Tay quay, điều khiển điện, điều khiển khí nén.

4. Ưu và nhược điểm của van cổng.

4.1 Ưu điểm.

• Độ kín cao: Đảm bảo không rò rỉ lưu chất khi van đóng hoàn toàn.
• Thiết kế đơn giản: Ít chi tiết chuyển động, dễ dàng lắp đặt và bảo trì.
• Khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt: Chịu được nhiệt độ và áp suất cao.
• Tổn thất áp suất thấp: Khi mở hoàn toàn, lưu chất đi qua mà không bị cản trở.
• Độ bền cao: Thích hợp cho hệ thống có tuổi thọ dài.

4.2 Nhược điểm.

• Thời gian đóng/mở lâu: So với các loại van khác như van bi hoặc van bướm.
• Không phù hợp để điều tiết lưu lượng: Có thể gây hư hỏng đĩa van.
• Kích thước lớn: Yêu cầu không gian lắp đặt rộng hơn.

5. Ứng dụng của van cổng.

Van cổng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm:

• Ngành cấp thoát nước: Sử dụng trong các hệ thống dẫn nước sạch, nước thải.
• Ngành dầu khí: Ứng dụng trong các đường ống vận chuyển dầu thô, khí tự nhiên.
• Ngành năng lượng: Các nhà máy nhiệt điện, thủy điện, hệ thống hơi nước.
• Ngành hóa chất: Dùng trong các hệ thống vận chuyển hóa chất, axit, kiềm.
• Ngành thực phẩm và đồ uống: Đường ống dẫn nước sạch và các lưu chất thực phẩm.
• Xây dựng và dân dụng: Hệ thống PCCC, cấp nước cho tòa nhà.

6. Kết luận.

Van cổng là thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống đường ống công nghiệp và dân dụng. Với thiết kế đơn giản, độ bền cao và khả năng làm việc trong nhiều điều kiện khắc nghiệt, van cổng đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật của nhiều ngành công nghiệp. Tuy nhiên, để đạt hiệu quả sử dụng tối ưu, cần lựa chọn loại van phù hợp với môi trường và thông số kỹ thuật của hệ thống.