Tìm hiểu van bướm là gì?

Van bướm là van quay một phần tư trong đó một bộ phận đóng hình đĩa được quay qua 90 độ hoặc ít hơn để mở hoặc đóng hoặc điều chỉnh dòng chảy. Van bướm có thể được sử dụng cho dòng chảy theo cả hai hướng. Không giống như van bi, đĩa luôn hiện diện trong dòng chảy, do đó luôn tạo ra sự sụt giảm áp suất trong dòng chảy, bất kể vị trí của van.

Vì đĩa của van bướm di chuyển vào đế với chuyển động lau, nên hầu hết các van bướm đều có khả năng xử lý chất lỏng có chất rắn ở dạng huyền phù và tùy thuộc vào độ chắc chắn của đế, cả bột và hạt. Van bướm thường được ưa chuộng vì chúng có giá thấp hơn so với các thiết kế van khác và trọng lượng nhẹ hơn nên chúng cần ít hỗ trợ hơn.

Trong van bướm hiệu suất cao, việc ngắt có thể được cung cấp bởi thiết kế chỗ ngồi phù hợp với nhiễu hoặc thiết kế chỗ ngồi được cung cấp năng lượng, trong đó áp suất trong đường ống được sử dụng để tăng sự giao thoa giữa chỗ ngồi và mép đĩa. Sự ra đời của Elastomers, PTFE, Metal Seating, v.v. đã khởi xướng sự phát triển nhanh chóng của van bướm đóng chặt, trong đó các bộ phận này đóng vai trò là bộ phận bịt kín giữa vành đĩa và thân van.

Việc sử dụng sớm van bướm tập trung vào các ứng dụng nước nhưng các thiết kế mới và vật liệu thành phần đã cho phép chúng được sử dụng trong các ứng dụng chất lỏng công nghiệp đang phát triển. Hiện nay, van bướm có thể được tìm thấy ở hầu hết các nhà máy hóa chất xử lý nhiều loại chất lỏng khác nhau.

Nguyên lý làm việc của van bướm

Van bướm là từ một họ van được gọi là  Van một phần tư . Van bướm có cấu tạo tương đối đơn giản. Các thành phần chính của van bướm là thân, đĩa, thân và đế.

Khi hoạt động, van mở hoặc đóng hoàn toàn khi đĩa quay một phần tư vòng. “Bướm” là một đĩa kim loại gắn trên một thanh. Đĩa được định vị ở giữa đường ống. Một thanh đi qua đĩa ra bên ngoài van. Quay thanh, thông qua tay quay hoặc bộ truyền động, làm quay đĩa song song hoặc vuông góc với dòng chảy. Khi mặt phẳng đĩa vuông góc hoặc vuông góc với đường tâm ống thì van bướm đóng lại. Sau đó, khi đĩa được quay một phần tư vòng để làm cho mặt phẳng của đĩa thẳng hàng với đường tâm của ống, van bướm được mở hoàn toàn và nó cho phép chất lỏng đi qua gần như không bị hạn chế. Van cũng có thể được mở dần dần để lưu lượng bướm ga.

Van bướm thường phải được lắp với thân nằm ngang vì điều này cho phép quét sạch các mảnh vụn trong đường ống khi đóng van. Khi thân máy thẳng đứng, các chất rắn có thể nằm dưới đĩa ở trục chính và gây hư hỏng vòng đệm. Hơn nữa, khi mở van, đáy đĩa sẽ nhấc ra khỏi chất rắn có thể tích tụ ở phía trên của đĩa. Điều quan trọng cần lưu ý là không thể ‘lợn’ các đường ống có chứa van bướm để làm sạch.

Đặc tính dòng chảy của van bướm

Sau đây là một số đặc điểm của van bướm khi được sử dụng cho dịch vụ điều biến. Một van có đặc tính cố hữu đã nêu có thể cung cấp đặc tính được lắp đặt khác do tương tác với hệ thống.

Tuyến tính –  Đặc tính dòng chảy có nghĩa là tốc độ dòng chảy tỷ lệ thuận với lượng di chuyển của đĩa. Ví dụ, ở mức mở 50%, tốc độ dòng chảy là 50% dòng chảy tối đa.

Tỷ lệ phần trăm bằng nhau –  Đặc tính dòng chảy theo tỷ lệ phần trăm bằng nhau có nghĩa là các mức tăng bằng nhau của hành trình van tạo ra các thay đổi tỷ lệ phần trăm bằng nhau về tốc độ dòng chảy. Ví dụ: nếu thay đổi hành trình của van từ mở 10% thành mở 20% tạo ra sự thay đổi 60% về tốc độ dòng chảy, thì hành trình van thay đổi từ mở 20% sang mở 30% sẽ tạo ra thay đổi 60% khác về tốc độ dòng chảy.

Mở nhanh –  Đặc tính dòng chảy mở nhanh có nghĩa là tốc độ dòng chảy qua van tăng rất nhanh đối với những thay đổi gia tăng trong hành trình của van khi vị trí van gần đóng. Khi vị trí van trở nên mở hơn, những thay đổi về tốc độ dòng chảy giảm dần với những thay đổi gia tăng trong hành trình của van tiến gần đến sự thay đổi bằng 0 khi vị trí van gần mở hoàn toàn

Việc lựa chọn đặc tính van điều khiển phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu của hệ thống. Do có một số yếu tố được xem xét nên cần phải phân tích hệ thống hoàn chỉnh để xác định chính xác đặc điểm nào là tối ưu.

Các Loại Van Bướm

Những nỗ lực để van bướm thích ứng với phạm vi nhiệt độ và áp suất rộng hơn đã dẫn đến sự phát triển của một dòng van bướm có thể được trang bị chỗ ngồi bằng nhiều loại vật liệu xây dựng để đáp ứng các yêu cầu vận hành. Các chỗ ngồi như vậy có thể là kim loại với polyme hoặc kim loại với kim loại và có thể được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu của van thử lửa. Có nhiều loại van bướm khác nhau, mỗi loại thích ứng với áp suất khác nhau và cách sử dụng khác nhau.

• Theo thiết kế đóng đĩa
  • Van Bướm Đồng Tâm
  • Van bướm lệch tâm
• Theo thiết kế kết nối đường ống
  • Van bướm loại wafer
  • Van bướm loại vấu
  • Van bướm mặt bích đôi

Van Bướm Đồng Tâm

Van bướm đồng tâm , còn được gọi là Van bướm Zero Offset , là kiểu thiết kế van bướm cơ bản nhất. Thân van đi qua đường tâm của đĩa, được đặt thêm vào tâm của lỗ ống và bệ ngồi là ngoại vi đường kính trong của thân van. Đĩa tiếp xúc liên tục với ghế.

Thiết kế van không bù này còn được gọi là “Đế đàn hồi” hoặc “Đế cao su” vì nó dựa vào tính linh hoạt của cao su đế để bịt kín dòng chảy một cách hiệu quả khi đóng. Van bướm đồng tâm được sử dụng phổ biến cho dải áp suất thấp. Một lợi thế của van bướm đồng tâm là phương tiện đi qua van sẽ không tiếp xúc với thân van, vì đế được cấu tạo như một ống bọc hoặc hộp mực bên trong thân van.

Van bướm lệch tâm

Trong Van bướm lệch tâm , còn được gọi là Van bướm hiệu suất cao , thân không đi qua đường tâm của đĩa mà thay vào đó nằm lệch khỏi tâm theo các loại van lệch đôi và ba.

Khi thân nằm ngay phía sau đường tâm của đĩa, van được gọi là Van bướm bù đơn . Thiết kế này được phát triển để giảm sự tiếp xúc của đĩa với phớt trước khi van đóng hoàn toàn với mục đích cải thiện tuổi thọ của van. Van bướm bù đơn đã nhường chỗ cho van bướm bù kép và van bướm bù ba.

Trong Van bướm bù đắp kép , thân được đặt phía sau đĩa với phần bù bổ sung sang một bên. Độ lệch tâm kép này của thân cho phép đĩa quay cọ xát với ghế chỉ khoảng một đến ba độ.

• 1 ^st  offset : Trục của trục nằm phía sau đường tâm của điểm bịt ​​kín của đĩa vào tựa.
• ^{Độ lệch thứ} 2  : Trục của trục lệch tâm với tâm của van/đường ống.

Van bướm bù ba (TOV hoặc TOBV) thường được sử dụng trong các ứng dụng quan trọng và được thiết kế tương tự như van bướm bù kép với một độ lệch khác. Phần bù thứ ba là trục tiếp xúc đĩa-ghế. Bề mặt ghế có dạng hình nón kết hợp với hình dạng tương tự ở gờ của đĩa, dẫn đến tiếp xúc tối thiểu trước khi đóng hoàn toàn van cho phép đĩa bịt kín vào ghế mà không có ma sát. Van bướm bù ba hiệu quả hơn và cho phép ít hao mòn hơn. Van bướm bù ba thường được làm bằng ghế kim loại để tạo ra khả năng đóng kín bong bóng. Ghế kim loại cho phép van bướm được sử dụng trong phạm vi nhiệt độ cao hơn.

Các thiết kế van bướm hiệu suất cao sử dụng áp suất trong đường ống để tăng sự giao thoa giữa đế và mép đĩa. Những van bướm này có xếp hạng áp suất cao hơn và ít bị mài mòn hơn.

Van bướm loại wafer

an bướm kiểu wafer là phiên bản kinh tế nhất và nó được kẹp giữa hai mặt bích ống và bu lông mặt bích bao quanh thân van. Các mặt bích của ống được kết nối thông qua các bu lông dài xuyên qua toàn bộ thân van. Việc bịt kín giữa các mặt bích của van và đường ống được thực hiện bằng cách sử dụng một vòng đệm được lắp chặt, chẳng hạn như vòng chữ O, miếng đệm, được gia công chính xác, cùng với mặt van phẳng ở phần hạ lưu và ngược dòng của van. Loại kết nối này được thiết kế để bịt kín chống lại chênh lệch áp suất hai chiều và để ngăn dòng chảy ngược trong các hệ thống được thiết kế cho dòng chảy phổ quát.

Van bướm loại vấu

Van bướm kiểu vấu có các vấu ren bên ngoài thân van. Hai bộ bu lông nối các mặt bích ống với mỗi bên của miếng đệm bu lông không có đai ốc. Thiết kế này cho phép ngắt kết nối một bên mà không ảnh hưởng đến bên kia đối với dịch vụ cuối. Van bướm kiểu vấu được sử dụng trong dịch vụ ngõ cụt thường có mức áp suất thấp hơn. Van bướm kiểu vấu, không giống như kiểu wafer, mang trọng lượng của đường ống qua thân van.

Van bướm Wafer và Lug có những ưu điểm và nhược điểm riêng so với nhau.

• Van bướm kiểu wafer ít tốn kém hơn van bướm kiểu vấu.
• Van bướm loại wafer không chuyển trọng lượng của hệ thống đường ống trực tiếp qua thân van. Van bướm kiểu vấu, không giống như kiểu wafer, mang trọng lượng của đường ống qua thân van.
• Van bướm kiểu vấu cho phép sửa chữa đầu cuối hoặc loại bỏ đường ống xuôi dòng. Thiết kế kiểu vấu được ưu tiên hơn nếu một van có thể được yêu cầu giữ nguyên vị trí ở vị trí đóng khi tháo ống ở một bên để vận hành tạm thời, nó phải có mặt bích để bắt vít vào mặt bích ống ở phía bên kia.

Van bướm mặt bích đôi

Van bướm mặt bích đôi có mặt bích ở cả hai bên của van. Van được kết nối với mặt bích đường ống thông qua bu lông. Cấu hình thân van bướm mặt bích kép đảm bảo lắp đặt chính xác trong đường ống và cũng có thể được sử dụng làm đầu cuối của đường ống nếu cần. Tính năng độc đáo của van này là khả năng thích ứng của nó đối với các ống lót do phần nhô ra của đĩa không đáng kể ngoài chiều dài đặt thân. Điều này cũng đảm bảo lắp đặt gần với các phụ kiện đường ống khác.

Cấu hình thân ưa thích cho van bướm là tấm wafer, được kẹp giữa hai mặt bích của đường ống. Một ưu điểm quan trọng của cấu trúc này là các bu lông kéo các mặt bích tiếp xúc lại với nhau chịu tất cả ứng suất kéo do các đường căng gây ra và đặt tấm wafer vào trạng thái nén. Ứng suất nén này được giảm bớt bởi ứng suất kéo do áp suất chất lỏng bên trong gây ra. Mặt khác, các thân có mặt bích phải chịu tất cả các ứng suất kéo do các biến dạng đường gây ra và các ứng suất kéo do áp lực đường được tích lũy. Thực tế này, cùng với khả năng xử lý tải trọng nén gấp đôi giới hạn tải trọng kéo của hầu hết các kim loại, khuyến nghị mạnh mẽ việc sử dụng thân wafer.

Cấu tạo ghế van bướm

Việc dừng dòng chảy được thực hiện bằng cách làm kín đĩa van dựa vào bệ nằm ở ngoại vi đường kính trong của thân van. Sự tiếp xúc mật thiết giữa các chỗ ngồi của van bướm đóng chặt có thể đạt được bằng nhiều cách khác nhau. Một số trong những cái được sử dụng thường xuyên hơn là:

• Bởi chỗ ngồi can thiệp yêu cầu đĩa bị kẹt vào chỗ ngồi.
• Bằng cách ép đĩa vào ghế, yêu cầu đĩa nghiêng về một bản lề bù kép theo cách có thể so sánh với các van kiểm tra đĩa nghiêng.
• Bằng cách bịt kín bằng năng lượng áp suất bằng cách sử dụng các bộ phận bịt kín như vòng chữ O, phớt môi, màng ngăn và ống bơm hơi.

Phần lớn các van bướm là loại có đế chống nhiễu, trong đó đế có lớp lót cao su. Trong trường hợp cao su không tương thích với chất lỏng được làm kín, lớp lót có thể được làm bằng PTFE, được hỗ trợ bởi đệm đàn hồi để tạo độ đàn hồi cho ghế.

Trong những thiết kế ban đầu, một đĩa kim loại được sử dụng để bịt kín vào ghế kim loại. Sự sắp xếp này không cung cấp khả năng đóng kín chống rò rỉ, nhưng đã cung cấp đủ khả năng đóng kín trong một số ứng dụng (ví dụ: đường ống phân phối nước).

Ưu điểm và nhược điểm

Thuận lợi

• Đóng mở dễ dàng, nhanh chóng.
• Van bướm tương đối rẻ và tiết kiệm chi phí.
• Van bướm có yêu cầu về không gian lắp đặt ít hơn.
• Van bướm thường liên quan đến việc giảm bảo trì vì có một số lượng tối thiểu các bộ phận chuyển động và không có túi để bẫy chất lỏng.
• Van bướm đặc biệt thích hợp để xử lý bùn hoặc chất lỏng có lượng lớn chất rắn lơ lửng.

Nhược điểm

• Đĩa của van bướm luôn hiện diện trong dòng chảy, do đó luôn tạo ra sự sụt giảm áp suất trong dòng chảy, bất kể vị trí của van.
• Khi mở hoàn toàn, đĩa van bướm tạo ra ít nhiễu loạn hoặc cản trở dòng chảy.
• Dịch vụ tiết lưu được giới hạn ở áp suất chênh lệch thấp.
• Cavitation và dòng chảy nghẹt thở là hai mối quan tâm tiềm năng.
• Chuyển động của đĩa không được điều khiển và bị ảnh hưởng bởi sự nhiễu loạn của dòng chảy.

Bài viết tham khảo : Van cầu là gì