Van cầu là gì

Van cầu là van đóng chuyển động tuyến tính, trong đó bộ phận đóng được di chuyển thẳng vào và ra khỏi ghế. Thông thường, bộ phận đóng được gọi là đĩa , bất kể hình dạng của nó. Độ mở của ghế thay đổi tỷ lệ thuận với hành trình của đĩa. Mối quan hệ tỷ lệ giữa độ mở của van và hành trình của đĩa là lý tưởng phù hợp cho các nhiệm vụ liên quan đến việc điều chỉnh tốc độ dòng chảy. Van cầu phù hợp nhất để điều tiết và kiểm soát dòng chất lỏng và thường được sử dụng trong các đường ống có kích thước nhỏ.

Lưu ý : Bài viết chia sẻ thông tin, bên mình không kinh doanh mặt hàng này, vui lòng không gọi điện, zalo hỏi hàng ! Xin cảm ơn

Thiết kế van cầu đòi hỏi phải có hai thay đổi về hướng dòng chảy và điều này gây ra lực cản trong dòng chất lỏng và giảm áp suất khó chịu. Việc lắp đặt các van cầu được thực hiện sao cho dòng chảy đi qua vòng đệm và chạm vào đáy đĩa. Điều này ngăn chặn sự tích tụ bụi bẩn và mảnh vụn phía trên đĩa.

Van cầu có thể được sử dụng cho hầu hết các nhiệm vụ gặp phải trong các hệ thống đường ống xử lý chất lỏng. Mặc dù van cầu có thể được sử dụng làm van chặn hoặc van cách ly, nhưng nó được thiết kế chủ yếu để điều chỉnh dòng chảy ở vị trí mở một phần, trong khi van cổng được thiết kế cho vị trí mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Khi xem xét các van cầu cho dịch vụ cách ly bật tắt, việc lựa chọn thiết kế cần được cân nhắc cẩn thận vì việc duy trì một vòng đệm kín chống lại lực mạnh đẩy lên trên đĩa là khó khăn. So với van cổng, van cầu có hành trình thân ngắn giữa các vị trí mở và đóng, hao mòn tương đối ít và dễ sửa chữa hơn.

Hình so sánh van cầu với van bi

Nguyên lý làm việc của van cầu

Van cầu được thiết kế chủ yếu để dừng, bắt đầu và điều chỉnh dòng chảy. Nó bao gồm một đĩa di động và một vòng đệm cố định trong một cơ thể hình cầu nói chung. Đế của van cầu nằm ở giữa và song song với đường ống, và lỗ mở trên đế được đóng lại bằng đĩa. Khi xoay tay cầm, bằng tay hoặc thông qua bộ truyền động, một đĩa sẽ được hạ xuống hoặc nâng lên bằng thân van. Khi đĩa được hạ xuống hoàn toàn, dòng chất lỏng bị ngắt. Khi đĩa được nâng lên hoàn toàn, dòng chất lỏng ở tốc độ tối đa. Khi đĩa được nâng lên đến mức nhỏ hơn mức tối đa, lưu lượng chất lỏng được điều chỉnh theo tỷ lệ với hành trình thẳng đứng của đĩa.

Hình mô tả nguyên lý hoạt động của van cầu

Mẫu thân van cầu

Có ba mẫu hoặc thiết kế thân chính cho van Quả cầu, đó là:

• Standard Pattern (còn được gọi là Tee Pattern hoặc T – Pattern hoặc Z – Pattern)
• Mô hình góc
• Mô hình xiên (còn được gọi là Mô hình Wye hoặc Y – Mô hình)

Mẫu tiêu chuẩn hoặc T – Mẫu

Thiết kế thân van cầu mẫu tiêu chuẩn là loại thân phổ biến nhất. Thiết lập nằm ngang của ghế cho phép thân và đĩa di chuyển vuông góc với hướng dòng chảy của chất lỏng. Do dòng chảy quanh co của nó, thiết kế này mang lại khả năng chống dòng chảy cao nhất trong số tất cả các mẫu có sẵn. Thiết kế này có hệ số dòng chảy thấp nhất và giảm áp suất cao nhất. Chúng được sử dụng trong các dịch vụ tiết lưu nghiêm trọng, chẳng hạn như trong các đường vòng xung quanh van điều khiển. Van cầu mẫu tiêu chuẩn cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng mà áp suất giảm không phải là mối quan tâm chính và chỉ cần điều tiết.

Mô hình góc

Thiết kế thân van cầu kiểu góc là một sửa đổi của van cầu kiểu tiêu chuẩn cơ bản. Các đầu của van Cầu này ở một góc 90 độ và dòng chất lỏng xảy ra chỉ với một lần xoay 90 độ. Chúng có hệ số dòng chảy thấp hơn một chút so với van cầu dạng xiên. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng có chu kỳ dòng chảy dao động vì khả năng xử lý hiệu ứng trượt của loại dòng chảy này.

Nếu van cầu được lắp gần chỗ uốn ống, thì thân van kiểu góc mang lại hai lợi thế. Đầu tiên, thiết kế mẫu góc có khả năng chống dòng chảy giảm đáng kể so với thiết kế mẫu tiêu chuẩn. Thứ hai, thiết kế mô hình góc làm giảm số lượng khớp nối ống và tiết kiệm khuỷu ống.

Mô hình xiên hoặc Y – Mô hình

Thiết kế thân van cầu kiểu xiên là một giải pháp thay thế cho việc giảm áp suất cao, vốn có trong van cầu. Thiết kế mô hình xiên làm giảm sức cản dòng chảy của van cầu đến mức tối thiểu. Ghế và thân được tạo góc xấp xỉ 45 độ, điều này mang lại đường dẫn dòng chảy thẳng hơn khi mở hoàn toàn và tạo ra lực cản dòng chảy ít nhất. Chúng có thể bị nứt mở trong thời gian dài mà không bị xói mòn nghiêm trọng. Chúng được sử dụng rộng rãi để điều tiết trong các hoạt động theo mùa hoặc khởi động. Chúng có thể được luồn qua để loại bỏ các mảnh vụn khi được sử dụng trong các đường cống thường đóng.

Thiết kế đĩa van cầu

Van cầu được làm theo ba thiết kế đĩa cơ bản, cụ thể là:

• Đĩa thông thường (hoặc đĩa bi)
• Đĩa sáng tác
• Đĩa loại cắm

Đĩa thông thường hoặc đĩa bóng

Đĩa loại thông thường là loại cấu tạo đĩa và yên sớm nhất và được làm bằng một đĩa kim loại hình quả bóng có một đoạn côn ngắn vừa với một mặt phẳng trong thân. Loại van cầu này khá rẻ và phổ biến trong dịch vụ áp suất thấp, nơi không cần điều tiết nghiêm trọng. Nó có khả năng tiết lưu dòng chảy, nhưng chủ yếu được sử dụng để dừng và bắt đầu dòng chảy. Một van như vậy tốt nhất nên được sử dụng mở rộng hoặc đóng hoàn toàn với ít điều chỉnh dòng chảy vì đĩa hình côn ngắn có thể bị xói mòn nghiêm trọng và kéo dây. Mặt ghế và mặt đĩa có thể mài lại dễ dàng nếu không bị hư hỏng quá nặng.

Đĩa sáng tác hay đĩa van cầu tổng hợp

Thiết kế đĩa tổng hợp sử dụng vòng chèn cứng, phi kim loại trên đĩa. Vòng chèn tạo ra một đóng cửa chặt chẽ hơn. Đĩa tổng hợp chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng hơi nước và nước nóng. Chúng chống xói mòn và đủ đàn hồi để đóng các hạt rắn mà không làm hỏng van. Đĩa tổng hợp có thể thay thế được.

Van đĩa tổng hợp là một cải tiến so với loại đĩa thông thường hoặc loại bi cho nhiều dịch vụ, nhưng vẫn không phù hợp cho mục đích tiết lưu. Có sẵn nhiều loại đĩa tổng hợp giúp loại này có thể thích ứng với nhiều dịch vụ khác nhau. Van này có thể sửa chữa dễ dàng và nhanh chóng và cần ít năng lượng hơn để giữ chặt. Các hạt nhỏ hoặc vật chất lạ không có khả năng gây ra bất kỳ thiệt hại nào vì chúng có thể sẽ tự nhúng vào đĩa tương đối mềm.

Đĩa loại cắm

Loại phích cắm hoặc van cầu đĩa là loại tốt nhất trong ba loại để điều tiết và bảo dưỡng cứng. Đĩa là một phích cắm kim loại thon dài được gắn vào một hình nón để tạo ra một bề mặt ngồi rộng. Bề mặt này không dễ bị ảnh hưởng bởi vật lạ hoặc bởi dây kéo và cho dòng chảy đầy đủ khi van mở rộng. Việc xây dựng van này cho phép thay thế ghế và đĩa dễ dàng và nhanh chóng nếu cần.

Đĩa – Cấu hình gốc

Thân của van cầu có thể được thiết kế để xoay trong khi nâng hoặc hạ đĩa hoặc không thể xoay trong khi thực hiện nhiệm vụ này. Các chế độ hoạt động của thân này có ảnh hưởng đến thiết kế của kết nối giữa đĩa với thân. Ngoài ra, đĩa có thể là một bộ phận không thể thiếu của thân khiến đĩa quay cùng với thân hoặc đĩa có thể được thiết kế để xoay tự do trên thân. Theo đó, chúng tôi có các cấu hình đĩa – gốc sau đây;

• Thân quay với đĩa tích hợp
• Thân quay với đĩa không tích hợp
• Thân không quay với đĩa tích hợp
• Thân không quay với đĩa không tích hợp

Hầu hết các van cầu đều kết hợp một thân quay vì thiết kế đơn giản. Đĩa là một thành phần không thể thiếu của thân trong trường hợp này và các ghế ngồi sẽ ăn khớp với nhau trong khi đĩa quay, có thể dẫn đến việc các ghế ngồi bị mài mòn nghiêm trọng. Do đó, lĩnh vực ứng dụng chính của các van này là để điều chỉnh nhiệm vụ với nhiệm vụ ngắt không thường xuyên.

Đối với tất cả các nhiệm vụ khác liên quan đến thân quay, đĩa được thiết kế để xoay tự do trên thân. Tuy nhiên, các đĩa xoay phải có hành trình dọc trục tự do tối thiểu trên thân để ngăn
khả năng chuyển động dọc trục nhanh chóng của đĩa trên thân ở vị trí van gần đóng. Ngoài ra, nếu đĩa được dẫn hướng bởi thân đĩa, thì giữa thân đĩa và đĩa sẽ có một chút chuyển động ngang để ngăn đĩa tiếp đất trên ghế ở vị trí nghiêng.

Trong trường hợp thân không quay, đĩa có thể là một phần không thể thiếu của thân hoặc một thành phần riêng biệt với thân. Thân không quay được yêu cầu trong các van có màng ngăn hoặc vòng đệm thân van ống thổi. Chúng cũng được sử dụng trong các van áp suất cao để tạo điều kiện thuận lợi cho việc kết hợp các nhà khai thác điện.

Vít bên trong và bên ngoài

Vít để nâng hoặc hạ thân van có thể nằm bên trong thân van hoặc bên ngoài thân van.

Trong cấu hình Vít gốc bên trong , phần có ren của thân van được định vị bên trong thân van, trong khi lớp đệm thân van nằm bên ngoài. Với thiết kế này, các ren thân tiếp xúc với chất lỏng chảy qua van / đường ống. Vít bên trong cho phép xây dựng nắp ca-pô tiết kiệm, nhưng nó có nhược điểm là không thể bảo dưỡng từ bên ngoài. Cấu trúc này phù hợp nhất cho chất lỏng có độ bôi trơn tốt. Tuy nhiên, đối với phần lớn các nhiệm vụ nhỏ, vít bên trong hoạt động tốt.

Trong cấu hình Vít thân bên ngoài , mặt ngoài của thân có ren trong khi phần thân bên trong van trơn. Các sợi của thân cây được cách ly khỏi môi trường bằng cách đóng gói. Thiết kế này giữ cho các ren gốc bên ngoài thân van để tránh tác động có hại của nhiệt độ cao, chất ăn mòn và chất rắn nội tuyến bên trong van. Vít bên ngoài có thể được bảo dưỡng từ bên ngoài và do đó được ưu tiên sử dụng cho các nhiệm vụ nặng nhọc. Hạn chế duy nhất là bao bì có thể bị mòn do chuyển động lên xuống của thân, ngoài chuyển động quay.

kết nối nắp ca-pô

Bonnets là các thành phần quan trọng khác cho van cổng và van cầu. Bằng cách tháo nắp ca-pô, nhân viên bảo trì có thể tiếp cận các cơ chế bên trong và có thể thay thế các bộ phận như yên xe, thân xe, v.v. (trang trí). Kết nối Bonnet – Thân van trên van cầu có nhiều kiểu dáng khác nhau. Các nắp ca-pô có thể được nối với thân van bằng bu lông, mặt bích, hàn hoặc bằng cơ chế bịt kín bằng áp lực; hoặc nắp ca-pô có thể là một phần không thể thiếu của thân van. Một số kết nối nắp ca-pô – thân van được trình bày chi tiết hơn.

Kết nối Bonnet bắt vít

Nắp ca-pô bắt vít (còn được gọi là bắt vít) là một trong những thiết kế đơn giản và ít tốn kém nhất. Tuy nhiên, miếng đệm nắp ca-pô phải tự điều chỉnh để phù hợp với các mặt quay và việc vặn nắp ca-pô thường xuyên có thể làm hỏng các mặt khớp. Ngoài ra, mô-men xoắn cần thiết để siết chặt khớp nắp ca-pô trở nên rất lớn đối với các van kích thước cao hơn. Vì lý do này, việc sử dụng nắp ca-pô bắt vít thường bị hạn chế đối với kích thước van không lớn hơn NPS 3.

Kết nối Bonnet hàn

Nếu nắp ca-pô được làm bằng vật liệu có thể hàn được, kết nối nắp ca-pô có thể được thực hiện hoàn toàn bằng cách hàn. Nắp ca-pô hàn không chỉ kinh tế mà còn đáng tin cậy nhất bất kể kích thước, áp suất vận hành và nhiệt độ. Tuy nhiên, một nhược điểm lớn là chỉ có thể tiếp cận được các bộ phận bên trong van bằng cách tháo mối hàn có thể khiến nắp ca-pô bị biến dạng. Vì lý do này, các nắp ca-pô hàn thường chỉ được sử dụng khi van có thể không cần bảo trì trong thời gian dài, khi van là van loại bỏ hoặc khi độ tin cậy bịt kín của khớp nối nắp ca-pô lớn hơn khó tiếp cận đến bên trong van.

Kết nối Bonnet mặt bích

Các khớp nắp ca-pô có mặt bích có lợi thế hơn các khớp bắt vít ở chỗ nỗ lực siết chặt có thể được trải đều trên một số bu lông. Do đó, các khớp nối mặt bích có thể được thiết kế cho bất kỳ kích thước van và áp suất vận hành nào. Tuy nhiên, khi kích thước van và áp suất vận hành tăng lên, khớp nối mặt bích ngày càng trở nên nặng nề và cồng kềnh. Ngoài ra, ở nhiệt độ trên 350◦C (660◦F), giãn rão theo thời gian có thể làm giảm đáng kể tải trọng của bu-lông. Nếu ứng dụng là quan trọng, mối nối mặt bích có thể được hàn kín.

Kết nối Bonnet Ring Bonnet

Nắp ca-pô cũng có thể được giữ vào thân van bằng một vòng liên kết có vít riêng biệt. Cấu trúc này có ưu điểm là ngăn chặn bất kỳ chuyển động nào giữa các mặt khớp khi khớp đang được siết chặt. Do đó, việc vặn nắp ca-pô liên tục không thể dễ dàng gây hại cho các mặt khớp. Giống như nắp vặn vào, việc sử dụng nắp có vòng liên kết vặn vít bị hạn chế đối với các kích thước van thường không lớn hơn DN 80 (NPS 3).

Kết nối nắp ca-pô áp suất

Nắp ca-pô bịt kín áp suất khắc phục nhược điểm về trọng lượng bằng cách để áp suất chất lỏng siết chặt khớp. Do đó, vòng đệm nắp ca-pô trở nên chặt hơn khi áp suất chất lỏng tăng lên. Nguyên tắc xây dựng này thường được ưu tiên cho các van lớn hoạt động ở áp suất và nhiệt độ cao.

Hướng dòng chảy qua van cầu

Van cầu có hướng dòng chảy cụ thể. Tùy thuộc vào ứng dụng, van cầu sẽ có dòng chất lỏng ở trên hoặc dưới đĩa. Van cầu có thể được bố trí sao cho đĩa đóng ngược hoặc cùng hướng với dòng chất lỏng. Khi đĩa đóng ngược với hướng của dòng chất lỏng, động năng của chất lỏng cản trở việc đóng nhưng hỗ trợ mở van. Khi đĩa đóng lại theo cùng hướng của dòng chảy chất lỏng, động năng của chất lỏng giúp đóng lại nhưng cản trở việc mở ra.

Đối với các ứng dụng nhiệt độ thấp và áp suất thấp, van cầu thường được lắp đặt sao cho áp suất nằm dưới đĩa. Điều này thúc đẩy hoạt động dễ dàng, giúp bảo vệ bao bì và loại bỏ một số hành động ăn mòn nhất định đối với mặt ghế và đĩa.

Đối với các ứng dụng nhiệt độ cao và áp suất cao, chẳng hạn như hơi nước, van cầu được lắp đặt sao cho áp suất cao hơn đĩa. Điều này giúp ngăn không cho thân đĩa co lại khi nguội và sẽ giữ cho đĩa không bị nhấc ra khỏi ghế có thể gây rò rỉ. Nếu áp suất trên đỉnh đĩa cao hơn, có thể phải cung cấp một van nhánh để cho phép hệ thống hạ lưu được điều áp trước khi mở van cầu.

Thông thường, mũi tên hướng dòng chảy được đánh dấu trên thân van cầu để dễ dàng và đơn giản hóa mục đích lắp đặt.

Ưu điểm và nhược điểm của van cầu

Ưu Điểm

• Khả năng ngắt tốt.
• Khả năng tiết lưu từ trung bình đến tốt.
• Hành trình thân ngắn hơn giữa các vị trí mở và đóng so với van cổng.
• Có sẵn trong nhiều mẫu, mỗi mẫu cung cấp các khả năng độc đáo.
• Dễ dàng bảo trì, vì đĩa và ghế dễ dàng được tân trang hoặc thay thế.

Nhược điểm

• Sụt áp cao hoặc Mất cột áp do hai hoặc nhiều vòng quay vuông góc của chất lỏng đang chảy.
• Van găng tay kích thước lớn đòi hỏi năng lượng đáng kể để hoạt động và đặc biệt ồn ào trong các ứng dụng áp suất cao.
• Các lỗ mở lớn cần thiết để lắp ráp đĩa.
• Trọng lượng nặng hơn các loại van khác có cùng lưu lượng.

Cảm ơn các bạn đã xem bài chia sẻ thông tin. Bài viết tham khảo : Nối đất điện là gì