Van bướm và van cổng là hai loại van thường được sử dụng trong các ứng dụng thủy lợi công nghiệp và đô thị. Chúng có những khác biệt rõ rệt về cấu trúc, chức năng và ứng dụng. Bài viết này sẽ thảo luận chi tiết về sự khác biệt giữa van bướm và van cổng từ các khía cạnh nguyên lý, thành phần, chi phí, độ bền, điều chỉnh lưu lượng, lắp đặt và bảo trì.
1. Nguyên tắc
Nguyên lý hoạt động của van bướm
Đặc điểm nổi bật nhất củavan bướmVan bướm có cấu trúc đơn giản và thiết kế nhỏ gọn. Nguyên lý hoạt động là cánh bướm tròn quay quanh trục van để điều khiển dòng chảy của chất lỏng. Cánh van giống như một trạm kiểm soát, chỉ khi được sự cho phép của cánh bướm thì chất lỏng mới có thể đi qua. Khi cánh bướm song song với hướng dòng chảy, van mở hoàn toàn; khi cánh bướm vuông góc với hướng dòng chảy, van đóng hoàn toàn. Thời gian đóng mở của van bướm rất ngắn, vì chỉ cần xoay 90 độ là đủ để hoàn thành thao tác đóng hoặc mở hoàn toàn. Đây cũng là lý do tại sao nó được gọi là van quay và van góc phần tư.
Nguyên lý hoạt động của van cổng
Tấm van củavan cổngVan cổng di chuyển lên xuống theo chiều dọc so với thân van. Khi van cổng được nâng lên hoàn toàn, khoang bên trong thân van được mở hoàn toàn và chất lỏng có thể đi qua mà không bị cản trở; khi van cổng được hạ xuống hoàn toàn, chất lỏng bị chặn hoàn toàn. Thiết kế của van cổng giúp nó hầu như không có lực cản dòng chảy khi mở hoàn toàn, do đó nó phù hợp với các ứng dụng yêu cầu mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Cần nhấn mạnh ở đây rằng van cổng phù hợp cho cả việc mở hoàn toàn và đóng hoàn toàn! Tuy nhiên, van cổng có tốc độ phản hồi chậm, tức là thời gian mở và đóng lâu hơn, vì cần nhiều vòng quay để xoay tay quay hoặc bánh răng trục vít để mở và đóng hoàn toàn.
2. Bố cục
Cấu tạo của van bướm
Như đã đề cập ở trên, cấu trúc của van bướm tương đối đơn giản, bao gồm các bộ phận chính như thân van, đĩa van, trục van, đế van và bộ truyền động. Như hình dưới đây minh họa.
Thân van:
Thân van bướm có hình trụ và có một rãnh dọc bên trong. Thân van có thể được làm từ nhiều vật liệu khác nhau, chẳng hạn như gang, gang dẻo, thép không gỉ, thép carbon, đồng nhôm, v.v. Tất nhiên, việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào môi trường sử dụng của van bướm và tính chất của môi chất.
Tấm van:
Tấm van là bộ phận đóng mở hình đĩa đã đề cập ở trên, có hình dạng tương tự như một chiếc đĩa. Vật liệu của tấm van thường giống hoặc cao cấp hơn vật liệu của thân van, bởi vì van bướm tiếp xúc trực tiếp với môi chất, không giống như van bướm tâm trục, nơi thân van được ngăn cách trực tiếp với môi chất bởi một đế van. Một số môi chất đặc biệt cần cải thiện khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và chịu nhiệt độ cao.
Thân van:
Trục van nối đĩa van và bộ truyền động, có nhiệm vụ truyền mô-men xoắn để quay đĩa van. Trục van thường được làm bằng thép không gỉ 420 hoặc các vật liệu có độ bền cao khác để đảm bảo độ bền và tuổi thọ cần thiết.
Ghế van:
Vòng đệm van được lót trong khoang bên trong thân van và tiếp xúc với tấm van để tạo thành lớp đệm kín, đảm bảo môi chất không bị rò rỉ khi van đóng. Có hai loại gioăng: gioăng mềm và gioăng cứng. Gioăng mềm có hiệu suất làm kín tốt hơn. Các vật liệu thường được sử dụng bao gồm cao su, PTFE, v.v., thường được sử dụng trong các van bướm tâm trục. Gioăng cứng thích hợp cho môi trường nhiệt độ và áp suất cao. Các vật liệu thường được sử dụng bao gồm SS304 + than chì dẻo, v.v., thường được sử dụng trongvan bướm lệch tâm ba.
Bộ truyền động:
Bộ truyền động được sử dụng để dẫn động trục van quay. Các dạng thường dùng là thủ công, điện, khí nén hoặc thủy lực. Bộ truyền động thủ công thường được vận hành bằng tay cầm hoặc bánh răng, trong khi bộ truyền động điện, khí nén và thủy lực có thể điều khiển từ xa và vận hành tự động.
Cấu tạo của van cổng
Cấu trúc của van cổng tương đối phức tạp. Ngoài thân van, tấm van, trục van, đế van và bộ truyền động, còn có gioăng, nắp van, v.v. (xem hình bên dưới)
Thân van:
Thân van cổng thường có hình trụ hoặc hình nêm, với một rãnh thẳng bên trong. Vật liệu chế tạo thân van chủ yếu là gang, thép đúc, thép không gỉ, đồng thau, v.v. Tương tự, cần lựa chọn vật liệu phù hợp tùy theo điều kiện sử dụng.
Nắp van:
Nắp van được nối với thân van để tạo thành một khoang van kín. Thông thường, trên nắp van có một hộp đệm để lắp gioăng và làm kín trục van.
Cổng + đế van:
Cánh van là bộ phận đóng mở của van cổng, thường có hình nêm. Cánh van có thể là loại một cánh hoặc hai cánh. Van cổng chúng ta thường dùng là loại một cánh. Vật liệu cánh van của van cổng đàn hồi là GGG50 bọc cao su, còn cánh van của van cổng kín cứng là vật liệu thân van kết hợp với đồng thau hoặc thép không gỉ.
Thân van:
Trục van nối cánh van và bộ truyền động, di chuyển cánh van lên xuống thông qua cơ cấu truyền động ren. Vật liệu chế tạo trục van thường là các vật liệu có độ bền cao như thép không gỉ hoặc thép carbon. Dựa trên chuyển động của trục van, van cổng có thể được chia thành van cổng trục nâng và van cổng trục cố định. Ren trục van của van cổng trục nâng nằm bên ngoài thân van, và trạng thái đóng mở được quan sát rõ ràng; ren trục van của van cổng trục cố định nằm bên trong thân van, cấu trúc tương đối nhỏ gọn, và không gian lắp đặt nhỏ hơn so với van cổng trục nâng.
Đóng gói:
Vòng đệm nằm trong hộp đệm của nắp van, được sử dụng để bịt kín khe hở giữa trục van và nắp van nhằm ngăn ngừa rò rỉ môi chất. Các vật liệu vòng đệm thường gặp bao gồm than chì, PTFE, amiăng, v.v. Vòng đệm được nén bởi gioăng để đảm bảo hiệu quả làm kín.
Bộ truyền động:
• Tay quay là bộ truyền động thủ công phổ biến nhất, điều khiển cơ cấu truyền động ren trục van bằng cách xoay tay quay để nâng hạ van. Đối với van cổng đường kính lớn hoặc áp suất cao, thường sử dụng bộ truyền động điện, khí nén hoặc thủy lực để giảm lực vận hành và tăng tốc độ đóng mở. Tất nhiên, đây là một chủ đề khác. Nếu bạn quan tâm, vui lòng tham khảo bài viết.Cần bao nhiêu vòng quay để đóng van bướm?Mất bao lâu?
3. Chi phí
Giá thành của van bướm
Van bướm thường rẻ hơn van cổng. Điều này là do van bướm có chiều dài cấu trúc ngắn, yêu cầu ít vật liệu hơn và quy trình sản xuất tương đối đơn giản. Ngoài ra, van bướm nhẹ hơn, giúp giảm chi phí vận chuyển và lắp đặt. Lợi thế về chi phí của van bướm đặc biệt rõ rệt trong các đường ống có đường kính lớn.
Chi phí của van cổng
Chi phí sản xuất van cổng thường cao hơn, đặc biệt là đối với các ứng dụng đường kính lớn hoặc áp suất cao. Cấu trúc của van cổng phức tạp, và độ chính xác gia công của các tấm cổng và đế van rất cao, đòi hỏi nhiều công đoạn và thời gian hơn trong quá trình sản xuất. Ngoài ra, van cổng nặng hơn, làm tăng chi phí vận chuyển và lắp đặt.
Như có thể thấy từ hình vẽ trên, với cùng một kích thước DN100, van cổng lớn hơn nhiều so với van bướm.
4. Độ bền
Độ bền của van bướm
Độ bền của van bướm phụ thuộc vào vật liệu làm gioăng van và thân van. Đặc biệt, vật liệu làm kín của van bướm có gioăng mềm thường được làm bằng cao su, PTFE hoặc các vật liệu dẻo khác, có thể bị mòn hoặc lão hóa trong quá trình sử dụng lâu dài. Tất nhiên, vật liệu làm kín của van bướm có gioăng cứng được làm bằng vật liệu tổng hợp hiệu suất cao hoặc gioăng kim loại, do đó độ bền được cải thiện đáng kể.
Nhìn chung, van bướm có độ bền tốt trong các hệ thống áp suất thấp và trung bình, nhưng hiệu suất làm kín có thể bị giảm trong môi trường áp suất cao và nhiệt độ cao.
Cũng cần lưu ý rằng van bướm có thể cách ly môi chất bằng cách bọc thân van bằng đế van để ngăn thân van bị ăn mòn. Đồng thời, tấm van có thể được bọc kín hoàn toàn bằng cao su và phủ hoàn toàn bằng flo, giúp cải thiện đáng kể độ bền của van trong môi chất ăn mòn.
Độ bền của van cổng
Thiết kế gioăng đàn hồi của van cổng gặp phải vấn đề tương tự như van bướm, đó là mài mòn và lão hóa trong quá trình sử dụng. Tuy nhiên, van cổng có gioăng kín cứng hoạt động tốt trong môi trường áp suất và nhiệt độ cao. Bởi vì bề mặt làm kín kim loại của van cổng có khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn cao, nên tuổi thọ của nó thường dài hơn.
Tuy nhiên, cánh van cổng dễ bị kẹt bởi các tạp chất trong môi chất, điều này cũng có thể ảnh hưởng đến độ bền của nó.
Ngoài ra, hình dáng và cấu trúc của nó khiến việc tạo lớp lót toàn phần trở nên khó khăn, vì vậy đối với cùng một môi trường ăn mòn, dù được làm hoàn toàn bằng kim loại hay có lớp lót toàn phần, giá thành của nó đều cao hơn nhiều so với van cổng.
5. Điều tiết lưu lượng
Điều chỉnh lưu lượng của van bướm
Van bướm ba lệch tâm có thể điều chỉnh lưu lượng ở các mức độ mở khác nhau, nhưng đường cong đặc tính lưu lượng của nó tương đối phi tuyến tính, đặc biệt khi van gần mở hoàn toàn, lưu lượng thay đổi rất lớn. Do đó, van bướm chỉ phù hợp với những trường hợp yêu cầu độ chính xác điều chỉnh thấp, nếu không, có thể chọn van bi.
Điều chỉnh lưu lượng của van cổng
Van cổng được thiết kế phù hợp hơn cho các thao tác mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn, chứ không phải để điều chỉnh lưu lượng. Ở trạng thái mở một phần, van cổng sẽ gây ra sự nhiễu loạn và rung động của chất lỏng, dễ làm hỏng đế van và cánh van.
6. Lắp đặt
Lắp đặt van bướm
Việc lắp đặt van bướm tương đối đơn giản. Van có trọng lượng nhẹ nên không cần quá nhiều giá đỡ trong quá trình lắp đặt; cấu trúc nhỏ gọn nên đặc biệt phù hợp với những không gian hạn chế.
Van bướm có thể được lắp đặt trên đường ống theo bất kỳ hướng nào (ngang hoặc dọc), và không có yêu cầu nghiêm ngặt nào về hướng dòng chảy trong đường ống. Cần lưu ý rằng trong các ứng dụng áp suất cao hoặc đường kính lớn, cánh van bướm phải ở vị trí mở hoàn toàn trong quá trình lắp đặt để tránh làm hỏng gioăng.
Lắp đặt van cổng
Việc lắp đặt van cổng phức tạp hơn, đặc biệt là các van cổng đường kính lớn và kín khít. Do trọng lượng lớn của van cổng, cần có các biện pháp hỗ trợ và cố định bổ sung trong quá trình lắp đặt để đảm bảo sự ổn định của van và an toàn cho người lắp đặt.
Van cổng thường được lắp đặt trên các đường ống nằm ngang, và cần phải xem xét hướng dòng chảy của chất lỏng để đảm bảo lắp đặt chính xác. Ngoài ra, hành trình đóng mở của van cổng khá dài, đặc biệt là đối với van cổng trục nâng, và cần phải chừa đủ không gian để vận hành tay quay.
7. Bảo trì và sửa chữa
Bảo trì van bướm
Van bướm có ít bộ phận hơn và dễ tháo lắp, do đó dễ bảo trì hơn. Trong quá trình bảo trì hàng ngày, chủ yếu kiểm tra sự lão hóa và mài mòn của tấm van và đế van. Nếu phát hiện vòng đệm bị mòn nghiêm trọng, cần phải thay thế kịp thời. Do đó, chúng tôi khuyến nghị khách hàng nên mua van bướm có gioăng mềm có thể thay thế. Nếu độ phẳng và độ hoàn thiện bề mặt của tấm van khó đạt được hiệu quả làm kín tốt, cũng cần phải thay thế.
Ngoài ra, cần có sự bôi trơn cho trục van. Bôi trơn tốt giúp đảm bảo tính linh hoạt và độ bền của van bướm khi vận hành.
Bảo trì van cổng
Van cổng có nhiều bộ phận và khó tháo lắp, đặc biệt là trong các hệ thống đường ống lớn, nơi khối lượng công việc bảo trì rất lớn. Trong quá trình bảo trì, cần đặc biệt chú ý xem cửa van có nâng hạ trơn tru hay không và liệu có vật lạ nào trong rãnh của thân van hay không.
Nếu bề mặt tiếp xúc giữa đế van và van bị trầy xước hoặc mòn, cần phải đánh bóng hoặc thay thế. Tất nhiên, việc bôi trơn trục van cũng rất cần thiết.
Việc bảo dưỡng gioăng làm kín cần được chú trọng hơn so với van bướm. Gioăng làm kín của van cổng được sử dụng để bịt kín khe hở giữa trục van và thân van, ngăn không cho môi chất rò rỉ ra ngoài. Sự lão hóa và mài mòn của gioăng làm kín là những vấn đề thường gặp ở van cổng. Trong quá trình bảo dưỡng, cần thường xuyên kiểm tra độ kín của gioăng và điều chỉnh hoặc thay thế nếu cần thiết.
8. Kết luận
Tóm lại, van bướm và van cổng đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng về hiệu suất, chi phí, độ bền, điều chỉnh lưu lượng và lắp đặt:
1. Nguyên lý: Van bướm có tốc độ đóng mở nhanh và phù hợp với các trường hợp đóng mở nhanh; van cổng có thời gian đóng mở lâu hơn.
2. Cấu tạo: Van bướm có cấu tạo đơn giản, còn van cổng có cấu tạo phức tạp hơn.
3. Chi phí: Van bướm có chi phí thấp hơn, đặc biệt là đối với các ứng dụng đường kính lớn; van cổng có chi phí cao hơn, đặc biệt là đối với các ứng dụng áp suất cao hoặc yêu cầu vật liệu đặc biệt.
4. Độ bền: Van bướm có độ bền tốt hơn trong hệ thống áp suất thấp và trung bình; van cổng hoạt động tốt trong môi trường áp suất và nhiệt độ cao, nhưng việc đóng mở thường xuyên có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của chúng.
5. Điều chỉnh lưu lượng: Van bướm thích hợp cho việc điều chỉnh lưu lượng thô; van cổng thích hợp hơn cho hoạt động mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn.
6. Lắp đặt: Van bướm dễ lắp đặt và phù hợp với cả đường ống nằm ngang và thẳng đứng; van cổng phức tạp hơn khi lắp đặt và chỉ thích hợp cho đường ống nằm ngang.
7. Bảo trì: Việc bảo trì van bướm tập trung vào sự mài mòn và lão hóa của đĩa van và đế van, cũng như việc bôi trơn trục van. Ngoài ra, van cổng cũng cần bảo trì gioăng làm kín.
Trong thực tế ứng dụng, việc lựa chọn van bướm hoặc van cổng cần được xem xét toàn diện dựa trên điều kiện và yêu cầu làm việc cụ thể để đảm bảo hiệu suất và tính kinh tế tốt nhất.