Van điều áp

Muốn hệ thống làm việc ổn định và có năng suất cao thì áp suất phải được đảm bảo luôn ở trong phạm vi an toàn. Vì thế mà người ta đã lắp đặt các van điều áp. Hiện nay, đó là phương án có giá thành thấp, dễ lắp đặt và sử dụng, hiệu quả tốt.

Van điều áp là gì?

Trong mọi hệ thống dù là khí nén, nước hay thủy lực thì áp suất là 1 yếu tố vô cùng quan trọng, nó ảnh hưởng đến chất lượng, năng suất công việc và cả độ an toàn nữa.

Vì thế mà việc quan tâm đến áp suất luôn khiến nhiều người quan tâm. Biện pháp đơn giản, chi phí thấp để cân chỉnh áp lực trong hệ thống được các kỹ sư lựa chọn đó là dùng các van điều áp.

Van điều áp hay gọi là van ổn áp, van giảm áp có chức năng giảm áp suất của lưu chất sao cho áp suất đầu ra luôn nhỏ hơn áp lực đầu vào, giảm áp đến khi áp về lại mức an toàn, 1 thông số xác định theo như thiết kế.

Trong công nghiệp, bên cạnh hệ thống phức tạp thì có những hệ thống nhỏ tuy nhiên, nhìn chúng thì chúng đều có có những đường ống dẫn chất gấp khúc, phân nhánh thành nhiều ống nhỏ. Nếu không lắp các van chỉnh áp tại các vị trí khác nhau để bảo vệ đường ống thì chắc chắn sẽ xảy ra sự cố bị nổ, vỡ lúc lưu chất đột ngột dồn về.

Không chỉ có chức năng giảm áp mà nó còn giúp duy trì 1 mức áp suất nhất định cho toàn bộ quá trình vận hành của hệ thống.

Mỗi một hãng sản xuất sẽ có 1 thiết kế sản phẩm riêng nhưng cấu tạo chung vẫn cơ bản gồm: Núm nhấn hoặc vặn chỉnh áp, màng, lò xo, thân vỏ, đồng hồ đo áp.

Thiết bị có thể hoạt động riêng lẻ hoặc kết hợp thêm với cảm biến, các bộ hạn chế áp suất để thực hiện tốt nhiệm vụ điều chỉnh áp suất theo yêu cầu.

Cấu tạo van giảm áp

Một van chỉnh áp hoàn thiện sẽ gồm nhiều bộ phận được lắp ráp lại với nhau như: Van chính, cửa đầu vào, cửa đầu ra, lò xo nén, tay vặn điều chỉnh.

Trong đó, lò xo nén có vai trò quan trọng đối với việc chỉnh áp lực.

Hầu hết các van điều áp đều được làm từ kim loại: Đồng, inox, thép… một số loại bằng nhựa để có thể làm việc trong môi trường hóa chất, ăn mòn cao.

Phân loại van điều áp

Theo kiểu tác động

Van ổn áp có 2 kiểu tác động chính đó là:

Trực tiếp

Van điều chỉnh áp suất loại trực tiếp được cấu tạo gồm: Ống trượt, lò xo, thùng chứa, tay vặn chỉnh, vỏ van…

Quá trình hoạt động của nó diễn ra tuần tự theo 1 nguyên lý: Ở vị trí lúc ban đầu, các van chỉnh áp được mở 1 cách an toàn. Nhân viên kỹ thuật sẽ dùng tay vặn để điều chỉnh độ rộng của cửa sao cho kích thước hợp lý và làm áp suất ở mức ổn định. Áp suất ở đầu ra lúc này sẽ tỉ lệ thuật với áp suất ở bên trong khoang nối. Khi áp tăng thì cả hai sẽ đều tăng. Lúc áp lực tăng, ống trượt bị đẩy đi lên, kích thước cửa ra giảm, áp đầu ra giảm. Khi áp suất giảm kéo theo ống trượt sẽ đi xuống, diện tích cửa ra tăng, áp lực tăng lên. Quá trình như vậy sẽ liên tục lặp đi lặp lại với mục đích là làm áp luôn ở mức ổn định, an toàn theo yêu cầu.

Gián tiếp

Van ổn áp gián tiếp thì cấu tạo có đôi chút khác biệt so với van trực tiếp: Lò xo cố định, ống trượt, núm xoay, khoang, rãnh, khoang nối, điều khiển phụ…

Lò xo có áp lực lớn hơn áp lực vào thì ống trượt sẽ không thay đổi vị trí. Các khoang sẽ có áp lực bằng với áp lực vào, khí nén đi qua van 1 cách tự động.

Nếu lò xo có giá trị áp lực lớn hơn áp lực đầu vào thì van phụ sẽ phải mở cửa và tạo ra 1 dòng chảy lưu chất qua rãnh trên của ống trượt. Áp lực trong khoang sẽ giảm, ống trượt nâng lên. Lặp tại tuần hoàn quá trì này sẽ giúp ống trượt dạo động lên xuống, qua lại tại vị trí thiết lập vì vậy mà không thay đổi áp lực đầu ra.

Theo ứng dụng

Tùy theo từng ứng dụng cụ thể mà người ta phân thành:

Van điều áp khí nén

Đối với 1 hệ thống khí nén thì van điều áp là 1 thiết bị cơ cấu, 1 phần không thể thiếu.

Nhiệm vụ của các van là điều chỉnh áp suất của khí nén sao cho nó luôn nằm trong phạm vi an toàn cho vận hành.

Trong suốt 1 thời gian dài làm việc thì chắc chắn hệ thống của chúng ta sẽ gặp tình trạng áp suất ở tăng cao và vượt mức cho phép. Lắp đặt van điều áp chính là phương pháp đơn giản, hiệu quả. Van thường được thiết kế kèm với 1 đồng hồ đo hiển thị áp suất. Nhờ những thông số của đồng hồ đo mà người dùng có thể điều chỉnh núm vặn để áp suất về đúng với với mức đã cài đặt.

Đối với hệ thống khí, van điều áp có thể hoạt động độc lập riêng lẻ hoặc có thể kế hợp với bình dầu để tạo thành các bộ lọc đôi hoàn chỉnh.

Van điều chỉnh áp suất khí nén được phân chia theo hãng sản xuất, ví dụ như: STNC, Festo, Airtac, SMC… Với nhu cầu ngày càng cao của thị trường thì hầu hết các hãng hiện nay đều nghiên cứu và phát triển bộ chỉnh áp có kích thước nhỏ, cấu trúc đơn giản, chất liệu nhẹ nhưng bền bỉ, cứng cáp, ren được gia công tỉ mỉ và chính xác.

Van điều áp thủy lực

Hệ thống thủy lực luôn đảm nhận các công việc nặng nhọc, có áp lực cao và làm việc liên tục. Chính vì thế mà yêu cầu hàng đầu của hệ thống này đó là không quá áp. Không quá áp để đảm bảo áp lực chuẩn khi làm việc, để chỉnh cho phù hợp với từng yêu cầu, trích áp lực để thực hiện nhiều mục đích khác nhau cùng 1 lúc.

Van giảm áp dùng cho hệ thống thủy lực sẽ có nhiều điểm khác với van dùng cho khí nén. Cấu tạo của nó gồm thân van, màng, piston, nắp chụp, khoang buồng, chốt hãm, lò xo…

Thân của van để phù hợp với môi trường làm việc, các hãng hay chọn vật liệu là đồng, inox. Vì nó có độ cứng, chắc, và chống ăn mòn, oxi hóa tốt.

Ngoài áp lực tối đa, áp lực tối thiểu, tính chất lưu chất, lưu lượng chất lỏng thì người mua còn cân nhắc thêm vị trí lắp, cỡ size, chất liệu thân van… để có thể tìm được thiết bị phù hợp.

Van điều áp nước

Van điều chỉnh áp suất nước được sử dụng nhiều tại các hệ thống xử lý nước thải, nhà máy cấp nước sinh hoạt, các trạm bơm phục vụ tưới tiêu, hệ thống nước của tòa nhà cao tầng…

Thiết bị có chức năng điều chỉnh áp lực của dòng nước sao cho áp ở đầu ra luôn nhỏ hơn so với áp lực đầu vào và nằm trong phạm vi an toàn, không gây quá áp thiết bị, ảnh hưởng đến hệ thống.

Nguyên lý hoạt động của van giảm áp

Chức năng của van giảm áp chúng tôi đã nói ở phần trên. Tuy nhiên 1 số khách hàng vẫn cho rằng, thiết bị này có chức năng tăng áp nhưng van lại không có chức năng đó. Nó chỉ có thể chỉnh từ áp lực cao xuống áp lực thấp.

Thiết bị này sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như: Áp lực đầu ra, áp lực đầu vào, không gian bên trong của buồng chứa, thanh trượt.

Muốn van mang lại hiệu quả khi đảm bảo cho áp suất đầu ra không thể cao hơn áp suất đầu vào thì người mua cần nắm được nguyên lý làm việc cơ bản của nó.

Van chỉnh áp một giai đoạn

Quá trình làm việc của van sẽ có 1 giai đoạn. Khi áp suất cao đi vào qua cửa van vào đến điều áp, lượng khí nén này sẽ tác động đến màng của van làm đóng van và ngăn chặn không cho dòng khí này đi qua van.

Tại cửa ra của thiết bị có 1 đồng hồ đo áp lực. Khí nén đi ra ở cửa van thì áp lực ở bên trong thân van sẽ giảm và màng ngăn mở. Van vẫn sẽ mở cửa để khi đi vào cho đến lúc xuất hiện sự cân bằng giữa áp ra và lò xo thông qua việc người dùng điều chỉnh núm vặn hoặc cầm tay.

Lúc này, nếu áp lực của khí nén giảm đi, áp lực khí đầu ra tăng, áp lực ra thấp thì áp suất sẽ giảm.

Nếu áp lực của khí nén được cấp giảm, van sẽ cho khí đi vào buồn nhiều hơn. Mục đích đó là tạo ra sự cân bằng áp.

Van chỉnh áp hai giai đoạn

Thiết bị này thì quá trình giảm áp lực sẽ có 2 giai đoạn:

+ Ở giai đoạn đầu thì áp lực của khí nén khi vào van sẽ giảm.

+ Ở giai đoạn 2, nút điều chỉnh sẽ gắn với màng van để đóng hoặc mở van.

Loại bộ điều chỉnh áp 2 giai đoạn này có cấu tạo phức tạp hơn nên thích hợp cho những hệ thống lớn, nhiều thiết bị: xi lanh, van, động cơ. Bởi vì trong thiết kế của nó có 2 van an toàn nên áp lực không thể quá cao, giảm tình trạng áp dư thừa. Bên cạnh đó, nó còn chống nổ tốt và khi áp suất giảm thì nó có thể bù áp một cách tự động.

Ứng dụng của van điều áp

Một số ứng dụng của van ổn áp chúng tôi liệt kê dưới đây sẽ giúp các bạn hình dung được những công việc mà thiết bị này tham gia.

Máy nén khí

Nhắc đến máy nén khí chắc cũng đã không còn xa lạ với chúng ta nữa. Máy nén là thiết bị được dùng trong sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp và 1 số hoạt động đời sống khác của con người.

Máy nén dùng để xì khô chỗ ẩm, vệ sinh máy móc công nghiệp, thổi bụi bẩn, vụn gỗ và làm khô xe ô tô, xe máy sau khi rửa… Ngoài ra, nó còn dùng trong các phòng khám nha khoa. Với thiết bị này, con người có thể di chuyển tại nhiều vị trí và làm được nhiều công việc.

Nhờ có van điều áp mà các máy nén khí có thể điều chỉnh được mức áp lực chính xác theo yêu cầu và giới hạn đã đặt tại đầu ra của khí. Nó phù hợp với từng hệ thống, từng công việc cụ thể mà con người mong muốn. Kiểm soát được mức áp lực để an toàn và không làm thiết bị hư hỏng do áp lực khí nén là điều mà thiết bị này làm được.

Đó cũng là lý do mà van điều chỉnh áp lực khí nén luôn đi kèm với máy nén khí. Tất nhiên, trong hệ thống khí thì ngoài dùng cho máy nén nó còn dùng cho máy bơm bỡ, đường ống dẫn khí từ nguồn về, máy phun bọt tuyết trong gara ô tô.

Máy bay

Máy bay là 1 phương tiện vận tải người và hàng hóa lớn, trong hệ thống máy móc của nó thì ngoài khí nén bao giờ cũng xuất hiện bộ điều chỉnh áp lực.

Nó là 1 thiết bị khí nén, được lắp trực tiếp trong hệ thống áp lực dẫn song, ca bi buồng lái, hệ thống nước uống, bộ điều chỉnh áp của con lật. Dù là 1 van riêng lẻ hay 1 bộ điều áp nhiều thành phần thì nó hoạt động tốt sẽ giúp điều khiển máy bay được an toàn, dễ dàng và đạt được tốc độ di chuyển tốt nhất.

Công nghiệp khai thác mỏ

Khai thác khoáng sản ngày nay ứng dụng nhiều máy móc để tăng năng suất, sản lượng và giảm sức lực của nhân công.

Những hầm than, hầm boxit, hầm vàng… luôn luôn nằm sâu trong lòng đất. Mà khi con người càng khai thác xuống sâu lòng đất thì áp lực sẽ dần tăng. Áp lực sẽ tỉ lệ với độ sâu của hầm. Và trong những thiết bị, máy móc mà con người sử dụng luôn có các thiết bị khí nén, van điều chỉnh áp.

Các van này sẽ được lắp trên đường ống, đúng khoảng cách và vị trí để mang lại hiệu quả cao. Nếu không có van này, áp lực tăng cao sẽ gây vỡ đường ống, nguy hiểm đến thợ và công nhân đang làm việc.

Hàn, cắt kim loại

Trong công việc hàn xì, cắt kim loại tại các xưởng gia công cơ khí thì cần đảm bảo áp ổn định, cụ thể tại bình nhiên liệu oxi.

Bộ chỉnh áp khí sẽ được lắp để giảm áp suất của bình khi muốn hàn, cắt. Tại đây, nó sẽ có 2 giai đoạn đó là: 1 điều chỉnh và giải phóng khí, 2 điều chỉnh áp suất.

Giảm áp lực nước

Hầu hết các hệ thống phòng cháy, chữa cháy, hệ thống xử lý nước thải, hệ thống cấp nước sinh hoạt, nước… đều trang bị 1 hoặc vài van điều áp bởi vì với nó áp suất quan trọng.

Nước sẽ đi vào các thiết bị sử dụng như: Bơm, van… với áp lực thay đổi. Để hệ thống làm việc tốt thì con người cần đảm bảo áp suất duy trì ở mức cố định và trong khoản an toàn cho phép. Vì vậy mà các van điều chỉnh áp lực nước đã được lựa chọn và sử dụng.

Không gian vũ trụ

Ngày nay, trong những hệ thống như RCS – hệ thống kiểm soát phản ứng, động cơ đẩy tên lửa, hệ thống kiểm soát ACS… phục vụ cho nghiên cứu không gian vũ trụ đều có sự tham gia của van điều áp và những thiết bị kiểm soát áp suất khí nén.

Đặc biệt, những môi trường có nhiệt độ cao, áp lực lớn thì việc kiểm soát được mức áp là điều cực kỳ cần thiết.

Do khí nén là 1 tài nguyên sạch, an toàn, van giảm áp chính hãng có độ chính xác cao nên nó còn được dùng trong các dây chuyền sản xuất của nhà máy dược, thiết bị y tế hay nhà máy thực phẩm, nước uống đóng chai, bia rượu…

Mỗi một công việc sẽ có 1 yêu cầu riêng, đặc điểm riêng nên việc lựa chọn van điều áp sẽ phải khác nhau. Ngoài chú ý về kích cỡ, hình dáng, chất liệu vỏ, áp lực… thì người mua còn chú ý đến hãng sản xuất, độ bền, thời gian bảo hành.