Van điều áp là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng van điều áp

Van điều áp là một bộ phận không thể thiếu để làm giảm áp suất nhất là trong hệ thống khí nén, đường ống nước, khí gas,... Ngày nay, van giảm áp-điều áp được sử dụng rộng rãi không chỉ trong công nghiệp mà còn được ứng dụng vào đời sống hàng ngày. Cùng mình tìm hiểu về loại van này nhé.

Van điều áp là gì?

Như chúng ta đã biết, áp suất đóng vai trò quan trọng và là yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc, năng suất và tuổi thọ. Chính vì thế, việc cân chỉnh sao cho áp suất phù hợp, đáp ứng yêu cầu là vấn đề quan tâm hàng đầu của nhiều người, đặc biệt là nhân viên kỹ thuật, kỹ sư.

Sử dụng van giảm áp, điều áp là một trong những giải đáp được gợi ý nhiều nhất. Van điều áp hay còn được nhiều người gọi là van giảm áp, van ổn áp. Thiết bị này có chức năng chủ yếu là giảm áp suất đầu vào của dòng lưu chất cho đến khi đạt được một thông số nhất định, an toàn và phù hợp.

Một hệ thống đơn giản hay phức tạp đều có những đường ống dẫn lưu chất phân chia nhánh, gấp khúc hoặc phân chia các ống nhỏ. Chính vì thế mà lắp van ổn áp bảo vệ đường ống, không bị nổ hoặc vỡ khi lưu chất dồn về đột ngột.

Bên cạnh đó, van điều chỉnh áp suất còn thực hiện nhiệm vụ duy trì áp suất tại mức áp đã được điều chỉnh trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống.

Thông thường, một van điều chỉnh áp cơ bản sẽ có thiết kế đơn giản với các bộ phận: Đồng hồ đo áp suất, núm vặn hoặc núm nhấn để điều chỉnh, màng, lò xo. Tùy vào mỗi hãng sản xuất mà van sẽ có mẫu mã, kiểu dáng khác nhau.

Người ta có thể kế hợp: van giảm áp, bộ cảm biến, các bộ hạn chế áp suất để thực hiện tốt nhiệm vụ điều chỉnh áp suất.

Cấu tạo van điều áp

Cấu tạo của một van giảm áp sẽ bao gồm 2 dạng cụ thể như sau:

1. Dạng đầu ra và đầu vào

Dạng này sẽ bao gồm các bộ phận như pistong, lò xo, vít xoay chiều, cửa van, thân van, ống dẫn áp suất.

• Phần tử điều khiển dạng ống trượt : luôn ở vị trí cố định đóng tại cửa ra
• Lò xo điều chỉnh áp lực áp lên ống trượt
• Vít điều chỉnh áp lực đặt đè trên lò xo điều chỉnh áp
• Cửa vào của áp suất P1
• Cửa ra của áp suất P2

2. Dạng ổn áp

Dạng này thì tương tự như dạng trên nhưng có đặc điểm riêng là giữa áp suất tại cửa van không phụ thuộc vào tác động của áp suất hoặc lưu chất đi qua van. Dạng van này được chia ra làm 2 kiểu đó là kiểu tác động trực tiếp và kiểu tác động gián tiếp.

Kiểu tác động trực tiếp

Kiểu tác động trực tiếp sẽ bao gồm các bộ phận như thân van, pistong điều khiển, lò xo, núm điều chỉnh, rãnh nối

• Vỏ van
• Bộ điều khiển van
• Lò xo áp lực van
• Vít điều chỉnh áp lực gắn ngay trên đầu lò xo áp lực
• Rảnh nối khoang dưới và đầu ra áp lực P2
• Thùng chứa tại đầu trên có rãnh kết nối từ đầu lò xo
• Đầu vào và đầu ra được ký hiệu bằng P1 và P2

Kiểu tác động gián tiếp

Van chính gồm ống trượt có dạng trụ với các đoạn có kích thước khác nhau, lò xo cố định với độ cứng nhỏ, thân van có các rãnh nối các khoang chứa với cửa ra, trên ống trượt cũng có rãnh nối giữa các khoang. Van phụ có dạng bi trượt, gồm bi điều khiển, lò xo phụ, vít điều chỉnh lò xo.

• Ống trượt là điều khiển chính
• Lò xo áp lực
• Vít điều khiển lò xo áp lực
• Lò xo áp lực chịu sự điều khiển từ vít điều khiển
• Bi trượt bộ phận điều khiển phụ
• Khoang chứa trên
• Khoang chứa giữa
• Khoang chứa dưới
• Rảnh nối giữa ống trượt
• Khoang chứa thông với đầu vào P1
• Khoang chứa thông với đầu ra P2

Chức năng của van giảm áp – điều áp

Chức năng của van giảm áp là để giới hạn áp lực đầu ra của hệ thống đường ống nước và khí. Van giảm áp hoạt động dựa trên nguyên lý khác biệt về trọng lượng do nước tạo ra trên đĩa đệm (B) và trên piston (A). Trong thực tế mỗi bar áp suất (14,5 PSI) tương đương khoảng 1 kg/cm2 ( 14,2 Ib/in2).

Có hai dao động trái ngược nhau có cùng trọng lượng nhưng khác nhau về áp lực. Để điều chỉnh áp lực đầu ra ta phải có sự tác động của lò xo (C) hoạt động cùng chiều với chiều nước ở phía đầu vào của van. Do có trọng lượng đối xứng và áp lực lớn hơn lên piston nên làm cho van giảm áp đóng lại.

Chức năng của đĩa đệm bằng thép không gỉ. Đĩa đệm bằng thép không gỉ (B) đảm bảo cho van giảm áp hoạt động được bền hơn. Trong trường hợp nước có cặn bẩn không được loại bỏ hết trong quá trình lọc nếu đĩa đệm bằng đồng sẽ bị ăn mòn do tốc độ làm việc cao trong quá trình đóng mở.

Vì vậy với đĩa đệm làm bằng thép không gỉ sẽ rất quan trọng cho van giảm áp trong trường hợp van phải hoạt động trong điều kiện nước không được hoàn toàn sạch.

Phân loại van điều áp

Cũng giống như những thiết bị khác khi van giảm áp có rất nhiều loại khác nhau. Chính vì thế mà việc phân loại thiết bị này rất cần thiết để giúp người dùng xác định nhanh và chính xác.

Dựa trên đặc điểm dòng lưu chất và môi trường làm việc, ta có 3 loại: Van giảm áp khí nén, nước, thủy lực.

1. Van điều áp khí nén

Để vận hành một hệ thống khí nén an toàn thì người ta sẽ phải sử dụng thiết bị để điều chỉnh áp suất. Van khí nén là linh kiện cơ cấu của hệ thống dập, trạm nguồn khí nén… Nó thực hiện chức năng chính là: Điều chỉnh áp suất trong hệ thống sao cho áp luôn ở mức an toàn mà người dùng đã cài đặt sẵn.

Nếu hệ thống khí nén gặp phải tình huống mà áp suất ở đầu vào tăng vượt quá mức quy định thì sử dụng van giảm áp chính là giải pháp đem lại hiệu quả tức thì. Mỗi một bộ van chỉnh áp sẽ có 1 đồng hồ đi kèm. Đồng hồ sẽ đo và hiển thị áp suất thực tế.

Dựa trên áp giảm hoặc tăng cao mà người kỹ thuật viên sẽ có hướng xử lý thích hợp. Cụ thể ở đây đó là tác động lên núm xoay cho đến khi đạt được áp suất ổn định.

Điều áp khí nén có thể hoạt động độc lập, riêng lẻ hoặc cũng có thể kết hợp với lọc nước để hình thành bộ lọc đôi hoặc kết hợp với lọc và bình dầu để tạo nên bộ lọc ba đa chức năng.

Với nhu cầu thực tế ngày càng tăng, hầu hết các hãng sản xuất khí nén đều phát triển dòng sản phẩm này để đáp ứng người dùng. Mọi người có thể lựa chọn: Điều áp STNC đến từ Trung Quốc, SMC của Nhật Bản, SKP hay Parker của Hàn Quốc… là những thương hiệu uy tín.

2. Van điều áp thủy lực

Một van giảm áp thủy lực chuẩn luôn được kỹ sư quan tâm bởi vì họ có thể trích nhỏ áp suất để phục vụ cho nhiều mục đích cùng lúc, bảo vệ hệ thống không xảy ra trường hợp quá áp, đảm bảo áp suất làm việc an toàn, ổn định, điều chỉnh áp theo từng giai đoạn làm việc tương ứng.

Van giảm áp thủy lực có cấu trúc bao gồm: nắp chụp, lò xo, chốt hãm, thân van, buồng van. Loại điều áp tốt sẽ có thân van làm từ chất liệu đồng, hợp kim cứng để vừa có thể chống oxi hóa lại chống va đập cũng như tăng tuổi thọ nếu làm việc trong môi trường thay đổi.

Những yếu tố giúp bạn xác định được đó có phải là van phù hợp với mình hay không: áp suất min, áp suất max, tốc độ và lưu lượng dòng chất, vị trí lắp, cỡ size và kích thước ren…

3. Van điều áp nước

Tương tự như với hệ thống thủy lực, hệ thống nước rất cần một van điều chỉnh áp suất nước để có thể điều khiển áp lực của dòng nước ở đầu ra.

Cơ chế hoạt động của van này đó là: Khi áp lực nước tăng cao thì bộ điều chỉnh của van sẽ tự động mở để đảm bảo cho áp lực của đường ống, thiết bị về mức an toàn.

Van điều chỉnh áp nước còn có tên gọi khác là: Van chỉnh áp nước, van giảm áp nước, van điều chỉnh áp suất nước, van giảm áp cấp nước…

Ngoài ra, người ta phân van giảm áp theo chất liệu: Van bằng gang, van bằng inox, van bằng đồng hoặc theo kiểu lắp có van lắp ren, van lắp mặt bích…

4. Van điều áp gas

Van giảm áp gas là thiết bị điều chỉnh áp suất gas về mức đã cài đặt trước giúp cân bằng áp suất để phù hợp với hệ thống gas mà bạn đang dùng.

Van thường được làm bằng chất liệu đồng và ứng dụng chủ yếu trong hệ thống gas, bình gas, bếp gas... Van giảm áp gas còn được gọi bằng nhiều cái tên: Van an toàn gas, van điều chỉnh áp suất gas,...

Sử dụng van giảm áp gas để đảm bảo an toàn, giảm thiểu tình trạng áp suất cao, có khả năng cảnh báo trình trạng áp suất hệ thống gas.

Cơ chế hoạt động của van giảm áp gas là khi vặn núm gas lò xo sẽ nén lại theo góc độ bạn muốn cài đặt. Lúc này khí gas sẽ đi vào buồng chứa có đệm cao su làm giảm lượng khí gas, đồng thời làm chậm tốc độ khí gas và truyền vào hệ thống gas cần sử dụng.

Nguyên lý hoạt động của van điều áp

Cần phải hiểu nguyên lý hoạt động của van điều chỉnh áp lực khí nén điều này không chỉ giúp cho việc lựa chọn van dễ dàng mà còn giúp việc lắp đặt, sử dụng cũng như sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị được tốt hơn, nhanh hơn và chính xác hơn.

1. Van điều áp (bộ điều chỉnh) một giai đoạn

Khi chúng ta dẫn áp suất cao đi đến cửa vào của bộ điều tiết. Khí đi vào bên trong van dưới sự điều khiển của van kim. Áp suất tăng sẽ dẫn đến màng ngăn bị đẩy lên và đóng cửa van lại, ngăn không cho khí vào thêm.

Đồng hồ đo áp suất được lắp để đo và hiển thị mức áp. Nếu khí được dẫn ra ở cửa ra, áp suất giảm và màn ngăn trở lại vị trí ban đầu. Van sẽ mở để khí nén được dẫn vào làm cân bằng áp suất giữa lò xo và cửa ra. Áp suất sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào việc điều chỉnh lò xo bằng núm vặn hoặc tay cầm.

Để có thể chống lại lực của lò xo thì ta cần có áp suất vào và áp suất ra giữ tổ hợp quạt, màng tại vị trí khép kín.

Trường hợp áp giảm thì nó sẽ cho lượng khí nhiều hơn, áp cao hơn trong buồng thoát để đạt được áp suất cân bằng. Áp suất của bình cung cấp thấp, áp suất ở cửa vào thấp thì áp suất của cửa ra tăng. Nếu áp suất được cung cấp thấp hơn, áp suất của áp thấp hơn có thể đạt được mức thiết lập lò xo.

2. Van điều áp (bộ điều chỉnh) hai giai đoạn

Bộ điều chỉnh hai giai đoạn chính là 2 bộ điều chỉnh 1 giai đoạn. Nó sẽ thực hiện việc giảm áp suất dần theo 2 giai đoạn, không thực hiện 1 giai đoạn như loại ở trên.

Ở giai đoạn đầu, nó làm giảm áp lực của khí trước khi đến giai đoạn trung gian. Khí nén ở mức áp suất đó sẽ đi vào giai đoạn thứ 2.

Khí, gas sẽ đạt mức áp suất làm việc khi nó được đặt bởi 1 nút điều chỉnh gắn vào màng.

Bộ điều chỉnh áp suất 2 giai đoạn sẽ có 2 van an toàn nên khách hàng hoàn toàn có thể an tâm bởi sẽ không có áp suất nào dư thừa dẫn đến hiện tượng nổ. Khách hàng cần phải điều chỉnh momen xoắn một cách thường xuyên. Nếu áp lực giảm, áp suất ở cửa ra tăng thì việc cần làm là điều chỉnh momen xoắn.

Trong van điều chỉnh áp suất 2 giai đoạn, nếu áp suất giảm thì sẽ có sự bù đắp tự động.

Nếu bộ điều chỉnh áp 1 giai đoạn dùng cho đường ống dẫn, xi lanh thì bộ điều chỉnh áp suất 2 giai đoạn có thể dùng cho xi lanh và nhiều thiết bị khác trong hệ thống.

Ứng dụng của van điều áp

1. Máy nén khí

Máy nén khí là loại máy thông dụng hiện nay. Nó không chỉ sử dụng trong công nghiệp mà còn dùng trong sản xuất thủ công nghiệp và đời sống để vệ sinh máy móc, vệ sinh công nghiệp, làm khô xe máy sau khi rửa, thổi vụn gỗ và đặc biệt có thể ứng dụng trong các phòng mạch nha khoa.

Van điều chỉnh áp máy nén khí giúp điều chỉnh chính xác mức áp suất theo nhu cầu và giới hạn được áp lực của đầu khí ra sao cho phù hợp với từng công việc cụ thể của máy nén khí theo yêu cầu của người dùng. Việc kiểm soát cần thiết để áp lực khí nén không làm hư hỏng thiết bị.

Vì vậy mà van điều chỉnh áp suất khí nén đã trở thành một thiết bị luôn được mua và dùng kèm với máy nén khí.

Ngoài máy nén khí thì van giảm áp còn được dùng trong các máy bơm mỡ, máy phun bọt tuyết để rửa xe, hệ thống đường ống dẫn khí nén.

2. Máy bay

Không chỉ riêng khí nén mà trên một chiếc máy bay hành khách hoặc vận tải hàng hóa có sự xuất hiện của rất nhiều thiết bị khí nén.

Một van ổn áp riêng lẻ hay một bộ điều chỉnh áp suất thường được lắp trong các hệ thống áp suất dẫn sóng hay hệ thống nước uống của máy bay, ca bin buồng lái điều khiển hay áp suất của con lật.

Van điều chỉnh áp hiệu quả, ổn định sẽ góp phần vào việc điều khiển máy bay dễ dàng hơn, an toàn bay và đảm bảo tốc độ di chuyển theo hành trình tốt.

3. Không gian vũ trụ

Đông cơ đẩy tên lửa, hệ thống ACS (hệ thống kiểm soát), các hệ thống RCS hay còn gọi là kiểm soát phản ứng đều sử dụng van ổn áp nói chung và các thiết bị kiểm soát áp lực. Với những môi trường có chất lỏng ăn mòn, nhiệt độ cao, áp lực lớn thì điều này là vô cùng cần thiết.

4. Giảm áp lực nước

Với các hệ thống nước phục vụ cho sản xuất công nghiệp hay hệ thống cấp nước sinh hoạt ngầm, hệ thống nước thải, hệ thống làm mát hay phòng cháy chữa cháy thì áp lực hay áp suất rất quan trọng.

Nước sẽ tự xâm nhập vào các thiết bị sử dụng nước: van, bơm… với áp suất thay đổi liên tục. Tuy nhiên, điều mà con người cần làm đó là giữ áp suất ở mức cố định và trong phạm vi an toàn nhất. Và họ đã lựa chọn van điều chỉnh áp suất nước.

5. Công nghiệp khai thác mỏ

Ngày nay, trong một số máy móc dùng để khai thác khoáng sản, luyện kim có sử dụng thiết bị khí nén mà cụ thể là van giảm áp.

Với các hầm mỏ khoáng sản nằm sâu trong lòng đất thì áp suất sẽ tăng dần, tỉ lệ thuận với độ sâu. Nếu không có van giảm áp thì áp lực vỡ đường ống hoặc ảnh hưởng tới các thiết bị khác.

Các van điều chỉnh áp lắp trong hệ thống nước cần đảm bảo đúng vị trí, đúng khoảng cách để có thể phát huy tác dụng tối đa.

Ngoài ra, dựa vào độ chính xác cao khi vận hành, vệ sinh và tuyệt đối an toàn mà van còn được lắp đặt và sử dụng cho các dây chuyền khí nén phục vụ sản xuất thuốc và thiết bị y tế, chế biến thực phẩm, sản xuất đồ uống và nước giải khát.

Tùy vào yêu cầu công việc cũng như đặc điểm của dây chuyền mà khách hàng có thể lựa chọn những van có kích cỡ, hình dáng khác nhau. Điều cần phải chú ý đó là hãng sản xuất, thời gian bảo hành, độ bền trung bình của van giảm áp.

Những hư hỏng thường gặp đối với van điều áp và cách khắc phục

1. Sử dụng van giảm áp kém chất lượng

Để tiết kiệm chi phí, rất nhiều người sử dụng các loại van giảm áp chất lượng kém từ Trung Quốc không có tên tuổi, độ tin cậy thấp. Điều này dẫn đến thời gian thay thế nhanh hơn định kỳ, gây dừng hoạt động và ảnh hưởng tới quá trình sản xuất

Các loại van điều áp được làm với chất liệu rẻ tiền để bán với giá rẻ hơn. Vì vậy mà khả năng chịu nhiệt kém, đĩa van hoặc seat và ring kém dễ gây sứt mẻ hay làm kín không tốt. Do đó tuổi thọ van giảm, áp suất điều chỉnh không đạt mong muốn.

Cách khắc phục là bạn nên tìm hiểu kỹ trước khi mua máy giảm áp, cần lựa chọn những sản phẩm uy tín, chất lượng, có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng.

2. Sử dụng van giảm áp không đúng

Việc sử dụng van giảm áp sai gây ra hư lò van. Hay việc lắp lọc Y kém chất lượng dẫn đến bụi và cạn gây kẹt đĩa, gây cong vênh đĩa dẫn đến hư hỏng. Các loại cặn trong đường ống là nguyên nhân thường gây cong đĩa van.

Xử lý vấn đề này bằng lọc có đường kính lỗ nhỏ hơn. Đồng thời vệ sinh đường ống định kỳ theo thời gian sử dụng

3. Nước ngưng gây hư van giảm áp

Nước ngưng trong đường ống gây nên búa nước đường hơi làm hư hỏng van.

Cách khắc phục là nên lắp bộ tách nước trên đường ống chính và bẫy hơi để lấy nước ngưng ra.

Hy vọng bài viết trên đây cung cấp những thông tin hữu ích cho bạn có thể lựa chọn mua van điều áp như mong muốn.