Van cổng là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại

Trong hệ thống van thủy lực, van cổng là loại van chính đóng vai trò như “cửa chính” để đóng mở và lưu thông dòng chảy. 

Van cổng là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ra sao? Cùng khám phá với CNSG trong bài viết này nhé!

Van cổng là gì?

Van cổng là loại van công nghiệp có tên tiếng anh là Gate Valve. Loại van này còn được biết đến với các tên gọi khác như van chặn, van cửa. Nhiệm vụ của van cổng là đóng mở dòng lưu chất đi qua 1 vị trí cố định thông qua hoạt động nâng lên hoặc hạ xuống cánh van.

Ngoài ra, van cổng có thể đóng- mở không hoàn toàn để tham gia vào điều tiết lưu chất.

Đặc điểm của van cổng này đó là: Khi mở hoàn toàn, dòng chảy sẽ đi qua hoàn toàn mà không có ảnh hưởng đến lưu lượng hay áp suất. Van được ứng dụng tại nhiều hệ thống khác nhau nhưng nhiều nhất vẫn là cấp thoát nước.

Dòng lưu chất qua van cổng thường khá đa dạng như: nước, khí đốt, dầu, gas, hơi… Ở mỗi dòng chất thì người dùng nên chọn van được làm bằng chất liệu tương ứng để tăng độ bền cho thiết bị.

Đế van thủy lực là gì? Gia công đế van thủy lực theo các bước nào?

Cấu tạo van cổng

Cửa van	Cửa van là bộ phận cho dòng chất qua van và đi vào đường ống. Kích thước của cửa van thường bằng đường kính trong của đường ống dẫn.
Tay van	Bộ phận tay van này sẽ tham gia đóng mở và điều tiết lưu lượng chất qua van. Các tay van này được thiết kế theo kiểu vô lăng và được làm từ những vật liệu tốt: Gang, đồng, thép, inox,… phù hợp với môi trường làm việc.
Thân van	Than van trong cấu tạo của van cổng là bộ phận đóng vai trò quan trọng. Thường thì thân van sẽ được đúc từ các kim loại, hợp kim và được ghép lại từ nhiều mảnh. Và nó sẽ đúc kèm với 2 mặt bích ở 2 đầu, mục đích là để gia tăng khả năng kết nối với đường ống tốt hơn.
Ghế van (ghế đệm)	Ghế van giúp van đóng kín hơn, lực đóng cũng nhẹ nhàng và giảm tác động mạnh gây hỏng thân van.
Trục van hay ty van	Phần trên của trục van nối với vô lăng, phần dưới nối với cánh van để nâng lên, hạ xuống cánh van theo yêu cầu. Bộ phận trục van này chịu áp lực nhiều và thường xuyên nên phải được làm từ kim loại cứng, chống oxy hóa tốt.
Nắp van	Là bộ phận ở phía trên của thân van cổng, bộ phận này có thể tháo rời để bảo dưỡng van. Tùy từng loại van chặn mà nắp van có thể được ghép bằng hàn, ren hay lắp bích.
Cánh van hay đĩa van	Bộ phận này cánh van này được cố định ở phần trên của trục. Trục van sẽ nối với tay van nên khi tác động vặn thì đĩa van di chuyển lên trên hoặc xuống dưới tạo nên đóng mở. Nếu muốn cánh van kín hơn, người dùng có thể dùng đĩa van bọc cao su, bọc đệm.
Gioăng làm kín	Phụ kiện này sẽ hỗ trợ giúp van kín hơn, không bị rò rỉ lưu chất. Người ta sẽ đánh giá độ bền của van dựa vào yếu tố gioăng phớt là phần lớn.

Nguyên lý hoạt động của van cổng

Nguyên lý vận hành van cửa như sau: Người dùng sẽ quay vô lăng van theo chiều mũi tên (chiều kim đồng hồ), chuyển động lực từ vô lăng sẽ được truyền đến trục van. 

Do trục van được kết nối với đĩa van nên phần đĩa van này sẽ di chuyển lên xuống. Khi xuống hoàn toàn, đĩa van cắt ngang dòng lưu chất. Dòng chất bị chặn bởi cánh van, không rò rỉ và lúc này van đóng hoàn toàn.

Người dùng quay ngược vô lăng, đĩa van này sẽ di chuyển lên trên. Nó không chặn dòng chảy và lưu chất sẽ lưu thông bình thường qua van vào đường ống. Khi đĩa van di chuyển lên phía trên hoàn toàn thì không còn sức cản nào, dòng chảy lưu thông tối đa. Van mở hoàn toàn.

Một số trường hợp, người ta dùng van chặn nhưng 1 thiết bị điều tiết dòng chảy khi cho nó mở không hoàn toàn. Tuy nhiên, nó sẽ gây hỏng van nhanh.

Xem thêm: Van bi là gì? Cấu tạo, nguyên lý, phân loại

Phân loại van cổng

Theo chất liệu van cổng

Gang	Van cổng làm bằng chất liệu gang thường dùng cho hệ thống cấp nước cho tòa nhà hoặc hệ thống phòng cháy chữa cháy. Do được sản xuất từ gang nên giá thành của van khá rẻ, thích hợp cho hộ gia đình hay các xưởng sản xuất nhỏ lẻ.
Inox	Vật liệu inox được sử dụng để làm van cổng đó là 304, 201, 316. Nó hầu như trơ với các lưu chất ăn mòn nên không chỉ dùng cho xử lý nước thải, cấp nước sạch, mà còn trong hệ thống hóa chất. Van khá thông dụng nhưng giá cả cao nên người dùng có thể cân nhắc.
Đồng	Van cổng chất liệu đồng có khả năng chịu nhiệt lớn lên đến 110 độ C, kích cỡ lớn nhất là DN100. Do giá thành phải chăng nên van dùng nhiều trong hệ thống tưới tiêu trang trại, hệ thống cấp nước sinh hoạt.
Nhựa	Van cổng nhựa được làm từ các chất liệu như: upvc, pvc hay cpvc… sao cho thích ứng với điều kiện thời tiết thay đổi liên tục. Van bằng chất liệu nhựa nên sẽ chống ăn mòn tốt, hạn chế bị oxi hóa, không bị biến dạng giãn nở. Bề mặt trong van bóng mịn nên dùng được cho hóa chất, công nghiệp thực phẩm,…. Tuy nhiên, nhược điểm của van này là không dùng cho áp suất cao, khoảng từ 16 bar trở lại.
Thép	Van cổng bằng thép thường có giá thành cao hơn do có khả năng chống chịu nhiệt từ 0 độ C đến 400 – 500 độ C và áp suất lớn từ PN16, 25, 40. Loại van này chuyên dùng cho hệ thống nước nóng, gas, khí đốt…

Theo cấu tạo van chặn

Ty chìm

Van cổng ty chìm có đặc điểm đó là khi van đóng mở thì trục van hay còn gọi ty van sẽ không thay đổi vị trí. Chính vì thế mà cấu tạo van cổng ty chìm thường đơn giản hơn, thể tích giảm đi và giá thành cũng sẽ rẻ hơn so với loại van ty nổi. Cấu tạo van ty chìm gồm có: Vô lăng vặn, cổ, nắp, thân, trục, cửa và gioăng làm kín bằng chất liệu sắt. Vô lăng quay này sẽ được kết nối cố định với trục van. Ở phía dưới trục van được tiện các vòng ren sao cho khớp với ren của đĩa van. Vô lăng được xoay theo chiều mở thì trục của van sẽ dẫn ren để đĩa van chạy theo đường ren. Lúc đĩa van chạy dọc đường ren hướng lên trên sẽ giúp van mở và mở hoàn toàn để dòng chất đi qua. Khi vô lăng quay theo chiều ngược thì đĩa van này theo đường ren cũng sẽ hạ xuống và chặn dòng chảy hoàn toàn. Khi đĩa đã hạ hoàn toàn thì nó sẽ bị chặn bởi ghế van. Điều này cũng thông báo cho người dùng biết van đã đóng hoàn toàn và không thể xoay vô lăng được nữa. Van cổng ty chìm được phân thành 2 loại: ty chìm tay quay và ty chìm nắp chụp. Loại van này không thích hợp để sử dụng trong các môi trường có áp suất cao.

Ty nổi

Van cổng ty nổi là loại van mà khi nó hoạt động, trục van sẽ nổi lên và hạ xuống theo cửa van lúc nâng lên, hạ xuống. Ưu điểm của loại van này đó là nó cho người dùng biết được đang đóng mở khoảng bao nhiêu %, ở mức độ bao nhiêu. Cấu tạo bao gồm: Thân, nắp, vô lăng, cổ, trục, gioăng làm kín bằng sắt, cửa van. Khi quay vô lăng theo chiều mở (chiều kim đồng hồ), vô lăng dẫn các bước ren của trục. Do đĩa được kết nối cố định với trục nên trục van nâng lên thì đĩa van nâng lên. Đĩa van giúp van mở. Khi van mở mức tối đa, trục van nổi lên và người dùng có thể nhận biết được van đang ở trạng thái mở hoàn toàn. Nếu ta vặn theo chiều ngược lại, vô lăng làm trục hạ xuống kéo theo đĩa van hạ. Van chặn ty nổi được cho là đóng hoàn toàn khi đĩa van bị chạm và chặn lại bởi ghế van. Một số loại van cổng ty nổi như: ty nổi tín hiệu điện, ty nổi tay quay…

Theo kiểu kết nối van cửa

Lắp mặt bích, nối bích	Van cổng mặt bích là loại thông dụng thường được các kỹ sư lựa chọn để sử dụng cho những hệ thống đường ống kích cỡ lớn. Việc lắp bích, nối bích là kiểu lắp đặt không quá phức tạp nên người dùng có thể thực hiện 1 cách nhanh chóng, vấn đề vệ sinh, bảo dưỡng hoặc thay thế cũng trở nên dễ dàng hơn. Tuy nhiên, do loại van này có nhiều ưu điểm nổi bật nên được nhiều người dùng cho những ống dẫn có size từ DN 40 trở lên.
Lắp ren	Van cổng lắp ren thường là những van có kích thước bé, trọng lượng nhỏ. Cách lắp đặt này thường được dùng cho những đường ống dẫn có kích thước dưới DN100. Ưu điểm của loại van này đó là kết cấu đơn giản nên quá trình sản xuất ít tốn vật liệu, giá thành rẻ. Người dùng có thể lựa chọn van cửa lắp ren làm từ chất liệu như đồng, inox, nhựa… tùy theo tính chất công việc.
Nối hàn	Van bằng đồng, thép, inox… này sẽ được dùng cho những hệ thống có môi trường áp suất lớn. Việc kết nối hàn mang đến sự chắc chắn, chính xác gần như tuyệt đối. Tuy nhiên, loại van này ít phổ biến bởi do nối hàn rất khó khăn do phải định vị chính xác vị trí.

Ưu nhược điểm van cổng

Ưu điểm

• Ưu điểm nổi bật lớn nhất của van cổng đó là nó có thể hoạt động ở cả hai chiều. Dòng lưu chất như nước, dầu… đi vào từ 2 đầu van.
• Không những vậy, khi van cổng này mở hoàn toàn để cho phép dòng chất đi qua triệt để, tối đa mà không gây ra hiện tượng sụt giảm lưu lượng hoặc áp lực.
• Bảo trì van cổng được diễn ra đơn giản, nhanh chóng, thuận tiện do các nắp ca bo của van có thể tháo rời.

Nhược điểm

Van cổng không phải là lựa chọn thích hợp đối với những ứng dụng cần điều tiết dòng chảy.

Khi van mở, một phần nhỏ áp lực của dòng chất lỏng sẽ có tác động lên van tạo nên những tiếng ồn lớn gây khó chịu.

So với các loại van có cùng chức năng thì thời gian đóng mở của van cổng này thường lâu hơn.

Ứng dụng của van cổng

• Do cấu tạo của van cổng gọn nhẹ nên khi hoạt động, rất ít khi van bị kẹt. Với chất liệu chính là đồng, thép hoặc inox, các van chặn được tin tưởng và sử dụng trong các hệ thống nguồn của nhà máy sản xuất gas, chế biến dầu mỏ, khí đốt, sản xuất hóa chất hay các hệ thống thủy lực của ngành hàng hải.
• Van cổng này cũng rất phổ biến ở những ứng dụng có không gian chiều dọc bị giới hạn, các ứng dụng ngầm hay ứng dụng có môi trường nhiệt độ và áp suất lớn. Người dùng cũng có thể dễ dàng bắt gặp một hoặc nhiều van cổng trong hệ thống đường ống của nhà máy thủy điện, luyện kim, sản xuất hóa chất, xử lý nước thải, khai thác mỏ, dệt nhuộm và các ứng dụng sản xuất ngoài trời.