Van kim là gì? Nguyên lý và ứng dụng của van kim

Cùng với các loại van công nghiệp khác, van kim cũng đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống hơi có áp suất cao để điều khiển chính xác lưu lượng cho dòng lưu chất như khí gas, dầu nhớt, nước nóng, nước lạnh, …

Cùng CNSG tìm hiểu về van kim, nguyên lý và ứng dụng của van kim trong bài viết này nhé!

Van kim là gì?

Van kim là thiết bị van công nghiệp có tên tiếng anh là Needle Valve thuộc loại van áp lực cao. Nó được thiết kế và cho ra đời để sử dụng cho những hệ thống hơi, lò hơi công nghiệp có áp suất lớn.

Cấu trúc van kim có trục van dạng trụ, đầu trục dạng nhọn giống mũi kim. Các trục này sẽ nâng (rút) lên hoặc hạ xuống để đóng mở cho dòng chất đi qua hoặc ngưng. Van kim phù hợp với những ứng dụng yêu cầu lưu lượng thấp, có khả năng điều khiển chính xác lưu lượng.

Trong một hệ thống có thể lắp đặt nhiều van kim tại nhiều vị trí khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu đóng mở và kiểm soát các chất như: dầu, gas, hơi…

Tuy có nhiều vật liệu để sản xuất van kim nhưng hiện nay, rất nhiều hãng kỹ thuật chọn inox 304 bởi vì nó có khả năng chống oxi hóa, chịu nhiệt độ cao ở mức nhiệt 870 độ C và thậm chí đạt 925 độ C. Và đặc biệt, chất liệu inox còn chống ăn mòn hiệu quả khi làm việc với nhiều hóa chất khác nhau.

Van kim hiện nay có xuất xứ rất đa dạng như: Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Đức, Malaysia… người dùng có thể cân nhắc nhu cầu và khả năng tài chính để lựa chọn van cao cấp hay loại tầm trung để sử dụng.

Xem thêm >> Van phao thủy lực là gì? Cấu tạo, ứng dụng

Khi nào sử dụng van kim

•  Phạm vi áp suất: Áp lực từ PN40 cho đến PN 100.
•  Phạm vi kích thước tiêu chuẩn: từ DN 80 – DN 1600 hay theo yêu cầu lên đến DN 2000.
• Người ta sử dụng van kim dễ dàng vì nó được truyền động bằng điện, khí nén hay thủy lực.
• Một số kỹ thuật gọi van kim là van piston. Vì van có thể cho phép các kỹ thuật viên kiểm soát, giám sát và điều chỉnh lưu lượng cũng như áp lực của dòng chất một cách tinh vi. 
• Độ chính xác cao của van kim này đạt được thông qua các chuyển động của trục, từ đó hộp số có thể dịch chuyển ống piston chuyển động dần về vị trí đóng hoặc vị trí mở tùy theo đặc điểm và yêu cầu của từng hệ thống.

Thông số kỹ thuật của van kim

•  Vật liệu sản xuất van: Thường làm bằng chất liệu inox nên người dùng vẫn thường nghe van kim inox, một số hãng lại chọn đồng.
•  Kích thước (đường kính): Từ DN3, DN4, DN5, DN6, DN8, DN10, DN15… cho đến DN20, DN25, DN32, DN40 và lớn nhất D50.
•  Lưu chất: khí gas, dầu nhớt, nước nóng, nước lạnh, …
•  Nhiệt độ: Tùy theo loại có thể giao động về nhiệt độ từ -30 độ C đến 400 độ C, -75 độ C đến 330 độ C, nhiệt độ cao có thể lên đến 540 độ C, 570 độ C.
•  Vật liệu : 316SS, thép rèn A105, thép đúc WCB, 316L…
•  Ký hiệu cỡ size của van: DN 25 tương đương 1 inch, ren ¾ tươg đương DN20, ½ tương đương DN15, ¼ tương đươg với DN6, 3/8 tương đương DN10.
•  Thông số chung: Áp suất làm việc từ 0.6 MPa – 16 MPa, nhiệt độ làm việc <150 độ C, kết nối kiểu ren trong, vật liệu chế tạo inox 304 hoặc 316.

Cấu tạo van kim

Cấu tạo của van kim đơn giản hơn so với van xả khí, van bi, van cổng,…. Nó phân thành phần tác động lực điều khiển, có thể vô lăng hoặc tay gạt và phần thân. Hai bộ phận này sẽ được nối với nhau bằng trục hay còn gọi là piston. 

Van kim còn được thiết kế có cửa để lưu chất dễ dàng đi vào và cửa ra. Một van kim sẽ có 1 lỗ nhỏ, 1 đĩa đệm, 1 piston sao cho nó khớp chính xác với seal tại đĩa đệm.

Van kim là dạng van có cổng bé, piston được khắc nhiều vòng ren. Dòng chảy của chất qua van có thể được kiểm soát và điều chỉnh bởi 1 trục.

Do cấu tạo của mình mà người dùng van kim có thể nhận biết tình trạng đóng mở thông qua vị trí tay vặn như các van bi, van ty nổi. Và để hoạt động của van được thông suốt thì cần đảm bảo không lẫn tạp chất như bụi đất để dòng chất luôn được sạch, …

Nguyên lý hoạt động van kim

Khi người dùng vặn vít, piston trong van kim sẽ rút lại, dòng chảy lưu chất sẽ đi qua giữa ghế van và piston. Khi người dùng rút hoàn toàn pittong thì dòng chất sẽ bị cản trở.
Nhiều người còn có phương án lựa chọn van kim để điều chỉnh lưu lượng của dòng chất đi qua bởi thiết kế có rất nhiều vòng ren mịn nên khi rút lại piston sẽ xiết vặn từ từ.

Tùy theo mỗi loại van mà thao tác điều khiển vận hành sẽ khác nhau như tay gạt cần thay tay quay vô lăng. Khi con người tác dụng dựng theo chiều từ phải sang trái thì kim van (piston) sẽ được rút lên để tạo nên khe hở để dòng chất có thể di chuyển qua một cách dễ dàng. Khi muốn đóng, người dùng chỉ cần thao tác làm ngược lại.

Phân loại van kim

Van kim tay quay

Van kim tay quay được thiết kế phần điều khiển hoạt động là tay quay vô lăng. Các vô lăng này thường được sơn mạ màu sắc đa dạng như màu đỏ, xanh…

Ưu điểm nổi bật van kim tay quay đó là: thiết kế gọn nhẹ, cứng cáp và chắc chắn, không chiếm nhiều diện tích. Đặc biệt, với tay quay, người dùng dễ dàng điều khiển và vận hành đóng hoặc mở van theo yêu cầu.

Van kim tay gạt

Van kim tay gạt ngoài thực tế không có nhiều điểm khác biệt so với van kim tay quay. Điểm để người dùng có thể phân biệt đó là thiết kế phần chi tiết điều khiển là dạng gạt màu đen.

Ứng dụng của van kim

Ứng dụng nổi bật nhất của van kim inox đó là trong các hệ thống đo lưu lượng của dòng chất. 

Van kim có khả năng phát huy tác dụng khi người dùng muốn duy trì tốc độ dòng chảy hiệu chuẩn nhỏ nhất. 

Thiết bị van kim này phải duy trì lưu lượng dòng chảy nhỏ trong 1 đoạn thời gian nhất định ví dụ như: dòng nhiên liệu rỗi xuất hiện trong các bộ chế hòa khí.

Riêng đối với những hệ thống đóng ngắt dòng đơn giản thì van kim không phải là sự lựa chọn phù hợp vì do trục van có ren vặn nhiều dòng cũng như tốc độ cho phép dòng chảy đi qua nhỏ.

Van kim nhỏ sẽ được dùng trong hệ thống hơi nóng, điều tiết hơi nước. Van được sử dụng trong nhiều hệ thống, nhiều ứng dụng khác nhau để điều chỉnh áp lực, điều chỉnh lưu lượng. 

Tại các hệ thống đập chứa nước, phân phối nước tại hồ chứa, nhà máy thủy điện, van kim dùng để:

•  Điều hòa không khí.
•  Lắp tại cửa đập.
•  Điều chỉnh áp suất.
•  Lắp tại tua bin qua đường.
•  Kiểm soát lưu lượng chất.
•  Dùng khi bắt đầu bơm hoặc hoạt động phóng điện.

Needle Valve còn được dùng để tắt nguồn cấp dòng tại đồng hồ đo áp suất hoặc trong các nhà máy sản xuất phân bón, hóa chất thì nó dùng để tắt nguồn cấp NH3 cho dao trong 1 số ứng dụng khan NH3.