Van điều khiển khí nén (Pneumatic Control Valve)

Để có thể giúp khách hàng lựa chọn nhanh chóng và chính xác các loại van điều khiển khí nén.NT Engineering sẽ cung cấp kiến thức về loại van điều khiển như van bi điều khiển khí nén ,van bướm van màng…  . Cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng, phù hợp với yêu cầu của từng công việc.

1. Van điều khiển khí nén là gì?

Van điều khiển khí nén hay tiếng Anh gọi là ” Pneumatic control valve”. Nó là loại van có tích hợp bộ truyền động bằng khí nén, bộ truyền động này chuyển đổi năng lượng của khí nén thành chuyển động cơ học đóng/mở, điều khiển các loại van.

Van điều khiển khí nén có hai loại đóng mở chính là on/off và đóng mở tuyến tính, bộ điều khiển khí nén được dùng kết hợp cùng các chủng loại van chủ yếu là: Van bị, van bướm, van cầu, van cổng và van màng.

2. Cấu tạo của van điều khiển bằng khí nén.

Cấu tạo van điều khiển khí nén gồm ba phần chính: Thân van chính ,bộ truyền động bằng khí nén và bộ báo tín hiệu trang thái (limit swith box).

a. Thân van chính.

Là phần quan trọng sẽ quyết định các thông số áp suất , lưu lượng và nhiệt độ hoạt động của van . Ngoài ra tùy vào từng ứng dụng mà thân van chính sẽ là van bi , van màng , van bướm ,van cổng  hay van cầu.

Chúng là những van tay thông thường được gỡ bỏ tay gạt hoặc tay quay vô lăng, và lắp thay vào đó bộ truyền động bằng khí nén.

b. Bộ truyền động bằng khí nén (tiếng anh là Pneumatic actuator).

Có cấu tạo tương tự như cylinder khí nén. Đây là bộ phận tác động trực tiếp đến van bướm giúp cho trục của van bướm xoay theo các góc khác nhau, từ đó cũng tạo ra các góc mở khác nhau. Bộ tác động khí này có 2 dạng là tác động đơn  lò xo tự phản hồi và tác động kép.

c. Bộ báo tín hiệu trang thái (limit swith box).

Là thiết bị dùng để lắp lên bộ tryền động bằng khí nén, có hai nhiệm vụ chính: nhiệm vụ thứ nhất là lấy tín hiệu báo trạng thái đóng và trạng thái mở của van. Nhiệm vụ thứ hai là lấy tín hiệu để điều khiển van điện từ đóng mở (cấp khí để đóng/mở van, hoặc ngừng cấp khí khi van đóng/mở hoàn toàn)

Bộ định vị điều tiết khí nén hay còn gọi là bộ tuyến tính
Van điện từ khí nén: Có nhiệm vụ phân chia và điều khiển dòng khí nén đi vào bộ truyền động giúp van hoạt động. Van này thường hoạt động với điện áp 220V AC, 110V AC, 24V DC …vv.

3. Phân loại và nguyên lý hoạt động của van điều khiển bằng khí nén.

a. Phân loại theo chủng loại van chính .

Ta có các loại van :

Van bi điều khiển khí nén.

Van bi điều khiển khí nén là loại van bi thông thường nhưng tay gạt, tay quay bị loại bỏ và thay vào đó là bộ truyền động bằng khí nén. Van được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực tự động và được sử dụng trong các nhà máy sử lý nước thải, nhà máy hoá chất, ga, xăng dầu, hơi, khí

Van bướm điều khiển khí nén

Là loại van thay vì điều khiển bằng tay quay hoặc tay gạt thông thường chúng sử dụng lực đẩy áp lực khí nén để điều khiển van bướm đóng mở. Van đóng mở với tốc độ nhanh chóng. Thời gian đóng mở van chỉ từ 1 – 2s, đây cũng là một trong những ưu điểm nổi bật của van bướm điều khiển bằng khí nén. Van có các kiểu kết nối: Wafer, mặt bích, tai bích.

Van cầu điều khiển khí nén

Van cầu  là loại van chuyên dụng cho đường hơi nóng (steam) và đặc biệt sử dụng cho sản xuất dầu khí, sản xuất điện, hóa chất, hóa dầu, phân bón, dược phẩm, đường, thực phẩm chế biến và các ngành công nghiệp chế biến khác.

Van màng điều khiển khí nén

Van màng có thể được điều khiển bởi nhiều loại thiết bị truyền động khác nhau, nhưng loại phổ biến nhất là loại sử dụng bộ truyền động bằng khí nén cùng với các phụ kiện như van điện từ, công tắc giới hạn và bộ định vị. Van được sử dụng trong các ứng dụng, hoạt động đóng mở nhanh.

Van cổng điều khiển khí nén

Van cổng dao được điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các ngành công nghiệp như: bột giấy, xử lý nước thải, khai thác, thực phẩm, đồ uống, hóa chất, điện và các công trình thủy lợi. Với điểm mạnh là không gây tắc nghẽn bởi chất rắn lơ lửng trong lưu chất.

b. Phân loại theo cấu tạo của bộ điều khiển khí nén .

Phân loại này sẽ phức tạp hơn vì chúng ta có những dạng khác nhau dựa theo cấu tạo của van điện từ đi kèm.

Van khí nén điện từ  chia thành các loại như sau: van khí nén 5/2, 5/3, 4/2, 3/2,… dựa trên số cửa và số vị trí truyền động ở thân van.

Van khí nén 2/2 .

Van khí nén 2/2 hay còn được nhiều người gọi với tên là van phân phối hai cổng. Van được lắp và dùng cho những hệ thống khí nén đơn giản.

Cấu tạo của van 2/2

Van khí nén 2/2 có cấu tạo: 1 thân và 1 coil điện. Thân của van 2/2 sẽ được thiết kế có 2 vị trí và 2 cửa khí: 1 cửa khí vào và 1 cửa khí ra.

Thông thường, thân van được làm bằng đồng hoặc inox để hạn chế tình trạng bị khí nén ăn mòn. Coil điện có 4 loại: 12v, 24v, 110v, 220v để khách thay thế, sử dụng cho van 2/2.

Nguyên lý hoạt động của van 2/2
Chúng ta có thể hiểu hoạt động của van khí nén 2/2 như sau: Ban đầu, cửa van sẽ ở trạng thái bị chặn đóng và dòng khí nén không đi qua van. Khi có điện năng cấp vào van, từ trường được sinh ra sẽ tạo lực để tác động lên van, khí nén đi vào cửa 1 và thoát ra ở cửa 2. Khi ngắt điện, mọi hoạt động của van sẽ trở về trạng thái ban đầu một cách nhanh chóng.

Tương tự như vậy với van khí nén 2/2 cơ, chỉ riêng đối với van 2/2 cơ học có đầu dò sẽ thay đổi một chút. Loại van này thường được lắp đặt khi cần đóng mở cung cấp hơi, khí, gas trên đường ống…

Van khí nén 3/2

Van điện từ khí nén 3/2 hay còn gọi là solenoid vale 3/2 là một loại van mà chúng ta dễ dàng tìm kiếm tại các cửa hàng, đại lý hay công ty kinh doanh thiết bị khí nén.

Vậy van khí nén 3/2 là gì? Đây là van đảo chiều khí nén dùng để cung cấp và điều khiển dòng khí nén, hơi đi qua van. Van được vận hành dựa trên cuộn coild, làm đóng mở các cửa van và chuyển đổi vị trí cũng như chức năng của các cửa.

Cấu tạo của van 3/2
Ngày nay, hầu hết các hãng kỹ thuật đều đơn giản hóa các loại van để phù hợp với việc di chuyển, lắp đặt sử dụng.

Cấu tạo của van 3/2 tương đối giống 2/2 khi có thân van và coil điện. Thân van sẽ có 2 vị trí truyền động và 3 cửa: cửa cấp khí nén vào, cửa khí nén làm việc, cửa xả khí nén.

Tuy nhiên, khách hàng có thể lựa chọn loại 1 đầu điện, 2 đầu điện hoặc van 3/2 thường đóng (Normally close – NC), 3/2 thường mở (Normally open) tùy theo yêu cầu.

Nguyên lý hoạt động của van 3/2
Cụ thể chúng ta lấy ví dụ tiêu biểu là van khí nén 3/2 smc: Khi ở trạng thái bình thường, cửa khí 1 bị chặn đóng, cửa khí số 2 và số 3 thông nhau.

Khi dòng điện được đi vào van, coil điện sinh ra từ trường tạo lực để tác động đến thân van làm đảo chiều. Cửa khí 1 của van sẽ thông với cửa số 2, cửa số 3 bị chặn lại và dòng khí đi qua cửa van số 1, lên cửa 2 và qua van. Khi ngắt điện, trong vòng 1-2s, van sẽ trở về trạng thái ban đầu.

Thiết bị này đã trở thành một phần không thể thiếu trong các dây chuyền, mạch

Van khí nén 4/2 .

Van khí nén 4/2 là loại van đảo chiều tuy ít thông dụng hơn các loại van còn lại nhưng nó vẫn được dùng trong hệ thống khí nén tác động đơn.

Cấu tạo của van 4/2
Van khá đơn giản với thân van và đầu điện. Thân van sẽ có 4 cửa khí và 2 vị trí. Các cửa đó là: 1 cửa khí vào, 2 cửa khí làm việc để kết nối cửa khí xi lanh, 1 cửa khí xả.

Nguyên lý hoạt động của van 4/2
Khi chúng ta cung cấp điện cho van, lực được sinh ra từ trường sẽ tác động làm cửa khí vào số 1 mở, khí nén sẽ đi đến cửa làm việc số 1. Sau khi thực hiện nhiệm vụ thì về tại cửa làm việc số 2 và đi ra ngoài qua cửa xả.

Mọi hoạt động của van sẽ trở về ban đầu khi ngắt kết nối điện hoặc thôi tác dụng lực đối với van cơ 4/2.

Van khí nén 5/2

Chúng ta thường bắt gặp van khí nén 5/2 trên các hệ thống xi lanh, ben hơi 2 chiều hoặc một số bộ điều khiển khí nén.

Cấu tạo của van 5/2
Van điện từ khí nén 5/2 được phân chia thành 2 loại đó là: Van 5/2 một đầu điện, van 5/2 hai đầu điện. Dù là loại nào thì kết cấu van vẫn chỉ bao gồm: thân van, đầu điện và trục nối.

Tuy nhiên ở thân van sẽ có 5 cửa khí: 1 cửa đưa khí vào, 2 cửa khí xả, 2 cửa khí làm việc kết nối với 2 cửa khí xi lanh và 2 vị trí truyền động.

Nguyên lý hoạt động của van 5/2
Ở trạng thái bình thường có nghĩa khí nén không được đi qua van, các cửa 1 thông cửa số 2, cửa số 3 đóng, cửa 4 thông với cửa số 5.

Khi cấp nguồn điện 12v, 24v hoặc 110v, 220v thì lập tức cửa 1 thông với cửa số 4, cửa số 2 thông với cửa số 3, cửa số 5 bị đóng, khí sẽ đi qua van đến xi lanh.

Với loại van 5/2 một đầu điện, khi ta cấp điện thì van sẽ đảo chiều, ngưng cấp thì van sẽ về nguyên trạng thái ban đầu.

Với loại van điện từ khí nén 5/2 có hai đầu điện thì khi ta cấp điện ở 1 đầu, ty xi lanh sẽ đi ra. Nếu cấp điện ở đầu số 2, ty của xi lanh khí sẽ rút về nhanh chóng.

Chính vì thế mà van khí 5/2 là loại van đảo chiều được sử dụng rộng rãi nên giá van khí nén 5/2 khá phải chăng, phù hợp với nhu cầu mua và sử dụng của mọi đối tượng khách hàng.

Van khí nén 5/3 .

Van khí nén 5/3 có nhiều loại: như van gạt tay 5/3, van điều khiển khí nén 5/3 tuy nhiên dễ sử dụng và điều khiển nhất đó chính là van điện từ khí nén 5/3.

Cấu tạo của van 5/3
Tương tự như với van 5/2, van khí 5/3 có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ với thân và đầu điện. Tuy nhiên, van có 3 vị trí và 5 cửa: cửa khí vào, 2 cửa làm việc và 2 cửa xả.

Van khí nén 5/3 được đánh giá là thiết bị phù hợp để điều khiển xi lanh đơn, xi lanh kép và các loại động cơ khí nén khác.

Nguyên lý hoạt động của van 5/3
Ở trạng thái bình thường, tất cả các cửa van 5/3 đều đóng. Khi cung cấp điện thì cửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa xả 5 bị chặn.

Để điều khiển van khí nén 5/3 vận hành tự động nhằm tiết kiệm thời gian và nhân công cũng như đảm bảo tuần suất làm việc cao, khách hàng có thể sử dụng timer hẹn giờ đóng ngắt điện hoặc các cảm biến xi lanh được lắp trên thân xi lanh.

Với khả năng cung cấp lượng khí nén chính xác, kiểm soát hướng đi của khí chặt chẽ, van khí nén được tin tưởng lắp đặt trong các hệ thống lò hơi, hệ dây chuyền đóng gói, máy in ấn, sản xuất nồi hơi, máy siết ốc, hệ thống điều hòa, hệ thống vệ sinh, máy nén khí…

4. Ưu điểm của van điều khiển bằng khí nén.

• Van điều khiển bằng khí nén như van bi hay van bướm được sử dụng nhiều trong các hệ thống ống do thiết kế có cấu trúc đơn giản, kích thước van nhỏ, trọng lượng nhẹ, dễ vận chuyển và chi phí thấp.
• Có thể  được lắp đặt ở các vị trí khác nhau nhưng vẫn có thể dễ dàng kiểm soát được hoạt động .
• Thời gian phản ứng nhanh.Van có khả năng chuyển từ trạng thái đóng sang trạng thái mở hoặc ngược lại từ trạng thái mở sang trạng thái đóng một cách nhanh chóng chỉ từ 1-2 giây.
• Van điều khiển bằng khí nén dễ lắp đặt và sửa chữa van khi có sự cố xãy ra, vận hành, an toàn trong quá trình sự dụng, bảo hành bảo dưỡng van đơn giản.
• Tính tự động hóa cao , vânh hành đơn giãn .

5. Những thông số cần xác định khi lựa chọn van

• Loại thân van như van bi điều điều khiển khí nén ,van bướm … và vật liệu
• Áp suất thiết kế hệ thống
• Lưu lượng của van
• Nhiệt độ làm việc tối đa của van
• Khí nén cấp đầu vào tối thiểu và tối đa
• Loại van điện từ đi kèm và điện áp của nó
• Loại van thường đóng hay thương mở
• Các tiêu chuẩn chống nước và cháy nổ yêu cầu
• Yêu cầu về bộ tín hiệu

Xem các sàn phẩm khác tại đây.