1. Van cổng là gì?

Van cổng (còn gọi là van cửa), có tên gọi tiếng anh là Gate Valve, là loại van được sử dụng phổ biến với mục đích đóng/mở dòng chảy môi chất, không thường được sử dụng nhiều để điều tiết dòng chảy. Van cổng hoạt động với phần đĩa van di chuyển lên xuống thông qua kết nối với tay điều khiển như một cánh cổng. Cũng vì lý do này mà nó được gọi là van cổng.

Van cổng cũng được biết đến là loại van công nghiệp mà không ảnh hưởng đến lưu lượng qua đường ống, bởi khi mở van hoàn toàn thì cánh van sẽ không còn nằm trên đường ống nữa.

​​2. Cấu tạo & nguyên lý hoạt động của van cổng

     a. Cấu tạo của van cổng

Van cổng, cũng giống như các loại van khác (van bi, van cầu, van bướm,…), được cấu thành từ nhiều bộ phận, chi tiết khác nhau. Dưới đây là một trong những bộ phận chính của van cổng:

- Thân van (body): Thân van thường được làm bằng nhiều loại vật liệu khác nhau như đồng, gang, thép, thép không gỉ,… có chức năng chứa & liên kết các bộ phận khác của van, tạo thành một khối thống nhất, chịu tác động bên ngoài của môi trường, va đập và bảo vệ các bộ phận bên trong và cho phép môi chất di chuyển bên trong, mà không rò rỉ ra bên ngoài.

- Trục van (Stem): Còn gọi là ty van, là bộ phận truyền động của van, quyết định trực tiếp tới cơ cấu đóng/mở của van. Một đầu trục van được liên kết với tay van, đầu còn cái liên kết cơ khí với phần đĩa van. Để đóng/mở van, người dùng truyền lực xoắn vặn tay van, điều khiển trục liên kết với đĩa van, di chuyển lên/xuống để đóng hoặc mở van. Trục van thường được làm bằng kim loại cứng, chịu ăn mòn và ma sát tốt, bới nó chịu lực tương đối nhiều.

- Đĩa van (Disc): Là bộ phận nằm giữa thân van, có hình dạng cánh cổng và tiếp xúc trực tiếp với môi chất nên thường được chế tạo từ những vật liệu có độ cứng cao & chống ăn mòn tốt. Đĩa van thường được cố định trực tiếp với trục van qua dạng hàn hoặc đúc, liên kết với tay quay, từ đó điều khiển lên/xuống để cho phép hoặc ngăn chặn môi chất đi qua van.

- Gioăng làm kín (Seal & gasket): Giống như các loại van khác, gioăng làm kín được thiết kế với mục đích làm kín thân với trục van, thân van với nắp van, các mảnh thân van,… để hạn chế tối đa nguy cơ rò rỉ của van. Các bộ phận này thường được làm từ cao su tổng hợp, Teflon,… có độ đàn hồi, khả năng chịu nhiệt, chịu ăn mòn tốt.

- Nắp van (Bonnet): Là bộ phận nằm ở giữa tay điều khiển và thân van, bên ngoài của trục van, có tác dụng bảo vệ trục van và làm kín.

- Tay van: Là bộ phận nhận lực trực tiếp từ người dùng để vận hành đóng/mở van. Van cổng thường được sử dụng tay quay dạng xoay, còn gọi là dạng vô lăng (handwheel operating) bởi cơ chế đóng/mở của van cầu thông qua việc văn tay van xoay/ngược chiều kim đồng hồ để điều khiển đĩa van lên/xuống.

     b. Nguyên lý hoạt động của van cổng

Cơ chế đóng/mở của loại van này thông qua phần trục van để điều khiển phần đĩa van di chuyển lên/xuống như một cánh cổng. Khi phần đĩa van ở vị trí thấp nhất (sát với đế van) đồng nghĩa với việc van đóng – dòng chảy không lưu thông. Và ngược lại, khi van mở, vị trí phần cổng van nằm ở vị trí cao nhất.

- Mục đích sử dụng của van cổng:

Với cơ chế hoạt động như trên, van cổng dễ bị ăn mòn và chỉ nên sử dụng ở những vị trí đóng hoặc mở hoàn toàn (vì trường hợp van đóng/mở một phần, phần đĩa van sẽ bị rung bởi tác động của dòng chảy và dễ dẫn tới hư hỏng).

     c. Phân loại van cổng:

Giống như van bi, van cầu hay van bướm, van cổng cũng có rất nhiều tiêu chí để phân loại. Bài viết dưới đây, chúng tôi xin được phép phân loại van cổng dựa vào một số tiêu chí phổ thông nhất, nếu có thiếu sót rất mong được sự góp ý của Quý khách hàng.

Dựa vào kiểu kết nối:

- Van cổng kết nối ren: Van cổng kết nối ren có tên tiếng anh là Thread Gate Valve, là loại van có phần kết nối dưới dạng ren, dùng để kết nối với đường ống dạng ren, thường được sử dụng cho những van có kích thước nhỏ (dưới 2 inch). Tiêu chuẩn ren kết nối của van cổng có nhiều loại như ren G, ren NPT, ren BSP,…

- Van cổng kết nối bích: Van cổng kết nối bích có tên tiếng anh Flanged Gate Valve, là loại van có phần kết nối dạng mặt bích (có nhiều tiêu chuẩn như ANSI, JIS, BS, DIN,…), dùng để kết nối với đường ống thông qua mặt bích, làm kín bằng gasket. Van cổng kết nối bích thường sử dụng cho những kích thước lớn, tuy nhiên cũng có một số ít ứng dụng người dùng yêu cầu kết nối bích cho những van có kích thước nhỏ, vì một vài lý do cụ thể nào đó.

 

 

- Van cổng kết nối hàn: Van cổng kết nối hàn có nhiều loại, gọi chung là Welded Gate Valve. Tùy vào kiểu mối hàn mà phân ra thành Socket Weld Gate Valve (hàn lồng, Butt Weld Gate Valve (hàn đối đầu). Đây là những loại van được thiết kế để hàn trực tiếp vào đường ống, tại những vị trí ít khi cần tháo lắp & hạn chế tối đa nguy cơ rò rỉ. Thông thường, van cổng dạng hàn chỉ được sử dụng cho những size nhỏ.

 

Dựa vào cấu tạo trục van (còn gọi là ty van):

- Van cổng ty chìm: Là loại van có ty nằm bên trong thân van, khi vận hành van từ trạng thái đóng sang mở hoặc từ mở sang đóng thì kích thước toàn bộ van không thay đổi, chỉ có đĩa van là di chuyển lên xuống. Loại van này không thay đổi kích thước van khi sử dụng vì thế nó thích hợp với những nơi có không gian hẹp, hoặc những đường ống ngầm dưới lòng đất. Van cổng ty chìm có 2 loại là loại có nắp chụp và loại có vô lăng. Loại này thường được sử dụng chủ yếu trong hệ thống ống nước, đường ống cứu hỏa.

 

- Van cổng ty nổi): Ngược lại với van cổng ty chìm, là loại van cổng có thể nhìn thấy trục một cách rõ ràng trong suốt quá trình vận hành. Khi van mở, ty van nổi lên trên và ty van sẽ hạn xuống khi van đóng. Việc này cũng giúp người dùng dễ dàng quan sát trạng thái của van từ xa.

Dựa vào phương pháp vận hành:

- Van cầu điều khiển bằng tay (Operation manual gate valves): Là loại van điều khiển thủ công, được sử dụng nhiều nhất hiện nay, người vận hành dễ dàng điều khiển dựa vào lực bản thân tác động vào tay quay, từ đó thông qua trục van mà đĩa van được nâng/hạ theo ý muốn, từ đó đóng/mở hoặc điều tiết dòng chảy. Loại van này thường được thiết kế cho những dòng van có kích thước nhỏ, trường hợp đồng ống lớn hơn phải sử dụng thêm hộp số truyền động hoặc bộ điều khiển điện/khí nén.

 

 

- Van cầu điều khiển bằng điện (Electric actuated gate valves): Còn được gọi tắt là van cổng điện, là sự kết hợp giữa van cầu với bộ truyền đồng điều khiển điện (electric actuator). Bộ điều khiển điện sẽ thực hiện truyền động xoay của trục van, từ đó đĩa van sẽ chuyển động tịnh tiến như khi thao tác bằng tay. Loại van này dùng cho trường hợp nơi người vận hành khó thao tác, lối đi tới van hạn chế, hoặc môi trường nơi van lắp đặt không tốt cho sức khỏe của con người.

- Van điều khiển bằng khí nén (Pneumatic actuated gate valve): Thường gọi tắt là Van cổng khí nén, là sự kết hợp giữa van cầu với bộ điều khiển khí nén (pneumatic actuator), thay cho tay vặn thủ công. Loại van này được dùng phổ biến cho những vị trí lắp đặt, mà người vận hành không thể tới hoặc môi trường nơi vận hành độc hại.

 

    d. Ưu & nhược điểm khi sử dụng van cửa:

* Ưu điểm:

   - Van cửa / van cổng có độ bền cao, ít phải bảo dưỡng, bảo trì.

   - Van cửa có lưu lượng & tốc độ dòng chảy ít biến đổi khi qua van, giúp hệ thống vận hành một cách ổn định.

   - Vận hành van cổng tương đối dễ dàng.

   - Chiều rộng thân van hẹp, dễ lắp đặt ở mọi vị trí.

* Nhược điểm:

   - Vì đặc thù trong cơ chế hoạt động, van cổng ít được sử dụng với mục đích điều tiết dòng chảy.

   - Hành trình đóng, mở chậm, nên không thích hợp ở những vị trí đóng, mở nhanh.

   - Khi van không đóng hoàn toàn, sẽ tạo ra tiếng ồn.

   - Chi phí bảo trì, bảo dưỡng cao do cấu tạo khá phức tạp. Thường người dùng sẽ bỏ qua giai đoạn sửa chữa van, mà sẽ thay van mới hoàn toàn khi hư hỏng.