Van khí nén là gì? Cấu tạo, phân loại - Cách chọn mua

Van khí nén đóng vai trò then chốt, điều khiển dòng chảy khí nén để vận hành máy móc và hệ thống. Hiểu rõ về van khí nén là bước đầu tiên để khai thác tối đa công năng của chúng trong các ứng dụng công nghiệp.

Van khí nén là gì?

Van khí nén hay còn được gọi là van đảo chiều khí nén. Đây là một thiết bị quan trọng trong hệ thống khí nén. Nó có chức năng điều khiển và kiểm soát dòng chảy của khí nén. 

Van khí nén là gì?

Cấu tạo của van khí nén

Van đảo chiều khí nén được cấu thành bởi các bộ phận chính như sau:

• Thân van: Đây là phần chính của van, thường được làm từ kim loại để chịu được áp lực và các yếu tố môi trường.

• Bộ phận điều khiển: Gồm các cơ cấu như tay gạt, nút nhấn hoặc hệ thống điện tử để điều khiển hoạt động của van.

• Ống dẫn khí: Hệ thống các ống này kết nối van với các phần khác của hệ thống khí nén, giúp dẫn dòng khí vào và ra khỏi van.

• Đầu vào và đầu ra: Các đầu này cho phép khí nén vào và ra khỏi van, đảm bảo dòng khí được điều hướng đúng theo yêu cầu của hệ thống.

Nguyên lý hoạt động

Van khí nén hoạt động dựa trên nguyên tắc điều khiển dòng chảy của khí nén thông qua các cổng (ports) đầu vào và đầu ra. Chi tiết như sau:

Van khí nén - Điều hướng dòng chuyển khí nén

• Cấp khí nén vào van: Khi khí nén được cấp vào đầu vào của van, áp suất của dòng khí tạo ra lực đẩy bên trong van.

• Điều khiển van: Bộ phận điều khiển sẽ quyết định hướng di chuyển của các bộ phận bên trong van, chẳng hạn như trục van hoặc đĩa van. Từ đó, thay đổi trạng thái của van giữa mở và đóng, hoặc điều chỉnh mức độ mở của van để kiểm soát lượng khí đi qua.

• Định hướng dòng khí: Khi van mở, khí nén sẽ được dẫn qua các ống dẫn đến các thiết bị hoặc hệ thống cần sử dụng khí. Nếu van đóng, dòng khí sẽ bị ngăn lại, không cho phép khí tiếp tục đi qua.

• Điều chỉnh áp suất và lưu lượng: Tùy vào thiết kế của van và cách điều khiển, van có thể điều chỉnh được áp suất và lưu lượng của khí nén đi qua. 

• Đóng van: Khi không cần sử dụng dòng khí hoặc khi cần ngắt khí để bảo dưỡng, bộ phận điều khiển sẽ chuyển trạng thái van về vị trí đóng. Lúc này, dòng khí bị ngăn lại hoàn toàn hoặc giảm thiểu lưu lượng qua van.

Nhờ vào cơ chế hoạt động này, van khí nén đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh, định hướng và kiểm soát dòng khí trong các hệ thống khí nén, đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn cho toàn hệ thống.

Van khí nén có mấy loại? 

Theo từng tiêu chí, van đảo chiều khí nén được các hãng phân thành nhiều loại. Căn cứ vào đặc điểm, người dùng sẽ đưa ra lựa chọn phù hợp:

Theo chức năng

Van điều khiển:

• Van điều áp: Điều chỉnh và duy trì áp suất khí nén ở mức ổn định.

• Van điều tiết: Điều chỉnh lưu lượng khí nén đi qua.

Van điều hướng:

• Van 3/2: Có 3 cổng và 2 vị trí, dùng để đóng mở hoặc đảo chiều dòng khí nén đơn giản.

• Van 4/2: Có 4 cổng và 2 vị trí, dùng để đảo chiều dòng khí nén phức tạp hơn, thường dùng để điều khiển xi lanh khí nén tác động kép.

• Van 5/2: Có 5 cổng và 2 vị trí, cũng dùng để điều khiển xi lanh khí nén tác động kép, nhưng có thêm một cổng xả trung gian để xả khí nén khi xi lanh ở vị trí giữa.

Các loại van điều hướng

Theo cơ chế điều khiển:

Theo cách thức điều khiển, van khí nén được phân thành các loại:

Van cơ học

Đây là loại van được điều khiển bằng các cơ chế cơ học như cần gạt hoặc lò xo. Van cơ học hoạt động mà không cần nguồn điện, phù hợp với các hệ thống đơn giản hoặc trong những môi trường không có điện.

Van điện từ

Loại van này được điều khiển bằng lực điện từ, cho phép van mở hoặc đóng nhanh chóng khi nhận được tín hiệu điện. Van điện từ thường được sử dụng trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp, nơi cần sự chính xác và tốc độ.

Van điện tử

Van điều khiển bằng tay

Như tên gọi, van được điều khiển thủ công bằng tay hoặc nút nhấn, thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu sự kiểm soát trực tiếp, dễ dàng điều chỉnh theo ý muốn của người sử dụng.

Theo hình thức kết nối

Đây cũng là một cách thức phân loại van khí nén thành:

Van nối nhanh

Van sử dụng đầu nối nhanh để kết nối với các ống dẫn khí, giúp việc lắp đặt và tháo gỡ trở nên dễ dàng và tiết kiệm thời gian. Loại van này thường được sử dụng trong các ứng dụng cần sự linh hoạt và tiện lợi.

Van nối nhanh

Van nối ren

Van nối ren sử dụng kết nối ren, đảm bảo tính chắc chắn và kín khí cao. Đây là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu kết nối cố định và bền vững, nơi sự ổn định và độ bền là yếu tố quan trọng.

Van nối ren

Ưu, nhược điểm của van khí nén

Cân nhắc ưu, nhược điểm dưới đây sẽ giúp bạn đưa ra quyết định có nên sử dụng hay không:

Ưu điểm

Tốc độ phản ứng nhanh

Van khí nén phản ứng cực nhanh, đóng mở hay chuyển trạng thái trong nháy mắt, giúp kiểm soát luồng khí chính xác và kịp thời. Ưu điểm này rất quan trọng trong các dây chuyền sản xuất tự động, nơi cần tốc độ và độ chính xác cao.

Tốc độ phản ứng, truyền của van khí nén rất nhanh

Độ bền cao

Được làm từ chất liệu bền chắc như thép không gỉ hay đồng thau, nên van có tuổi thọ cao, hoạt động ổn định dù trong môi trường khắc nghiệt như nóng ẩm hay hóa chất.

Dễ bảo trì, sửa chữa

 Cấu tạo van khí nén không quá phức tạp, dễ bảo trì và sửa chữa. Khi cần thay thế linh kiện cũng không khó khăn hay tốn kém, giúp hệ thống nhanh chóng hoạt động trở lại.

Nhược điểm của van khí nén:

Yêu cầu hệ thống khí nén ổn định

Loại van này cần nguồn khí nén ổn định cả về áp suất lẫn chất lượng. Nếu khí nén không ổn định, van có thể hoạt động sai hoặc hỏng hóc. Do đó, cần có hệ thống lọc và điều áp tốt, cái này cũng tốn thêm chi phí đầu tư và bảo trì.

Tiêu tốn năng lượng

Để tạo ra và duy trì áp suất khí, cần có máy nén khí, mà máy này thì ngốn điện. Vậy nên, dùng van khí nén cũng đồng nghĩa với việc tốn thêm năng lượng, nhất là với hệ thống lớn hoạt động liên tục.

Cách lựa chọn van khí nén

Áp dụng những tiêu chí sau đây để chọn van khí nén phù hợp cho hệ thống khí nén của đơn vị:

Áp suất làm việc

Van đảo chiều khí nén phải chịu được mức áp suất tối đa của hệ thống để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.

Kích thước và lưu lượng

Van phải đủ lớn để không gây cản trở dòng khí, nhưng cũng không quá lớn để tránh lãng phí và chi phí không cần thiết. Đảm bảo van được chọn có thể đáp ứng lưu lượng yêu cầu của hệ thống.

Loại van phù hợp với ứng dụng cụ thể

Mỗi ứng dụng có thể yêu cầu loại van khác nhau. Ví dụ, trong các hệ thống tự động hóa, van điện từ có thể là lựa chọn tốt nhất, trong khi van cơ học có thể phù hợp hơn cho các ứng dụng đơn giản và không có nguồn điện. Chọn loại van thích hợp sẽ giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống.

Chọn loại van phù hợp hệ thống khí nén

Cách bảo dưỡng van khí nén

Tương tự như các thiết bị khác, van đảo chiều khí nén cũng cần được vệ sinh, bảo dưỡng định kỳ để phát huy tối đa công năng:

Vệ sinh, làm sạch van khí nén định kỳ

Kiểm tra, thay thế định kỳ

Bằng cách quan sát các dấu hiệu mài mòn, rò rỉ, hoặc hỏng hóc. Nếu phát hiện các bộ phận bị mòn hoặc hư hỏng, cần thay thế ngay để tránh ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. 

Định kỳ 1, 2 tháng nên thay thế các bộ phận như vòng đệm, lò xo hoặc các chi tiết khác theo khuyến cáo của nhà sản xuất.

Làm sạch bộ lọc khí

Bộ lọc khí có vai trò quan trọng trong việc giữ lại các tạp chất và bụi bẩn trước khi khí nén đi qua van. Việc làm sạch bộ lọc định kỳ hàng tháng giúp đảm bảo luồng khí luôn sạch và không bị cản trở. Nếu bộ lọc quá bẩn, cần thay thế bộ lọc mới để đảm bảo hiệu suất hoạt động của van.

Kiểm tra độ kín của van

Độ kín của van rất quan trọng để ngăn chặn rò rỉ khí. Hãy kiểm tra các điểm kết nối, vòng đệm, và các bộ phận khác của van để đảm bảo không có rò rỉ. 

Nếu phát hiện bất kỳ sự lỏng lẻo nào, hãy siết chặt lại các điểm kết nối hoặc thay thế các vòng đệm bị hỏng. 

Trên đây, Kumisai đã cùng bạn tìm hiểu về van khí nén. Hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại và cách lựa chọn van khí nén phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống, đồng thời đảm bảo an toàn và tiết kiệm năng lượng.