Cấu tạo của van 1 chiều: bộ phận, vật liệu và từng loại

Cấu tạo của van 1 chiều gồm thân, nắp, đĩa (lá van), bệ làm kín, trục hoặc chốt bản lề, lò xo (nếu có) và gioăng. Dòng chảy thuận đẩy đĩa ra khỏi bệ để mở; khi dòng dừng hoặc đảo chiều, đĩa tự trở về bệ và chặn lưu chất, không cần điện hay tay quay. Mỗi bộ phận trong cấu tạo của van 1 chiều dùng vật liệu khác nhau vì chịu tải khác nhau, và sự khác biệt đó tạo nên từng loại van.

Bài này mô tả cấu tạo của van 1 chiều theo từng bộ phận cùng vật liệu và lý do chọn vật liệu, sau đó đi qua cấu tạo của các kiểu phổ biến: lá lật, cánh bướm, lò xo, bi, cối và dạng treo. Nếu cần nền tảng về nguyên lý, xem bài tổng quan van 1 chiều; nếu cần so sánh chi tiết giữa các kiểu, xem bài về các loại van 1 chiều.

Cấu tạo của van 1 chiều theo từng bộ phận

Dù kiểu dáng khác nhau, cấu tạo của van 1 chiều luôn có một cụm chi tiết chung. Bảng dưới tóm tắt chức năng và vật liệu thường gặp của từng bộ phận. Vật liệu thực tế phụ thuộc hãng sản xuất và cấp áp, nên cần đối chiếu catalogue khi đặt hàng.

Thân van

Thân là bộ phận nặng nhất, chịu toàn bộ áp lực đường ống. Gang xám rẻ và dễ đúc nhưng giòn do graphit dạng tấm làm đứt mạch kim loại, nên chỉ hợp nước áp thấp và tải tĩnh. Gang cầu có graphit dạng cầu, nhờ đó dẻo và bền kéo cao hơn, chịu được cấp áp lớn hơn và va đập tốt hơn. Thép đúc dùng cho hơi và áp cao; inox 304 hoặc 316 dùng khi lưu chất ăn mòn hoặc yêu cầu vệ sinh.

Inox 316 có thêm khoảng 2–3% molypden nên chịu ion clorua tốt hơn 304, vì vậy được chọn cho nước biển, nước lợ và nhiều hóa chất. Đồng thau phổ biến ở cỡ ren nhỏ cho nước sinh hoạt, nhưng một số mác có thể bị khử kẽm (selective leaching) trong nước mềm hoặc nhiều clo, nên cần chọn mác đồng thau chống khử kẽm cho các hệ thống này.

Phần nối của thân là mặt bích đúc liền (JIS 10K, PN10, PN16 hoặc ANSI 150) hoặc ren ở hai đầu. Mặt bích dùng cho cỡ lớn vì dễ tháo lắp; ren dùng cho cỡ nhỏ, gọn và rẻ. Kiểu wafer (kẹp) bỏ hẳn mặt bích của van, chỉ còn vòng thân mỏng kẹp giữa hai mặt bích đường ống.

Nắp van

Nắp bắt bu lông lên thân, tạo khoang để lắp đĩa và bản lề. Khi cần kiểm tra bệ hoặc thay đĩa, chỉ cần tháo nắp mà không phải cắt van khỏi đường ống. Gioăng giữa nắp và thân thường là graphite hoặc NBR, chọn theo nhiệt độ. Van lò xo cỡ nhỏ và van kẹp thường không có nắp rời, thân là một khối.

Đĩa hoặc lá van

Đĩa là chi tiết chuyển động chính. Đĩa kim loại (gang, inox, đồng) bền, chịu nhiệt và chịu va đập khi đóng. Đĩa cao su bọc lõi thép hoặc lõi vải mềm, ép kín lên bệ tốt, êm và không rỉ nên hợp nước sạch, song giới hạn ở nhiệt độ của loại cao su. Trong cấu tạo của van 1 chiều, lõi bên trong đĩa cao su giữ cho đĩa không bị biến dạng dưới áp suất ngược.

Bệ van (seat)

Bệ quyết định độ kín. Bệ kim loại (ép vào thân hoặc hàn đắp) chịu nhiệt và hạt rắn, nhưng kín ở mức rò rỉ cho phép của tiêu chuẩn, chưa đạt mức kín khít như bệ mềm. Bệ đàn hồi như EPDM, NBR cho độ kín cao hơn. EPDM chịu nước nóng và hơi áp thấp nhưng trương nở với dầu khoáng; NBR chịu dầu nhưng kém ozon và hơi.

Với hóa chất mạnh, bệ PTFE (Teflon) trơ với hầu hết axit và dung môi, nhưng PTFE bị chảy dão khi nhiệt độ cao và tải ép lâu, nên thường dùng dạng gia cường hoặc kết hợp lò xo bù.

Trục và chốt bản lề

Trục là điểm ma sát và điểm chịu tải tập trung mỗi lần đóng mở. Vì vậy trục thường bằng inox, đôi khi tôi cứng, kèm bạc lót (bush) để giảm mòn. Nếu trục xuyên ra ngoài thân, cần gioăng hoặc nắp chặn để không rò rỉ; nhiều van thiết kế trục nằm kín bên trong để loại bỏ điểm rò.

Lò xo

Lò xo xoắn hoặc lò xo nén kéo đĩa về vị trí đóng. Độ cứng lò xo cùng diện tích đĩa quyết định áp suất mở (cracking pressure) và tốc độ đóng. Lò xo nằm trong dòng lưu chất nên dùng inox để không rỉ; với lưu chất ăn mòn có thể chọn inox 316 hoặc phủ nhựa.

Gioăng và O-ring

Gioăng làm kín mối ghép nắp-thân, O-ring làm kín trục và đôi khi nằm trong rãnh đĩa để làm bệ mềm. NBR hợp dầu và nước, EPDM hợp nước nóng và hơi áp thấp, graphite hợp nhiệt cao. Chọn sai gioăng là nguyên nhân hay gặp của rò rỉ ngoài sau vài tháng vận hành.

Cấu tạo của van 1 chiều theo từng loại

Từ cụm chi tiết trên, nhà sản xuất thay đổi cấu tạo của van 1 chiều và sắp xếp lại để ra các kiểu van với đặc tính khác nhau. Dưới đây là cấu tạo của sáu kiểu thường gặp ở Việt Nam.

Cấu tạo của van 1 chiều lá lật (swing)

Cấu tạo của van 1 chiều lá lật gồm thân, nắp, đĩa, bản lề, trục xoay và bệ. Đĩa treo ở phía trên bệ và xoay quanh bản lề; khi dòng chảy đủ mạnh, đĩa bật lên khỏi đường dòng. Đường dòng gần như thẳng nên tổn thất áp suất thấp, phù hợp đường ống lớn. Nhược điểm là hành trình đóng dài, nên dòng đảo chiều có thời gian tăng tốc trước khi đĩa chạm bệ, dễ gây va đập. Xem danh mục van 1 chiều lá lật để biết các vật liệu và cỡ có sẵn.

Cấu tạo của van 1 chiều cánh bướm (dual plate)

Thân dạng kẹp mỏng, giống thân van bướm. Bên trong có hai đĩa bán nguyệt gắn trên một trục giữa, kèm lò xo xoắn kéo hai đĩa về vị trí đóng, cùng bệ đàn hồi hoặc bệ kim loại. Hai đĩa nhẹ, hành trình ngắn và lò xo giúp van đóng nhanh hơn lá lật, đồng thời giảm khối lượng so với lá lật cùng cỡ. Chi tiết khác biệt giữa hai kiểu có ở bài so sánh van lá lật và van cánh bướm. Cấu tạo của van 1 chiều dual plate được quy định bởi API 594.

Cấu tạo của van 1 chiều lò xo và dạng nâng

Đĩa (poppet) hình nón hoặc phẳng chuyển động tịnh tiến dọc trục dẫn hướng, bị lò xo ép vào bệ. Khi áp thuận thắng lực lò xo, đĩa lùi ra và mở khe. Vì không phụ thuộc trọng lực, kiểu này lắp được ngang, đứng hoặc nghiêng và đóng nhanh. Bù lại, dòng phải đổi hướng qua khe nên tổn thất lớn hơn và cần áp mở đủ để thắng lò xo. Các mẫu có sẵn nằm trong danh mục van 1 chiều lò xo.

Cấu tạo của van 1 chiều cối

Van cối là dạng lò xo có đĩa hình nấm hoặc hình cối, thân thường đúc nguyên khối bằng inox, lò xo và đĩa cùng vật liệu. Nhờ toàn bộ chi tiết là inox, van chịu được hệ có áp vào cao và môi trường ăn mòn, thường gặp ở cỡ nhỏ trên đường khí, nước sạch và hóa chất nhẹ. Cấu tạo của van 1 chiều cối gọn nhưng không có nắp tháo nên khi hỏng thường thay cả van.

Cấu tạo của van 1 chiều bi

Thân van có dạng khoang phình, hình dáng gần giống lọc Y, bắt nắp bằng bu lông để tháo kiểm tra. Bên trong là viên bi bằng kim loại hoặc bọc cao su, tựa lên bệ côn. Bi lăn tự do nên bề mặt tiếp xúc luôn thay đổi, giúp bi tự làm sạch và ít kẹt khi lưu chất lẫn cặn hoặc có độ nhớt cao. Thân gang phổ biến hơn thân inox vì cỡ lớn và giá thành; bi nên chọn inox hoặc bọc cao su theo lưu chất.

Cấu tạo của van 1 chiều dạng treo (lá)

Đây là kiểu đơn giản nhất: thân tròn bằng nhựa hoặc inox, một đĩa tròn gắn trên bản lề, có móc treo để cố định tại điểm nối và gioăng nằm trong đĩa để làm kín. Cấu tạo của van 1 chiều dạng treo có thân tròn gọn nên lắp được ở chỗ hẹp. Áp mở rất nhỏ, nhưng đĩa nhẹ chỉ phù hợp lưu lượng thấp và áp suất thấp.

Chọn cấu tạo theo điều kiện làm việc

Khi đọc cấu tạo của van 1 chiều để chọn van, cần xác định trước bộ phận nào chịu tải chính để chọn đúng vật liệu và kiểu:

• Nước sạch cỡ lớn, đường dòng thẳng: lá lật hoặc cánh bướm, thân gang cầu, bệ EPDM.
• Cần đóng nhanh để giảm búa nước: cánh bướm hoặc lò xo, kiểm tra lò xo và hành trình đĩa.
• Lưu chất có cặn hoặc nhớt: van bi, thân có nắp tháo được.
• Hóa chất, nước biển: thân inox 316, bệ PTFE, lò xo inox 316.
• Lắp đứng hoặc không gian hẹp: lò xo hoặc cối, kiểm tra chiều lắp theo catalogue.

Trên thực tế, hỏng hóc phần lớn nằm ở bệ, đĩa, lò xo và trục. Danh sách chi tiết có ở bài các lỗi thường gặp ở van 1 chiều. Nếu đang phân vân giữa van một chiều và loại van điều khiển bằng tay, bài khác biệt giữa van 1 chiều và van 2 chiều giải thích rõ cơ chế.

Về nguồn tham khảo quốc tế, mô tả chung các nhóm van được tổng hợp tại check valve.

Tư vấn chọn van theo cấu tạo

Viva cung cấp các dòng van 1 chiều lá lật, cánh bướm, lò xo, bi bằng gang, inox và đồng. Để chọn đúng, hãy chuẩn bị lưu chất, nhiệt độ, áp suất làm việc, cỡ ống, kiểu nối và chiều lắp; đội kỹ thuật sẽ đối chiếu với catalogue và đề xuất cấu tạo phù hợp. Danh sách tài liệu liên quan nằm trong chuyên mục Tài liệu van 1 chiều.

Câu hỏi thường gặp về cấu tạo của van 1 chiều