Các loại van 1 chiều được chia theo nguyên lý đóng thành năm nhóm: nâng (piston, bi), xoay (lá lật), lò xo, cánh bướm (hai đĩa) và màng. Ngoài ra còn phân theo kiểu nối (ren, bích, kẹp wafer, hàn, clamp) và theo vật liệu thân (gang, thép, inox, đồng, nhựa). Mỗi nhóm trong các loại van 1 chiều khác nhau về tổn thất áp suất, áp suất mở, tư thế lắp và nguy cơ búa nước, và bốn yếu tố này quyết định van có hợp một đường ống hay không.
Bài này giải thích cơ chế của các loại van 1 chiều theo từng nhóm, rồi đưa bảng so sánh để chọn nhanh. Muốn xem chi tiết bên trong từng kiểu, đọc thêm bài cấu tạo van 1 chiều; muốn nắm khái niệm gốc, xem bài van 1 chiều.
Phân loại các loại van 1 chiều theo nguyên lý đóng
Mọi loại van 1 chiều đều đóng bằng chênh áp và dòng chảy, không cần cấp năng lượng ngoài. Khác biệt nằm ở cách đĩa chuyển động và lực nào kéo đĩa về bệ: trọng lực, lò xo, hay độ đàn hồi của vật liệu.
| Nhóm | Chuyển động đóng | Lực đưa về bệ | Kiểu van điển hình |
|---|---|---|---|
| Nâng (lift) | Đĩa, piston hoặc bi dịch thẳng khỏi bệ | Trọng lực, hoặc lò xo | Van piston, van bi |
| Xoay (swing) | Đĩa xoay quanh bản lề | Trọng lực và dòng ngược | Lá lật tiêu chuẩn, lá lật nghiêng, lá lật dạng kẹp |
| Lò xo | Đĩa dịch dọc trục dẫn hướng | Lò xo nén | Lò xo tiêu chuẩn, giảm âm (silent) |
| Cánh bướm | Hai đĩa bán nguyệt xoay quanh trục giữa | Lò xo xoắn | Dual plate dạng kẹp |
| Màng | Màng đàn hồi uốn mở khe | Độ đàn hồi vật liệu | Van màng, mỏ vịt, dạng ô |
Các loại van 1 chiều nhóm nâng: van piston và van bi
Ở các loại van 1 chiều nhóm này, bộ phận đóng dịch chuyển vuông góc với mặt bệ. Dòng chảy phải đổi hướng đi qua khe hở nên tổn thất áp suất lớn hơn nhóm xoay. Thân thường có dạng giống van cầu, vì đường dòng cũng bị uốn như vậy.
Van piston có piston hình trụ hoặc nón chạy trong xi lanh dẫn hướng nên đồng tâm với bệ, đóng kín tốt. Piston và xi lanh khít, vì vậy kiểu này hợp lưu chất sạch như hơi, khí nén, nước cấp lò; cặn bẩn dễ làm kẹt piston. Thân thường là thép hoặc gang, đĩa và bệ bằng inox để chịu nhiệt và áp.
Trong các loại van 1 chiều nhóm nâng, van bi dùng viên bi tựa lên bệ côn. Bi lăn quanh trục tùy ý khi dòng qua, bề mặt tiếp xúc thay đổi liên tục nên tự làm sạch, ít kẹt với nước thải, bùn loãng và lưu chất nhớt. Bi nặng tạo áp mở nhỏ nhưng hợp lắp ngang hoặc đứng với dòng lên; thêm lò xo thì lắp được nhiều chiều hơn.
Các loại van 1 chiều nhóm xoay: van lá lật
Van lá lật (swing check) có một đĩa treo trên bản lề. Khi mở, đĩa nhấc ra khỏi đường dòng nên tổn thất thấp, thích hợp ống lớn và dòng đều. Nhược điểm là hành trình đóng dài: khi bơm dừng, dòng đảo chiều và tăng tốc trước khi đĩa chạm bệ, sinh ra va đập. Xem các mẫu trong danh mục van 1 chiều lá lật.
Trong các loại van 1 chiều lá lật, lá lật nghiêng (tilting disc) đặt trục xoay lệch tâm, đĩa hình vòm và bệ nghiêng khoảng 45 độ so với dòng. Hành trình đóng ngắn hơn nên đĩa đóng trước khi dòng ngược tăng tốc cao. Loại này hay dùng cho trạm bơm lưu lượng lớn; cỡ lớn có thể thêm đối trọng hoặc giảm chấn thủy lực để điều chỉnh tốc độ đóng.
Lá lật dạng kẹp (wafer swing) là lá lật đơn có thân mỏng kẹp giữa hai mặt bích, thường kèm lò xo giúp đóng nhanh và lắp nhiều tư thế. Thân mỏng làm van nhẹ và rẻ hơn lá lật bích, nhưng một đĩa đơn nằm giữa dòng khiến tổn thất cao hơn một chút so với loại hai đĩa.
Các loại van 1 chiều nhóm lò xo: tiêu chuẩn và giảm âm
Lò xo ép đĩa lên bệ, nên van lắp được ngang, đứng hoặc nghiêng và đóng nhanh. Bù lại, bơm phải thắng lực lò xo mới mở được van, và đó là áp suất mở (cracking pressure). Áp mở càng cao thì tổn thất liên tục càng lớn. Mẫu có sẵn nằm trong danh mục van 1 chiều lò xo.
Trong các loại van 1 chiều lò xo, van giảm âm (silent check) là biến thể có đĩa dẫn hướng trung tâm, lò xo mạnh và hành trình rất ngắn. Đĩa đóng ngay khi lưu tốc giảm, trước khi dòng đảo chiều, nên hầu như không có tiếng đóng sập. Kiểu này hay đặt sau bơm tăng áp, nơi ống không dài. Hãng thường ghi mức tổn thất theo hệ số Kv, nên cần đọc catalogue.
Các loại van 1 chiều nhóm cánh bướm: dual plate
Hai đĩa bán nguyệt gắn vào một trục giữa, hai lò xo xoắn kéo hai đĩa lại. Dòng chảy mở hai đĩa như cánh bướm, lò xo gập chúng lại khi dòng yếu. Hành trình mỗi đĩa chỉ bằng một nửa đường kính, đĩa nhẹ, nên đóng nhanh và ít va đập. Thân kẹp mỏng, nhẹ hơn nhiều so với lá lật bích cùng cỡ. Hai đĩa vẫn nằm giữa dòng nên tổn thất ở mức trung bình.
Xem danh mục van 1 chiều cánh bướm, và bài so sánh van lá lật và van cánh bướm để biết khác biệt cụ thể.
Các loại van 1 chiều nhóm màng
Màng đàn hồi (EPDM, neoprene, FKM) uốn mở khi có dòng thuận và ép phẳng lên bệ khi dòng ngược. Không có bản lề hay lò xo nên hoạt động êm, áp mở rất thấp, không có chi tiết kim loại tiếp xúc lưu chất (với thân nhựa). Màng có độ bền cơ và giới hạn nhiệt thấp hơn kim loại, nên kiểu này hợp áp thấp, hóa chất loãng, khí và xử lý nước. Các thiết kế mỏ vịt (duckbill) và dạng ô cùng nguyên lý này.
Phân loại các loại van 1 chiều theo kiểu nối
- Nối ren: cỡ nhỏ, thường tới DN50, gọn và rẻ; tháo lắp cần dụng cụ và có điểm rò ở ren nếu quấn băng không đúng.
- Nối bích: cỡ vừa và lớn, theo JIS 10K, DIN/EN PN10/PN16 hoặc ANSI 150; dễ tháo bảo trì nhưng nặng và dài hơn.
- Kẹp wafer: kẹp giữa hai mặt bích ống, rất ngắn và nhẹ; cần căn tâm bu lông và để ý khoảng hở với chi tiết lân cận để đĩa mở hết.
- Hàn: cho hơi, dầu nhiệt và áp cao, loại bỏ điểm rò nhưng không tháo lắp được.
- Clamp (tri-clamp) và nối vi sinh: cho thực phẩm, dược, tháo nhanh để vệ sinh; xem danh mục van 1 chiều vi sinh.
Phân loại các loại van 1 chiều theo vật liệu
Vật liệu thân quyết định môi trường mà các loại van 1 chiều chịu được. Khi xét các loại van 1 chiều theo vật liệu, hãy chọn theo lưu chất trước rồi mới chọn kiểu van.
| Vật liệu | Phù hợp | Lưu ý kỹ thuật |
|---|---|---|
| Gang xám | Nước sạch, nước thải áp thấp | Giòn do graphit tấm, không dùng với va đập mạnh |
| Gang cầu | Cấp nước, PCCC, trạm bơm | Dẻo hơn gang xám, chịu áp và va đập tốt hơn |
| Thép đúc | Hơi, dầu, áp và nhiệt cao | Cần theo cấp áp ASME B16.34 |
| Inox 304 | Nước sạch, thực phẩm, khí | Kém ion clorua |
| Inox 316 | Hóa chất, nước biển, lợ | Có 2–3% molypden nên bền clorua hơn 304 |
| Đồng thau | Nước sinh hoạt cỡ nhỏ | Có thể bị khử kẽm trong nước mềm hoặc nhiều clo |
| Nhựa uPVC, PP | Axit, kiềm loãng, nước xử lý | Giới hạn nhiệt độ; chọn gioăng EPDM hoặc FKM theo hóa chất |
Bệ và gioăng cũng cần chọn theo lưu chất: EPDM chịu nước nóng và hơi áp thấp nhưng trương nở với dầu khoáng; NBR chịu dầu nhưng kém ozon và hơi; PTFE trơ hóa học nhưng chảy dão ở nhiệt cao.
Bảng so sánh các loại van 1 chiều
Bảng so sánh các loại van 1 chiều dưới đây chỉ là mức tương đối, ghi theo xu hướng chung; cần đối chiếu catalogue hãng cho từng model và cỡ.
| Loại van | Tổn thất áp suất | Áp suất mở | Vị trí lắp | Nguy cơ búa nước |
|---|---|---|---|---|
| Piston | Trung bình đến cao | Trung bình | Ngang; đứng nếu có lò xo | Thấp đến trung bình |
| Bi | Trung bình | Thấp đến trung bình | Ngang, hoặc đứng dòng lên | Trung bình |
| Lá lật tiêu chuẩn | Thấp | Thấp | Ngang; đứng dòng lên | Cao |
| Lá lật nghiêng | Thấp | Thấp | Ngang, đứng dòng lên | Trung bình đến thấp |
| Lá lật dạng kẹp | Trung bình | Thấp đến trung bình | Nhiều tư thế nếu có lò xo | Trung bình |
| Lò xo tiêu chuẩn | Trung bình đến cao | Theo lò xo | Mọi tư thế | Thấp |
| Giảm âm | Trung bình | Theo lò xo | Mọi tư thế | Rất thấp |
| Cánh bướm (dual plate) | Trung bình | Thấp đến trung bình | Ngang, đứng theo hãng | Thấp |
| Màng | Thấp | Rất thấp | Mọi tư thế | Thấp |
Tổn thất áp suất
Tổn thất áp suất qua van tính theo ΔP = SG·(Q/Kv)², với ΔP tính bằng bar, Q là lưu lượng m³/h và SG là tỷ trọng. Ví dụ: nước (SG = 1), Q = 50 m³/h, Kv = 200 thì ΔP = (50/200)² = 0,0625 bar. Nếu tăng lưu lượng gấp đôi, ΔP tăng gấp bốn, nên van có Kv nhỏ thì càng bất lợi khi chạy lưu lượng lớn. Quan hệ Kv và Cv là Kv = 0,865·Cv.
Áp suất mở
Van lò xo và van đứng có áp mở xác định bởi lực lò xo hoặc trọng lượng đĩa. Áp mở cao dễ làm tụt áp ở hệ nước áp thấp, hoặc bơm cột áp thấp không đủ mở van. Ngược lại, áp mở quá thấp khiến van đóng kém kín khi áp ngược nhỏ. Phần giải thích chi tiết và cách chọn lò xo có trong bài về áp suất mở.
Vị trí lắp
Van chạy bằng trọng lực (lá lật, bi không lò xo) phải lắp ngang, hoặc lắp đứng khi dòng đi lên; lắp đứng dòng đi xuống thì đĩa không về bệ được. Các loại van 1 chiều có lò xo thường lắp được nhiều tư thế, nhưng cần xem hướng dẫn của hãng vì lò xo yếu có thể mỏi theo chiều lắp.
Búa nước và tốc độ đóng
Với các loại van 1 chiều, khi bơm dừng, cột nước đảo chiều trước khi van đóng. Nếu đĩa đóng muộn, dòng ngược đạt vận tốc cao rồi bị chặn đột ngột, sinh sóng áp theo công thức Joukowsky: ΔP = ρ·a·Δv.
Với nước (ρ = 1000 kg/m³), tốc độ truyền sóng a khoảng 1000 m/s trong ống thép (tham khảo) và Δv = 1 m/s, ΔP khoảng 1 MPa, tức khoảng 10 bar. Vì vậy van đóng nhanh, hành trình ngắn (dual plate, lò xo, giảm âm, lá lật nghiêng) giảm rõ nguy cơ này. Cách xử lý cho cả hệ thống nằm ở bài giảm búa nước khi dùng van 1 chiều.
Chọn nhanh các loại van 1 chiều theo tình huống
- Ống lớn, nước sạch, dòng đều, ít dừng bơm: lá lật, thân gang cầu.
- Bơm thường xuyên dừng, ống dài, sợ búa nước: lá lật nghiêng hoặc dual plate, hoặc loại giảm âm đặt sát bơm.
- Nước thải, bùn loãng: van bi hoặc lá lật có nắp mở được.
- Hơi, khí nén, nước cấp lò: piston hoặc lò xo, thân thép hoặc inox.
- Hóa chất, thực phẩm: thân inox 316 hoặc nhựa, bệ PTFE/EPDM; van màng cho áp thấp.
- Mặt bằng hẹp: dual plate kẹp wafer hoặc lò xo nối ren.
Ví dụ cụ thể theo từng hệ thống (nước sạch, PCCC, khí nén…) có trong bài ứng dụng của van 1 chiều.
Tư vấn chọn các loại van 1 chiều
Viva cung cấp các loại van 1 chiều: lá lật, cánh bướm, lò xo, bi, giảm âm bằng gang, inox, đồng. Khi liên hệ, hãy chuẩn bị lưu chất, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, cỡ ống, kiểu nối và tư thế lắp để được đề xuất đúng loại. Tài liệu liên quan nằm trong chuyên mục Tài liệu van 1 chiều.
Địa chỉ: Số 20 ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội
Phụ trách kinh doanh: Miss Hoa
Câu hỏi thường gặp về các loại van 1 chiều
Có mấy loại van 1 chiều chính?
Các loại van 1 chiều theo nguyên lý đóng có năm nhóm: nâng (piston, bi), xoay (lá lật), lò xo, cánh bướm (dual plate) và màng. Mỗi nhóm có biến thể về vật liệu và kiểu nối.
Loại van 1 chiều nào ít gây búa nước nhất?
Van giảm âm, dual plate và lá lật nghiêng đóng nhanh nhờ hành trình ngắn. Hiệu quả cũng phụ thuộc vị trí đặt van và thông số bơm.
Trong các loại van 1 chiều, loại nào lắp đứng được?
Loại có lò xo (lò xo, dual plate, giảm âm) thường lắp nhiều tư thế. Lá lật và bi không lò xo chỉ lắp đứng khi dòng đi lên.
Trong các loại van 1 chiều, van bi hay van lá lật hợp nước thải hơn?
Van bi ít kẹt vì viên bi tự làm sạch; lá lật cỡ lớn có nắp mở được cũng dùng được. Chọn theo cỡ ống và lượng cặn.
Vì sao trong các loại van 1 chiều, van lò xo có tổn thất lớn hơn lá lật?
Dòng phải đổi hướng quanh đĩa và còn thắng lực lò xo, nên cần thêm chênh áp để giữ van mở.
