Để phân loại một cách chi tiết các loại van bướm điều khiển khí nén, chúng ta có thể tiếp cận theo nhiều tiêu chí khác nhau, phản ánh các khía cạnh quan trọng về thiết kế, chức năng, ứng dụng và hiệu suất của van. Dưới đây là phân loại chi tiết, dựa trên các yếu tố then chốt.

Phân loại van bướn khí nén theo nguyên lý hoạt động của bộ truyền động khí nén

Đây là cách phân loại cơ bản và quan trọng nhất, ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động và ứng dụng của van.

Van bướm điều khiển khí nén tác động đơn

Nguyên lý hoạt động: Chỉ sử dụng khí nén để thực hiện một chiều tác động (mở hoặc đóng van), chiều còn lại (đóng hoặc mở van về vị trí ban đầu) dựa vào lực lò xo hồi vị.
Ưu điểm:
- An toàn khi mất khí nén: Đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu van phải tự động về vị trí an toàn (đóng hoặc mở) khi nguồn khí nén bị sự cố.
- Đơn giản, ít bộ phận: Cấu tạo bộ truyền động đơn giản hơn loại tác động kép, dễ bảo trì và chi phí thường thấp hơn.
Nhược điểm:
- Lực tác động hạn chế: Lực lò xo hồi vị có giới hạn, có thể không đủ mạnh cho van kích thước lớn hoặc môi chất có áp suất cao.
- Điều khiển vị trí trung gian hạn chế: Khó điều khiển van dừng ở các vị trí trung gian một cách chính xác và ổn định để điều tiết dòng chảy (thường là van ON/OFF).
- Tiêu thụ khí nén một chiều: Chỉ tiêu thụ khí nén trong một chiều tác động (mở hoặc đóng), nhưng vẫn cần duy trì áp suất khí nén trong quá trình van ở vị trí đó (ví dụ, duy trì mở).
Phân loại nhỏ hơn: Dựa vào trạng thái ban đầu khi không có khí nén:
- Tác động đơn thường đóng (Normally Closed – NC): Van đóng khi không có khí nén và mở khi có khí nén. Lò xo giữ van ở vị trí đóng. Ứng dụng: Phổ biến nhất, dùng trong các hệ thống cần đảm bảo an toàn đóng van khi mất khí nén (ví dụ, van chặn khẩn cấp). – Ảnh minh họa Van bướm khí nén tác động đơn thường đóng.
- Tác động đơn thường mở (Normally Open – NO): Van mở khi không có khí nén và đóng khi có khí nén. Lò xo giữ van ở vị trí mở. Ứng dụng: Ít phổ biến hơn, dùng trong các hệ thống cần đảm bảo an toàn mở van khi mất khí nén (ví dụ, van xả tràn). – Ảnh minh họa Van bướm khí nén tác động đơn thường mở.

Van bướm điều khiển khí nén tác động kép

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng khí nén để thực hiện cả hai chiều tác động (mở và đóng van). Không có lò xo hồi vị.
Ưu điểm:
- Lực tác động mạnh mẽ: Sử dụng khí nén cho cả hai chiều, tạo ra lực đóng/mở mạnh mẽ, phù hợp cho van kích thước lớn và áp suất cao.
- Điều khiển linh hoạt: Có khả năng điều khiển van dừng ở bất kỳ vị trí nào giữa mở và đóng, dễ dàng tích hợp với bộ định vị van để điều tiết dòng chảy chính xác.
- Tiêu thụ khí nén hiệu quả hơn (trong một số trường hợp): Có thể tiết kiệm khí nén hơn so với loại tác động đơn trong các ứng dụng cần giữ van ở vị trí mở hoặc đóng trong thời gian dài (vì không cần duy trì áp suất thắng lực lò xo).
Nhược điểm:
- Không an toàn khi mất khí nén: Van sẽ dừng lại ở vị trí cuối cùng trước khi mất khí nén. Cần có biện pháp dự phòng (ví dụ, hệ thống khí nén dự phòng, van an toàn) nếu yêu cầu vị trí an toàn khi mất khí nén.
- Cấu tạo phức tạp hơn: Bộ truyền động và hệ thống điều khiển khí nén phức tạp hơn loại tác động đơn.
- Chi phí thường cao hơn: Giá thành thường cao hơn so với van tác động đơn.
Ứng dụng: Rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp cần điều khiển chính xác vị trí van, van kích thước lớn, áp suất cao, hệ thống tự động hóa phức tạp. – Ảnh minh họa Van bướm khí nén tác động kép.

Phân loại van bướn khí nén theo kiểu đĩa van

Thiết kế đĩa van ảnh hưởng đến khả năng làm kín, áp suất làm việc, và ứng dụng cụ thể.

Van bướm đĩa đồng tâm

Thiết kế: Trục xoay của đĩa van nằm chính giữa thân van và đĩa van. Khi đóng, đĩa van ép trực tiếp vào gioăng làm kín trên thân van.
Ưu điểm:
- Thiết kế đơn giản nhất: Cấu tạo đơn giản, chi phí sản xuất thấp.
- Mô-men xoắn vận hành thấp: Yêu cầu bộ truyền động nhỏ gọn hơn.
- Phù hợp cho nhiều ứng dụng thông thường: Nước sạch, khí, dầu, các ứng dụng áp suất và nhiệt độ không quá cao.
Nhược điểm:
- Độ kín khít hạn chế: Độ kín khít không cao ở áp suất cao và nhiệt độ cao, đặc biệt với gioăng mềm.
- Mài mòn gioăng lớn: Ma sát giữa đĩa van và gioăng lớn, có thể làm giảm tuổi thọ gioăng.
Ứng dụng: Hệ thống nước, HVAC, các ứng dụng không yêu cầu độ kín khít cao và áp suất thấp đến trung bình. – Ảnh minh họa sơ đồ Van bướm đĩa đồng tâm.

Van bướm đĩa lệch tâm

Thiết kế: Trục xoay của đĩa van được đặt lệch tâm so với tâm thân van và/hoặc tâm đĩa van. Thiết kế lệch tâm giúp giảm ma sát giữa đĩa van và gioăng, tăng độ kín khít và tuổi thọ van. Có nhiều loại lệch tâm khác nhau:
- Lệch tâm đơn (Single Offset / Double Eccentric): Trục xoay lệch tâm so với tâm thân van. – Ảnh minh họa Van bướm đĩa lệch tâm đơn.
- Lệch tâm kép (Double Offset / Double Eccentric): Trục xoay lệch tâm so với cả tâm thân van và tâm đĩa van. Cải thiện độ kín khít và giảm ma sát hơn loại lệch tâm đơn. – Ảnh minh họa Van bướm đĩa lệch tâm kép.
- Lệch tâm ba lớp (Triple Offset / Triple Eccentric): Thiết kế phức tạp nhất với ba vị trí lệch tâm, kết hợp gioăng kim loại. Đạt độ kín khít gần như van cầu, chịu áp suất và nhiệt độ rất cao. – Ảnh minh họa Van bướm đĩa lệch tâm ba lớp.
Ưu điểm:
- Độ kín khít cao hơn nhiều: Đặc biệt là các loại lệch tâm kép và lệch tâm ba lớp, có thể đạt độ kín khít tương đương van cầu trong nhiều ứng dụng.
- Giảm mài mòn gioăng: Giảm ma sát, tăng tuổi thọ gioăng và van.
- Chịu áp suất và nhiệt độ cao hơn: Đặc biệt là loại lệch tâm ba lớp với gioăng kim loại.
Nhược điểm:
- Thiết kế phức tạp hơn: Cấu tạo phức tạp hơn, chi phí sản xuất cao hơn.
- Mô-men xoắn vận hành cao hơn (đối với loại lệch tâm ba lớp): Yêu cầu bộ truyền động mạnh mẽ hơn.
Ứng dụng: Hệ thống hóa chất, dầu khí, hơi, nhiệt, các ứng dụng yêu cầu độ kín khít cao, áp suất và nhiệt độ cao. Loại lệch tâm ba lớp đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng khắc nghiệt.

Phân loại van bướn khí nén theo vật liệu thân van và đĩa van

Vật liệu van phải tương thích với môi chất, nhiệt độ và áp suất làm việc.

Van bướm thân gang

Vật liệu: Thân gang xám hoặc gang dẻo, đĩa van có thể bằng gang, thép, hoặc thép không gỉ.
Ưu điểm:
- Giá thành thấp nhất: Vật liệu gang rẻ, chi phí sản xuất thấp.
- Chịu lực tốt: Gang dẻo có độ bền cơ học tốt.
- Phù hợp cho nước sạch, nước thải: Gang xám và gang dẻo ít bị ăn mòn bởi nước sạch và nước thải thông thường.
Nhược điểm:
- Chịu ăn mòn kém: Dễ bị ăn mòn bởi hóa chất, axit, kiềm, và các môi chất ăn mòn khác.
- Áp suất và nhiệt độ giới hạn: Không phù hợp cho áp suất và nhiệt độ cao.
- Trọng lượng nặng: Gang có trọng lượng riêng lớn.
Ứng dụng: Hệ thống cấp thoát nước, xử lý nước thải, hệ thống HVAC (nước lạnh, nước nóng), các ứng dụng không yêu cầu khả năng chịu ăn mòn cao.

Van bướm thân thép

Vật liệu: Thân thép carbon hoặc thép hợp kim, đĩa van có thể bằng thép hoặc thép không gỉ.
Ưu điểm:
- Chịu áp suất và nhiệt độ cao hơn gang: Thép có độ bền và khả năng chịu nhiệt tốt hơn gang.
- Độ bền cơ học cao: Chịu được va đập và rung động tốt.
- Giá thành hợp lý: Giá thành cao hơn gang nhưng vẫn kinh tế hơn thép không gỉ.
Nhược điểm:
- Chịu ăn mòn hạn chế: Thép carbon dễ bị gỉ sét, thép hợp kim có khả năng chống gỉ tốt hơn nhưng vẫn có thể bị ăn mòn bởi một số hóa chất.
- Cần lớp phủ bảo vệ: Thường cần lớp sơn phủ hoặc mạ để chống ăn mòn trong môi trường ẩm ướt hoặc ăn mòn nhẹ.
Ứng dụng: Hệ thống hơi, dầu nóng, khí nén, các ứng dụng có áp suất và nhiệt độ trung bình đến cao, không yêu cầu khả năng chịu ăn mòn cao hoặc môi chất ít ăn mòn.

Van bướm khí nén có tay quay thân bằng thép

Van bướm thân thép không gỉ (Inox)

Vật liệu: Thân và đĩa van bằng thép không gỉ (Inox) phổ biến như SS304, SS316, SS316L.
Ưu điểm:
- Chịu ăn mòn tuyệt vời: Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn vượt trội, chịu được nhiều loại hóa chất, axit, kiềm, thực phẩm, đồ uống.
- Vệ sinh an toàn thực phẩm: Thép không gỉ đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm, dược phẩm.
- Chịu nhiệt độ và áp suất tốt: Thép không gỉ có độ bền và khả năng chịu nhiệt, áp suất tốt.
- Tuổi thọ cao: Khả năng chống ăn mòn và độ bền cao giúp van có tuổi thọ dài.
Nhược điểm:
- Giá thành cao nhất: Vật liệu thép không gỉ đắt hơn gang và thép carbon.
- Trọng lượng có thể nặng: Tùy thuộc vào kích thước và độ dày.
Ứng dụng: Ngành thực phẩm và đồ uống, dược phẩm, hóa chất, các ứng dụng yêu cầu khả năng chịu ăn mòn cao, vệ sinh và độ bền.

Van bướm thân nhựa

Vật liệu: Thân và đĩa van bằng nhựa kỹ thuật như PVC, CPVC, PP, PVDF.
Ưu điểm:
- Chịu ăn mòn hóa chất cực tốt: Nhựa kỹ thuật có khả năng kháng hóa chất vượt trội, đặc biệt là các hóa chất ăn mòn mạnh (axit đậm đặc, kiềm mạnh).
- Trọng lượng nhẹ nhất: Nhựa có trọng lượng riêng thấp, dễ dàng lắp đặt và vận chuyển.
- Giá thành thường thấp hơn thép không gỉ: Mặc dù có thể cao hơn gang và thép carbon, nhưng thường kinh tế hơn thép không gỉ trong các ứng dụng chịu hóa chất.
Nhược điểm:
- Chịu nhiệt độ và áp suất giới hạn: Nhựa có khả năng chịu nhiệt độ và áp suất thấp hơn kim loại.
- Độ bền cơ học kém hơn kim loại: Dễ bị vỡ hoặc biến dạng dưới tác động cơ học mạnh.
- Khả năng chống cháy kém: Nhựa dễ cháy hơn kim loại.
Ứng dụng: Hệ thống hóa chất ăn mòn, xử lý nước thải hóa chất, các ứng dụng áp suất và nhiệt độ thấp, môi trường ăn mòn mà kim loại không đáp ứng được.

Phân loại theo Kiểu kết nối thân van

(Như đã trình bày chi tiết trong phần cấu tạo, bao gồm Wafer, Lug, Flanged, Threaded, Butt Weld – mỗi kiểu kết nối phù hợp với các yêu cầu khác nhau về kích thước đường ống, áp suất, độ kín khít, và phương pháp lắp đặt).

Phân loại van bướm điều khiển khí nén bằng hình thức nối

Phân loại theo Ứng dụng/Ngành công nghiệp

Van bướm điều khiển khí nén có thể được thiết kế và tùy chỉnh để phù hợp với các yêu cầu đặc thù của từng ngành:

Van bướm vi sinh: Cho ngành thực phẩm, dược phẩm, đồ uống, yêu cầu vật liệu thép không gỉ, bề mặt nhẵn bóng, thiết kế dễ vệ sinh CIP (Clean-in-Place) để tránh nhiễm bẩn.

Van bướm chịu nhiệt độ cao: Cho hệ thống hơi, dầu nóng, nhà máy nhiệt điện, sử dụng vật liệu chịu nhiệt đặc biệt, gioăng kim loại, thiết kế chịu nhiệt độ cao.

Van bướm chịu áp suất cao: Cho hệ thống dầu khí, hóa chất áp suất cao, sử dụng thiết kế lệch tâm ba lớp, vật liệu chịu áp lực, kết cấu thân van vững chắc.

Van bướm cho môi trường ăn mòn: Cho nhà máy hóa chất, mạ điện, sử dụng vật liệu nhựa hoặc thép không gỉ chịu hóa chất, gioăng PTFE hoặc vật liệu chịu hóa chất.

Van bướm chống cháy nổ: Cho môi trường dễ cháy nổ (nhà máy hóa chất, dầu khí), bộ truyền động khí nén inherently an toàn, nhưng các phụ kiện điện (van điện từ, công tắc hành trình – nếu có) phải là loại phòng nổ.

Phân loại theo Chức năng Điều khiển

Van bướm ON/OFF: Chức năng chính là đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn dòng chảy. Thường dùng bộ truyền động tác động đơn hoặc tác động kép không có bộ định vị.
Van bướm điều tiết (tuyến tính): Khả năng điều chỉnh vị trí đĩa van ở các vị trí trung gian để điều tiết lưu lượng dòng chảy. Bắt buộc phải có Bộ định vị van (Positioner) để điều khiển chính xác vị trí van theo tín hiệu điều khiển. Thường dùng bộ truyền động tác động kép kết hợp với bộ định vị điện khí nén hoặc bộ định vị thông minh.

Phân loại van bướm điều khiển khí nén thông qua hình thức vận hành

Phân loại van bướn khí nén theo mức độ thông minh

Van bướm truyền thống: Chỉ có chức năng cơ bản đóng/mở hoặc điều tiết, không có khả năng tự giám sát, chẩn đoán hoặc giao tiếp kỹ thuật số.
Van bướm thông minh: Tích hợp thêm các cảm biến (vị trí, áp suất, nhiệt độ), bộ vi xử lý, và khả năng giao tiếp kỹ thuật số (HART, Fieldbus, Profibus, Modbus…). Cho phép:
- Giám sát tình trạng van: Vị trí, áp suất khí nén, nhiệt độ, số lần đóng mở…
- Chẩn đoán lỗi và cảnh báo: Phát hiện sớm các sự cố tiềm ẩn, báo động khi có vấn đề.
- Điều khiển và cấu hình từ xa: Điều chỉnh thông số, cấu hình van, và điều khiển van từ trung tâm điều khiển.
- Tích hợp vào hệ thống IoT công nghiệp: Thu thập dữ liệu vận hành, phân tích hiệu suất, tối ưu hóa bảo trì và vận hành hệ thống.

Việc phân loại van bướm điều khiển khí nén có thể dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sử dụng và khía cạnh cần nhấn mạnh. Hiểu rõ các loại phân loại này giúp người dùng lựa chọn được loại van phù hợp nhất với yêu cầu kỹ thuật, môi trường làm việc, và ngân sách của ứng dụng cụ thể. Việc lựa chọn đúng loại van là yếu tố quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, an toàn và kinh tế.

Mời các bạn xem thêm

Những ưu điểm nổi bật của van bướm khí nén

Nguồn: vangiare.vn