Tìm hiểu chi tiết về van bi điều khiển khí nén – Cấu tạo & Nguyên lý

Nếu bạn đang tìm hiểu về van bi điều khiển khí nén để lựa chọn thiết bị phù hợp cho hệ thống tự động. Từ dây chuyền sản xuất, nhà máy xử lý nước thải đến các hệ thống điều khiển dòng chất lỏng, khí nén – thì đây chính là bài viết dành cho bạn.

Loại van này đang được rất nhiều kỹ sư và kỹ thuật viên quan tâm nhờ ưu điểm nổi bật như đóng/mở nhanh, vận hành ổn định và đặc biệt là không phụ thuộc vào nguồn điện. Tuy nhiên, để lựa chọn đúng và khai thác tối đa hiệu quả sử dụng, bạn cần hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động của nó. Xem ngay những thông tin này trong bài viết dưới đây!

Van bi điều khiển khí nén là gì?

Van bi điều khiển khí nén là loại van bi được kết hợp với bộ truyền động khí nén (pneumatic actuator) để thực hiện chức năng đóng/ mở tự động bằng nguồn khí nén thay vì vận hành thủ công bằng tay gạt.

Cấu tạo van gồm 2 phần chính:

• Thân van bi: thường làm bằng inox, nhựa hoặc đồng. Và thương dùng để điều khiển dòng chảy của chất lỏng hoặc khí.
• Bộ điều khiển khí nén: sử dụng áp lực khí để xoay trục van một góc 90 độ. Nó giúp bi van chuyển trạng thái từ mở sang đóng (hoặc ngược lại).

Van bi khí nén được đánh giá cao nhờ khả năng đóng/mở nhanh, vận hành ổn định, không phụ thuộc vào điện. Vì vậy, nó rất phù hợp cho các hệ thống tự động hóa trong công nghiệp. Đặc biệt ở môi trường dễ cháy nổ hoặc ẩm ướt.

Cấu tạo của van bi điều khiển khí nén

Van bi điều khiển khí nén gồm 2 phần chính: phần van bi và bộ truyền động khí nén. Tùy theo yêu cầu vận hành, hệ thống có thể tích hợp thêm các phụ kiện hỗ trợ như van điện từ, bộ điều áp, công tắc hành trình…

Cấu tạo của van bi

Van bi là phần tiếp xúc trực tiếp với dòng chất lỏng hoặc khí, chịu trách nhiệm đóng/mở dòng chảy. Một số thành phần chính bao gồm:

• Thân van: Được chế tạo từ các vật liệu như inox, gang, thép carbon hoặc nhựa PVC/UPVC, tùy theo môi trường sử dụng. Thiết kế có thể là 2 thân hoặc 3 thân, với các kiểu kết nối như ren, mặt bích hoặc hàn.
• Bi van (đĩa van): Là bộ phận hình cầu rỗng ruột, bên trong có lỗ xuyên tâm để dẫn dòng chảy. Bi van có thể là lỗ đầy đủ hoặc lỗ giảm. Bề mặt được gia công nhẵn để đảm bảo độ kín cao.
• Trục van: Kết nối giữa bi van và bộ truyền động. Trục thường làm bằng thép không gỉ và có thiết kế chống thổi ngược để tăng độ an toàn.
• Gioăng làm kín: Sử dụng các vật liệu như PTFE (Teflon), EPDM, Viton… tùy vào áp suất và loại lưu chất. Gioăng giúp ngăn rò rỉ và đảm bảo độ kín khi van vận hành.

Cấu tạo của bộ truyền động khí nén

Bộ truyền động khí nén là phần giúp van hoạt động tự động nhờ nguồn khí nén đầu vào. Các bộ phận chính gồm:

• Thân bộ khí nén: Thường làm từ hợp kim nhôm, có khả năng chống ăn mòn, nhẹ nhưng chắc chắn.
• Piston và xi lanh: Là nơi tiếp nhận khí nén để tạo lực đẩy hoặc kéo, tùy theo cơ chế tác động đơn hay kép.
• Bánh răng và thanh răng: Giúp chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục van. Nó giúp đảm bảo đóng/mở chính xác.
• Lò xo (chỉ có ở tác động đơn): Giúp van tự động quay về vị trí an toàn (thường là đóng) khi mất khí nén.
• Trục truyền động: Kết nối trực tiếp từ bộ khí nén xuống trục van bi, đảm bảo truyền động hiệu quả.
• Cổng cấp khí: Gồm các đầu nối khí vào và khí xả, thường được ký hiệu là A và B hoặc 1 và 2. Nó tương ứng với chiều điều khiển đóng/mở.

Các phụ kiện đi kèm (nếu có)

Để van hoạt động trơn tru và có thể tích hợp vào hệ thống điều khiển tự động, thường đi kèm các thiết bị phụ trợ như:

• Van điện từ: Có chức năng chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu khí nén, cho phép điều khiển từ xa. Có các loại như 3/2 và 5/2, phù hợp cho cả van tác động đơn và kép.
• Bộ lọc khí và điều áp: Đảm bảo khí nén sạch và ổn định áp suất, tránh làm hư hỏng bộ truyền động.
• Công tắc giới hạn hành trình: Cung cấp tín hiệu phản hồi về trạng thái đóng/mở của van. Nó rất cần thiết khi kết nối với hệ thống PLC.
• Bộ định vị tuyến tính: Dùng khi van vận hành ở chế độ điều tiết (không đóng/mở hoàn toàn). Từ đây, giúp điều chỉnh góc mở chính xác theo tín hiệu điều khiển đầu vào.

Nguyên lý hoạt động của van bi điều khiển khí nén

Van bi điều khiển khí nén hoạt động dựa trên sự phối hợp nhịp nhàng giữa phần van bi và bộ truyền động (hay còn gọi là bộ điều khiển) khí nén. Điểm mấu chốt là sử dụng áp lực của khí nén để tạo ra lực đóng/ mở tự động, thay vì vận hành thủ công bằng tay gạt.

Nguyên lý hoạt động của bộ truyền động khí nén

Bộ truyền động khí nén là “trái tim” của hệ thống tự động này, chuyển đổi năng lượng khí nén thành chuyển động quay để điều khiển van bi. Có hai loại bộ truyền động khí nén phổ biến:

Tác động đơn 

Loại này chỉ sử dụng khí nén cho 1 chiều chuyển động (ví dụ: mở van), chiều còn lại sẽ được thực hiện bởi lực đàn hồi của lò xo bên trong bộ truyền động. Khi khí nén được cấp vào, piston sẽ di chuyển và nén lò xo lại, làm van mở. Khi nguồn khí nén bị ngắt, lò xo sẽ tự động đẩy piston trở về vị trí ban đầu, làm van đóng.

Tác động kép

Loại này sử dụng khí nén cho cả 2 chiều chuyển động (mở van và đóng van). Khi khí nén được cấp vào một cổng, nó sẽ đẩy piston theo một hướng để mở van. Để đóng van, khí nén sẽ được cấp vào cổng còn lại, đẩy piston theo hướng ngược lại.

Cơ chế điều khiển van bi

Sau khi bộ truyền động tạo ra chuyển động quay, cơ chế này sẽ tác động lên phần van bi:

Với bộ điều khiển ON/OFF (Tác động đơn/kép):

• Khi có tín hiệu điều khiển (thường là từ van điện từ), khí nén sẽ được cấp vào bộ truyền động.
• Áp lực khí nén sẽ đẩy các piston bên trong bộ truyền động.
• Chuyển động tịnh tiến của piston được chuyển đổi thành chuyển động quay thông qua bánh răng và thanh răng.
• Trục truyền động của bộ khí nén sẽ quay một góc 90 độ. Đồng thời truyền chuyển động này tới trục của van bi.
• Kết quả là bi van bên trong van sẽ xoay 90 độ. Thay đổi trạng thái từ đóng hoàn toàn sang mở hoàn toàn, hoặc ngược lại. Quá trình này diễn ra rất nhanh chóng, chỉ trong vài giây.

Với bộ điều khiển tuyến tính:

• Trong các ứng dụng yêu cầu điều tiết dòng chảy chính xác (không chỉ đóng/mở), van bi sẽ được trang bị thêm bộ điều khiển tuyền tính (bộ định vị).
• Bộ định vị nhận tín hiệu đầu vào từ hệ thống điều khiển (phổ biến nhất là tín hiệu dòng điện 4-20mA hoặc điện áp 0-10V, 1-5V).
• Lúc này, bộ định vị sẽ điều chỉnh áp suất khí nén cấp vào bộ truyền động một cách linh hoạt, không phải chỉ đóng/ mở hoàn toàn.
• Áp suất khí nén được điều chỉnh. Điều này sẽ làm piston di chuyển và xoay bi van đến một góc mở cụ thể (ví dụ: 30 độ, 45 độ, 70 độ…). Từ đó, giúp điều tiết lưu lượng dòng chảy theo yêu cầu chính xác của hệ thống.

🔥🔥Tham khảo thêm

Van bướm tín hiệu ROBO

Xem chi tiết

Van điện từ nối bích ROBO

Xem chi tiết

Van bướm tay gạt và tay quay Shin Yi

Xem chi tiết

Kết luận

Van bi điều khiển khí nén là một giải pháp hiệu quả và thông minh trong hệ thống tự động hóa. Đặc biệt ở những môi trường làm việc yêu cầu thao tác nhanh, chính xác và an toàn. Với cấu tạo chắc chắn, khả năng đóng/mở nhanh và độ kín cao, loại van này đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong các lĩnh vực. Điển hình như xử lý nước, hóa chất, thực phẩm, hơi nóng, khí nén…

Tuy nhiên, để hệ thống vận hành ổn định và bền bỉ, việc lựa chọn sản phẩm chất lượng và đơn vị cung cấp uy tín là yếu tố rất quan trọng.

Hiện nay, Thép Bảo Tín là đơn vị chuyên phân phối van bi điều khiển khí nén chính hãng. Thêm nữa, chúng tôi có đa dạng quy cách, chủng loại với, chất liệu,… . Chúng tôi cam kết cung cấp sản phẩm có đủ giấy tờ kiểm định,tư vấn và báo giá tận tình; giao hàng toàn quốc. Nếu bạn đang tìm kiếm dòng van này, đừng ngần ngại liên hệ Thép Bảo Tín để được tư vấn nhanh chóng và chính xác nhất.