Tìm hiểu cấu tạo và ứng dụng của van cầu Globe valve

Van cầu là gì và ứng dụng như thế nào là thắc mắc của khá nhiều Anh Chị khi mới tiếp xúc với các sản phẩm van công nghiệp. Để có cái nhìn tổng quan về van cầu (globe valve) chúng tôi xin dịch lại bài viết từ một blog nước ngoài để Anh Chị tiện tham khảo.

Van cầu trong tiếng Anh gọi là Globe valve.  Một van cầu , khác với Van bi , là một loại van sử dụng để điều chỉnh dòng chảy trong một đường ống , bao gồm một plug di chuyển hoặc thành phần đĩa và một chỗ ngồi nhẫn đứng yên trong một thường cầu cơ thể.

Van cầu được đặt tên theo hình dạng hình cầu của chúng với hai nửa của thân được ngăn cách bởi một vách ngăn bên trong . Điều này có một lỗ mở tạo thành một chỗ ngồi trên đó có thể vặn một phích cắm di động vào để đóng (hoặc đóng) van. Phích cắm còn được gọi là đĩa hoặc đĩa. Trong van cầu, phích cắm được kết nối với thân được vận hành bằng thao tác vặn bằng tay quay trong van bằng tay . Thông thường, van cầu tự động sử dụng thân trơn thay vì ren và được đóng mở bằng cụm cơ cấu truyền động .

Van cầu là một van chuyển động thẳng và được thiết kế chủ yếu để dừng, khởi động và điều chỉnh dòng chảy. Đĩa của van Globe có thể được tháo hoàn toàn khỏi đường dẫn dòng hoặc nó có thể đóng hoàn toàn đường dẫn dòng.

Van cầu thông thường có thể được sử dụng cho các dịch vụ cách ly và điều tiết. Mặc dù các van này có biểu hiện giảm áp suất cao hơn một chút so với van thẳng = qua van (ví dụ: cổng, phích cắm, quả cầu, v.v.), chúng có thể được sử dụng khi áp suất giảm qua van không phải là yếu tố kiểm soát.

Bởi vì toàn bộ áp suất hệ thống tác dụng lên đĩa được chuyển đến thân van, giới hạn kích thước thực tế cho các van này là NPS 12 (DN 300). Van cầu lớn hơn NPS 12 (DN 300) là một ngoại lệ chứ không phải là quy tắc. Các van lớn hơn sẽ yêu cầu phải tác động lực rất lớn lên thân van để mở hoặc đóng van dưới áp suất. Van cầu có kích thước lên đến NPS 48 (DN 1200) đã được sản xuất và sử dụng.

Van cầu được sử dụng rộng rãi để kiểm soát dòng chảy. Phạm vi kiểm soát lưu lượng, giảm áp suất và nhiệm vụ phải được xem xét trong thiết kế của van để ngăn ngừa sự cố sớm và đảm bảo dịch vụ thỏa đáng. Các van chịu dịch vụ tiết lưu áp suất chênh lệch cao yêu cầu van được thiết kế đặc biệt.

Nói chung, chênh lệch áp suất tối đa trên đĩa van không được vượt quá 20 phần trăm áp suất ngược dòng tối đa hoặc 200 psi (1380 kPa), tùy theo giá trị nào nhỏ hơn. Van có viền đặc biệt có thể được thiết kế cho các ứng dụng vượt quá các giới hạn chênh lệch áp suất này.

Thiết kế thân của van cầu globe valve

Có ba kiểu thiết kế thân chính cho van Globe, đó là: Kiểu Tee hoặc Thân chữ Z, Kiểu Góc và Hoa văn Wye hoặc Thân chữ Y.

THIẾT KẾ VAN TEE PATTERN GLOBE 

Đây là thiết kế van cầu phổ biến nhất, với màng ngăn hình chữ Z. Thiết lập ngang của ghế cho phép thân và đĩa di chuyển vuông góc với đường nằm ngang. Thiết kế này có hệ số lưu lượng thấp nhất và giảm áp suất cao hơn. Chúng được sử dụng trong các dịch vụ điều tiết nghiêm trọng, chẳng hạn như trong các đường vòng quanh van điều khiển. Van cầu kiểu răng cưa cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng không phải lo lắng về giảm áp suất và cần điều chỉnh tiết lưu.

THIẾT KẾ VAN CẦU DẠNG GÓC 

Đây là một sửa đổi của van quả cầu dạng hình răng cơ bản. Các đầu của van Quả cầu này ở góc 90 độ và dòng chất lỏng xảy ra với một lần quay 90 độ. Chúng có hệ số lưu lượng thấp hơn một chút so với van Quả cầu kiểu wye. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng có chu kỳ dòng chảy xung động vì khả năng xử lý hiệu ứng trượt của loại dòng chảy này.

THIẾT KẾ VAN CẦU WYE PATTERN

Đây là một kiểu thiết kế van cầu giải pháp thay thế cho việc giảm áp suất cao, vốn có trong van Globe. Ghế và thân cây được tạo góc xấp xỉ 45 độ, điều này tạo ra một đường dẫn hoa thẳng hơn khi mở hoàn toàn và cung cấp lực cản dòng chảy ít nhất. Chúng có thể bị nứt mở trong thời gian dài mà không bị xói mòn nghiêm trọng. Chúng được sử dụng rộng rãi để điều chỉnh trong các hoạt động theo mùa hoặc khởi động. Chúng có thể được dùng để loại bỏ các mảnh vụn khi được sử dụng trong các đường thoát nước thường đóng.

Đĩa và chỗ ngồi và thân của van cầu

ĐĨA: Các thiết kế đĩa phổ biến nhất cho van Globe là: đĩa bi, đĩa thành phần và đĩa cắm. Thiết kế đĩa bi được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống áp suất thấp và nhiệt độ thấp. Nó có khả năng điều tiết dòng chảy, nhưng về nguyên tắc nó được áp dụng để dừng và bắt đầu dòng chảy.

Thiết kế đĩa thành phần sử dụng một vòng chèn cứng, phi kim loại trên đĩa, đảm bảo đóng chặt hơn.

Thiết kế đĩa cắm cung cấp khả năng điều tiết tốt hơn so với thiết kế bóng hoặc thành phần. Chúng có nhiều kiểu dáng khác nhau và chúng đều dài và thon.

GHẾ: GHẾ van cầu được tích hợp hoặc vặn vào thân van. Nhiều van Globe có ghế sau bên trong Bonnet. Ghế sau cung cấp một vòng đệm giữa thân và Bonnet và ngăn chặn áp suất của hệ thống chống lại tiếng kêu van khi van mở hoàn toàn. Ghế sau thường được áp dụng trong van cầu.

THÂN: Van cầu sử dụng hai phương pháp để kết nối đĩa và thân: khe chữ T và cấu tạo đai ốc. Trong thiết kế khe chữ T, đĩa trượt trên thân, trong khi trong thiết kế đai ốc, đĩa được vặn vào thân.

Cấu tạo van cầu

Van cầu thường có thân tăng và kích thước lớn hơn là cấu trúc vít và chạc bên ngoài. Các thành phần của van cầu tương tự như Van cổng. Loại van này có các chỗ ngồi trên một mặt phẳng song song hoặc nghiêng với dòng chảy.

Việc bảo dưỡng van Globe tương đối dễ dàng, vì đĩa và ghế có thể được tân trang lại hoặc thay thế. Điều này làm cho van Globe đặc biệt thích hợp cho các dịch vụ yêu cầu bảo trì van thường xuyên. Khi van được vận hành bằng tay, hành trình đĩa ngắn hơn mang lại lợi thế trong việc tiết kiệm thời gian của người vận hành, đặc biệt nếu van được điều chỉnh thường xuyên.

Sự thay đổi chính trong thiết kế van cầu là ở các loại đĩa được sử dụng. Đĩa kiểu cắm có cấu hình dài, thon với bề mặt chịu lực rộng. Loại ghế này cung cấp khả năng chống tối đa tác động ăn mòn của dòng chất lỏng. Trong đĩa bố cục, đĩa có một mặt phẳng áp vào khe hở tựa như nắp. Kiểu bố trí chỗ ngồi này không phù hợp với việc điều chỉnh áp suất chênh lệch cao.

Trong van cầu bằng gang, đĩa và vòng đệm thường được làm bằng đồng. Trong van cầu bằng thép chịu nhiệt độ lên đến 750 ° F (399 ° C), phần viền thường được làm bằng thép không gỉ và do đó cung cấp khả năng chống bám và co giãn. Các mặt giao phối thường được xử lý nhiệt để thu được các giá trị độ cứng khác nhau. Các vật liệu trang trí khác, bao gồm cả hợp kim dựa trên coban, cũng được sử dụng.

Mặt ngồi được mài để đảm bảo tiếp xúc với bề mặt chịu lực đầy đủ khi van đóng. Đối với các lớp áp suất thấp hơn, sự liên kết được duy trì bằng một khóa đĩa dài. Đối với áp suất cao hơn, các thanh dẫn đĩa được đúc vào thân van. Đĩa quay tự do trên thân đĩa để ngăn chặn sự vênh của mặt đĩa và vòng đệm. Thân cây chống lại một tấm đẩy cứng, loại bỏ sự co rút của thân và đĩa tại điểm tiếp xúc.

Hướng dòng chảy của van cầu

Đối với các ứng dụng có nhiệt độ thấp, van cầu thường được lắp đặt sao cho áp suất dưới đĩa. Điều này góp phần vận hành dễ dàng và giúp bảo vệ bao bì.

Đối với các ứng dụng có dịch vụ hơi ở nhiệt độ cao, van cầu được lắp đặt sao cho áp suất cao hơn đĩa. Nếu không, thân đĩa sẽ co lại khi nguội và có xu hướng nâng đĩa khỏi yên xe.

Ưu điểm và nhược điểm của van cầu

ƯU ĐIỂM:

• Khả năng ngắt tốt
• Khả năng điều tiết trung bình đến tốt
• Hành trình ngắn hơn (so với van cổng)
• Có sẵn trong các mẫu tee, wye và góc, mỗi mẫu cung cấp các khả năng độc đáo
• Dễ dàng gia công hoặc kê lại ghế
• Với đĩa không gắn vào thân, van có thể được sử dụng như một van kiểm tra chặn

NHƯỢC ĐIỂM:

• Giảm áp suất cao hơn (so với van cổng)
• Yêu cầu lực lớn hơn hoặc một bộ truyền động lớn hơn để đặt van (với áp suất dưới yên xe)
• Dòng chảy điều tiết dưới ghế và dòng ngắt trên ghế

Các ứng dụng điển hình của van cầu

Sau đây là một số ứng dụng tiêu biểu của van cầu:

• Hệ thống nước làm mát cần điều chỉnh lưu lượng
• Hệ thống dầu nhiên liệu nơi lưu lượng được điều chỉnh và độ kín của rò rỉ là quan trọng
• Lỗ thông hơi cao và lỗ thoát nước điểm thấp khi độ kín và an toàn rò rỉ là những yếu tố cần cân nhắc chính
• Nước cấp, thức ăn hóa chất, khai thác khí ngưng tụ và hệ thống thoát nước khai thác
• Lỗ thông hơi và thoát nước của lò hơi, lỗ thông hơi và thoát nước chính, và cống thoát nhiệt
• Con dấu tuabin và cống rãnh
• Hệ thống dầu bôi trơn tuabin và các hệ thống khác