Van cắm (Plug Valve) là dạng van có phích cắm hình trụ hoặc hình nón được sử dụng nhằm mục đích điều chỉnh lưu lượng dòng chảy theo như mong muốn, giúp tốc độ dòng chảy được ổn định. Đây là loại van đơn giản, tiết kiệm nhưng mang đến hiệu suất cao, độ bền lâu. 

Van cắm (Plug Valve) là gì?

Van cắm (Plug Valve) là dạng van công nghiệp có thể chuyển động quay 1/4 vòng, nó sử dụng một dạng phích cắm có hình nón hoặc hình trụ để điều khiển (bắt đầu hoặc dừng) dòng chảy. Các loại van này sẽ có môt hoặc nhiều những lối ngang để dòng chảy có thể đi qua khi van được mở. Thông thường, loại van này sẽ được dùng để di chuyển các dòng chất lỏng hoặc chất khí, rất hiếm các trường hợp được ứng dụng để di chuyển chất rắn.

Van cắm thường có hai, ba hoặc nhiều cổng, tùy vào mục đích sử dụng. Nó sẽ được sử dụng thay cho van cổng bởi hoạt động rẽ 1/4 có thể giúp mở và đóng dòng chảy một cách dễ dàng hơn. Ngoài ra, van cắm cũng có thể được dùng nhiều trong các dịch vụ nhiệt độ áp suất cao, dịch vụ không khí, chế biến thực phẩm, hệ thống đường ống dẫn khí và dầu tự nhiên,….

Video mô phỏng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van cắm (Plug Valve)

Các loại van cắm

Plug Valve thường được chia thành 4 loại là van cắm được bôi trơn, van cắm không bôi trơn, van cắm mở rộng và van cắm lệch tâm. Cụ thể như sau:

1. Van cắm được bôi trơn

Hiểu một cách đơn giản thì loại van cắm này đã được sử dụng vật liệu bôi trơn. Chất bôi trơn này có tác dụng làm giảm bớt lực cần thiết khi mở hoặc đóng van và giúp cho nút chuyển động được hoạt động mượt mà và trơn tru hơn. Cũng bởi, những khe hở hẹp xung quanh phích cắm có khả năng làm rò rỉ nhưng nếu giảm bớt khoảng hở thì độ ma sát sẽ tăng dần lên và nhiều khả năng gây ra tình trạng bị kẹt bên trong thân van. Đồng thời, việc sử dụng chất bôi trơn cũng làm hạn chế được sự ăn mòn của phích cắm, giúp chúng không bị tắc nghẽn.

Tuy nhiên, cần phải sử dụng vật liệu bôi trơn phù hợp với chất lỏng của đường ống. Chất bôi trơn không được bị rửa trôi hoặc hòa tan bởi dòng chảy bởi tình trạng này có thể làm hư hỏng vòng đêm giữa thân và phích cắm gây nên sự rò rỉ hoặc có thể làm nhiễm bẩn chất lỏng. Đồng thời, chất bịt kín cũng cần phải sử dụng loại chất có khả năng chịu nhiệt tốt từ môi chất chảy.

Loại van cắm được bôi trơn thường được sử dụng nhiều trong các dịch vụ nhiệt độ áp suất cao. Những loại van này sẽ bền hơn, ít bị mài mòn và có khả năng chống ăn mòn tốt hơn đối với một số môi trường hoạt động. Nhưng để tối ưu tốt nhất, những phích cắm này cần phải được thường xuyên đóng lại.

2. Van cắm không bôi trơn

Plug Valve không bôi trơn sẽ bao gồm van cắm có tay đàn hồi, có loại năng và có lót đầy đủ. Loại van này thường dùng ống bọc hoặc lớp lót đàn hồi phi kim loại, chúng sẽ được đặt trong khoang thân của mỗi van. Bên cạnh đó, đầu cắm con sẽ được đánh bóng với công dụng giống như một cái nêm giúp ép ống bọc vào thân.

Nhờ vào ống bọc này mà độ ma sát giữa thân van và phích cắm cũng được giảm đi đáng kể. Ngoài ra, do chất liệu phi kim loại nên những loại van này sẽ không được ứng dụng trong cá dịch vụ nhiệt độ cao. Đồng thời, van cắm không bôi trơn cũng cần được thường xuyên bảo dưỡng.

3. Van cắm lệch tâm

Đối với loại Plug Valve này sẽ dùng 1/2 phích cắm. Với thiết kế này sẽ được sử dụng nhiều trong các ứng dụng có yêu cầu cao về lực ngồi thay vì ma sát từ vị trí ở đến vị trí đóng. Loại van cắm lệch tâm có khả năng giúp cải thiện việc đóng ngắt, cụ thể là những loại van đặt mô – men xoắn.

Thông thường, loại Plug Valve này sẽ được dùng nhiều trong những dịch vụ cách ly và kiểm soát dòng chảy. Một vài ví dụ điển hình và thường gặp nhất của van cắm lệch tâm đó chính là ứng dụng làm nước sạch và bẩn, nước thải, không khí, bùn,….

4. Mở rộng van cắm

Đây được xem là loại van cắm phức tạp nhất, mất nhiều thời gian để thiết kế nhất. Để tạo ra van cắm mở rộng, họ phải dùng nhiều các thành phần để cho phép van phích cắm được mở rộng cơ học, đồng thời cung cấp cho nó một khói kép cùng với chức năng xả trong một van.

Mở rộng van cắm sẽ dùng cơ chế xoay giữa vị trí mở và đóng, giúp bảo vệ cả hai còn dấu tránh khỏi đường dẫn của dòng chảy. Trong quá trình quay, phớt và thân sẽ không tiếp xúc với nhau để tránh tình trạng làm mài mòn. Loại van cắm này sẽ được dùng nhiều trong các ứng dụng không có sự yêu cầu cách ly kép với mục đích làm hạn chế và ngăn chặn tốt tình trạng nhiễm bẩn sản phẩm.

Vật liệu Plug Valve

Plug Valve thường sẽ sử dụng rất nhiều các vật liệu khác nhau để đáp ứng tốt cho nhiều nhu cầu sử dụng riêng biệt. Một số loại vật liệu được sử dụng phổ biến nhất như:

• Thép
• Thép không gỉ
• Thau
• Đồng
• Nhựa
• Kim loại
• ….

Van cắm có cấu trúc như thế nào?

Plug Valve bao gồm các thành phần chung như thân, đĩa, nắp ca-pô,…Tuy nhiên, nó vẫn khác với những loại van khác ở thiết kế đĩa cắm nó của. Cụ thể cấu trúc của một Plug Valve sẽ gồm có:

Thân van cắm

Bên trong thân van cắm có đầy đủ tất cả những thành phần trong van. Chúng sẽ có sự kết nối với những đường ống nhờ vào một kết nối cuối.

Thân van phích cắm

Thân van đĩa hoặc nối đĩa với cơ cấu chấp hành. Có chức năng giúp truyền chuyển động của những bộ truyền động đi đến đĩa phích cắm.

Đĩa van phích cắm

Đĩa phích cắm hay thường gọi là đĩa côn, đây là thành phần hoạt động giống như một phích cắm nhờ đó có thể phân biệt giữa van cầu và van phích cắm. Trong hầu hết các van thì van bi, van cắm và van cầu sẽ có một số đặc điểm tương đồng với nhau. Để phân biệt các loại van này thường sẽ dựa vào cách đĩa của chúng. Van phích cắm sẽ có một miếng kim loại rắn với những đầu thon nhọn. Còn van cầu sẽ có một đĩa hình trụ.

Cổng van cắm

Plug Valve có tính năng quan trọng là có thể thích ứng tốt với cấu trúc nhiều cửa. Chúng có thể giúp cho hoạt động trở nên thuận tiện hơn, làm đơn giản hóa những đường ống và lắp đặt, nhằm loại bỏ tốt những phụ kiện đường ống gây tốn kém. Còn phải tùy thuộc vào số lượng cổng của từng van phích cắm  mà các loại đa cổng có thể giúp loại bỏ bốn van ngắt thông thường.

Dựa theo mẫu, Plug Valve sẽ có các loại như:

• Mở hình chữ nhật: Bao gồm nhiều cổng hình chữ nhật ở phần lỗ khoan.
• Mở hình tròn: Ở thân và phích cắm đều có các cổng hình tròn.
• Mở kim cương: Có một lỗ hình kim cương thông qua van.
• Mở tiêu chuẩn: Đối với kiểu cổng này thì diện tích qua van sẽ nhỏ hơn so với diện tích của đường ống tiêu chuẩn.
• Đa cổng:  Van sẽ có 3 hoặc nhiều những kết nối ống được dùng để truyền dịch vụ.
• Thiết kế Venturi: Độ mở của khu vực với dòng Venturi đã được giảm bớt.

Ưu và nhược điểm của van cắm

Plug Valve có độ bền tốt, dễ dàng thích ứng với những kiểu thiết kế nhiều cổng, được ứng dụng tốt trong các hoạt động mài mòn, độc hại và là sự lựa chọn phù hợp cho các ngành hóa chất. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm thì van cắm cũng tồn tại những nhược điểm so với nhiều van khác. Cụ thể một số ưu nhược điểm thường gặp ở Plug Valve như:

1. Ưu điểm

• Phích cắm hoặc các bộ phận đóng mở đều sẽ được bao phủ bởi ống lót giúp hạn chế tối đa tình trạng bị mòn ở phích cắm và thân van. Ống lót cũng có thể được thay thế để có thể giúp van hoạt động tốt hơn, đáp ứng tốt nhu cầu của dịch vụ trong môi trường lên đến gần 300 độ C. Chính vì thế mà so với những loại van bi có chất liệu là kim loại được sử dụng trong cùng một ứng dụng thì van cắm có lợi thế cạnh tranh tốt hơn.
• Cấu trúc đơn giản, thân máy mảnh rất dễ để bảo trì, hạn chế sự rò rỉ và có khả năng chịu được đường ống mạnh. Thân van cũng có tính thấm mạnh giúp ngăn chặn được khả năng ăn mòn của các hạt và các quá trình hóa học xảy ra. Thông thường thân van cắm sẽ được làm bằng chất liệu đúc thép II, thép đúc cao cấp cấp V.
• Trừ phần trên, thân van và mặt bích thì tất cả các bộ phận của van cắm đều sẽ được đúc duy nhất một lần mà không cần phải xử lý. Nhờ đó mà phụ cấp xử lý sẽ thấp hơn so với các loại van khác, lợi thế hơn về giá.
• Tùy vào nhu cầu sử dụng của mỗi người mà van cắm có thể được tùy chỉnh theo các dáng khác nhau với số cổng riêng biệt.
• Plug Valve nắp bịt không có hư hở nên có thể giúp giảm bớt khoảng cách giữa thân van và bóng van. Nhờ tính năng này mà van cắm có thể phù hợp với đa dạng các môi trường khắc nghiệt như độ nhớt, dễ kết tinh, chất lỏng ăn mòn,…

2. Nhược điểm

• Plug Valve sẽ không được dùng như điều tiết. Bởi trong một vài ứng dụng thì vật liệu lót nếu không được sử dụng phù hợp hoặc thiết kế khu vực nhả lót không phù hợp ở thân van có thể gây ra tình trạng sưng phồng ở lớp lót PTFE hoặc có thể gây ra những sự thay đổi ở mô – men xoắn ổ đĩa.
• Nếu xét về ban đầu thì kinh phí dành cho van cắm sẽ cao hơn so với van bi nhưng về lâu dài thì loại van này đảm bảo tốt về mặt kinh tế vì tính bền, độ tin cậy cao.
• Van cắm không được khuyến nghị sử dụng đối với ứng dụng điều tiết bởi nó không có lợi thế về ngắt tần số cao.
• Do ma sát cao nên van cắm cần phải có lực lớn để kích hoạt.

Các ứng dụng của van cắm

Như đã nói, Plug Valve có thể đáp ứng tốt các nhu cầu của nhiều loại dịch vụ khác nhau, chẳng hạn như hoi, khí, không khí, bùn, nước thải, quặng khoáng, hệ thống đường ống dầu và nhiều hoạt động khác. Loại van này sẽ thích hợp với chân không và những ứng dụng đòi hỏi áp suất cao.

Thông thường thì van cắm sẽ được ứng dụng trong các dịch vụ như:

• Giúp kiểm soát dòng chảy
• Xử lý nhiên liệu lỏng và khí
• Xử lý an toàn cho dòng chảy có nhiệt độ hà khắc, ví dụ như nước ngưng, nước cấp cho nồi hơi,….
• Điều chỉnh dòng chảy của các chất lỏng có chứa chất rắn lơ lửng, phổ biến là bùn.

Trên đây là một số thông tin về cấu tạo, các thành phần van, ưu nhược điểm và ứng dụng phổ biến của van cắm. Tùy vào nhu cầu sử dụng của mỗi người mà bạn có thể cân nhắc lựa chọn loại van phù hợp.