Van kim là một loại van công nghiệp được sử dụng phổ biến hiện nay. Loại van này có thiết kế khá giống với van công được sử dụng với mục đích điều tiết lưu lượng của dòng chảy, khí, hơi một cách ổn định và chính xác nhất. 

Van Kim (Needle Valve) là gì?

Van kim hay còn có tên tiếng anh là Needle Valve, là một loại van công nghiệp thuộc dạng van chịu áp lực cao được sử dụng rộng rãi hiện nay. Loại van này thường có khả năng đóng mở hoặc giúp điều tiết lưu lượng bên trong hệ thống hơi, lò hơi với áp suất cao. Một ưu điểm lớn giúp loại van này được sử dụng nhiều đó chính là khả năng điều chỉnh chính xác về lưu lượng, thích hợp để ứng dụng trong các hệ thống có lưu lượng thấp.

Van kim được thiết kế với cấu trúc có trục van dạng hình trụ, phần đầu trục là dạng nhọn giống với mũi kim nên mới có tên gọi như thế. Những trục này sẽ có nhiệm vụ hạ xuống hoặc nâng lên để có thể đóng mở van, giúp dòng chất được lưu thông dễ dàng và ngưng ngắt tự động. Trong cùng một hệ thống có thể lắp đặt nhiều van kim ở nhiều vị trí khác nhau để có thể phục vụ tốt cho việc đóng mở cũng như kiểm soát, điều chỉnh các chất, chẳng hạn như hơi, gas, dầu,…

Needle Valve có thể được chế tạo bằng nhiều chất liệu khác nhau, ví dụ như inox, thép hoặc đồng nên có thể đáp ứng tốt trong nhiều môi trường khác nhau, chịu được nhiều nhiệt độ và áp suất riêng biệt. Tuy nhiên, loại van này chỉ thích hợp để ứng dụng cho những hệ thống yêu cầu lưu lượng nhỏ, không thể đáp ứng tốt với những công trình có lưu lượng quá lớn.

Phân loại Needle Valve

Không giống như van bi hoặc van cổng, van kim không được phân chia thành nhiều loại khác nhau mà chủ yếu chỉ có 2 loại chính đó là van kim tay quay và van kim tay gạt. Cụ thể chi tiết từng van như sau:

1. Van kim tay quay

Giống như tên gọi của nó, van kim tay quay được thiết kế theo cấu tạo có một phần điều khiển được hoạt động theo kiểu tay quay vô lăng. Phần vô lăng này sẽ được sơn mạ bằng màu xanh hoặc đỏ tùy vào nhà sản xuất. Nhờ vào phần tay quay này mà người sử dụng có thể dễ dàng điều khiển, giúp van đóng hoặc mở nhanh chóng theo đúng mong muốn và yêu cầu sử dụng.

Bên cạnh đó, một điểm nổi bật thường được nhắc đến và cũng là lý do giúp van kim tay quay trở thành lựa chọn hàng đầu của nhiều người đó chính là sự chắc chắn, bền vững, cứng cáp của nó. Đồng thời, van cũng được thiết kế một cách đơn giản, nhỏ gọn, nhẹ, không chiếm quá nhiều diện tích.

2. Van kim tay gạt

Nhiều người vẫn hay bị nhầm lẫn giữa van kim tay gạt và van kim tay quay cũng bởi chúng không có quá nhiều đặc điểm để phân biệt rõ ràng. Thông thường thì để nhận biết rõ hai loại Needle Valve này thì người dùng sẽ dựa vào phần chi tiết điều khiển. Đối với dạng tay gạt sẽ có phần tay gạt màu đen.

Ngoài ra, van kim còn được sản xuất dưới nhiều loại khác nhau như:

• Van kim nối ren
• Van kim nối ren trong
• Van kim nối ren ngoài
• Van kim tay vặn
• Van kim nối chuôi hàn
• Hoặc các loại van kim được sản xuất ở nhiều nước khác nhau như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Malaysia, Đài Loan,…

Thông số kỹ thuật của van kim

Mỗi loại van công nghiệp sẽ có những thông số kỹ thuật riêng. Vì thế, để có thể chọn mua và sử dụng van kim một cách hiệu quả nhất, bạn cần quan tâm đến các thông số sau:

• Lưu chất: Nước lạnh, nước nóng, dấu nhớt hoặc khí gas,…
• Vật liệu sản xuất van: Van kim có thể được chế tạo bởi nhiều vật liệu khác nhau. Phổ biến có thể kể đến như inox, đồng,…
• Vật liệu: thép rèn A105, 316L, thép đúc WCB, 316SS,…
• Kích thước (đường kính): Needle Valve rất đa dạng về mặt kích thước, phổ biến từ DN3, DN4, DN5, DN6, DN8, DN10, DN15… cho đến DN20, DN25, DN32, DN40 và lớn nhất D50.
• Nhiệt độ: Tùy vào loại van kim khác nhau mà nhiệt độ chịu đựng của nó cũng có sự chênh lệch. Một số nhiệt độ thường thấy như có thể từ -30 độ C đến 400 độ C, -75 độ C đến 330 độ C hoặc đối với một số nhiệt độ cao có thể lên đến 540 độ C, 570 độ C.
• Ký hiệu cỡ size của van: ren 3/4 tương đương DN20,1/2 tương đương DN15, DN 25 tương đương 1 inch, 3/8 tương đương DN10, 1/4 tương đương với DN6.
• Thông số chung: Nhiệt độ làm việc dưới 150 độ C, áp suất làm việc từ 0.6 MPa – 16 MPa, vật liệu chế tạo bằng inox 304 hoặc 316 và kết nối theo kiểu ren trong.

Cấu tạo của van kim

Về cấu tạo thì Needle Valve không được chế tạo quá phức tạp. Thông thường sẽ được phân thành các bộ phần tác động lực điều khiển, cụ thể là thân van, tay gạt hoặc vô lăng. Các bộ phận này sẽ được kết nối với nhau thông qua phần trục (piston). Cơ bản thì mỗi van kim sẽ có 1 đĩa đệm, 1 lỗ nhỏ, 1 piston, các phần này sẽ được sắp xếp để có độ khớp chính xác đối với seal ở phần đĩa đệm. Đồng thời, van cũng sẽ có cửa để lưu giữ chất cùng với phần cửa thoát ra.

Loại van này được thiết kế nhỏ gọn, có cổng bé, có nhiều vòng ren được khắc trên piston. Phần trục sẽ nắm giữ chức năng điều chỉnh và kiểm soát dòng chất đi qua van. Cũng giống như van bi hay van ty nổi, người dùng hoàn toàn có thể kiểm soát và biết rõ được tình trạng đóng mở của van kim thông qua vị trí của tay vặn.

Theo như quan sát thông thường thì chúng ta sẽ dễ nhận thấy van kim và van cửa sẽ có phần cấu tạo tương đồng nhau. Để nhận biết hai loại van này chúng ta thường sẽ quan sát vào trục di chuyển lên xuống của van khi đóng và mở. Cụ thể những bộ phận thường có của một van kim như:

• Thân van: Phần này thường sẽ được thiết kế với nhiều vật liệu khác nhau tùy theo nhu cầu sử dụng, phổ biến nhất là thép hoặc inox. Nó có khả năng chịu được môi trường có nhiệt độ cao, áp lực lớn và có được đồ bền tốt.
• Tay quay hoặc tay gạt: Vật liệu được sử dụng tương đồng cùng với thân van và nắm giữ chức năng đóng hoặc mở van.
• Trục van: Đây là bộ phận được dùng để kết nối giữa tay quay/ tay gạt cùng với đĩa van nhằm giúp đảm bảo tốt chức năng đóng hoặc mở van, giúp điều tiết ổn định lưu lượng nước. Thường thì trục van sẽ được làm bằng chất liệu thép không gỉ để đảm bảo được độ bền, hạn chế tình trạng bị mòn, rò rỉ nước.
• Piston: Giữ chức năng di chuyển, giúp van hoạt động lên xuống để đóng hoặc mở van.
• Đĩa kim: Bộ phận này có khả năng giúp ngăn chặn trực tiếp từ bên trong của van.
• Đĩa đệm: Nhiệm vụ chính của đĩa đệm đó chính là làm kín lỗ thoát khí/ nước khi van được đóng lại.

Van kim hoạt động theo nguyên lý nào?

Tùy thuộc vào từng loại van khác nhau, cụ thể là van tay gạt hoặc van tay quay mà quá trình cũng như thao tác điều khiển đóng mở van cũng có phần khác biệt. Thông thường để có thể giúp cho quá trình đóng mở van được diễn ra thuận lợi và dễ dàng thì người dùng sẽ sử dụng đến vặn vít và piston bên trong của van rút lại. Khi ấy thì dòng chảy lưu chất sẽ bắt đầu di chuyển và đi qua giữa piston và ghế van. Nếu người điều khiển rút hoàn toàn phần piston thì dòng chảy sẽ bị ngưng lại.

Khi dùng, nếu chúng ta bắt đầu tác động theo chiều từ phải sang trái thì piston hoặc kim van sẽ dần được rút lên phía trên. Lúc này nó sẽ tạo thành một khoảng trống để dòng chảy có thể lưu thông qua. Khi muốn ngừng dòng chảy, bạn chỉ cần thực hiện theo thao tác ngược lại. Do van kim được bao quanh bằng nhiều vòng ren mịn nên khi thực hiện thao tác rút piston lại nó sẽ tự động từ từ xiết vặn lại. Chính vì lý do đó mà rất nhiều người sử dụng van kim để ứng dụng trong quá trình điều chỉnh lưu lượng của dòng chất.

Ứng dụng của van kim

Do cấu tạo có nhiều ren vặn nhiều dòng xung quanh và tốc độ cho phép lưu lượng chất đi qua khá nhỏ nên van kim thường không phải là sự lựa chọn tốt đối với những hệ thống đóng ngắt một cách đơn giản. Tuy nhiên, nó lại mang đến hiệu quả vượt trội nếu được ứng dụng trong các mục đích muốn duy trì tốc độ dòng chảy nhỏ và chuẩn, đây được xem là đặc điểm nổi bật và vượt trội nhất của các dòng van kim. Loại van công nghiệp này cần phải được duy trì một lượng dòng chảy nhỏ trong một thời gian cụ thể.

Thông thường thì van kim nhỏ sẽ được ứng dụng nhiều trong những hệ thống điều tiết hơi nước hoặc hơi nóng. Loại van này có thể được sử dụng phổ biến trong nhiều các công trình, hệ thống khác nhau với khả năng giúp điều chỉnh tốt các lưu lượng và áp lực của dòng chảy. Ví dụ như các hệ thống nhà máy thủy điện, hồ chứa, đập chứa nước,…

Đối với các ứng dụng này, van kim sẽ đóng góp nhiều vai trò quan trọng như:

• Giúp điều chỉnh được lực áp suất
• Điều hòa không khí
• Hỗ trợ kiểm soát lưu lượng của chất
• Lắp đặt ở những cửa đập hoặc các tuabin qua đường
• Giữ chức năng hoạt động phóng diện hay khi trong quá trình bắt đầu bơm

Ngoài ra, Needle Valve còn được sử dụng trong nhiều nhà máy sản xuất thủy tinh, nhựa hoặc hóa chất. Một vài trường hợp khác, thiết bị này còn được dùng để tắt nguồn cấp dòng của những nhà máy sản xuất phân bón, hóa chất, đồng hồ đo áp suất. Van kim có khả năng tắt nguồn cấp NH3 trong việc ứng dụng khan NH3. Việc có thể kết hợp van kim cùng với một số loại van công nghiệp khác có thể hỗ trợ tốt cho quá trình điều khiển lưu chất, giúp hệ thống được hoạt động ổn định và hiệu quả hơn.

>> Tham khảo thêm: Các loại Van Cầu Hơi

Cách lựa chọn van kim phù hợp

Van kim được ứng dụng nhiều trong công nghiệp cũng như đời sống hàng ngày. Tuy nhiên, van kim có nhiều loại, nhiều chất liệu và kích thước khác nhau phù hợp với nhiều mục đích sử dụng. Mỗi môi trường và dạng ống khác nhau sẽ cần có những van kim phù hợp để có thể hoạt động ổn định, tạo được độ kín tốt, tránh tình trạng rò rỉ, hư hỏng. Chính vì thế, để có thể lựa chọn được dạng Needle Valve phù hợp, bạn cần quan tâm đến các yếu tố như áp suất, vật liệu, kích thước và nhiệt độ. Cụ thể các yếu tố đó như sau:

1. Áp suất

Trước khi lựa chọn van kim, bạn cần phải biết rõ về yêu cầu áp suất của hệ thống mà bạn đang sử dụng, đây được xem là một trong các yếu tố quan trọng và cần thiết nhất. Thông thường, đối với các loại Needle Valve mạnh thì có thể hoạt động tốt với áp suất từ 4.000 đến 5.000 psi (275 đến 413 bar) ở 100 ° F (38 ° C). Ngoài ra, các van kim có hiệu suất cao cũng có thể đáp ứng tốt với áp suất lên đến 10000 psi (689 bar) ở 100 ° F (38 ° C).

Thông thường thì những loại này sẽ được sử dụng trong các môi trường thủy lực có áp suất cao. Đối với những trường hợp cần sử dụng van kim để ứng dụng với môi trường áp suất thấp thì vẫn có thể được thiết kế phù hợp. Mỗi môi trường sử dụng khác nhau sẽ có sự đòi hỏi riêng về áp suất, nếu sử dụng van kim có sự đáp ứng không tốt về yếu tố này sẽ dẫn đến tình trạng không hoạt động hoặc hư hỏng nặng.

2. Vật liệu

Tùy vào ứng dụng và dạng chất khác nhau mà bạn cần lựa chọn vật liệu van kim phù hợp. Hiện nay thì Needle Valve sẽ được chế tạo chủ yếu với 2 vật liệu chính đó là thép không gỉ và thau. Hoặc đối với một số ứng dụng khác cũng có thể được yêu cầu chế tạo bằng các vật liệu khác để phù hợp và hiệu quả hơn. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp với dung chất sử dụng sẽ hạn chế được tình trạng bị mài mòn, các phản ứng hóa học gây ô nhiễm, làm bẩn dòng chảy.

• Van kim thép không gỉ: Loại vật liệu này có thể được sử dụng trong hầu hết mọi phương tiện bởi khả năng kháng hóa chất cực tốt. Đồng thời, chúng có thể chịu được áp suất và nhiệt độ cao, đảm bảo được độ chắc chắn và bền lâu dài. Thông thường thì loại van kim này sẽ được ưu tiên sử dụng trong các môi trường có sự ăn mòn và xâm thực cao, điển hình như nước biển, nước muối, axit,…
• Van kim thau: Loại Needle Valve bằng thau này sẽ phù hợp với những hệ thống nước uống, thủy lực hoặc những đường ống dẫn khí, các ứng dụng có nhiệt độ cao. Bên cạnh đó, chúng cũng có thể hoạt động tốt đối với các môi trường không có sự ăn mòn hoặc trung tính. Tuy nhiên, loại này chỉ được dùng nhiều trong các môi trường thông thường, những ứng dụng như nước cất, nước muối, nước biển, axit hay clorua sẽ không được áp dụng tốt hoặc có thể gây nên những hư hỏng, thiệt hại trong quá trình sử dụng.

3. Kích thước

Kích thước cổng và lỗ thoát nước cũng là một trong các yếu tố cần được lựa chọn kỹ lưỡng khi sử dụng van kim. Needle Valve thường sẽ có nhiều loại được làm bằng nhiều kích cỡ khác nhau, số lượng lỗ và cổng cũng có sự khác biệt. Ngoài ra, những cổng kết nối cũng có thể là đầu cái hoặc đầu đực. Hiện nay, những loại van kim có kích thước từ 2 đến 12mm hoặc 1/8 ”đến 2” sẽ được ưa chuộng và được sử dụng rộng rãi hơn. Bạn cần phải lựa chọn kích thước phù hợp để đảm bảo được độ chính xác, giúp van được kín để tránh gây ra tình trạng rò rỉ, thoát nước.

4. Nhiệt độ

Mỗi loại van sẽ có mức độ chịu đựng riêng biệt với từng nhiệt độ khác nhau. Bạn cần lựa chọn phù hợp với môi trường sử dụng để đảm bảo van có thể hoạt động một cách hiệu quả và an toàn. Thông thường thì các loại van kim có thể chịu được nhiệt độ ở nhiều mức khác nhau, cả môi trường nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao. Tùy thuộc vào vật liệu làm kín của mỗi loại mà mức độ chịu đựng nhiệt cũng sẽ có phần chênh lệch. Cụ thể như PEEK (Polyether Ether Ketone) có khả năng chịu nhiệt tối đa khoảng 600 ° F (315 ° C) hoặc PTFE (Teflon) có thể hoạt động tốt trong nhiệt từ -65 ° F đến 450 ° F (-54 ° C đến 232 ° C).

Trên đây là một số thông tin chi tiết về van kim (Needle Valve ), một trong các thiết bị cần thiết và quan trọng đối với hệ thống dẫn nước trong ngành công nghiệp hiện nay. Loại van này có thể được thiết kế theo nhiều mẫu mã, kích thước, vật liệu khác nhau để đáp ứng theo từng nhu cầu của mỗi ứng dụng, môi trường. Vì thế, bạn cần phải lựa chọn kỹ lưỡng hoặc tham khảo ý kiến của những người có chuyên môn để có quyết định phù hợp, giúp quá trình hoạt động đạt được hiệu quả và thuận lợi nhất.