Cấu tạo van cầu – Hiểu để chọn nối ren hay mặt bích

1. Ai cần biết cấu tạo van cầu

Không chỉ kỹ sư hay người thiết kế hệ thống mới cần hiểu cấu tạo van cầu. Trên thực tế, những nhóm người dùng sau rất dễ gặp rủi ro nếu chỉ chọn van cầu theo cảm tính:

• Người thi công lắp đặt: Lắp đúng kích thước nhưng sai kiểu kết nối
• Người mua hàng/thu mua: Chọn van “đúng tên” nhưng không phù hợp hệ
• Người vận hành: Thấy van hỏng nhưng không biết nguyên nhân đến từ đâu
• Người cải tạo hệ thống: Nâng áp, tăng lưu lượng nhưng vẫn dùng cấu tạo cũ

2. Cấu tạo của van cầu gồm những phần nào

Dù van cầu có khác nhau về thương hiệu, vật liệu hay kiểu lắp đặt, thì bản chất cấu tạo bên trong của van cầu gần như không thay đổi. Cấu tạo của van cầu đều được xây dựng xoay quanh một “bộ khung” cơ khí cố định, đảm nhiệm ba nhiệm vụ chính: Dẫn dòng, đóng mở và làm kín. Cụ thể, cấu tạo van cầu thường gồm:

• Thân van: Đóng vai trò như “khung xương”, vừa chịu áp lực từ hệ thống vừa định hình đường đi của dòng chảy bên trong
• Đĩa van: Là bộ phận chuyển động trực tiếp, nâng lên hoặc hạ xuống để cho phép dòng chảy đi qua hoặc bị chặn lại
• Ghế van: Bề mặt tiếp xúc nơi đĩa van ép xuống, quyết định khả năng làm kín của van cầu
• Trục van: Cầu nối truyền lực từ tay quay hoặc bộ điều khiển xuống đĩa van cầu
• Bộ làm kín (gioăng, packing): Ngăn chất lưu rò rỉ ra ngoài tại vị trí trục van xuyên qua thân

3. Kiểu kết nối ảnh hướng thế nào đến cấu tạo van cầu

Nhiều người cho rằng nối ren hay mặt bích chỉ là cách lắp, nhưng thực tế kiểu kết nối ảnh hưởng trực tiếp đến cấu tạo thân van cầu, cụ thể ở các điểm:

• Độ dày thân van
• Cách phân bố lực tác động từ đường ống
• Phương pháp làm kín
• Khả năng chịu rung và áp lực lâu dài

Nói cách khác, kiểu kết nối không phải chi tiết phụ, mà là một phần trong thiết kế cấu tạo van cầu. Van cầu hiện nay được sử dụng phổ biến với hai kiểu kết nối chính là nối ren và mặt bích

4. Cấu tạo của van cầu nối ren

Về tổng thể, thân van cầu nối ren thường có dáng phình và dày hơn ở khu vực giữa thân, đặc biệt là vùng gần hai đầu ren. Đây không phải yếu tố thẩm mỹ, mà là yêu cầu bắt buộc về mặt cấu tạo với các dòng van cầu nối ren, trong đó có van cầu hơi đồng Miha nối ren đang được sử dụng phổ biến trên các hệ thống hơi và nước nóng

Nguyên nhân của hình dáng phình ở thân nằm ở cách kết nối:

• Với nối ren, toàn bộ lực siết khi lắp đặt và lực kéo từ đường ống tập trung trực tiếp lên phần thân van tại vùng ren
• Không có bulông hay bề mặt trung gian để phân tán lực

Chính vì vậy, về cấu tạo van cầu nối ren nhà sản xuất buộc phải:

• Gia tăng độ dày thân van
• Tạo dáng phình hơn ở khu vực chịu lực
• Đảm bảo ren không bị nứt, tuột hoặc biến dạng trong quá trình sử dụng

Về mặt làm kín, cấu tạo của van cầu nối ren không có gioăng tích hợp sẵn tại mối nối, mà phụ thuộc vào băng tan hoặc keo ren. Điều này khiến độ kín của van cầu nối ren phụ thuộc nhiều vào tay nghề thợ lắp đặt

5. Cấu tạo van cầu mặt bích

Van cầu mặt bích là dạng được thiết kế cho các hệ thống ổn định, vận hành lâu dài và yêu cầu độ kín cao. Dưới đây là phần phân tích cấu tạo của van cầu mặt bích đặc biệt ở hình dáng và chủng loại

5.1 Phân tích cấu tạo van cầu mặt bích

Khác với van cầu nối ren, van cầu mặt bích thường có hình dáng thân rất đặc trưng: Phần thân phình đều, bo tròn, nhìn giống như một quả bóng bầu dục. Hình dáng này không phải do tạo hình ngẫu nhiên, mà xuất phát trực tiếp từ yêu cầu cấu tạo van cầu chịu lực và phân bố áp suất của kiểu kết nối mặt bích

Về cấu tạo thân van cầu mặt bích thường có các đặc điểm chính là:

• Hai đầu bích được đúc liền với thân
• Phần khoang trong thân được bo cong liên tục, tạo dáng tổng thể giống hình bầu dục

Nguyên nhân của cấu tạo của van cầu mặt bích này là do:

• Khi kết nối bằng mặt bích, lực siết được phân bố đều qua hệ bulông
• Áp lực từ dòng chảy được truyền đều lên toàn bộ thân van
• Không có điểm chịu lực tập trung như tại ren

Chính vì vậy, dù van cầu mặt bích thường có kích thước tổng thể lớn hơn, nhưng thân van cầu mặt bích lại làm việc ổn định và “êm” hơn so với van cầu nối ren

Về mặt làm kín, van cầu mặt bích sử dụng kết nối:

• Gioăng làm kín đặt giữa hai mặt bích
• Lực ép đều quanh chu vi nhờ bulông
• Nhờ cấu tạo van cầu mặt bịch nên ít phụ thuộc vào tay nghề lắp đặt cũng như quá trình duy trì

5.2 Phân tích chủng loại của van cầu mặt bích

Trong nhóm van cầu mặt bích, có 2 chủng loại là van cầu mặt bích 1 chiều và van cầu 1 bích 2 chiều. Dưới đây là sự khác biệt của 2 chủng loại này là:

• Van cầu mặt bích 1 chiều: Thiết kế để cho phép dòng chảy đi theo một hướng cố định. vì vậy cấu tạo của van cầu này có đặc điểm như:
  • Thân van bất đối xứng theo hướng dòng chảy, khoang trong được tối ưu cho một chiều vào – ra
  • Ghế van và đĩa van bố trí theo một hướng cố định, giúp đĩa ép kín tốt khi đóng
  • Lực tác động lên đĩa van ổn định và tập trung, giảm mài mòn không cần thiết
• Van cầu mặt bích 2 chiều: Cho phép dòng chảy đi qua theo cả hai hướng. Điều này buộc nhà sản xuất phải thay đổi cấu tạo van cầu để đảm bảo van vẫn kín và ổn định trong mọi điều kiện
  • Thân van đối xứng, khoang trong bo tròn đều (dáng bầu dục rõ rệt)
  • Ghế van và đĩa van được thiết kế để làm kín theo cả hai hướng
  • Phân bố lực tác động lên đĩa van cân bằng hơn, tránh lệch lực khi đổi chiều dòng

Với các hệ thống yêu cầu độ kín cao và vận hành bền bỉ, người dùng thường ưu tiên các dòng dòng van cầu đồng như van cầu mặt bích 1 chiều Miha 5K hoặc van cầu mặt bích 2 chiều Miha 16K – đây cũng là hai chủng loại được đại lý chúng tôi cung cấp đầy đủ

5.3 So sánh nhanh cấu tạo van cầu theo kiểu kết nối

Khi đặt van cầu nối ren và van cầu mặt bích cạnh nhau, sự khác biệt về cấu tạo thân van có thể nhận ra ngay bằng mắt thường. Tuy nhiên, điều quan trọng hơn là sự khác biệt về cách chịu lực và làm kín, bởi đây mới là yếu tố quyết định độ bền và phạm vi sử dụng của van. Bảng dưới đây là tóm tắt nhanh các điểm khác biệt cốt lõi trong cấu tạo van cầu theo kiểu kết nối là:

Van cầu nối ren phải tăng độ dày thân để chịu lực tập trung, trong khi van cầu mặt bích được thiết kế để phân tán lực ra bên ngoài, giúp thân van làm việc ổn định hơn

6. Khi nào nên chuyển van cầu nối ren sang mặt bích

Van cầu nối ren không phải là lựa chọn sai, nhưng nó chỉ phù hợp trong một vùng an toàn nhất định. Khi hệ thống bắt đầu vượt ra khỏi vùng này, việc tiếp tục dùng cấu tạo nối ren sẽ tiềm ẩn nhiều rủi ro. Dưới góc nhìn cấu tạo, người dùng nên cân nhắc chuyển sang van cầu mặt bích khi xuất hiện một trong các dấu hiệu sau:

• Áp lực làm việc tăng so với thiết kế ban đầu
• Đường ống rung hoặc giãn nở nhiệt thường xuyên
• Vị trí lắp đặt khó bảo trì, không thể siết lại ren
• Hệ thống vận hành liên tục, ít thời gian dừng

7. Rủi ro thường gặp nếu không hiểu rõ cấu tạo van cầu

Sự cố liên quan đến van cầu không chỉ xuất phát từ chất lượng sản phẩm, mà còn từ việc chọn sai cấu tạo cho điều kiện sử dụng. Dưới đây là những rủi ro phổ biến mà người dùng có thể gặp là:

• Rò rỉ mối nối dù van cầu còn mới vì dùng van cầu nối ren cho hệ thống có độ rung nhiều, áp lực vượt ngưỡng hoặc kỹ thuật lắp ren không chuẩn
• Thân van biến dạng hoặc nứt ren do lực siết quá lớn khi lắp, ứng suất tập trung kéo dài tại vùng ren
• Đặc biệt, khi chọn sai cấu tạo van cầu, van thường làm việc ngoài vùng chịu áp, dẫn đến chi phí sửa chữa và thay thế tăng cao