Nguyên lý hoạt động của van điện từ là kiến thức hữu ích, để áp dụng trong quá trình sử dụng, sửa chữa bảo dưỡng, lắp đặt,… Van điện từ được cung cấp với nhiều chủng loại, tuy nhiên xét về mức độ khác biệt về nguyên lý hoạt động, gồm có 3 loại chính đó là loại hoạt động trực tiếp, loại hoạt động bán trực tiếp và loại hoạt động gián tiếp.

Trong bài viết này chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về nguyên lý hoạt động, của các loại van điện từ.

Khái quát về van điện từ

Van điện từ (Solenoid Valve) là một loại van được sử dụng với chức năng kiểm soát dòng chảy, của chất lỏng hoặc chất khí bên trong các hệ thống đường ống.

Van hoạt động ở hai trạng thái cơ bản bao gồm:

Trạng thái đóng: Dòng chảy không thể đi qua van.
Trạng thái mở: Dòng chảy của lưu chất có thể đi qua thân van.

Tên gọi van điện từ được sử dụng do thiết bị này hoạt động bằng cách, sử dụng năng lượng điện cung cấp cho một cuộn dây, cuộn dây đó sẽ tạo ra một vùng từ trường xung quanh, từ trường này sẽ tác động đến những vật có từ tính, được đặt bên trong phạm vi đó, và làm cho các cơ cấu bên trong thân van có sự thay đổi về vị trí làm việc.

Sự thay đổi vị trí của các cơ cấu, dẫn đến sự thay đổi trạng thái đóng mở của van.

Van điện từ được cung cấp với nhiều chủng loại khác nhau, được ứng dụng cho việc kiểm soát dòng chảy của nhiều loại lưu chất, ở cả trạng thái lỏng và trạng thái khí.

Ý nghĩa của việc hiểu nguyên lý hoạt động của van điện từ

Việc hiểu nguyên lý hoạt động của van điện từ, cung cấp góc nhìn sâu sắc về cách thiết bị này hoạt động và ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực.

Dưới đây là một số ý nghĩa của việc, hiểu được nguyên lý hoạt động của van điện từ:

An Toàn: Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của loại van này cho phép, người dùng lắp đặt và vận dụng van đúng cách, đảm bảo an toàn cho các thiết bị sử dụng trên cùng một hệ thống.
Lựa chọn thiết bị: Van điện từ được cung cấp với nhiều chủng loại khác nhau, mỗi loại có cách thức hoạt động riêng (gián tiếp, trực tiếp, bán trực tiếp), và phù hợp với một số điều kiện làm việc nhất định. Việc hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, kết hợp với điều kiện làm việc thực tiễn giúp ta lựa chọn được loại van điện từ phù hợp.
Khắc phục sự cố, bảo dưỡng thiết bị: Những kiến thức liên quan đến cách thức vận hành của các thiết bị, là rất cần thiết cho việc khắc phục sự cố và bảo trì bảo dưỡng thiết bị.
Phát Triển Công Nghệ Mới: Sự hiểu biết về nguyên lý hoạt động của van điện từ, cũng có thể thúc đẩy sự phát triển và cải tiến công nghệ. Hiểu rõ cách chúng tương tác với các thiết bị khác trong hệ thống, có thể là căn cứ để tạo ra các thiết bị mới, hoặc cải thiện các thiết bị hiện tại.
Giáo Dục và Nghiên Cứu: Nguyên lý hoạt động là kiến thức quan trọng, trong việc giáo dục và nghiên cứu. Nó thường được đào tạo cho sinh viên, đội ngũ kỹ thuật viên vận hành hệ thống.

Hình ảnh van điện từ sử dụng trên hệ thống khí nén

Nguyên lý hoạt động của van điện từ

Nguyên lý hoạt động của van điện từ trực tiếp

Nguyên lý hoạt động của van điện từ loại trực tiếp, tương đối đơn giản, bộ phận trục van được từ trường do cuộn dây tạo ra hút ngược lên phía trên, do bộ phận trục được liên kết trực tiếp với bộ phận đĩa van, nên chúng sẽ có cùng một chuyển động với nhau.

Khi đĩa van di chuyển đi lên phía trên, lúc này không còn vật ngăn cản dòng chảy của chất lưu, van đạt trạng thái mở.

Khi điện năng ngừng cung cấp cho bộ phận cuộn dây, lúc này từ trường không còn tồn tại, trục van bị đẩy di chuyển xuống vị trí phía dưới, nhờ vào lực đàn hồi của chi tiết lò xo, lúc này van chuyển sang trạng thái đóng, chất lưu không thể di chuyển qua thân van.

Trong quá trình tính toán thiết kế, lò xo được lựa chọn phải có độ cứng đủ lớn để có thể thắng được áp lực do chất lưu tác dụng lên đĩa van. Đồng thời từ trường do cuộn dây tạo ra phải đủ lớn, để có thể làm cho bộ phận trục van di chuyển.

Trên đây nguyên lý hoạt động của van điện từ trực tiếp loại thường đóng, các giai đoạn tương tự cũng diễn ra với van thường mở nhưng ở chiều ngược lại.

Nguyên lý hoạt động của van điện từ gián tiếp

So với kiểu hoạt động trực tiếp, nguyên lý hoạt động của van điện từ gián tiếp phức tạp hơn.

Kết cấu của thân van bao gồm, bộ phận màng (thường được chế tạo từ cao su) được sử dụng để tạo thanh hai khoang riêng biệt bên trong thân van, trên màng van một lỗ nhỏ cho phép lưu chất di chuyển từ khoang dưới lên khoan trên, nhằm mục đích cân bằng áp suất, giữa trong trên và khoang dưới bên trong thân van.

Van điện từ gián tiếp, có hai đường dẫn dòng chảy bao gồm, đường dẫn chính và đường dẫn dòng chảy điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của van điện từ gián tiếp về cơ bản diễn ra như sau.

Bạn đầu khi van chưa được cấp điện, lõi thép bị lò xo ép xuống phía dưới ngắt đường dẫn dòng điều khiển. Đồng thời ở thời điểm này đường dẫn chính của van cũng ở trạng thái đóng.

Quan sát vào hình ảnh bên dưới ta có thể thấy, phần lưu chất màu xanh tràn vào khoang trên thông qua lỗ nhỏ trên màng van. Áp lực của lưu chất cộng với lực đàn hồi từ lò xo, làm ép chặt đĩa van xuống phía dưới khiến cho van duy trì trạng thái đóng.

Khi cung cấp điện cho bộ phận cuộn dây điện từ, thời điểm này xung quanh cuộn dây hình thành một vùng từ trường. Từ trường tạo ra sẽ hút lõi thép di chuyển lên phía trên, mở đường dẫn dòng chảy điều khiển, chất lưu sẽ thông quan đường dẫn này để di chuyển qua bộ phận thân van, tuy nhiên lưu sẽ rất nhỏ.

Khí lưu chất đã lấp đầy được phần khoang dưới của van điện từ, áp suất từ chất lưu tác dụng lên màng van, hình thành một lực đẩy cùng ngược chiều với lực đàn hồi từ lò xo, từ đó làm cho van chuyển sang trạng thái mở.

Khi ngừng cấp điện cho cuộn dây, từ trường tác dụng lên lõi thép biến mất lò xo sẽ đẩy lõi thép đi xuống, từ đó đóng kín đường dẫn dòng chảy điều khiển. Áp suất do chất lưu ở khoang dưới tác dụng lên màng van không còn nữa, màng van bị lò xo ép di chuyển xuống phía dưới, lúc này van quay về trạng thái đóng.

Nguyên lý hoạt động của van điện từ gián tiếp

Nguyên lý hoạt động của van điện từ bán trực tiếp

Nguyên lý hoạt động của van điện từ bán trực tiếp, cơ bản là sự kết hợp giữa kiểu hoạt động trực tiếp và kiểu gián tiếp.

Van có bộ phận màng được thiết kế đặc biệt, với đường dẫn dòng chảy điều khiển ở chính giữa màng van, và đường dẫn này được đóng mở trực tiếp, bằng chuyển động lên xuống của lõi thép.

Lực để mở đường dẫn dòng chảy chính kết hợp giữa áp suất của chất lưu ở khoang dưới tác dụng lên màng van, và lực hút do từ trường của cuộn dây tác dụng lên lõi thép.

Nguyên lý hoạt động của van điện từ bán trực tiếp như sau:

Khi chưa cấp điện van ở trạng thái đóng, do lực đàn hồi từ lò xo làm cho chi tiết màng và lõi thép, di chuyển đi xuống chặn kín dòng chảy của chất lưu.

Khi ta tiến hành cấp điện cho bộ phận cuộn dây điện từ, từ trường được tạo ra hút bộ phận lõi thép di chuyển lên trên, lúc này đường dẫn dòng chảy điều khiển được mở ra chất lưu từ khoang trên đi xuống phía dưới, khi khoang dưới chứa đầy chất lỏng lúc này áp suất giữa phía trên và phía dưới màng van được cân bằng với nhau.

Lực để mở van lúc này hoàn toàn phụ thuộc vào lực hút, do từ trường của bộ phận cuộn dây điện từ sinh ra, lực hút này đủ lớn sẽ làm cho màng van di chuyển đi lên, từ đó van chuyển sang trạng thái mở.

Nguyên lý hoạt động của van điện từ bán trực tiếp

Kết luận

Trong chuỗi bài viết tìm hiểu về van điện từ, bài viết ngày hôm nay chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của van điện từ, phần kiến thức quan trọng hỗ trợ trong việc lựa chọn thiết bị phù hợp với ứng dụng, cần thiết cho các công việc bao gồm vận hành, bảo dưỡng và khắc phục sự cố.

Căn cứ vào cách vận hành van điện từ được chia thành 3 loại cơ bản:

Van điện từ hoạt động gián tiếp.
Van điện từ hoạt động trực tiếp.
Van điện từ hoạt động bán trực tiếp.

Đặc điểm chung của các loại van điện từ trên đó là chúng để sử dụng, điện năng để tạo ra từ trường tác động lên các cơ cấu đóng mở của van.

Nếu bạn còn thắc mắc nào liên quan đến nguyên lý hoạt động của van điện từ, có thể liên hệ trực tiếp với mình, để chúng ta có thể trao đổi cụ thể hơn.