Giới thiệu về van điện từ

Van điện từ (tên tiếng anh là Solenoid valve) là thiết bị, có chức năng đóng mở dòng chảy của chất lỏng hoặc chất khí, được điều khiển bằng lực điện từ.

Nó bao gồm thân van được lắp đặt lên đường ống, bên trong thân van là các cơ cấu chuyển động để trực tiếp đóng mở dòng chảy, bộ phận cuộn dây điện từ có chức năng tạo ra một vùng từ trường, khi có dòng điện cung cấp vào cuộn dây điện từ. Từ trường này sẽ tác dụng một lực điện từ lên, một lõi thép đặt bên trong thân van và làm cho nó di chuyển.

Chuyển động của lõi thép làm thay đổi trạng thái đóng và mở của van điện từ.

Van điện từ được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng như, kiểm soát khí nén, kiểm soát chất lỏng, kiểm soát hơi nóng,…

Các loại van điện từ

Van điện từ là dòng van được sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau, trải qua thời gian dài sử dụng, chúng được cải tiến và cung cấp với nhiều biến thể khác nhau, nhằm mục đích tối ưu khả năng kiểm soát dòng chảy trong từng điều kiện làm, việc cụ thể.

Việc phân loại van điện từ có thể dựa trên nhiều phương diện khác nhau bao gồm: Phân loại dựa trên vật liệu chế tạo, phân loại dựa trên cách thức hoạt động, phân loại dựa trên lưu chất ứng dụng, phân loại dựa trên trạng thái làm việc mặc định,… Dưới đây là một số van điện từ đang được sử dụng phổ biến tại Việt Nam.

Phân loại dựa trên vật liệu chế tạo

Việc phân loại van điện từ dựa trên vật liệu chế tạo, cụ thể ở đây là vật liệu chế tạo bộ phận thân van, ta có những loại sau.

Van điện từ đồng

Loại van có phần thân van được đúc nguyên khối từ vật liệu đồng thau, là một loại hợp kim của đồng và kẽm cùng với một số thành phần phụ gia khác. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của đồng thau, phụ thuộc vào thành tỉ lệ thành phần các chất cầu thành.

Đặc điểm chung của van điện từ đồng là, có khả năng chịu được áp suất và nhiệt độ đủ để đáp ứng các điều kiện làm việc trong hệ thống công nghiệp.

Ngoài ra đồng thau được đánh giá cao về khả năng chống ăn mòn, không bị oxi hóa trong điều kiện làm việc thông thường, nếu được sản xuất theo đúng quy định và tiêu chuẩn đồng thau rất an toàn, điều này cũng là một trong những lý do khiến cho loại van này chở nên phổ biến trong các hệ thống cung cấp nước sạch.

Van điện từ thép không gỉ

Van điện từ thép không gỉ là tên gọi chung để chỉ những thiết bị van điện từ, có bộ phận thân van được chế tạo từ các loại thép không gỉ, hay chúng ta thường gọi là inox. Dựa vào loại inox cụ thể được sử dụng để chế tạo thân van (inox 304, inox 316, inox 304L,…), van điện từ thép không gỉ tiếp tục được chia nhỏ, thành các loại nhỏ hơn:

Van điện từ inox 304.
Van điện từ inox 316.
Van điện từ inox 304L,…

Tùy vào loại inox cụ thể được sử dụng để chế tạo thân van, sẽ dẫn đến thông số kỹ thuật của van sẽ có những khác biệt nhất định.

Nhìn chung van điện từ thép không gỉ (hay còn gọi van điện từ inox), có khả năng chống ăn mòn tốt, khả năng chống oxy hóa tốt, chịu được áp suất và nhiệt độ cao.

Van điện từ nhựa

Như bạn đã biết, cho đến thời điểm hiện tại người ta đã phát hiện và đưa vào sử dụng hàng trăm loại nhựa khác nhau, với van điện từ có một số loại nhựa thường thấy như: Nhựa PVC, nhựa UPVC, nhựa PVC,…

Van điện từ nhựa thường được ứng dụng cho các loại chất lưu, có tính ăn mòn kim loại mạnh, tuy nhiên do đặc tính của vật liệu nhựa, là không chịu được nhiệt độ và áp suất cao, điều này dẫn đến giới hạn về khả năng ứng dụng của van.

Ngoài những ví dụ về vật liệu chế tạo van điện từ kể trên, tùy vào điều kiện làm việc cụ thể thân của van điện từ còn được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nữa như: Gang, thép, hợp kim nhôm,…

Phân loại dựa trên cách thức hoạt động

Van điện từ gián tiếp

Van điện từ gián tiếp là loại van có hoạt động đóng mở dòng chảy, được điều khiển một cách gián tiếp. Thường những thiết bị này có chung đặc điểm cấu tạo đó là, chúng sử dụng bộ phận màng cao su đặt trong thân van để tạo thành hai khoang riêng biệt.

Bằng cách tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang trong thân van, màng van sẽ di chuyển, và làm thay đổi trạng thái đóng mở của van.

Van điện từ hoạt động gián tiếp sử dụng bộ phận cuộn dây điện từ, tác động để mở chất lưu từ khoang phía trên, khi khoang trên không còn chất lưu, dẫn đến áp suất của khoang dưới so với khoang trên tăng lên, lúc này van sẽ chuyển sang trạng thái mở.

Van điện từ trực tiếp

Van điện từ trực tiếp là loại van điện từ trực tiếp sử dụng lực từ trường hút lấy phần lõi thép, được đặt bên trong thân van để thay đổi trạng thái đóng mở của van. Khi không có lực hút do từ trường tạo ra, van trở lại vị trí ban đầu do lực đàn hồi từ lò xo tác dụng đến đĩa van.

So với kiểu tác động gián tiếp thì van điện từ tác động trực tiếp, có thời gian đóng mở nhanh chóng hơn. Thân van thường được thiết kế với kích thước nhỏ, bộ phận cuộn dây điện từ thường có kích thước lớn, do nó cần đáp ứng được yêu cầu tạo ra từ trường lớn hơn, để có thể hút được lõi thép bên trong thân van.

Phân loại dựa trên trạng thái làm việc mặc định

Van điện từ thường đóng

Van điện từ thường đóng thường có thêm ký hiệu là (NC – Normally Closed), những thiết bị này có trạng thái làm việc mặc định là trạng thái đóng, chỉ khi nào chúng được cấp điện thì van sẽ mở, khi ngừng cung cấp điện van sẽ chuyển sang trạng thái đóng.

Van điện từ thường mở

Van điện từ thường mở có thêm ký hiệu là (NO – Normally Open), ngược lại với kiểu thường đóng, thì van điện từ thường mở, luôn ở trạng thái mở nó chỉ đóng lại khi nào được cấp điện.

Phân loại dựa vào ứng dụng đặc biệt

Van điện từ chịu áp suất cao

Van điện từ chịu áp suất cao, đúng như cái tên của nó đây là loại van điện từ được chế tạo đặc biệt, để có thể làm việc trong điều kiện áp suất cao, có thể lên đến hàng trăm bar.

Phần thân van được chế tạo từ vật liệu nguyên khối, chứ không phải dạng phôi đúc như các loại van thông thường, bởi phương pháp gia công bằng công nghệ đúc, dễ tiềm ẩn những khuyết tật bên trong vật đúc.

Trong khi đó van điện từ chịu áp suất cao, được gia công cắt gọt các chi tiết cấu thành từ kim loại nguyên khối, đảm bảo được khả năng chịu áp lực trong quá trình làm việc.

Vật liệu chế tạo thân van thường là inox 316.

Van điện từ chịu nhiệt độ cao

Van điện từ được thiết kế để sử dụng trong các hệ thống, mà lưu chất là hơi nước, nước nóng, dầu nòng,… Chúng cần đáp ứng được khả năng chịu được trên 100℃ (nhiệt độ cụ thể tùy theo ứng dụng cụ thể).

Và thông thường ngưỡng nhiệt độ này, van cũng sẽ phải chịu áp suất rất lớn từ hệ thống.

Vì vậy van điện từ chịu nhiệt độ cao, thường có thân van được chế tạo từ kim loại, việc thân van được chế tạo từ kim loại cho phép van điện từ có thể chịu được nhiệt độ và áp suất cao, tuy nhiên nó cũng có khả năng truyền nhiệt tốt. Nhiệt độ từ lưu chất làm việc thông qua thân van truyền đến bộ phận cuộn dây điện từ làm cho nó nóng lên, khi nhiệt độ lên quá cao cuộn dây sẽ bị hỏng.

Để khắc phục vấn đề này ta thấy trên các thiết bị van điện từ, ở vị trí liên kết giữa bộ phận thân van và cuộn dây, được thường được chế tạo dài hơn hoặc có thể được thiết kế thêm các cánh tản nhiệt xung quanh.

Kiểu lắp đặt của các loại van điện từ

Van điện từ được thiết kế với chức năng kiểm soát dòng chảy của các loại chất lưu bên trong đường ống, để làm được điều này các thiết bị van điện từ cần được lắp đặt lên đường ống.

Giống với các dòng van khác, van điện từ cũng được cung cấp với nhiều tùy chọn về cách thức lắp đặt khác nhau bao gồm:

Kiểu lắp ren: Ở hai đầu thân van được gia công phần ren trong, để liên kết với ren ngoài của đường ống, kiểu lắp ren được áp dụng với các loại van điện từ có đường kính nhỏ.
Kiểu lắp bích: Các loại van điện từ có đường kính lớn thường sử dụng kiểu lắp bích, nó bao gồm hai mặt bích được thiết kế ở hai cổng van, mỗi một mặt bích trên thân van sẽ liên kết với mặt bích trên đường ống.
Kiểu lắp clamp: Lắp clamp không được sử dụng phổ biến trên các loại van điện từ, bởi kiểu lắp này hạn chế về khả năng chịu áp suất và nhiệt độ, người ta thường thiết kế kiểu lắp clamp cho loại van điện từ vi sinh, loại van chuyên sử dụng cho các ứng dụng liên quan đến nghiên cứu và lĩnh vực liên quan đến thực phẩm và hóa chất, bởi ưu điểm tháo lắp dễ dàng và nhanh chóng.

Các loại van điện từ làm việc ở ngưỡng điện áp nào?

Như bạn đã biết, để van điện từ có thể hoạt động, ta cần cung cấp vào bộ phận cuộn dây một dòng điện phù hợp với thiết kế ban đầu. Do sự khác biệt về điều kiện cơ sở hạ tầng cũng như những yêu cầu về tính năng kỹ thuật, các loại van điện từ được cung cấp với nhiều tùy chọn về dòng điện vận hành, có thể lựa chọn giữa điện một chiều và điện xoay chiều, cùng với đó là các ngưỡng điện áp làm việc khác nhau (220V, 110V, 24V,…).

Những tùy chọn về dòng điện điều khiển này được nhà sản xuất, cung cấp với tất cả các loại van điện từ.

Kết luận

Van điện từ là một loại van có chức năng đóng mở dòng chảy, được điều khiển từ xa vận hành bằng các tạo ra từ trường, tác động lên lõi thép đặt bên trong thân van, lõi thép này làm di chuyển các cơ cấu bên trong thân van từ đó kiểm soát được trạng thái đóng mở của van.

Có nhiều loại van điện từ khác nhau, đã và đang được ứng dụng trong các lĩnh vực từ những hệ thống đơn giản đến những hệ thống phức tạp, đòi hỏi chúng phải đáp ứng được những yêu cầu cao về khả năng, thích nghi với điều kiện làm việc.

Van điện từ được cung cấp với nhiều chủng loại, và theo thời gian các loại van điện từ ngày càng phong phú hơn là điều tất yếu, do sự đòi hỏi khả năng đáp ứng những yêu cầu kỹ thuật đặt ra ngày càng cao.

Trong bài viết này chúng ta đã đi sâu vào việc tìm hiểu các loại điện từ, hy vọng bài viết này đã cung cấp đến quý bạn đọc những thông tin hữu ích, về những đặc điểm và khả năng ứng dụng giữa các loại van điện từ khác nhau.