Nhìn từ bên ngoài, hai chiếc van bướm cùng cỡ DN150 có thể gần giống nhau. Nhưng một chiếc chỉ dùng tốt cho nước sạch ở 10 bar, còn chiếc kia chịu được hơi nóng, áp cao và đóng kín gần như tuyệt đối. Khác biệt nằm ở vị trí trục và mặt làm kín, tức là van đồng tâm hay lệch tâm.
Bài viết giải thích bốn kiểu thiết kế van bướm: đồng tâm, lệch tâm đơn, lệch tâm đôi và lệch tâm ba. Bạn sẽ biết mỗi kiểu khác nhau thế nào, ưu nhược điểm ra sao và khi nào thật sự cần dùng van bướm lệch tâm thay cho loại đồng tâm thông dụng.
“Lệch tâm” ở van bướm nghĩa là gì?
Trên một van bướm có ba “đường tâm” quan trọng: đường tâm của ống (cũng là tâm thân van), đường tâm của trục van, và mặt phẳng làm kín, nơi mép đĩa tì vào gioăng. Ở van bướm thông thường, ba thứ này trùng nhau: trục xuyên qua giữa đĩa và nằm đúng giữa lòng ống.
Lệch tâm (offset) là việc nhà sản xuất cố ý dịch trục hoặc nghiêng mặt làm kín ra khỏi vị trí chính giữa. Mỗi lần dịch như vậy gọi là một “độ lệch”. Mục đích chung là để đĩa van tách khỏi gioăng ngay khi bắt đầu mở, thay vì cọ sát vào gioăng suốt hành trình quay. Ít ma sát hơn nghĩa là gioăng bền hơn, mô-men vận hành nhỏ hơn và có thể dùng gioăng cứng hơn (PTFE, kim loại) cho áp suất và nhiệt độ cao.
Nếu chưa nắm rõ các bộ phận thân, trục, đĩa, gioăng, bạn nên đọc trước bài cấu tạo van bướm và nguyên lý hoạt động.
Van bướm đồng tâm (không lệch tâm)
Đây là kiểu phổ biến nhất trên thị trường, chiếm phần lớn van bướm tay gạt, tay quay dùng cho cấp thoát nước, HVAC, PCCC.
- Thiết kế: trục nằm giữa đĩa và giữa lòng ống. Gioăng là một lớp cao su (EPDM, NBR) hoặc PTFE lót kín toàn bộ lòng thân van.
- Cách làm kín: mép đĩa ép vào gioăng mềm. Ở hai vị trí gần trục, đĩa luôn cọ vào gioăng trong suốt quá trình đóng mở.
- Ưu điểm: rẻ, nhẹ, gọn, kín tốt với nước và khí ở áp thấp đến trung bình. Lưu chất chỉ tiếp xúc với gioăng và đĩa, không chạm thân gang nên thân ít bị ăn mòn. Thường lắp được theo cả hai chiều dòng chảy.
- Hạn chế: gioăng cao su giới hạn nhiệt độ và áp suất. Vùng gioăng gần trục mòn nhanh nếu van đóng mở nhiều. Không phù hợp với hơi nóng.
Với phần lớn đường ống nước sạch, nước thải, nước lạnh điều hòa ở PN10–PN16, van bướm đồng tâm là lựa chọn kinh tế và đủ dùng. Vật liệu gioăng quyết định lưu chất nào dùng được, xem chi tiết ở bài gioăng van bướm.
Van bướm lệch tâm đơn
- Thiết kế: trục được dịch ra phía sau mặt phẳng làm kín (độ lệch thứ nhất). Nhờ vậy gioăng tạo thành một vòng kín liên tục 360°, không bị trục cắt ngang.
- Đặc điểm: giảm được vùng rò quanh trục so với van đồng tâm, nhưng đĩa vẫn cọ gioăng trong một phần hành trình.
- Thực tế: kiểu này hiện ít gặp, vì lệch tâm đôi cho hiệu quả tốt hơn rõ rệt với chi phí tăng không nhiều.
Van bướm lệch tâm đôi (double offset)
Lệch tâm đôi còn được gọi là van bướm hiệu suất cao (high performance butterfly valve).
- Thiết kế: ngoài độ lệch thứ nhất, trục còn được dịch sang một bên so với đường tâm ống (độ lệch thứ hai).
- Cách làm kín: khi mở, đĩa chuyển động theo kiểu “cam”: chỉ sau vài độ quay đầu tiên, mép đĩa đã nhấc khỏi gioăng. Phần lớn hành trình còn lại không có ma sát giữa đĩa và gioăng.
- Gioăng: thường là PTFE, PTFE gia cường (RPTFE) hoặc gioăng kim loại, lắp vào thân bằng vòng giữ nên thay được.
- Ưu điểm: gioăng bền hơn nhiều, mô-men vận hành nhỏ hơn, chịu áp và nhiệt độ cao hơn van đồng tâm. Thân thường bằng thép hoặc inox, mặt bích theo các cấp áp cao hơn.
- Ứng dụng: nước nóng, dầu, hóa chất, khí nén, đường ống công nghệ cần đóng mở thường xuyên hoặc tự động hóa bằng bộ điều khiển điện, khí nén.
Van bướm lệch tâm ba (triple offset)
- Thiết kế: thêm độ lệch thứ ba là độ lệch góc. Mặt làm kín được gia công thành một mặt côn nghiêng, có trục côn không trùng với đường tâm ống.
- Cách làm kín: kim loại tiếp xúc kim loại. Đĩa chỉ chạm gioăng ở đúng điểm cuối hành trình đóng, không có ma sát trong suốt quá trình quay. Van đóng bằng lực ép của mô-men, giống nguyên lý van có mặt tựa côn.
- Ưu điểm: độ kín rất cao, chịu nhiệt độ và áp suất cao, chịu được hơi nóng, dầu nóng, khí có nhiệt độ cao, lưu chất có hạt nhẹ. Tuổi thọ dài vì gần như không mòn.
- Hạn chế: giá cao, nặng hơn, cần bộ truyền động đủ mô-men. Có chiều lắp ưu tiên theo hướng dòng chảy.
- Ứng dụng: đường hơi, nhà máy điện, lọc hóa dầu, hệ thống nhiệt; thường được chọn để thay van cổng hoặc van cầu cỡ lớn vì gọn và nhẹ hơn.
Bảng so sánh 4 kiểu van bướm
| Tiêu chí | Đồng tâm | Lệch tâm đơn | Lệch tâm đôi | Lệch tâm ba |
|---|---|---|---|---|
| Vị trí trục | Giữa đĩa, giữa ống | Sau mặt làm kín | Sau mặt làm kín và lệch khỏi tâm ống | Như lệch tâm đôi, thêm mặt kín côn nghiêng |
| Ma sát đĩa – gioăng | Suốt hành trình | Phần lớn hành trình | Chỉ vài độ đầu | Gần như không |
| Gioăng thường dùng | EPDM, NBR, lót PTFE | Cao su, PTFE | PTFE, RPTFE, kim loại | Kim loại (có thể kèm lớp graphite) |
| Áp suất, nhiệt độ | Thấp – trung bình | Trung bình | Trung bình – cao | Cao |
| Dùng cho hơi nóng | Không nên | Hạn chế | Tùy gioăng | Có |
| Chiều lắp | Thường hai chiều | Có chiều ưu tiên | Có chiều ưu tiên | Có chiều ưu tiên |
| Giá thành | Thấp nhất | Trung bình | Cao | Cao nhất |
Giới hạn áp suất và nhiệt độ cụ thể phụ thuộc vào từng model, vật liệu thân và gioăng. Luôn đối chiếu bảng thông số của hãng thay vì chỉ dựa vào kiểu thiết kế. Nếu chưa quen cách đọc cấp áp, xem thêm PN là gì.
Khi nào nên dùng van bướm lệch tâm?
Van bướm đồng tâm vẫn là lựa chọn mặc định cho nước ở điều kiện thông thường. Hãy cân nhắc van lệch tâm khi gặp một trong các trường hợp sau:
- Nhiệt độ vượt giới hạn gioăng cao su, ví dụ nước nóng, dầu nóng, hơi. Hơi nóng gần như bắt buộc dùng lệch tâm ba hoặc loại van khác.
- Áp suất làm việc cao, vượt cấp PN của dòng van bướm đồng tâm đang có.
- Yêu cầu kín tuyệt đối khi đóng, ví dụ cô lập thiết bị để bảo trì trong hệ thống hóa chất, nhiên liệu.
- Van đóng mở rất thường xuyên hoặc gắn bộ điều khiển tự động. Lệch tâm giúp giảm mòn gioăng và giảm mô-men, nên chọn được bộ truyền động nhỏ hơn.
- Lưu chất làm cao su trương nở hoặc bị phân hủy, khi đó cần gioăng PTFE hoặc kim loại.
- Cần điều tiết lưu lượng lâu dài. Đĩa không cọ gioăng nên ít bị mòn ở vị trí mở một phần. Xem thêm bài dùng van bướm để điều tiết lưu lượng.
Ngược lại, nếu đường ống chỉ chứa nước sạch hoặc nước thải ở nhiệt độ thường, áp dưới 16 bar và van chủ yếu dùng để đóng mở, van lệch tâm thường không mang lại lợi ích tương xứng với chi phí.
Lưu ý khi lắp đặt van bướm lệch tâm
- Đúng chiều dòng chảy: van lệch tâm có mũi tên hoặc ký hiệu phía làm kín trên thân. Lắp ngược chiều có thể làm giảm độ kín và tăng mô-men đóng. Một số model cho phép chịu áp hai chiều nhưng với mức áp khác nhau, cần xem tài liệu hãng.
- Vị trí trục: với lưu chất có cặn, nên đặt trục nằm ngang để cặn không tích tụ ở ổ trục dưới.
- Không lắp sát bơm, co, tê: dòng chảy xoáy làm đĩa rung và tăng mài mòn.
- Kiểm tra cữ hành trình: van lệch tâm ba kín nhờ lực ép cuối hành trình. Nếu cữ của bộ truyền động chỉnh chưa đủ, van có thể rò dù đĩa đã ở vị trí đóng.
Câu hỏi thường gặp
Làm sao biết van bướm là đồng tâm hay lệch tâm?
Nhìn vào lòng van: nếu trục chạy xuyên qua giữa đĩa và toàn bộ lòng thân được bọc một lớp gioăng cao su, đó là van đồng tâm. Nếu trục nằm lệch về một phía của đĩa, gioăng chỉ là một vòng ở mép thân và có ký hiệu chiều dòng chảy, đó là van lệch tâm. Catalogue thường ghi rõ “concentric”, “double offset” hoặc “triple offset”.
Van bướm lệch tâm có thay được van cổng không?
Trong nhiều trường hợp có. Van lệch tâm ba thường được dùng thay van cổng cỡ lớn trên đường hơi hoặc dầu vì gọn, nhẹ và đóng mở nhanh hơn. Tuy vậy cần tính đến tổn thất áp do đĩa nằm trong dòng chảy và yêu cầu thông ống (pigging) nếu có.
Van bướm lệch tâm có cần bộ điều khiển lớn hơn không?
Lệch tâm đôi thường có mô-men nhỏ hơn van đồng tâm cùng cỡ vì ít ma sát. Lệch tâm ba cần mô-men đủ lớn ở cuối hành trình để ép kín, nên phải chọn bộ truyền động theo bảng mô-men của hãng.
Cần tư vấn chọn kiểu van bướm?
Để chọn đúng đồng tâm hay lệch tâm, bạn cần biết lưu chất, nhiệt độ, áp suất làm việc, cỡ ống và tần suất đóng mở. Tham khảo các dòng van bướm và van bướm tay quay Van Nước Việt Nam (Viva) đang phân phối, hoặc gửi thông số đường ống để đội kỹ thuật tư vấn. Gọi hoặc nhắn Zalo 0969 916 835, hoặc gửi yêu cầu qua trang liên hệ.
Xem tổng hợp các tài liệu khác tại bài phân loại van bướm.
