Van điện từ là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

23:09, 29/03/2017 - Công ty TNHH TMDV Định Linh
Bạn biết van điện từ là gì? Cấu tạo van điện từ có những gì và nguyên lí hoạt động cơ bản của van điện từ như thế nào chưa? Cùng tìm hiểu sâu hơn về van điện từ với những thông tin dưới đây nhé!

1. Van điện từ là gì?

Van điện từ ở các nước phương Tây còn được gọi với cái tên solenoid valve. Đây là một thiết bị cơ điện, dùng để kiểm soát dòng chảy chất khí hoặc lỏng dựa vào nguyên lí chặn đóng mở do lực tác động của cuộn dây điện từ. 

Van điện từ được sử dụng ở bất cứ nơi nào lưu lượng chất lỏng phải được điều khiển tự động. Chúng đang được sử dụng ngày càng nhiều và đa dạng. Sự đa dạng của các thiết kế khác nhau có sẵn cho phép một van được lựa chọn để phù hợp cụ thể với ứng dụng được đề cập.
 
Van điện từ

Thiết kế van điện từ khí nén có cơ chế đóng mở nhanh, độ bền cao, hoạt động ổn định, tốn ít năng lượng, thiết kế nhỏ gọn, cấu tạo lại vô cùng đơn giản. Nhiệm vụ hết sức quan trọng và cần thiết của chúng là mở, đóng, trộn, phân chia dầu thủy lực từ bơm thủy lực  hoặc khí nén của máy nén khí. Chính vì vậy, đây là thiết bị thiết bị thừa hành được ứng dụng rất nhiều trong các thiết kế liên quan đến những hệ thống khí nén, gas lạnh, đặc biệt ứng dụng nhiều nhất trong các hệ thống nước.

Dựa vào cấu tạo và hệ thống mà nó áp dụng người ta sẽ đặt những tên phù hợp như: van điện từ hệ thống khí nén,van điện từ khí nén,van điện từ nước, van điện từ hệ thống điều hòa, v.v..còn nếu trường hợp van có thể tự động đóng mở, sẽ được gọi là van điện từ tự động. 

2. Cấu tạo van điện từ?

Tất cả các vật liệu được sử dụng trong việc xây dựng van đều được lựa chọn cẩn thận theo các loại ứng dụng khác nhau. Vật liệu thân, vật liệu làm kín và vật liệu điện từ được chọn để tối ưu hóa độ tin cậy chức năng, khả năng tương thích chất lỏng, tuổi thọ và chi phí.

Thân van chất lỏng trung tính được làm bằng đồng thau và đồng. Đối với chất lỏng có nhiệt độ cao, ví dụ, hơi nước, thép chống ăn mòn có sẵn. Ngoài ra, vật liệu polyamide được sử dụng vì lý do kinh tế trong các van nhựa khác nhau.

Tất cả các bộ phận của bộ truyền động điện từ tiếp xúc với chất lỏng được làm bằng thép chống ăn mòn Austenit. Bằng cách này, sức đề kháng được đảm bảo chống lại sự tấn công ăn mòn của các phương tiện trung tính hoặc có tính xâm thực nhẹ.

Các điều kiện cơ học, nhiệt và hóa học cụ thể trong các yếu tố ứng dụng trong việc lựa chọn vật liệu làm kín. vật liệu tiêu chuẩn cho chất lỏng trung tính ở nhiệt độ lên đến 194 ° F thường là FKM. Đối với nhiệt độ cao hơn, EPDM và PTFE được sử dụng. Vật liệu PTFE trên thực tế có khả năng chống lại tất cả các chất lỏng quan tâm đến kỹ thuật.

Van điện từ là thiết bị hoạt động điện cơ, được vận hành và điều chỉnh bởi dòng điện thông qua tác dụng lực của điện từ. Van khí nén có khá nhiều loại, chính vì vậy tùy theo tùy theo yêu cầu kĩ thuật của mỗi van như tính chất, nhiệt độ của chất lỏng hoặc khí… mà cấu tạo van điện từ cũng khác nhau.

Thường có 2 loại van là van điện từ 2 cửa và 3 cửa. Nếu là van 2 cửa, cửa vào - cửa ra và sẽ thay phiên nhau đóng - mở (cửa vào mở thì cửa ra sẽ đóng và ngược lại). Nếu van 3 cửa, 2 cửa ra sẽ thay phiên nhau đóng mở giúp cho van hoạt động. Ở các hệ thống thiết kế máy phức tạp người ta thường sử dụng nhiều van điện từ ghép lại với nhau theo nguyên tắc thích hợp nhất định.

Hình vẽ dưới đây sẽ giúp bạn hình dung rõ nét hơn cấu tạo cơ bản của van điện từ:
 
Van điện từ khí nén
 
Bản vẽ kĩ thuật van điện từ

*Chú thích:
1. Thân van: Làm bằng đồng hoặc inox, nhựa…
2. Môi chất: khí ( khí nén, gas, v,v) hay chất lỏng (nước, dầu)
3. Ống rỗng ( lưu chất chưa qua)
4. Vỏ ngoài cuộn hít (để bảo vệ cuộn điện)
5. Cuộn từ (Cuộn dây từ)
6. Dây điện được nối kết với nguồn điện bên ngoài
7. Trục van làm kín  bình thường lò xo ở số 8 sẽ tác động ép kín, làm cho van ở trạng thái đóng)
8. Lò xo
9. Khe hở để lưu chất đi qua

3. Nguyên lý hoạt động van điện từ như thế nào?

Về cơ bản thì nguyên lý hoạt động của van điện từ hoạt động theo 1 nguyên lý chung như sau:

Có 1 cuộn điện, trong đó có 1 lõi săt và 1 lò so nén vào lõi sắt, trong khi đó, lõi sắt lại tỳ lên đầu 1 giăng bằng cao su. Bình thường nếu không có điện thì lò so ép vào lõi sắt, van sẽ ở trạng thái đóng.

Nếu chúng ta tiếp điện, tức là cho dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh từ trường sẽ tác động làm hút lõi sắt ra, từ trường này có lực đủ mạnh để thắng được lò so, lúc này van mở ra.

Hầu hết các loại van điện từ thường đóng (van điện từ phổ biến nhất) được hoạt động dựa vào nguyên lí này. Nguyên lí hoạt động của các van điện từ thường mở cũng hoạt động trên nguyên lí tương tự như thế. 

Như vậy, van điện từ (solenoid valve) là đơn vị điều khiển, khi được cấp điện hoặc khử năng lượng, sẽ tắt hoặc cho phép dòng chất lỏng. Cơ cấu chấp hành có dạng một nam châm điện. Khi được cung cấp năng lượng, một từ trường hình thành sẽ kéo một pít tông hoặc phần ứng có trục quay chống lại tác động của lò xo. Khi được khử năng lượng, pít tông hoặc phần ứng có trục quay được đưa trở lại vị trí ban đầu nhờ tác động của lò xo.

Theo phương thức hoạt động, sự phân biệt được thực hiện giữa van tác động trực tiếp, van dẫn động bên trong và van dẫn động bên ngoài. Một tính năng phân biệt khác là số lượng kết nối cổng hoặc số lượng đường dẫn luồng ("way").

4. Phân loại van điện từ:

Van điện từ (solenoid valve) có rất nhiều loại:

- Thiết kế cho khí nén, dùng cho nước, gas, hơi nước ...

- Thiết kế 2 ngả, 3 ngả, 5 ngả...

- Van thường mở (NO): không có điện thì van mở, có điện van sẽ đóng.

- Van thường đóng (NC): không có điện thì van đóng, khi có điện thì van mở

- Các loại van thiết kế theo điện áp: 24VDC, 110VAC, 220VAC...
 
Phân loại van điện từ

Để phân loại van điện từ một cách tổng quát và khoa học nhất, chúng ta có thể phân loại van điện từ theo cách dưới đây:

a. Phân loại theo chức năng: (có 2 loại van điện từ)

+ Van điện từ thường mở (NO):

Là van điện từ mà ở trạng thái lúc chưa có điện thì van luôn luôn mở, khi cần đóng lại thì chúng ta cấp điện cho van, khi đó van sẽ sinh ra từ trường đẩy trục làm kín đang ở xa vị trí làm kín di chuyển đếnvị trí làm kín khiến van đóng lại.
 
Van điện từ thường mở (NO)


Van điện từ thường mở rất ít trên thị trường do nhu cầu sử dụng vô cùng hiếm, nếu có trường hợp đặc biệt do thiết kế mới dùng tới van này.

+ Van điện từ thường đóng (NC):

Là van điện từ mà khi chưa cấp điện thì van sẽ luôn luôn ở trạng thái đóng, khi được cấp điện van sẽ mở. Lúc này van sẽ sinh ra lực từ trường từ cuộn hút (cuộn điện) làm cho mở, để duy trì mở thì chúng ta cũng phải duy trì nguồn điện cấp vào. Khi chúng ta muốn đóng van thì ngưng cấp điện, van sẽ tự động trở về trạng thái ban đầu của van (trạng thái đóng).
 
Van điện từ thường đóng (NC)

Đây loại van thông dụng nhất trên thị trường hiện nay, và đại đa số người ta thường sử dụng van này. Trong những thiết bị có áp dụng van điện từ, thì đa số chúng luôn nằm ở trạng thái đóng nhiều hơn trạng thái mở. Chính vì thế, van điện từ thường đóng được sử dụng nhiều hơn là điều dễ hiểu. 

+ Van tác động trực tiếp (Direct - acting valves​)

Với van điện từ tác động trực tiếp, đệm ngồi được gắn vào lõi điện từ. Trong điều kiện không có năng lượng, một lỗ ở chỗ ngồi được đóng lại, lỗ này sẽ mở ra khi van được cung cấp năng lượng

+ Van 2 chiều (ngả) (Direct - acting 2 way valves​)

Van hai chiều là van đóng ngắt với một cổng vào và một cổng ra. Trong điều kiện không có năng lượng, lò xo lõi, được hỗ trợ bởi áp suất chất lỏng, giữ con dấu van trên bệ van để ngắt dòng chảy. Khi được cấp điện, lõi và con dấu được kéo vào cuộn dây điện từ và van sẽ mở ra. Lực điện từ lớn hơn lực tổng hợp của lò xo và lực áp suất tĩnh và lực động của môi chất.

+ Van 3 chiều (ngả) (Direct - acting 2 way valves​)

Van 3 chiều (3 ngả) có ba kết nối cổng và hai chỗ van. Một van bịt kín luôn mở và van kia đóng ở chế độ không có năng lượng. Khi cuộn dây được cấp điện, chế độ đảo ngược. Van 3 ngã trong được thiết kế với lõi kiểu pit tông. Các hoạt động khác nhau của van có thể đạt được tùy theo cách môi chất lưu chất được kết nối với các cổng làm việc. Áp suất chất lỏng tích tụ dưới chân van. Với cuộn dây không được cung cấp năng lượng, một lò xo hình nón giữ chặt con dấu lõi dưới với chân van và tắt dòng chất lỏng. Cổng A thoát ra qua R. Khi cuộn dây được cung cấp năng lượng, lõi được kéo vào, chân van tại Cổng R được bịt kín bởi con dấu lõi trên có lò xo. Môi trường chất lỏng lúc này chảy từ P sang A.

Không giống như các phiên bản có lõi kiểu pít tông, van phần ứng trục có tất cả các cổng kết nối trong thân van. Một màng ngăn cách ly đảm bảo rằng môi trường chất lỏng không tiếp xúc với buồng cuộn dây. Van phần ứng xoay vòng có thể được sử dụng để có được bất kỳ hoạt động van 3 chiều nào. Nguyên tắc thiết kế cơ bản được thể hiện. Van phần ứng xoay vòng được cung cấp chức năng ghi đè bằng tay như một tính năng tiêu chuẩn.

Với van tác động trực tiếp, lực ép tĩnh tăng khi đường kính lỗ tăng lên, có nghĩa là lực từ trường, cần thiết để thắng lực áp suất, trở nên lớn hơn tương ứng. Do đó, van điện từ dẫn động bên trong được sử dụng để chuyển đổi áp suất cao hơn kết hợp với kích thước lỗ thoát khí lớn hơn; trong trường hợp này, chênh lệch áp suất chất lỏng thực hiện công việc chính trong việc mở và đóng van.

b. Phân loại theo vật liệu chế tạo:

+ Van điện từ chất liệu inox :

Là loại van điện từ chế tạo bằng inox, thường sử dụng cho môi trường có tính đặc trưng cao như: nước có hóa chất, nước thải công nghiệp, v.v.

+ Van điện từ chất liệu đồng :

Là van điện từ chế tạo bằng đồng, đây có lẽ là loại van thông dụng và được sử dụng nhiều nhất trên thị trường hiện nay. Được thiết kế nhiều loại và nhiều mẫu mã vô cùng phong phú. Sản phẩm có thể dùng cho nhiều môi trường khác nhau như: nước, hơi, khí nén.

+ Van điện từ nhựa: 

Là van điện từ chế tạo bằng nhựa, thiết kế này thường được sử dụng cho những thiết bị có môi trường bên ngoài không khí, nước thải, hoặc nước có chứa hóa chất, chịu ăn mòn cao…

c. Phân loại theo điện áp:

Phân theo điện áp mà van sử dụng, sẽ có 3 loại van điện từ sử dụng các điện áp khác nhau là 220V, 24V, 110V.

+  Điện áp 220V: Đây là loại van được sử dụng nhiều nhất ở nước ta. Bởi phù hợp với nguồn điện dân dụng 220V tại Việt nam.

+  Điện áp 110V: Loại van điền từ này rất ít được sử dụng, sản phẩm này trên thị trường cũng không có nhiều.

+  Điện áp 24 V: Đây loại van điện từ hiếm khi được sử dụng, nhưng điều đặc biệt là loại van này này lại vô cùng an toàn cho người vận hành thiết bị khi gặp sự cố. 

d. Phân loại theo kiểu lắp ráp:

Nếu phân loại theo kiểu lắp ráp, ta sẽ có 2 loại sau:

+  Kiểu lắp bích: Loại này có ít người dùng, thường dùng cho các size lớn từ DN50 đến DN150 trở lên. Nếu cần kích thước lớn hơn, thì thường người ta sẽ dùng van bướm điều khiển điện.

+  Kiểu lắp ren ­ rắc co: Đây là loại van phổ biến, thường được sử dụng cho các size nhỏ và vừa: từ DN10( D13mm) đến DN50 (D60mm)

Xem thêm sản phẩm: van điện từ khí nén, bộ nguồn thủy lực

5. Ứng dụng của van điện từ:

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tự động hóa, với những ưu điểm vốn có van điện từ càng được sử dụng rộng rãi hơn trong dân dụng và công nghiệp. 

Van điện từ khí nén được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực công nghiệp, dân dụng... được sử dụng rộng rãi nhất là trong các lĩnh vực liên quan đến chất lỏng, khí nén nên còn được gọi với cái tên van điện từ khí nén. Nhiệm vụ của chúng là đóng, mở, phân chia, trộn lẫn khí nén từ máy nén khí hoặc từ dầu thủy lực từ bơm thủy lực...

Trong các vườn cây trồng theo kiểu công nghiệp chỉ cần kết hợp với một số thiết bị khác là có thể tưới phun theo giờ, trong các nhà máy xử lý nước thải công nghiệp hay nhà máy sản xuất nước sinh hoạt.
 
Ứng dụng van điện từ

Một số ví dụ để thấy các loại van điện từ được ứng dụng trong đời sống của chúng ta như: van cấp nước máy giặt, van xả nước máy giặt, van đảo chiều của điều hòa không khí 2 chiều, hay hệ thống phòng cháy chữa cháy.
 
Ứng dụng van điện từ

6. Ưu nhược điểm của các loại van điện từ

  • Ưu điểm:
+ Ưu  điểm cũng là vấn đề quan trọng nhất là loại van này có thời gian đóng mở rất nhanh gần như cùng một lúc với đóng ngắt dòng điện.

+ Van hoạt động chính xác, có độ bền cơ học khá cao và có khả năng chống ăn mòn tốt và đặc biệt là an toàn cho người sử dụng.

+ Giá thành tương đối rẻ

+ Được ứng dụng rộng rãi

+ Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, sữa chữa, thay đổi.

+ Vật liệu đa dạng: đồng, inox, nhựa do đó phù hợp với nhiều môi trường khác nhau.

+ Đa dạng điện áp: 220V, 24V, 12V, 110V

+ Hàng có sẵn rất nhiều, dễ tìm kiếm trên thị trường.
  • Nhược điểm:
-    Độ bền không quá cao so với dòng van điều khiển bằng mô tơ hay động cơ điện.

-    Lưu chất đi qua van bị ảnh hưởng lưu lượng, nên lưu lượng trước van lúc nào cũng lớn hơn lưu lượng sau van.

-    Cần phải vệ sinh loại bỏ cặn bẩn và một số mảng bám trên van một cách thường xuyên, nên biết khả năng làm việc cũng như mức nhiệt độ phù hợp để sử dụng van cho hiệu quả. 

Van không duy thì thời gian cấp điện lâu được vì từ trường sinh ra sẽ làm nóng điện dễ bị chập cháy.

 - Có quá nhiều hãng sản xuất van điện từ khiến người dùng thường nhầm lẫn và khó chọn lựa.

7. Bảng giá các loại van điện từ:

Nhu cầu sử dụng van công nghiệp nói chung và van điện từ nói riêng không thể thiếu trong hầu hết các lĩnh vực sản xuất. Tuy nhiên, để chọn được sản phẩm phù hợp, có chất lượng tốt và giá cả hợp lý không phải là chuyện đơn giản.

Bảng giá các loại van điện từ phụ thuộc vào chất chất liệu, thiết kế cũng như xuất xứ của van điện từ. Các bạn nên chọn mua van điện từ  ở những đơn vị nhập khẩu và phân phối sản phẩm van điện từ trực tiếp, chính hãng. Vì họ luôn đảm bảo sản phẩm có chất lượng cao. Hơn nữa, chính sách bán hàng và sau bán hàng cũng rất tốt.

Với những thông tin cơ bản trên như: Van điện từ là gì? Cấu tạo và hoạt động của van điện từ? Cách phân loại cũng như nguyên lý hoạt động của van điện từ... Hi vọng các bạn cũng đã phần nào nắm được các thông tin cơ bản về sản phẩm trên. 

8. Một số hình ảnh van điện từ

Van điện từ Hydromax
Van điện từ của thương hiệu Hyromax
 
Van điện từ Solenoid
Một loại của van điện từ
Các tin khác