Van Bi Khí Nén

---

I. Van bi khí nén là gì?

Van bi khí nén là loại van sử dụng áp suất của khí nén để kích hoạt cơ cấu điều khiển (thường là bộ tác động khí) giúp đóng mở viên bi (ball) bên trong thân van. Viên bi này có một lỗ xuyên tâm, khi xoay 90 độ sẽ cho phép hoặc chặn dòng lưu chất đi qua. Đây là dạng van đóng/mở nhanh, đáng tin cậy và rất phù hợp với hệ thống tự động hóa. Van có thể được điều khiển bằng bộ tác động khí nén tác động đơn (một chiều) hoặc tác động kép (hai chiều), và có thể tích hợp thêm công tắc hành trình, van điện từ, hoặc bộ điều tiết khí để vận hành chính xác theo tín hiệu từ tủ PLC hoặc hệ thống trung tâm.

II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van bi khí nén

Một bộ van bi khí nén hoàn chỉnh thường bao gồm 2 phần chính:

• Thân van bi: Đây là phần chịu tải trực tiếp từ lưu chất. Nó có thể làm từ inox, nhựa PVC với kiểu kết nối ren, clamp, hoặc mặt bích.
• Bộ điều khiển khí nén (actuator): Có thể là tác động đơn hoặc tác động kép, sử dụng áp lực khí (thường 4–8 bar) để xoay trục của van. Bộ điều khiển này giúp thao tác đóng/mở nhanh, chính xác, và có thể hoạt động hàng trăm nghìn chu kỳ.

Nguyên lý hoạt động của van

Bộ điều khiển khí nén tác động đơn (Single Acting Pneumatic Actuator)

Bộ tác động đơn sử dụng khí nén để thực hiện một chiều chuyển động (thường là mở hoặc đóng), và sử dụng lực đàn hồi từ lò xo để thực hiện chiều ngược lại khi khí nén bị ngắt. Cấu tạo bên trong gồm một cụm piston và hệ thống lò xo nén (thường từ 6–12 lò xo cuộn).

Nguyên lý hoạt động cụ thể như sau:

• Khi khí nén được cấp vào buồng điều khiển, áp suất đẩy piston di chuyển và nén các lò xo về phía đối diện, đồng thời làm quay trục van – thường là thao tác “mở” van.
• Khi khí nén bị ngắt hoặc mất áp đột ngột, lực đàn hồi từ hệ lò xo sẽ đẩy piston trở lại vị trí ban đầu, làm trục xoay theo chiều ngược lại – tức là “đóng” van.

Đây là lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống cần trạng thái an toàn mặc định khi mất khí (fail-safe), ví dụ: khi mất nguồn, van sẽ tự động đóng để ngăn rò rỉ hóa chất, khí gas, hoặc chất lỏng nguy hiểm. Tuy nhiên, do phải dành không gian cho lò xo, actuator tác động đơn thường lớn hơn và đắt hơn một chút so với loại tác động kép cùng kích thước mô-men xoắn.

Bộ điều khiển khí nén tác động kép (Double Acting Pneumatic Actuator)

Bộ tác động kép sử dụng khí nén ở cả hai phía của piston để thực hiện cả hai thao tác: mở và đóng. Không có lò xo đi kèm, nên toàn bộ lực xoay đều do khí nén cung cấp.

Nguyên lý hoạt động chi tiết:

• Khi khí nén được cấp vào 1 đầu, áp lực đẩy piston tiến về phía trước, làm trục xoay và mở van.
• Khi cần đóng van, khí nén được cấp vào đầu nhận còn lại, đẩy piston trở lại, đồng thời làm trục quay về trạng thái đóng.

Vì lực đóng/mở đều do khí sinh ra, bộ tác động kép có mô-men xoắn cao và ổn định hơn, phù hợp cho các loại van lớn, môi trường áp suất cao, lưu chất nhớt đặc hoặc yêu cầu lực xoay lớn. Ngoài ra, do không có lò xo hồi, cấu tạo gọn hơn và dễ điều chỉnh tốc độ đóng/mở bằng van tiết lưu khí. Tuy nhiên, vì không có chế độ tự động đóng khi mất khí, nên trong các hệ thống yêu cầu an toàn khi mất nguồn, cần lắp thêm van điện từ ba ngả hoặc hệ thống khí dự phòng để đảm bảo trạng thái mong muốn.

III. Phân loại van bi khí nén: Phân tích chuyên sâu 3 dòng sản phẩm tiêu biểu

1. Van bi nhựa PVC điều khiển khí nén – Giải pháp tối ưu cho môi trường hóa chất nhẹ

Trong các hệ thống xử lý nước, môi trường hóa chất nhẹ hoặc hệ thống bể bơi, van bi PVC điều khiển khí nén là lựa chọn đáng giá nhờ vào tính kháng hóa chất cao, giá thành rẻ và khối lượng nhẹ.

Điểm đáng chú ý của loại van này là toàn bộ phần thân được làm từ nhựa uPVC hoặc CPVC – giúp ngăn ngừa hiện tượng ăn mòn từ các chất có tính axit hoặc kiềm nhẹ. Khi kết hợp với bộ điều khiển khí nén bằng nhôm hoặc polyamide, van vẫn đảm bảo độ bền cao trong điều kiện làm việc liên tục. Tuy nhiên, do vật liệu nhựa không chịu được nhiệt độ cao (thường dưới 60°C) và áp lực lớn, van bi PVC điều khiển khí nén chỉ phù hợp trong các hệ thống áp lực thấp, dòng chảy sạch và yêu cầu an toàn hóa học hơn là cơ học. Điểm mạnh của van loại này là dễ lắp đặt, dễ thay thế, tiết kiệm chi phí và không bị ảnh hưởng bởi gỉ sét – rất lý tưởng cho nhà máy xử lý nước thải, hồ cá công nghiệp, hoặc hệ thống pha trộn dung dịch.

2. Van bi mặt bích điều khiển khí nén inox – Giải pháp bền vững cho công nghiệp nặng

Khác với van nhựa, van bi mặt bích khí nén inox được thiết kế để hoạt động trong các môi trường khắc nghiệt, áp suất cao và hệ thống quy mô lớn. Phần thân van thường được chế tạo từ inox 304 hoặc inox 316, kết nối mặt bích inox chuẩn BS, JIS hoặc ANSI, đảm bảo độ kín và khả năng chịu lực cao trong các tuyến ống lớn.

Lý do van dạng mặt bích được ưa chuộng trong công nghiệp là vì cấu tạo chắc chắn, dễ bảo trì, phù hợp với đường kính ống lớn (DN50 trở lên) và có thể chịu được áp lực lên đến PN16 hoặc PN25. Bộ điều khiển khí nén đi kèm thường là chất liệu nhôm, hoạt động bền bỉ với tuổi thọ cao. Ứng dụng thực tế của loại van này rất rộng, từ hệ thống dẫn dầu, dẫn khí nén, khí đốt, cho đến các hệ thống sản xuất thực phẩm công nghiệp (ở phần sơ chế không yêu cầu độ sạch cao). Nó cũng thường được dùng trong nhà máy hóa chất, hệ thống phòng cháy chữa cháy, hoặc nhà máy lọc dầu. So với van ren hoặc clamp, kết nối mặt bích giúp việc tháo lắp, bảo trì trở nên đơn giản hơn nhiều khi phải xử lý đường ống inox công nghiệp có kích thước lớn hoặc trong các khu vực chật hẹp.

3. Van bi 3PC điều khiển khí nén – Cấu tạo rời, bảo trì dễ dàng cho môi trường công nghiệp

Van bi 3PC điều khiển khí nén là một trong những lựa chọn tối ưu trong hệ thống điều khiển công nghiệp nhờ vào khả năng tháo lắp dễ dàng và hiệu quả vận hành ổn định. Khác với các loại van một khối (1PC) hay hai khối (2PC), loại 3PC có thân van được cấu tạo từ ba phần tách rời – gồm hai đầu nối ống và phần thân giữa chứa viên bi. Cấu trúc này cho phép kỹ sư có thể tháo rời phần giữa để kiểm tra, vệ sinh hoặc thay thế bi van mà không cần tháo toàn bộ đường ống.

Thân van 3PC thường được chế tạo từ inox 304 hoặc inox 316, tùy vào môi trường làm việc và loại lưu chất. Inox 304 phù hợp với nước, khí nén và môi trường không ăn mòn, trong khi inox 316 có khả năng chống chịu vượt trội với các hóa chất mạnh, dung môi hữu cơ và điều kiện có độ ẩm cao. Chính nhờ chất liệu này, van duy trì độ bền cơ học tốt, ít bị biến dạng khi chịu áp lực hoặc nhiệt độ cao, đồng thời duy trì tuổi thọ dài hạn ngay cả khi làm việc trong điều kiện khắc nghiệt. Về khả năng làm kín, van 3PC khí nén sử dụng gioăng PTFE ở các vị trí tiếp xúc giữa bi và thân van. Đây là những vật liệu chịu nhiệt, chịu hóa chất tốt, ít bị lão hóa hoặc nứt gãy theo thời gian. Khi vận hành, bộ actuator truyền lực xoay dứt khoát, ép viên bi vào gioăng với áp suất cao, tạo nên độ kín gần như tuyệt đối. Nhờ đó, van có thể vận hành ổn định trong hàng trăm nghìn chu kỳ mà không bị rò rỉ – yếu tố then chốt trong các hệ thống có yêu cầu an toàn cao hoặc dùng với lưu chất độc hại. Với những ưu điểm trên, van bi 3PC điều khiển khí nén thường được sử dụng trong các nhà máy sản xuất hóa chất, xử lý nước thải, dây chuyền thực phẩm công nghiệp, trạm CIP, hoặc bất kỳ hệ thống nào cần bảo trì định kỳ mà vẫn đảm bảo độ kín và khả năng kiểm soát dòng chảy tốt. Cấu tạo tháo rời, vật liệu bền vững, khả năng tích hợp khí nén linh hoạt – tất cả làm nên một giải pháp đáng tin cậy cho các hệ thống công nghiệp hiện đại.

4. Van bi vi sinh điều khiển khí nén – Sự lựa chọn cho ngành thực phẩm, dược phẩm và đồ uống

Khi nói đến môi trường yêu cầu độ tinh khiết cao như sản xuất sữa, bia, dược phẩm hoặc mỹ phẩm, thì van bi vi sinh khí nén chính là lựa chọn không thể thay thế. Loại van này sử dụng vật liệu inox 304, 316 với bề mặt được đánh bóng với độ Ra đạt ≤ 0.8μm, đảm bảo không tích tụ vi khuẩn, không tạo điểm chết và dễ làm sạch CIP/SIP.

Điểm khác biệt lớn nhất nằm ở kiểu kết nối và thiết kế thân van. Van bi vi sinh thường sử dụng kết nối clamp – cho phép tháo lắp nhanh mà không cần dụng cụ chuyên dụng, giúp việc bảo trì trở nên cực kỳ hiệu quả và tiết kiệm thời gian trong môi trường sản xuất liên tục. Ngoài ra, trục và bi van cũng được chế tạo chuẩn vi sinh, có thể đi kèm bộ điều khiển khí nén bằng thép không gỉ hoặc hợp kim nhôm cao cấp, không nhiễm từ và dễ tích hợp cảm biến vị trí, công tắc giới hạn hoặc điều khiển tuyến tính. Van bi vi sinh điều khiển khí nén không chỉ đảm bảo sạch sẽ, an toàn cho đường ống vi sinh, mà còn duy trì hiệu suất dòng chảy tối ưu nhờ thiết kế không gây nhiễu loạn dòng và hạn chế tụ cặn. Đây là tiêu chí hàng đầu trong ngành F&B, dược phẩm và công nghệ sinh học.

IV. Ưu điểm nổi bật của van bi điều khiển khí nén

1. Đóng/mở nhanh, chính xác – lý tưởng cho hệ thống tự động hóa

Van bi khí nén sử dụng bộ điều khiển bằng áp suất khí, cho phép thực hiện thao tác đóng/mở chỉ trong vòng 1–2 giây. So với các dòng van cơ hoặc van điện, tốc độ phản hồi của van khí nén nhanh hơn đáng kể. Đặc biệt trong các quy trình sản xuất liên tục, nơi cần đóng cắt dòng chảy theo chu kỳ, van khí nén giúp đảm bảo độ chính xác và đồng bộ tuyệt đối với hệ thống điều khiển trung tâm (PLC hoặc SCADA). Điều này giúp giảm độ trễ trong vận hành, tăng hiệu quả và tiết kiệm đáng kể thời gian chu trình.

2. Vận hành ổn định, bền bỉ trong môi trường khắc nghiệt

Khác với các loại van tay gạt hoặc van điện tử, van khí nén không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm, bụi bẩn hoặc nhiễu điện từ – yếu tố thường gây lỗi trong môi trường công nghiệp nặng. Các bộ actuator khí nén được thiết kế kín hoàn toàn, với vỏ nhôm hoặc thép không gỉ, có thể hoạt động hàng chục nghìn chu kỳ mà không cần bảo trì lớn. Ngoài ra, với các model tác động đơn, khi mất khí cấp, van tự động trở về trạng thái an toàn (đóng hoặc mở tùy cấu hình), đảm bảo an toàn tuyệt đối cho hệ thống.

3. Độ kín cao – hạn chế rò rỉ gần như tuyệt đối

Cơ cấu viên bi trong thân van cho phép tiếp xúc chặt với gioăng PTFE hoặc EPDM, tạo nên khả năng làm kín hoàn toàn khi ở trạng thái đóng. Với van khí nén, lực xoay của actuator rất mạnh và dứt khoát, nên khi đóng, bi ép chặt vào gioăng, ngăn hoàn toàn sự rò rỉ – kể cả ở áp lực cao hoặc lưu chất dễ bay hơi như khí nén, khí gas, hơi nước. Đây là điểm vượt trội so với các loại van khác như van cổng hoặc van bướm, vốn dễ bị rò tại trục hoặc đĩa van.

4. Linh hoạt trong thiết kế và vật liệu – dễ tùy biến theo ứng dụng

Van bi khí nén có thể được chế tạo với nhiều chất liệu khác nhau như inox 304, inox 316, nhựa PVC, phục vụ đa dạng môi trường từ nước sạch, hóa chất, đến thực phẩm – dược phẩm. Đồng thời, kiểu kết nối cũng rất linh hoạt: kết nối ren, clamp inox hoặc mặt bích, đáp ứng mọi tiêu chuẩn lắp đặt hiện hành. Với nhu cầu tích hợp điều khiển thông minh, van cũng dễ dàng gắn thêm cảm biến vị trí, van điện từ, công tắc hành trình hoặc bộ điều tiết lưu lượng tuyến tính.

5. Giảm chi phí vận hành về lâu dài

Do cơ chế vận hành bằng khí nén – vốn rẻ và dễ tạo ra từ các máy nén khí công nghiệp – nên chi phí sử dụng van bi khí nén thấp hơn đáng kể so với van điều khiển điện. Ngoài ra, nhờ tuổi thọ cao, ít hư hỏng và không yêu cầu bảo trì thường xuyên, van giúp giảm đáng kể chi phí vận hành trong thời gian dài, đặc biệt ở các hệ thống quy mô lớn.

V. Ứng dụng thực tế của van bi khí nén trong các ngành công nghiệp

1. Trong hệ thống xử lý nước và nước thải

Van bi khí nén – đặc biệt là loại bằng nhựa PVC – được sử dụng nhiều trong hệ thống xử lý nước nhờ khả năng kháng ăn mòn và chi phí thấp. Tại các bể lắng, bể xử lý sinh học hoặc tuyến ống tuần hoàn, van giúp kiểm soát lưu lượng nước tự động, đóng mở nhanh khi cần thay đổi trạng thái vận hành. Nhờ khả năng vận hành ổn định trong môi trường ẩm ướt, van khí nén cũng giúp giảm nguy cơ sự cố so với van điện trong môi trường này.

2. Trong ngành hóa chất và dầu khí

Các hệ thống dẫn lưu chất hóa học, dung môi, khí gas hoặc nhiên liệu đều đòi hỏi thiết bị điều khiển có độ kín cao, chống cháy nổ và chịu được môi trường ăn mòn mạnh. Van bi khí nén inox mặt bích là lựa chọn tối ưu trong các nhà máy hóa chất hoặc lọc dầu, nơi áp suất cao và lưu chất có tính nguy hiểm. Bên cạnh đó, van còn hỗ trợ lắp đặt cảm biến hành trình, giúp kết nối dễ dàng với hệ thống cảnh báo hoặc shut-off tự động khi có sự cố.

3. Trong dây chuyền sản xuất thực phẩm, đồ uống và dược phẩm

Ngành công nghiệp thực phẩm – đồ uống (F&B), sữa, bia và dược phẩm đòi hỏi thiết bị có tiêu chuẩn vi sinh nghiêm ngặt. Van bi vi sinh khí nén làm từ inox, với bề mặt đánh bóng gương, giúp ngăn vi khuẩn bám cặn và dễ dàng làm sạch bằng hệ thống CIP/SIP. Loại van này thường được sử dụng trong các điểm cần đóng mở chính xác: chặn đường cấp nước, chiết rót, pha chế hoặc phân phối thành phẩm. Nhờ khả năng đóng/mở không gây nhiễu dòng chảy, van cũng giúp kiểm soát lưu lượng ổn định và không tạo điểm chết trong hệ thống.

4. Trong hệ thống phòng cháy chữa cháy và hệ thống khí nén trung tâm

Van bi khí nén mặt bích còn được lắp đặt tại các tuyến ống cấp nước PCCC, hoặc hệ thống phân phối khí nén trong nhà máy. Với khả năng đóng mở nhanh và lực đóng lớn, van cho phép cô lập vùng có sự cố hoặc tái cấp áp nhanh chóng. Đặc biệt, các hệ thống này thường tích hợp van với cảm biến khói hoặc tủ điều khiển trung tâm, nên việc sử dụng van khí nén giúp đảm bảo tính tự động và kịp thời trong phản ứng sự cố.

VI. Lưu ý khi lựa chọn van bi khí nén

Để lựa chọn đúng loại van bi khí nén phù hợp với hệ thống, kỹ sư cần xem xét kỹ nhiều yếu tố kỹ thuật sau:

• Loại lưu chất và áp suất làm việc: Đối với nước, khí nén, hơi, hóa chất hay chất lỏng ăn mòn, cần chọn vật liệu van phù hợp (như PVC, inox 304, inox 316L). Đồng thời, xác định áp lực làm việc (PN10, PN16…) để chọn loại van chịu được áp suất và có gioăng làm kín phù hợp.
• Môi trường sử dụng: Với môi trường có tính vi sinh như thực phẩm, dược phẩm, nên chọn van bi khí nén vi sinh với vật liệu inox 304, 316L, bề mặt được đánh bóng. Còn môi trường ngoài trời, hóa chất thì cần chọn loại chống ăn mòn, chịu thời tiết.
• Kiểu kết nối phù hợp hệ thống: Tùy vào đường ống hiện có, kỹ sư có thể chọn kết nối ren cho hệ nhỏ, clamp cho dễ tháo lắp vệ sinh, hoặc mặt bích cho hệ lớn, áp lực cao. Việc đồng bộ kết nối giúp tiết kiệm thời gian lắp đặt và đảm bảo độ kín hệ thống.
• Không gian lắp đặt: Van bi khí nén có bộ điều khiển actuator khá lớn, cần đảm bảo không gian đủ rộng về chiều ngang và chiều cao. Tránh lắp sát vách tủ hoặc khu vực giới hạn trần – dễ gây va chạm, khó bảo trì.
• Nhu cầu tự động hóa: Nếu hệ thống yêu cầu điều khiển từ xa hoặc tích hợp với PLC/SCADA, nên chọn van có sẵn công tắc hành trình, van điện từ và khả năng lắp module điều khiển tuyến tính. Điều này giúp tối ưu hóa khả năng kiểm soát và phản hồi tức thời.

VII. Mua van bi khí nén chất lượng cao tại Inox TK

Tại Inox TK, chúng tôi không chỉ cung cấp van bi khí nén đa dạng về chủng loại mà còn cam kết chất lượng ở từng sản phẩm:

• Sản phẩm chính hãng – nhập khẩu trực tiếp: Toàn bộ van bi khí nén đều có nguồn gốc rõ ràng, được nhập khẩu trực tiếp từ nhà máy, không qua trung gian, không hàng trôi nổi.
• CO-CQ đầy đủ: Mỗi sản phẩm đều đi kèm đầy đủ giấy tờ chứng minh nguồn gốc và tiêu chuẩn chất lượng (Chứng chỉ xuất xứ - CO, Chứng chỉ chất lượng - CQ), giúp doanh nghiệp yên tâm sử dụng trong dự án lớn hoặc đấu thầu.
• Kho hàng quy mô lớn – luôn sẵn sàng giao hàng nhanh: Chúng tôi duy trì lượng tồn kho van bi khí nén nhiều kích thước từ DN15 đến DN200+, giúp đáp ứng nhanh chóng các nhu cầu đột xuất hoặc công trình gấp.
• Đối tác uy tín: Inox TK là nhà cung cấp của nhiều thương hiệu lớn như Vinamilk, Sabeco, Dược Hoa Linh, Cozy, IDP… Đây là minh chứng rõ ràng về độ tin cậy của sản phẩm và dịch vụ chúng tôi cung cấp.
• Tư vấn kỹ thuật tận tâm: Đội ngũ kỹ sư nhiều kinh nghiệm luôn sẵn sàng hỗ trợ tư vấn chọn đúng loại van phù hợp với môi trường làm việc, sơ đồ đường ống và chi phí đầu tư tối ưu nhất cho khách hàng.

Liên hệ ngay với đội ngũ Inox TK để được báo giá nhanh và giải pháp tối ưu cho hệ thống điều khiển bằng khí nén của bạn.

THÔNG TIN LIÊN HỆ:

• SĐT: 088.666.4291 (Ưu tiên liên hệ qua Zalo)
• SĐT: 088.666.2480 (Ưu tiên liên hệ qua Zalo)

VIII. FAQ – Những câu hỏi thường gặp về van bi khí nén

1. Van bi khí nén có thể điều khiển tuyến tính không?

Thường thì van bi khí nén chỉ hoạt động theo dạng ON/OFF.

2. Nên dùng van tác động đơn hay tác động kép?

Tác động đơn có ưu điểm tự động đóng hoặc mở khi mất khí – phù hợp với hệ thống cần trạng thái an toàn mặc định. Trong khi đó, tác động kép cho lực điều khiển mạnh hơn, thích hợp với van có kích thước lớn hoặc môi trường làm việc áp lực cao. Việc lựa chọn tùy thuộc vào đặc tính kỹ thuật của hệ thống và yêu cầu về an toàn vận hành.

3. Van bi khí nén có tích hợp được với PLC không?

Hoàn toàn có thể. Van thường được lắp thêm công tắc hành trình để báo trạng thái mở/đóng, cùng van điện từ để nhận tín hiệu điều khiển từ PLC.

4. Van khí nén có cần bảo trì thường xuyên không?

Van khí nén có độ bền cao và ít cần bảo trì hơn so với van điện. Tuy nhiên, vẫn nên kiểm tra định kỳ gioăng làm kín, bộ truyền động khí (actuator) và các đầu nối khí để đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài. Đặc biệt với van lắp ngoài trời hoặc trong môi trường hóa chất, việc kiểm tra định kỳ giúp ngăn ngừa rò rỉ và duy trì hiệu suất hoạt động.

Xem thêm: Van khí nén inox