Trong các dây chuyền thực phẩm, đồ uống và dược phẩm, việc tự động hóa van giúp kiểm soát dòng chảy nhanh, chính xác và giảm thao tác trực tiếp. Van bi inox vi sinh điều khiển khí nén nối clamp do Cơ Khí An Thịnh Tân cung cấp kết hợp thân van inox, đầu nối clamp và actuator khí nén, phù hợp với hệ thống đóng mở thường xuyên hoặc điều khiển từ xa .
Van bi inox vi sinh điều khiển khí nén nối clamp là cụm thiết bị bao gồm thân van bi inox vi sinh và bộ truyền động khí nén (actuator) được tích hợp trên cùng một trục . Sản phẩm có hai đầu nối clamp vi sinh, cho phép tháo lắp nhanh và vệ sinh dễ dàng .
Chức năng chính của van là đóng mở hoặc điều tiết dòng chảy tự động nhờ khí nén, thay thế thao tác thủ công bằng tay gạt . Các tên gọi khác bao gồm: van bi clamp khí nén, van bi vi sinh tự động, pneumatic sanitary ball valve . Vị trí sử dụng chủ yếu trên đường ống công nghệ trong các ngành thực phẩm, đồ uống, dược phẩm và hóa mỹ phẩm .
Thân van là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với lưu chất, được thiết kế để tối ưu hóa dòng chảy và vệ sinh :
Thân van: Làm từ inox 304 hoặc 316, bề mặt đánh bóng đạt chuẩn vi sinh .
Bi van: Có lỗ xuyên tâm (full port hoặc reduced port) để dẫn lưu chất .
Trục van: Kết nối bi van với bộ truyền động .
Seat và gioăng làm kín: Bằng PTFE, đảm bảo độ kín khít khi đóng .
Hai đầu ferrule nối clamp: Cho phép tháo lắp nhanh mà không cần cắt hoặc xoay đường ống .
Bộ truyền động là nguồn năng lượng cho van, thường có cấu tạo dạng thanh răng – bánh răng :
Thân actuator: Bằng hợp kim nhôm, sơn epoxy, đạt IP67 .
Piston: Chuyển đổi áp suất khí thành lực đẩy .
Cơ cấu bánh răng – thanh răng: Biến chuyển động thẳng thành chuyển động quay .
Trục đầu ra: Kết nối với trục van.
Lò xo hồi vị: Đối với loại tác động đơn .
Bộ chỉ thị vị trí đóng mở: Đèn LED hoặc đồng hồ cơ .
Giá đỡ actuator giúp cố định bộ truyền động lên thân van.
Khớp nối giữa hai trục (trục van và trục actuator) phải được lắp đồng tâm để tránh kẹt và mài mòn trục.
Van điện từ (Solenoid Valve): Điều khiển dòng khí cấp và xả .
Công tắc hành trình (Limit Switch Box): Phản hồi trạng thái mở/đóng về PLC .
Bộ lọc và điều áp khí (Filter Regulator): Đảm bảo nguồn khí sạch, khô và đúng áp suất .
Bộ tiêu âm: Giảm tiếng ồn khi xả khí.
Bộ định vị (Positioner): Dùng trong các ứng dụng cần điều khiển tuyến tính (4-20mA) .
Van bi inox vi sinh điều khiển khí nén nối clamp hoạt động dựa trên sự chuyển đổi năng lượng khí nén thành cơ năng để xoay bi van :
Khí nén (áp suất 2-8 bar) được cấp vào actuator thông qua van điện từ .
Áp lực khí tác động lên piston, làm chuyển động thanh răng.
Thanh răng ăn khớp với bánh răng, biến chuyển động thẳng thành chuyển động quay 90° .
Trục van truyền chuyển động đến bi van.
Bi van quay 90° để mở hoặc đóng dòng chảy .
Van điện từ thực hiện chuyển hướng cấp và xả khí để điều khiển đóng/mở .
Công tắc hành trình phản hồi trạng thái mở/đóng về tủ điện hoặc PLC .
Khí nén điều khiển một chiều; lò xo đưa van về vị trí mặc định khi mất khí .
Có thể cấu hình thường đóng (Normally Closed - NC) hoặc thường mở (Normally Open - NO) .
Phù hợp hệ thống cần trạng thái an toàn khi mất khí (fail-safe) .
Khí nén điều khiển cả hai chiều (mở và đóng) .
Không dùng lò xo hồi vị.
Mô-men đầu ra tương đối ổn định trong suốt hành trình.
Van thường giữ tại vị trí gần nhất khi mất khí (fail-in-position), tùy cấu hình hệ thống.
Trạng thái mong muốn khi mất khí: Cần van tự động đóng hay mở để đảm bảo an toàn?
Áp suất khí cấp: Có đủ để vận hành actuator tác động đơn (cần lực lớn hơn do lò xo)?
Mô-men xoắn yêu cầu: Dựa trên kích thước van và áp suất lưu chất.
Tần suất đóng mở: Tác động kép phù hợp tần suất cao hơn.
Không gian và trọng lượng: Tác động đơn thường nhỏ gọn hơn do không cần cấp khí cho cả hai chiều.
Tháo lắp nhanh bằng cùm clamp, không cần dụng cụ phức tạp .
Thuận tiện kiểm tra seat và gioăng mà không cần cắt ống .
Phù hợp hệ thống phải vệ sinh thường xuyên (CIP) .
Yêu cầu ferrule, gioăng và cùm clamp đồng bộ về kích thước và tiêu chuẩn.
Gioăng phải được đặt đúng tâm để hạn chế rò rỉ và khe giữ lưu chất.
Đóng mở nhanh và tự động: Thời gian đóng/mở chỉ 1-2 giây .
Phù hợp chu kỳ vận hành thường xuyên: Giảm thao tác thủ công .
Có thể điều khiển từ xa: Tích hợp với PLC và tủ điều khiển .
Độ kín tốt: Với seat PTFE và bề mặt bi nhẵn .
Tháo lắp thuận tiện: Đầu clamp cho phép tháo rời nhanh .
Chống ăn mòn: Thân inox 304 hoặc 316L .
Trạng thái an toàn: Có thể thiết lập với actuator tác động đơn .
Người dùng có thể tham khảo danh mục van bi inox vi sinh để lựa chọn thêm cấu hình tay gạt, điều khiển điện, khí nén hoặc nhiều cửa dòng chảy.
Cần nguồn khí nén sạch và ổn định: Yêu cầu máy nén khí và bộ lọc điều áp .
Phải lắp van điện từ: Để nhận tín hiệu điện từ PLC .
Bụi, nước hoặc dầu trong khí nén: Có thể ảnh hưởng actuator, cần bảo dưỡng định kỳ .
Không tối ưu cho điều tiết liên tục: Van bi tiêu chuẩn dùng cho ON/OFF .
Khoang giữ lưu chất: Có thể giữ lại một lượng nhỏ tùy thiết kế.
Chi phí đầu tư: Cao hơn van tay gạt .
Kích thước: Cụm actuator làm tăng kích thước và trọng lượng van.
Dây chuyền sản xuất sữa, bia, rượu, nước giải khát .
Hệ thống chế biến thực phẩm.
Đường ống dược phẩm và mỹ phẩm .
Hệ thống nước tinh khiết.
Dây chuyền chiết rót .
Hệ thống đóng mở theo tín hiệu cảm biến.
Đường ống CIP khi cấu hình van đáp ứng yêu cầu.
Hệ thống cần điều khiển từ PLC .
Khi xây dựng đồng bộ đường ống, người dùng có thể tham khảo nhóm inox vi sinh để lựa chọn ống, đầu clamp, gioăng và các phụ kiện tương thích.
| Tiêu chí | Van bi khí nén 2 ngã | Van bi khí nén 3 ngã |
|---|---|---|
| Số cửa | 1 cửa vào, 1 cửa ra | 3 cửa kết nối |
| Chức năng | Đóng/mở dòng chảy | Chuyển hướng, chia hoặc hợp dòng |
| Cấu tạo | Đơn giản | Phức tạp (bi chữ L hoặc chữ T) |
| Logic điều khiển | Xoay 90° | Xoay 90° hoặc 180° tùy model |
Đối với hệ thống tự động cần chuyển dòng giữa nhiều nhánh, có thể cân nhắc van 3 ngã inox vi sinh khí nén nối clamp .
| Tiêu chí | Van khí nén | Van tay gạt |
|---|---|---|
| Phương thức vận hành | Tự động | Thủ công |
| Tốc độ chuyển trạng thái | Nhanh (1-2s) | Chậm (phụ thuộc thao tác) |
| Điều khiển từ xa | Có | Không |
| Yêu cầu nguồn khí | Cần | Không |
| Kết nối PLC | Có | Không |
| Chi phí | Cao hơn | Thấp hơn |
| Tần suất vận hành | Rất cao | Thấp |
Với hệ thống nhỏ, ít chuyển hướng và không cần tự động hóa, van bi 3 ngã inox vi sinh tay gạt là phương án đơn giản hơn.
| Tiêu chí | Van khí nén | Van điều khiển điện |
|---|---|---|
| Nguồn năng lượng | Khí nén | Điện |
| Tốc độ đóng mở | Nhanh (1-2s) | Chậm (5-30s) |
| Hạ tầng | Máy nén khí, ống dẫn | Nguồn điện |
| Hồi vị khi mất nguồn | Có (tác động đơn) | Giữ nguyên (trừ tùy chọn) |
| Kích thước | Nhỏ gọn | Lớn hơn |
| Bảo trì | Định kỳ lọc khí | Kiểm tra điện |
| Tích hợp PLC | Cần van điện từ | Trực tiếp |
Đo đường kính ngoài của ống và mặt ferrule.
Xác định tiêu chuẩn đường ống (DIN, SMS, 3A, ISO) .
Không lựa chọn chỉ dựa trên số DN hoặc số inch.
Inox 304: Phù hợp môi trường ít ăn mòn .
Inox 316L: Phù hợp lưu chất có tính ăn mòn hoặc yêu cầu vệ sinh cao hơn .
Kiểm tra chứng nhận vật liệu (CO/CQ) nếu dự án yêu cầu .
PTFE: Chịu hóa chất và nhiệt độ cao (lên đến 250°C) .
EPDM: Phù hợp với nước, hơi nước (đến 140°C).
Silicone: Chịu nhiệt tốt (đến 200°C), phù hợp thực phẩm .
FKM/Viton: Chịu hóa chất dầu mỡ và nhiệt độ cao .
Đánh giá theo lưu chất, nhiệt độ và hóa chất vệ sinh.
Kích thước van.
Áp suất lưu chất.
Vật liệu seat.
Tần suất vận hành.
Mức độ bám cặn.
Hệ số an toàn phù hợp (thường 1.2-1.5).
Tác động kép .
Tác động đơn thường đóng (NC) .
Tác động đơn thường mở (NO) .
Xác định trạng thái an toàn khi mất khí.
Điện áp van điện từ (24V DC hoặc 220V AC) .
Công tắc hành trình (cần phản hồi về PLC) .
Bộ lọc điều áp (bảo vệ actuator) .
Bộ tiêu âm (giảm tiếng ồn).
Bộ định vị (nếu cần điều khiển tuyến tính) .
Yêu cầu phòng nổ nếu lắp trong khu vực nguy hiểm.
Kiểm tra kích thước ferrule và gioăng clamp.
Làm sạch hai mặt kết nối.
Đặt gioăng đúng tâm, không bị xoắn hoặc lệch.
Lắp cùm clamp và siết vừa đủ, không siết quá mức.
Không để trọng lượng actuator gây tải lên đường ống.
Kiểm tra độ đồng tâm giữa hai trục (van và actuator).
Kết nối nguồn khí sạch, khô và đúng áp suất .
Đấu van điện từ theo đúng sơ đồ nhà sản xuất.
Kiểm tra chiều đóng mở (NC hay NO).
Thử tín hiệu phản hồi và độ kín trước khi đưa vào sử dụng.
Khi thiết kế dây chuyền sử dụng nhiều cơ cấu kiểm soát dòng chảy, danh mục van inox vi sinh giúp tham khảo thêm van bướm, van một chiều, van màng và các loại van liên quan.
PLC gửi tín hiệu (24V DC) đến van điện từ .
Van điện từ chuyển hướng dòng khí cấp hoặc xả.
Actuator đóng hoặc mở van .
Công tắc hành trình xác nhận vị trí (mở/đóng) .
Tín hiệu trạng thái được gửi về PLC.
Thiết lập cảnh báo khi van không hoàn thành hành trình.
Liên động van với bơm, cảm biến mức hoặc máy chiết rót.
Kiểm tra điện áp và dạng tín hiệu (PNP/NPN) trước khi đấu nối.
Cô lập nguồn khí và ngắt điện van điện từ.
Xả hết áp suất và lưu chất trong đường ống.
Tháo cùm clamp đúng trình tự.
Kiểm tra bi, seat và gioăng (thay thế nếu mòn) .
Làm sạch cặn trong thân van.
Kiểm tra rò rỉ khí tại actuator.
Kiểm tra và vệ sinh bộ lọc điều áp .
Chạy thử toàn bộ hành trình sau khi lắp lại.
Nguyên nhân: Không có khí cấp; áp suất khí quá thấp; van điện từ không nhận tín hiệu; actuator hoặc trục van bị kẹt.
Khắc phục: Kiểm tra nguồn khí; tăng áp suất; kiểm tra tín hiệu điện; vệ sinh hoặc thay thế bộ phận kẹt.
Nguyên nhân: Bộ lọc khí bị tắc; đường ống khí quá nhỏ hoặc rò rỉ; van tiết lưu chỉnh quá thấp; actuator không đủ mô-men.
Khắc phục: Thay bộ lọc; tăng kích thước ống; điều chỉnh van tiết lưu; tính toán lại mô-men.
Nguyên nhân: Trục lắp lệch tâm; bi bị bám cặn; áp suất khí không đủ; cài đặt hành trình chưa đúng.
Khắc phục: Căn chỉnh lại; vệ sinh bi; tăng áp suất; cài đặt lại giới hạn.
Nguyên nhân: Seat bị mòn; cặn bám trên bi; actuator chưa về hết vị trí; gioăng không phù hợp với lưu chất.
Khắc phục: Thay seat; vệ sinh bi; kiểm tra hành trình; thay gioăng đúng loại.
Nguyên nhân: Công tắc hành trình bị lệch; đấu sai chân tín hiệu; dây tín hiệu bị đứt; điện áp tín hiệu không tương thích.
Khắc phục: Căn chỉnh lại; kiểm tra sơ đồ đấu nối; sửa hoặc thay dây; kiểm tra điện áp.
Giá sản phẩm phụ thuộc vào:
Kích thước van (DN) .
Vật liệu inox 304 hoặc 316L .
Vật liệu seat và gioăng.
Cấu tạo thân van (2-piece hay 3-piece).
Mô-men xoắn actuator.
Tác động đơn hoặc tác động kép .
Van điện từ và công tắc hành trình .
Tiêu chuẩn clamp.
Xuất xứ và số lượng .
Khách hàng nên cung cấp kích thước đường ống, tiêu chuẩn clamp, lưu chất, nhiệt độ, áp suất, nguồn khí, trạng thái an toàn và tín hiệu điều khiển để được lựa chọn đúng cấu hình và báo giá chính xác.
Chọn actuator tác động đơn khi hệ thống cần chức năng an toàn, cho phép lò xo tự động đưa van về vị trí đóng hoặc mở đã thiết kế khi mất khí.
Chọn actuator tác động kép khi hệ thống có nguồn khí ổn định và cần sử dụng khí nén cho cả hai chiều đóng và mở.
Với actuator tác động đơn cấu hình Fail Close hoặc Normally Closed, van sẽ đóng khi mất khí.
Với cấu hình Fail Open hoặc Normally Open, van sẽ mở khi mất khí.
Actuator tác động kép không có lò xo hồi vị nên van thường dừng tại vị trí hiện thời. Khả năng duy trì vị trí còn phụ thuộc độ kín của hệ thống khí và tải tác động lên van.
Áp suất khí điều khiển thường nằm trong khoảng 4–8 bar, tùy theo model actuator, kích thước van và mô-men cần thiết.
Không nên mặc định 2 bar là mức áp suất tối thiểu cho mọi actuator. Cần đối chiếu áp suất cấp khí và áp suất vận hành tối thiểu trong tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất.
PLC không cấp khí trực tiếp cho actuator. PLC thường gửi tín hiệu điện đến van điện từ, sau đó van điện từ điều khiển việc cấp hoặc xả khí cho bộ truyền động.
Có thể lắp thêm công tắc hành trình hoặc hộp báo vị trí để gửi tín hiệu phản hồi trạng thái đóng – mở của van về PLC.
Van điện từ cần thiết khi điều khiển actuator bằng tín hiệu điện từ PLC, relay, công tắc hoặc hệ thống điều khiển tự động.
Van điện từ không bắt buộc trong mọi cấu hình. Nếu hệ thống sử dụng van khí điều khiển thủ công hoặc mạch điều khiển khí nén thuần túy, dòng khí có thể được điều khiển bằng thiết bị khí nén khác.
Inox 304 phù hợp với môi trường ít ăn mòn và có chi phí đầu tư thấp hơn.
Inox 316L có khả năng chống ăn mòn tốt hơn, phù hợp với hóa chất và các hệ thống có yêu cầu vệ sinh cao.
Có, nếu kết cấu van và vật liệu thân, seat, gioăng đáp ứng được nhiệt độ, áp suất và hóa chất của quy trình CIP/SIP.
Thân van inox 316L cùng gioăng PTFE hoặc EPDM thường được sử dụng. Cần kiểm tra giới hạn kỹ thuật của từng vật liệu trước khi lựa chọn.
Có thể điều chỉnh lưu lượng nhưng không tối ưu cho điều tiết liên tục. Van bi tiêu chuẩn được thiết kế chủ yếu cho chức năng ON/OFF.
Vận hành lâu ở vị trí mở một phần có thể gây xói mòn seat, rung động và làm giảm khả năng đóng kín. Nếu cần điều tiết, nên sử dụng cấu hình van cùng bộ định vị khí nén phù hợp.
Có thể, nếu tay gạt, bệ gá, trục van và cơ cấu khóa vị trí tương thích.
Trước khi thay, cần kiểm tra chuẩn bệ gá như ISO 5211, kích thước trục, góc quay và mô-men cần thiết để vận hành van an toàn.
Hai đầu clamp có cùng kích thước danh nghĩa nhưng vẫn có thể không lắp vừa do khác tiêu chuẩn như DIN, SMS, ISO hoặc 3-A.
Cần kiểm tra đường kính ngoài ferrule, đường kính ống, kích thước mặt làm kín và loại gioăng thay vì chỉ dựa vào số inch danh nghĩa.
