Giải pháp hệ thống nước nóng trung tâm, hệ thống hơi Ecotherm Áo

Sau khi giải pháp truyền nhiệt hệ nước nóng trung tâm, hệ hơi Ecotherm (Áo) được giới thiệu tại Việt Nam, đã tạo nên một điểm nhấn công nghệ độc đáo và thú vị cho thị trường cơ điện, các chủ đầu tư, các nhà tư vấn thiết kế đã nhận được những thông tin thật sự gây ngạc nhiên bởi nó có thể giúp tiết kiệm được 95% diện tích đặt sàn so với lắp đặt hệ thống bồn truyền thống, đồng thời tiết kiệm 25% năng lượng, tiết kiệm chi phí bảo trì hiệu quả và tiết kiệm chi phí đầu tư tổng thể. Hãy đăng ký buổi chia sẻ giải pháp từ chúng tôi, hoặc yêu cầu chúng tôi cung cấp thông tin kỹ thuật, tính toán dự án nếu bạn đang có dự án về khách sạn, bệnh viện, tòa nhà hoặc công nghiệp có sử dụng hệ nước nóng trung tâm, hệ hơi hoặc hệ năng lượng mặt trời...chúng tôi sẽ giúp các bạn! Vui lòng liên hệ với PGTECH!

Van cổng là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van cổng

17/04/2025

Dòng van cổng TOZEN đến từ Nhật Bản được thiết kế với độ bền cơ học cao, khả năng vận hành ổn định và tuổi thọ dài lâu, được xem là giải pháp tối ưu cho hệ thống Cấp thoát nước và công nghiệp. TOZEN sản xuất van cổng với nhiều vật liệu khác nhau như van cổng đồng, van cổng gang, van cổng inox, và van cổng thép, phù hợp cho đa dạng ứng dụng từ nước sạch, nước thải, khí, hơi cho tới hóa chất nhẹ. Van cổng có thể kết nối theo tiêu chuẩn nối bích hoặc nối ren, đáp ứng mọi yêu cầu lắp đặt từ dân dụng đến công nghiệp nặng.

*PGTECH phân phối các dòng van cổng với nhiều vật liệu và kích cỡ khác nhau*

Tại Việt Nam, PGTECH là đơn vị phân phối hàng đầu các sản phẩm van TOZEN, bao gồm đầy đủ các dòng van cổng nối ren bằng đồng hoặc inox từ DN15 đến DN50 và van cổng nối bích bằng gang, inox hoặc thép từ DN50 đến DN1200, với tiêu chuẩn quốc tế như JIS (Nhật Bản), BS (Anh), DIN (Đức), và ANSI (Hoa Kỳ) – đảm bảo độ tương thích cao với các hệ thống hiện hữu trong các dự án cơ điện lớn nhỏ.

Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết về khái niệm van cổng là gì, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van cổng nói chung cùng các loại van cổng phổ biến trên thị trường.

1. Van cổng là gì?

Van cổng (Gate Valve) là một trong những loại van được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống cấp nước. Đây là loại van đóng/mở theo chuyển động tuyến tính, có chức năng chính là ngắt dòng hoặc cho phép dòng lưu chất đi qua.

Tên gọi "van cổng" xuất phát từ cơ chế hoạt động của nó: bộ phận chặn bên trong trượt lên xuống như một cánh cổng, giúp đóng kín hoặc mở đường ống dẫn.

Van cổng thường được sử dụng để cô lập một phần hệ thống cấp nước trong các trường hợp cần bảo trì, sửa chữa, lắp đặt mới hoặc điều hướng lại dòng chảy trong hệ thống đường ống. Khi van mở hoàn toàn, lưu chất có thể đi qua gần như không bị cản trở, giúp hạn chế tổn thất áp suất trong đường ống.

Khám phá Van cổng tay quay cỡ lớn DN400 & DN500 nặng gần 400kg chuyên dùng cho nước

2. Thiết kế và cấu tạo của van cổng

Van cổng có thiết kế đơn giản, phù hợp với nhiều ứng dụng yêu cầu tổn thất áp suất thấp, điều này cũng lý giải vì sao dòng van này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống cấp thoát nước và công nghiệp hiện nay.

Van cổng thường được thiết kế theo dạng full-port (toàn lưu), nghĩa là đường kính bên trong của van tương đương với đường kính trong của đường ống kết nối. Thiết kế này giúp dòng lưu chất đi qua mà không bị cản trở, không gây sụt áp, và thuận lợi cho việc vệ sinh đường ống bằng bi chùi (cleaning pig).

Cấu tạo của van cổng kiểu ty chìm đệm đàn hồi (Resilient Seated Gate Valve) gồm các bộ phận chính như:

Nêm van (wedge)
Thân van bằng gang dẻo (ductile iron body)
Vòng đệm làm kín (seating area)
Ty van (spindle/stem)
Ổ đỡ ty (spindle bearing)
Nắp chụp van (bonnet)
Gioăng làm kín (packing)

Mô phỏng cấu tạo van cổng — *Mô phỏng cấu tạo của van cổng*

Thân van là bộ phận lớn nhất, đóng vai trò chính trong kết cấu tổng thể của van. Với thiết kế ty chìm (non-rising spindle), phần ty vẫn nằm gọn bên trong thân van khi xoay, giúp giảm chiều cao lắp đặt và tiết kiệm không gian – rất lý tưởng cho các hệ thống đường ống có giới hạn về khoảng cách lắp đặt. Nắp van được bắt bulông với thân van, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tháo lắp, kiểm tra và bảo trì.

Khi vận hành đóng, nêm van sẽ dịch chuyển xuống dưới và ép chặt vào vòng làm kín, đảm bảo ngăn hoàn toàn dòng lưu chất. Khi mở, nêm van trượt ngược lên trên, giải phóng hoàn toàn dòng chảy.

Cải tiến hiện đại trong thiết kế van cổng TOZEN

Mặc dù nguyên lý hoạt động cơ bản của van cổng dạng nêm gần như không thay đổi trong suốt 100 năm qua, nhưng TOZEN đã liên tục cải tiến các chi tiết kỹ thuật như:

Gia tăng tuổi thọ vận hành
Tối ưu khả năng làm kín
Ứng dụng vật liệu chất lượng cao như đồng, gang, inox hoặc thép và lớp phủ epoxy chống ăn mòn vượt trội
Thiết kế nhỏ gọn, tinh tế, phù hợp với không gian lắp đặt hạn chế

Chính nhờ những cải tiến này, van cổng TOZEN luôn đáp ứng tốt các yêu cầu khắt khe trong hệ thống cấp nước đô thị, nhà máy công nghiệp, PCCC và hạ tầng kỹ thuật.

3. Các loại van cổng phổ biến

Dựa trên cấu tạo kỹ thuật, van cổng trong hệ thống cấp nước và công nghiệp có thể được phân loại thành các nhóm chính như sau:

Phân loại theo kết cấu nêm (wedge)

Van cổng nêm song song (Parallel Gate Valve): Loại van sử dụng hai đĩa song song có thể ép vào nhau để đóng kín dòng chảy. Phù hợp với môi trường có áp suất trung bình và yêu cầu đóng mở nhanh.
Van cổng nêm đơn (Wedge Gate Valve): Đây là loại phổ biến nhất hiện nay, sử dụng một nêm hình chêm đơn nghiêng, giúp đóng kín tốt hơn ngay cả khi có sự biến dạng nhiệt. Ưu điểm của dạng nêm đàn hồi là đảm bảo độ kín cao và vận hành ổn định.

Hình 4. Van cổng nêm (A) so với van cổng song song (B) — *Van cổng nêm (A) so với van cổng song song (B)*

Phân loại theo vật liệu làm kín (seat)

Van cổng đệm kim loại (Metal Seated Gate Valve): Thường được dùng trong môi trường nhiệt độ cao hoặc dòng chảy có tạp chất. Lựa chọn dòng van cổng kim loại cho các ứng dụng đặc thù trong công nghiệp và hệ thống hơi.
Van cổng đệm đàn hồi (Resilient Seated Gate Valve): Là dòng sản phẩm chủ lực trong ngành cấp nước. Sử dụng nêm bọc cao su EPDM hoặc NBR giúp tăng độ kín, giảm rò rỉ và kéo dài tuổi thọ. Đây là loại van được sử dụng rộng rãi trong mạng lưới cấp nước đô thị và khu công nghiệp.

Phân loại theo kiểu ty van (stem)

Van cổng ty nổi (Rising Stem Gate Valve): Khi van mở, ty sẽ nhô cao lên, giúp dễ dàng quan sát trạng thái đóng/mở từ xa. Tuy nhiên, loại này cần không gian lắp đặt cao hơn.
Van cổng ty chìm (Non-Rising Stem Gate Valve): Thân ty nằm hoàn toàn trong van, không thay đổi độ cao khi vận hành. Dòng van cổng ty chìm là lựa chọn lý tưởng cho những khu vực có không gian lắp đặt hạn chế, hố van nhỏ hoặc ngầm dưới lòng đất.

4. Van cổng dạng song song và dạng nêm

Van cổng dạng song song (Parallel Gate Valve) có thiết kế phần đĩa van phẳng, hai mặt song song, đóng mở bằng cách trượt vào giữa hai bề mặt làm kín cũng song song với nhau. Một biến thể đặc biệt của loại van này là van dao (knife gate valve) – chuyên dùng cho chất lỏng có độ nhớt cao hoặc chứa bùn, rác, tạp chất.

Van cổng dạng nêm (Wedge Gate Valve) là loại phổ biến nhất trong hệ thống cấp nước và công nghiệp. Van được đặt tên theo phần nêm hình chêm – có các gân dọc ở hai bên, trượt trong các rãnh dẫn hướng bên trong thân van. Dòng van cổng sử dụng thiết kế nêm đàn hồi bằng gang dẻo, bọc cao su EPDM cao cấp giúp tăng độ kín và tuổi thọ sử dụng.

Các rãnh dẫn hướng của nêm có vai trò quan trọng trong vận hành van:

Truyền tải lực dọc (axial load) từ dòng chảy tác động lên nêm về phía thân van một cách đồng đều.
Hỗ trợ chuyển động mượt mà, giảm ma sát khi nêm di chuyển lên/xuống.
Ngăn chặn xoay nêm (chống vặn) khi đóng/mở, giúp đảm bảo vị trí chính xác của nêm trong suốt chu trình vận hành.

Trong các hệ thống phân phối nước đô thị, khu công nghiệp và hạ tầng cấp thoát nước, dòng van cổng dạng nêm là lựa chọn ưu tiên nhờ độ kín vượt trội, vận hành tin cậy và dễ dàng bảo trì.

5. Van cổng với đệm kim loại hoặc đệm cao su (Metal Seated vs. Resilient Seated)

Các dòng van cổng TOZEN Nhật Bản được thiết kế với hai lựa chọn chính về kiểu làm kín: đệm kim loại (metal seated) và đệm đàn hồi (resilient seated).

Ở van cổng đệm kim loại, phần nêm trượt xuống rãnh ở đáy thân van để đóng kín. Tuy nhiên, thiết kế kiểu này dễ bị mắc kẹt bởi các cặn bẩn hoặc hạt rắn có trong dòng lưu chất, gây rò rỉ hoặc giảm tuổi thọ của van. Chính vì thế, trong các hệ thống cấp nước hiện đại, van cổng đệm đàn hồi ngày càng được ưa chuộng hơn nhờ khả năng làm kín vượt trội.

Van cổng TOZEN dạng đệm đàn hồi sử dụng nêm bằng gang dẻo (ductile iron), được bọc hoàn toàn bằng lớp cao su tổng hợp chất lượng cao như EPDM, đảm bảo độ đàn hồi và độ kín tối ưu. Việc làm kín được thực hiện nhờ vành nêm ép sát vào thân van – không cần đến rãnh dưới đáy, nên giúp hạn chế tối đa hiện tượng đọng bẩn hoặc tắc nghẽn bởi dị vật nhỏ trong dòng nước.

Dòng van TOZEN ứng dụng công nghệ lưu hóa cao su trực tiếp lên nêm (vulcanized wedge), giúp lớp cao su bám chặt, không bong tróc và tăng khả năng chịu mài mòn. Thiết kế này phù hợp tuyệt đối với hệ thống cấp nước sinh hoạt, xử lý nước sạch và các ứng dụng công nghiệp cần độ an toàn vệ sinh cao.

TOZEN còn cung cấp nhiều tùy chọn kết nối như mặt bích, lắp ren hoặc kiểu nối rãnh (grooved end), đáp ứng linh hoạt nhu cầu lắp đặt trong các hệ thống khác nhau.

6. Van cổng ty nổi và ty chìm (Rising Stem vs. Non-Rising Stem)

Điểm khác biệt giữa hai loại van cổng ty nổi và ty chìm nằm ở cấu tạo trục van (stem). Cụ thể:

Van cổng ty nổi (Rising Stem): Trục van gắn cố định với nêm, khi van mở, trục sẽ xoay và đồng thời di chuyển lên cao theo phương thẳng đứng. Kiểu van này cho phép người quan sát dễ dàng nhận biết trạng thái đóng/mở của van thông qua chiều cao của trục. Tuy nhiên, nhược điểm lớn là thiết kế cồng kềnh, chiếm nhiều không gian khi mở và không phù hợp để lắp ngầm hoặc chôn dưới đất.
Van cổng ty chìm (Non-Rising Stem): Trong thiết kế này, trục van không di chuyển lên xuống mà chỉ quay tại chỗ. Phần ren trên trục nằm hoàn toàn bên trong thân van, và nêm sẽ di chuyển lên xuống dọc theo trục khi xoay van. Ưu điểm lớn nhất của van cổng ty chìm là tiết kiệm không gian, rất phù hợp cho các khu vực hạn chế diện tích như trạm bơm, tủ kỹ thuật, hoặc các hệ thống đường ống lắp đặt ngầm.

Toàn bộ các dòng van cổng TOZEN Nhật Bản hiện nay đều sử dụng thiết kế ty chìm, giúp tối ưu hóa khả năng lắp đặt trong mọi điều kiện không gian, đặc biệt lý tưởng cho hệ thống cấp thoát nước đô thị, hệ thống phòng cháy chữa cháy và các công trình hạ tầng kỹ thuật có không gian thi công hạn chế.

Các loại Van cổng đồng nối ren tốt nhất, cấu tạo & nguyên lý hoạt động của van cổng TOZEN

7. Nguyên lý hoạt động của van cổng

Van cổng thường được vận hành bằng tay quay, tay vặn chữ T (T-key) hoặc bộ động cơ. Tay quay được gắn vào trục van và truyền năng lượng xoay xuống trục. Khi người vận hành xoay tay quay, trục van sẽ xoay theo, nhờ đó truyền chuyển động vào nêm van (wedge) để đóng hoặc mở dòng chảy. Khi mở van, nêm sẽ được nâng lên; ngược lại, khi đóng, nêm sẽ hạ xuống và ép chặt vào đệm (seat) để chặn hoàn toàn dòng lưu chất.

Trong các hệ thống lắp đặt ngầm, chẳng hạn như van được chôn dưới đường hoặc trong các hố kỹ thuật sâu, người ta thường lắp thêm trục nối dài (extension spindle) để có thể thao tác van từ mặt đất mà không cần tiếp cận trực tiếp.

Thông thường, van cổng được lắp đặt tại các vị trí ít phải đóng/mở thường xuyên, bởi vì thời gian thao tác đóng hoặc mở van hoàn toàn sẽ lâu hơn so với các loại van điều tiết khác. Tuy nhiên, với những ứng dụng cần đóng/mở thường xuyên hoặc cần điều khiển từ xa, van cổng có thể được tích hợp với bộ động cơ điện, giúp tự động hóa hoàn toàn quá trình vận hành.

Van cổng TOZEN Nhật Bản có thể vận hành thủ công hoặc tích hợp dễ dàng với các bộ truyền động điện – khí nén – thủy lực, tùy theo yêu cầu của hệ thống. Nhờ thiết kế thân gang dẻo cao cấp, nêm bọc cao su EPDM hoặc NBR đạt chuẩn nước sạch, van TOZEN vừa đảm bảo độ bền cao, vừa dễ dàng vận hành trong các điều kiện khắt khe nhất của hệ thống cấp thoát nước, xử lý nước thải, PCCC và công nghiệp nặng.

Van cổng inox 316 chất lượng cao chuyên dụng cho nước biển và hóa chất của Nhật Bản

8. Cách nhận biết van cổng đang mở hay đóng

Đối với van cổng ty nổi (rising stem), việc xác định van đang mở hay đóng rất dễ dàng – bạn chỉ cần quan sát vị trí của trục van. Nếu trục nổi ra khỏi thân van, điều đó có nghĩa là van đang mở. Ngược lại, nếu trục được hạ xuống và nằm hoàn toàn trong thân van, thì van đang ở trạng thái đóng.

Tuy nhiên, đối với van cổng ty chìm (non-rising stem) – loại thường được sử dụng trong các hệ thống ngầm hoặc không gian hạn chế – việc xác định tình trạng đóng/mở của van bằng mắt thường sẽ khó hơn. Khi đó, có một số cách hỗ trợ người vận hành:

Đánh dấu chiều đóng/mở: Trên tay quay hoặc nắp van thường có ký hiệu như "CC" (clockwise closing - xoay thuận chiều kim đồng hồ để đóng) hoặc "ACC" (anti-clockwise closing - xoay ngược chiều kim đồng hồ để đóng) giúp xác định trạng thái và hướng vận hành.
Bộ hiển thị vị trí: Là thiết bị được lắp trên trục van, cho biết chính xác van đang mở hoàn toàn, đóng hoàn toàn hay đang ở trạng thái trung gian.

Thông thường, đa số van cổng sẽ đóng theo chiều kim đồng hồ, tuy nhiên một số quốc gia lại áp dụng tiêu chuẩn đóng theo chiều ngược lại. Ví dụ như tại Úc hoặc New Zealand, các hệ thống cấp nước sử dụng van đóng ngược chiều kim đồng hồ. Vì vậy, TOZEN Nhật Bản cũng sản xuất cả hai phiên bản để đáp ứng theo tiêu chuẩn vận hành tại từng khu vực hoặc theo yêu cầu cụ thể của dự án.

9. Có thể điều tiết lưu lượng bằng van cổng không?

Van cổng (gate valve) là loại van chuyên dùng cho mục đích đóng – mở hoàn toàn dòng chảy, tức là hoạt động ở hai trạng thái “mở hoàn toàn” hoặc “đóng hoàn toàn”. Chúng không được thiết kế để điều tiết lưu lượng nước.

Vì sao van cổng không phù hợp để điều tiết dòng chảy?

Khi van cổng ở trạng thái mở một phần để điều tiết, dòng nước đi qua thân van sẽ tạo ra dòng chảy rối (turbulent flow), gây ra các hiện tượng như:

Rung động
Xâm thực – bong bóng khí hình thành và vỡ ra trong chất lỏng, gây mài mòn nhanh các chi tiết bên trong van

Các hiện tượng này có thể làm hư hại mặt đệm và đĩa van, từ đó dẫn đến:

Giảm hiệu quả đóng kín
Rò rỉ nước trong hệ thống
Giảm tuổi thọ của van

Chính vì vậy, van cổng TOZEN Nhật Bản – mặc dù được sản xuất với chất lượng và độ kín cao – cũng không nên sử dụng cho mục đích điều tiết dòng, mà chỉ nên lắp đặt ở các vị trí yêu cầu cách ly dòng chảy trong đường ống cấp nước, xử lý nước hoặc hệ thống PCCC.

Kết luận

Với lịch sử phát triển hơn 40 năm, TOZEN Nhật Bản đã khẳng định vị thế là một trong những nhà sản xuất van công nghiệp hàng đầu Châu Á, đặc biệt trong lĩnh vực van cổng (Gate Valve) cho hệ thống cấp nước, xử lý nước, PCCC và các ứng dụng công nghiệp khác. Van cổng TOZEN không chỉ nổi bật về độ bền, độ kín, mà còn được thiết kế phù hợp với nhiều tiêu chuẩn quốc tế như JIS, BS, ANSI, DIN, đáp ứng linh hoạt mọi yêu cầu kỹ thuật từ công trình dân dụng đến nhà máy công nghiệp.

Tại Việt Nam, PGTECH tự hào là nhà phân phối chính thức và đại diện Top 1 của TOZEN Nhật Bản, cung cấp đầy đủ các dòng van cổng TOZEN với đầy đủ chứng chỉ CO-CQ, tài liệu kỹ thuật và dịch vụ hậu mãi chuyên nghiệp. Sản phẩm do PGTECH cung cấp luôn đảm bảo hàng chính hãng, giao hàng nhanh và hỗ trợ kỹ thuật tận tâm – là lựa chọn đáng tin cậy cho các chủ đầu tư, nhà thầu cơ điện và đơn vị tư vấn thiết kế trên toàn quốc.

PGTech Co., Ltd - Nhà phân phối các thiết bị, sản phẩm công nghiệp uy tín hàng đầu tại Việt Nam và các nước trong Khu Vực

Ban Biên Tập Tin Tức: PGTECH

Kỹ Sư: Hữu Quỳnh

PGTECH CO., LTD

VPGD: Tầng 3, Tòa Nhà C14-CT2, Bắc Hà, Bộ Công An, Đường Tố Hữu, Nam Từ Liêm, HN.