Van Xả Áp: Nguyên Lý, Phân Loại Và Ứng Dụng

Van xả áp giúp tự động xả lượng dầu dư thừa khi áp suất vượt ngưỡng cài đặt, ngăn ngừa hư hỏng cho bơm, van, xi lanh và toàn bộ hệ thống thủy lực. Với độ nhạy cao và khả năng phản hồi nhanh, đây là một loại van đặc biệt quan trọng giúp đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và an toàn tuyệt đối.

Van xả áp là gì?

Van xả áp (hay còn gọi là van an toàn, relief valve) là một loại có chức năng giới hạn và xả áp suất dư thừa trong mạch thủy lực để bảo vệ bơm, van, xi lanh, đường ống dầu. Khi áp suất trong hệ thống vượt quá mức đã cài đặt, van xả áp sẽ tự động mở và dẫn dòng dầu dư về thùng hoặc đường hồi, giảm áp trở lại mức an toàn như cài đặt ban đầu.
Nói cách khác, van xả áp giống như “cầu chì” của hệ thống thủy lực: đảm bảo khi có sự cố hoặc quá tải áp thì van mở để tránh phá hủy hệ thống.

Việc lắp đặt và chọn đúng van xả áp là yêu cầu bắt buộc trong thiết kế hệ thống thủy lực, đặc biệt trong các máy công trình, máy ép, thiết bị nâng hạ, vì nếu thiếu hoặc van xả áp không đúng thông số, có thể gây vỡ ống, nổ mối nối, mất an toàn, hư hỏng máy móc nhanh chóng. 

Một loại van xả áp của thương hiệu Rexroth

Cấu tạo

Van xả áp thủy lực mặc dù có nhiều loại và cấu hình khác nhau, nhưng về cơ bản cấu tạo của nó bao gồm các bộ phận chính sau:

• Thân van: thường được đúc hoặc gia công bằng thép hoặc gang, chế tạo để chịu được áp suất cao.
• Cửa vào (Inlet) và cửa xả (Outlet): cửa vào nối với mạch áp (thường từ bơm hoặc mạch chính) và cửa xả dẫn tới thùng dầu hoặc đường hồi khi van mở.
• Phụ kiện điều chỉnh áp suất: cho phép đặt mức áp suất mà van sẽ mở (ở trạng thái lập trình hoặc điều chỉnh bằng tay).
• Lò xo: cung cấp lực để giữ trạng thái đóng của van cho đến khi áp suất vượt quá lực lò xo.
• Con trượt: là chi tiết di chuyển khi áp suất vượt ngưỡng, mở đường dầu xả.
• Chế độ dẫn dòng phụ/tràn (Bypass path) hoặc pilot (ở van pilot operated): giúp vận hành ổn định và đáp ứng nhanh trong trường hợp áp suất tăng mạnh.
• Ống xả hoặc đường hồi ở van pilot hoặc van điều khiển gián tiếp: ở một số loại, có dây pilot nhỏ và đường xả để điều khiển van chính.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của van xả áp thủy lực có thể tóm tắt như sau:

Khi hệ thống thủy lực hoạt động bình thường, áp suất dầu trong mạch chính (cửa P hoặc mạch đầu vào của van) thấp hơn mức đặt của van xả áp. Lúc này, lực lò xo hoặc tải giữ van ở trạng thái đóng, dầu không chảy qua van xả vào thùng hoặc hồi.

Khi áp suất trong mạch vượt quá mức thiết lập của van xả áp, lực dầu tác động vượt qua lực lò xo giữ van đóng, con trượt di chuyển và mở đường xả, dòng dầu dư được dẫn về thùng hoặc đường hồi. Khi áp suất giảm xuống dưới mức cài đặt, van sẽ đóng lại, mạch trở lại trạng thái ổn định tiếp tục cho dòng dầu đi qua.

Ở van loại xả áp có điều khiển, khi áp vượt ngưỡng, một van điều khiển mở, giảm áp trong khoang điều khiển của van chính, khiến van chính mở với dòng lớn hơn. Loại này thích hợp với lưu lượng lớn và áp cao vì có đặc tính ổn định hơn và ít dao động áp khi mở.

Nếu so sánh với mạch điện, van xả áp giống như “cầu dao” – khi điện cao quá, nó sẽ bật ra để bảo vệ toàn bộ hệ thống khỏi bị phá hủy.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của van

Xem thêm:

 

Các loại van xả áp

Van xả áp có rất nhiều biến thể và cách phân loại, dưới đây là những loại phổ biến:

1. Van xả áp trực tiếp 

Van xả áp trực tiếp hoạt động bằng cách lực dầu trực tiếp thắng lực lò xo và mở van.

• Ứng dụng: Thường dùng cho lưu lượng nhỏ hoặc áp thấp – trung bình.
• Ưu điểm: phản ứng nhanh, cấu tạo đơn giản
• Nhược điểm: không thích hợp lưu lượng lớn hoặc áp rất cao vì sẽ phát nhiệt lớn nếu xả liên tục
• Giá thành: Rẻ

2. Van xả áp điện

Van xả áp có điều khiển có hai cấp: pilot điều khiển van chính. Khi áp vượt ngưỡng, pilot mở và van chính mở với công suất lớn hơn.

• Ứng dụng: Thích hợp cho lưu lượng lớn, áp cao, điều kiện làm việc khắc nghiệt.
• Ưu điểm: đáp ứng lưu lượng lớn ổn định.
• Giá thành: Đắt hơn

Một loại van xả áp điều khiển bằng điện thông dùng

3. Van xả áp cartridge

Van xả áp cartridge là một loại lõi van thường được cắm vào một khối đế van, có thể dễ dàng vệ sinh và thay thế

• Ứng dụng: Thường dùng trong hệ thống tích hợp, máy ép, phân khối lớn.
• Ưu điểm: Nhỏ gọn, dễ vệ sinh, dễ thay thế, độ bền cao, tránh rò rỉ dầu
• Giá thành: Rẻ

5. Van xả áp tự động

Van xả áp tự động là loại có thể điều khiển từ xa, có cảm biến hoặc mạch điện để điều chỉnh áp suất mở van.

• Ứng dụng: Dùng trong mạch tự động hóa cao hoặc hệ thống cần bảo vệ chủ động.
• Ưu điểm: Đáp ứng nhanh, tự động hóa, độ chính xác cao
• Giá thành: Đắt hơn

Cách lắp đặt trong hệ thống thủy lực

Việc lắp đặt van xả áp đúng cách rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả và an toàn. Dưới đây là hướng dẫn và lưu ý khi lắp:

Vị trí lắp đặt của van trong một sơ đồ thủy lực cơ bản

• Vị trí lắp chính: Thường lắp ngay sau bơm (cửa P) và trước cụm phân phối hoặc đường chính để bảo vệ toàn bộ mạch.
• Có thể lắp thêm van xả áp phụ ở các nhánh mạch hoặc cơ cấu chấp hành để bảo vệ từng phần riêng.
• Ký hiệu và chiều dòng: Van phải lắp đúng chiều dòng dầu (ký hiệu P to T hoặc theo mũi tên trên thân van).
• Đường ống xả: Đường dẫn từ cửa xả van (T) phải đủ lớn để tránh sinh áp phụ, không nghẹt và đảm bảo dầu xả thoát nhanh.
• Lắp gần bơm hoặc cụm áp để cảm biến áp chính xác: Độ trễ và dao động áp sẽ tăng nếu đường dẫn quá dài hoặc ống mỏng.
• Không dùng như van điều tiết thường xuyên: Van xả áp chỉ dùng khi quá áp – không nên để van luôn mở vì sẽ sinh nhiệt và hao tổn năng lượng.
• Kiểm tra và vệ sinh định kỳ, nên thay mới gioăng 6 tháng - 1 năm để đảm bảo độ kín, tránh rò rỉ dầu.

Ứng dụng

Van xả áp được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành và thiết bị thủy lực, dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu:

• Máy ép nhựa, máy dập, máy chấn: Bảo vệ mạch áp chính khỏi quá áp khi khuôn đóng hoặc tải đột ngột.
• Máy công trình (xe xúc, máy ủi, cần trục, thang nâng): Bảo vệ đường ống và xi lanh khi tải thay đổi hoặc khi ben bị khóa đột ngột.
• Bộ nguồn thủy lực công nghiệp: Bảo vệ chính trong mạch đầu vào bơm.
• Hệ thống nâng hạ, bàn nâng, cầu nâng: Ngăn tải đổ hoặc ben lao tự do.
• Thiết bị thử áp, test bench, máy ép thử, máy kiểm tra tải: Giúp duy trì áp suất ổn định và bảo vệ thiết bị khi quá tải thử nghiệm.
• Hệ thống tự động hóa, robot thủy lực: Bảo vệ và kết hợp với van tỷ lệ, van servo để tạo mạch điều khiển an toàn.
• Ngành dầu khí, thủy điện, khoan: Van xả áp chịu áp rất cao, bảo vệ thiết bị và hệ thống áp lực lớn.

Mỗi loại van xả áp sẽ tương thích với yêu cầu hoạt động của từng hệ thống. Nếu bạn đang cần tìm mua loại van này, hãy liên hệ đến Công ty kỹ thuật Nam Hải, đội ngũ kỹ thuật sẽ tư vấn lựa chọn loại van phù hợp cho hệ thống của bạn nhé.