Van một chiều thủy lực là nhóm van thủy lực cho phép dầu đi qua theo một hướng và hạn chế dòng chảy theo chiều ngược lại. Van được sử dụng để chống dầu hồi ngược, hỗ trợ duy trì áp suất, cô lập một phần mạch hoặc giữ cơ cấu ở trạng thái cần thiết tùy theo thiết kế hệ thống.

Các dòng phổ biến gồm:

• Van một chiều thủy lực thông thường.
• Van một chiều có điều khiển.
• Van một chiều pilot.

Trong đó, van một chiều thông thường hoạt động tự động theo chênh lệch áp suất, còn loại có điều khiển hoặc pilot có thể được mở theo chiều ngược lại khi nhận áp suất điều khiển thích hợp.

Khi lựa chọn cần kiểm tra chiều dòng dầu, áp suất mở, áp suất làm việc, lưu lượng, kiểu lắp và sơ đồ mạch. Không nên lựa chọn van chỉ dựa vào kích thước ren hoặc hình dáng bên ngoài.

Van một chiều thủy lực là gì?

Van một chiều thủy lực, hay hydraulic check valve, là thiết bị cho phép dòng dầu đi theo một chiều xác định nhưng ngăn hoặc hạn chế dòng chảy ngược lại.

Khi áp suất phía đầu vào đủ để thắng lực lò xo và áp suất phía sau van, phần tử đóng mở dịch chuyển và dầu đi qua.

Khi dòng dầu có xu hướng đảo chiều, phần tử van trở lại vị trí đóng và hạn chế dầu chảy ngược.

Nhờ nguyên lý này, van có thể được sử dụng trong các mạch cần:

• Chống dòng dầu hồi ngược.
• Duy trì áp suất tại một nhánh.
• Cô lập các phần của hệ thống.
• Bảo vệ bơm hoặc thiết bị.
• Kết hợp với van tiết lưu.
• Hỗ trợ khóa cơ cấu chấp hành.
• Điều khiển trình tự trong một số mạch.

Tuy nhiên, van một chiều thông thường không nên mặc định là thiết bị giữ tải an toàn trong mọi hệ thống nâng hạ. Với tải có nguy cơ tự tụt cần đánh giá thêm van một chiều có điều khiển, van cân bằng hoặc giải pháp giữ tải phù hợp.

Cấu tạo van một chiều thủy lực

Cấu tạo thay đổi theo model nhưng van thường gồm một số bộ phận chính.

Thân van

Thân van chứa đường dẫn dầu và các bộ phận làm việc bên trong.

Tùy kiểu lắp, thân có thể được thiết kế dạng:

• Van ren.
• Van lắp đế.
• Van modular.
• Van cartridge.
• Van tích hợp trong block.

Thân van phải phù hợp với áp suất và lưu lượng của hệ thống.

Phần tử đóng mở

Phần tử đóng mở thường có dạng:

• Bi.
• Poppet.
• Piston.
• Con trượt.

Khi dầu đi theo chiều cho phép, phần tử này mở để dòng dầu đi qua.

Khi dầu có xu hướng chảy ngược, phần tử trở về vị trí đóng.

Lò xo

Nhiều van sử dụng lò xo để giữ phần tử đóng ở vị trí ban đầu.

Lực của lò xo liên quan tới áp suất mở – cracking pressure của van.

Áp suất đầu vào phải tạo ra chênh áp đủ lớn để thắng lực lò xo và các lực khác tác động lên phần tử van.

Đế làm kín

Bề mặt tiếp xúc giữa poppet, bi hoặc phần tử đóng với đế van giúp hạn chế dòng dầu chảy ngược.

Độ sạch của dầu và tình trạng bề mặt làm kín ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng kín của van.

Cổng pilot

Van một chiều có điều khiển có thêm cổng pilot.

Khi áp suất pilot tác động tới piston điều khiển, van có thể được mở theo chiều vốn bị khóa.

Đây là điểm khác biệt quan trọng so với van một chiều thông thường.

Nguyên lý hoạt động của van một chiều

Nguyên lý cơ bản gồm hai trạng thái.

Dòng dầu theo chiều thuận

Khi áp suất đầu vào tạo ra lực đủ lớn để thắng:

• Lực lò xo.
• Áp suất phía sau.
• Ma sát của cơ cấu.

phần tử van mở và dầu đi qua.

Mức chênh áp cần thiết để van bắt đầu mở thường được gọi là áp suất mở.

Dòng dầu theo chiều ngược

Khi dầu có xu hướng chảy ngược, áp suất tác động làm phần tử đóng ép về đế van.

Van hạn chế dòng dầu đi qua theo chiều này.

Khả năng làm kín thực tế phụ thuộc vào cấu tạo, độ sạch dầu, tình trạng van và điều kiện áp suất.

Khi có áp suất pilot

Đối với van một chiều có điều khiển, tín hiệu pilot tác động lên piston điều khiển.

Khi lực pilot đủ lớn, cơ cấu sẽ đẩy phần tử đóng mở ra khỏi đế và cho phép dầu chảy theo chiều ngược.

Nhờ đó hệ thống có thể:

• Khóa đường dầu khi không có tín hiệu.
• Chủ động mở khóa khi cần chuyển động.
• Giữ cơ cấu ở vị trí trong một số mạch.
• Điều khiển xy lanh theo yêu cầu.

Các loại van một chiều thủy lực phổ biến

Van một chiều thủy lực thông thường

Van một chiều thủy lực thông thường cho dầu đi theo một hướng và tự động đóng khi xuất hiện xu hướng chảy ngược.

Đây là loại có cấu tạo tương đối đơn giản và được sử dụng rộng rãi.

Ứng dụng gồm:

• Đường ra của bơm.
• Mạch chống hồi dầu.
• Đường cấp accumulator theo thiết kế phù hợp.
• Mạch bypass.
• Hệ thống lọc.
• Bộ nguồn thủy lực.
• Các nhánh cần cô lập dòng dầu.

Khi lựa chọn cần kiểm tra

• Chiều dòng dầu.
• Áp suất mở.
• Áp suất tối đa.
• Lưu lượng.
• Kích thước kết nối.
• Kiểu lắp.
• Tổn thất áp suất.

Không nên lựa chọn van quá nhỏ so với lưu lượng thực tế vì có thể làm tăng tổn thất áp suất.

Van một chiều có điều khiển

Van một chiều có điều khiển là loại van có khả năng chống dòng chảy ngược như van một chiều thông thường nhưng được bổ sung cơ cấu để chủ động mở van bằng tín hiệu pilot.

Khi không có pilot:

• Dầu có thể đi theo chiều thuận.
• Chiều ngược bị khóa theo thiết kế.

Khi có đủ áp suất pilot:

• Piston pilot tác động lên phần tử đóng.
• Van được mở.
• Dầu có thể đi theo chiều ngược lại.

Loại này thường được sử dụng trong các mạch:

• Khóa xy lanh.
• Giữ cơ cấu ở vị trí.
• Máy ép.
• Bàn nâng.
• Máy công nghiệp.
• Các hệ thống cần chủ động mở đường dầu hồi.

Khi lựa chọn cần đặc biệt chú ý:

• Áp suất pilot.
• Tỷ số pilot.
• Áp suất tải.
• Áp suất ngược.
• Lưu lượng.
• Sơ đồ mạch.

Không nên chỉ chọn theo kích thước ren.

Van một chiều pilot

Van một chiều pilot thường là cách gọi của pilot-operated check valve – van một chiều điều khiển bằng áp suất pilot.

Về bản chất kỹ thuật, tên gọi “van một chiều pilot” và “van một chiều có điều khiển” có thể chỉ cùng một nhóm thiết bị trong nhiều catalog và cách gọi thương mại.

Vì vậy không nên cố phân biệt hai loại chỉ bằng tên.

Sự khác nhau thực tế, nếu có, phải dựa trên:

• Model.
• Sơ đồ thủy lực.
• Cấu tạo pilot.
• Tỷ số pilot.
• Số cổng.
• Kiểu lắp.
• Chức năng cụ thể.

Đây là điểm quan trọng khi thay van cũ vì hai nhà cung cấp có thể sử dụng tên gọi khác nhau cho cùng nguyên lý.

Ứng dụng của van một chiều pilot

Van thường được sử dụng trên:

• Xy lanh nâng hạ.
• Cơ cấu kẹp.
• Máy công trình.
• Máy ép.
• Thiết bị công nghiệp.
• Mạch cần khóa dầu có điều khiển.

Khi thiết kế cho hệ thống giữ tải cần đánh giá toàn bộ mạch, không nên mặc định chỉ cần lắp van pilot check là giải quyết được mọi yêu cầu an toàn tải.

Phân loại van một chiều theo kiểu lắp

Ngoài nguyên lý hoạt động, van có thể được phân loại theo cách lắp đặt.

Van một chiều lắp ren

Van được kết nối trực tiếp với đường ống bằng ren.

Ưu điểm:

• Dễ lắp đặt.
• Cấu tạo đơn giản.
• Có nhiều kích thước.
• Thuận tiện thay thế.

Khi lựa chọn cần xác định đúng:

• Chuẩn ren.
• Kích thước.
• Chiều dòng dầu.
• Áp suất.
• Lưu lượng.

Không nên cố ghép hai chuẩn ren khác nhau.

Van một chiều lắp đế

Van được bắt lên đế hoặc manifold.

Các đường dầu đi qua mặt lắp thay vì kết nối trực tiếp với thân bằng nhiều đoạn ống.

Kiểu này phù hợp với các hệ thống cần bố trí van tập trung.

Van một chiều modular

Van được thiết kế dạng sandwich để lắp giữa van điều hướng và đế.

Tùy model, cơ cấu một chiều có thể tác động trên:

• Đường P.
• Đường A.
• Đường B.
• Các đường khác theo thiết kế.

Khi thay thế cần xác định chính xác đường dầu mà van tác động.

Van một chiều cartridge

Van cartridge được lắp trực tiếp vào cavity của block hoặc manifold.

Thiết kế này giúp cụm thủy lực nhỏ gọn và giảm đường ống ngoài.

Van phải sử dụng đúng cavity tương thích.

Không nên lựa chọn chỉ dựa vào kích thước ren.

Phân loại theo kết cấu phần tử đóng

Van một chiều dạng bi

Sử dụng viên bi làm phần tử đóng.

Bi ép lên bề mặt đế để hạn chế dòng dầu chảy ngược.

Kết cấu tương đối đơn giản và được sử dụng trong nhiều ứng dụng.

Van một chiều dạng poppet

Poppet có bề mặt định hình phù hợp với đế van.

Thiết kế poppet được sử dụng rộng rãi trong các van yêu cầu khả năng đóng kín tốt.

Van một chiều dạng piston hoặc con trượt

Một số thiết kế sử dụng piston hoặc spool để điều khiển dòng dầu.

Đặc tính làm kín và tổn thất áp suất phụ thuộc vào cấu tạo của từng model.

Không nên suy luận hiệu quả của van chỉ từ hình dạng phần tử đóng nếu chưa có tài liệu kỹ thuật.

Áp suất mở của van một chiều

Áp suất mở – cracking pressure là một thông số quan trọng của van một chiều.

Đây là mức chênh áp cần thiết để phần tử van bắt đầu rời khỏi vị trí đóng.

Ví dụ, nếu lò xo mạnh hơn thì hệ thống có thể cần chênh áp lớn hơn để bắt đầu mở van.

Việc lựa chọn áp suất mở ảnh hưởng tới:

• Tổn thất áp suất.
• Khả năng duy trì áp tại nhánh.
• Hoạt động của bơm.
• Phản ứng của cơ cấu.
• Nguyên lý tổng thể của mạch.

Không phải cứ chọn áp suất mở thấp nhất là tốt nhất.

Một số mạch cần áp suất mở nhất định để duy trì chức năng thiết kế.

Tỷ số pilot của van một chiều có điều khiển

Đối với van pilot check, pilot ratio – tỷ số pilot là thông số cần chú ý.

Tỷ số này liên quan tới diện tích tác động của piston pilot so với phần tử khóa và ảnh hưởng tới áp suất pilot cần thiết để mở van.

Tuy nhiên áp suất pilot thực tế không chỉ phụ thuộc vào một tỷ số đơn giản.

Cần xem xét thêm:

• Áp suất tải.
• Áp suất ngược tại cửa xả.
• Cấu tạo van.
• Ma sát.
• Sơ đồ mạch.
• Điều kiện vận hành.

Vì vậy không nên tự tính áp suất pilot dựa trên tỷ số ghi trên catalog rồi bỏ qua hướng dẫn của nhà sản xuất.

Ưu điểm của van một chiều thủy lực

Chống dòng dầu chảy ngược

Đây là chức năng cơ bản nhất.

Van giúp dòng dầu chỉ đi theo hướng đã xác định trong điều kiện thiết kế.

Hoạt động tự động

Van một chiều thông thường không cần:

• Điện.
• Tay gạt.
• Tín hiệu điều khiển bên ngoài.

Van đóng mở theo chênh lệch áp suất của dòng dầu.

Kết cấu tương đối đơn giản

Nhiều loại có ít chi tiết chuyển động, thuận tiện tích hợp vào hệ thống.

Có nhiều kiểu lắp

Có thể lựa chọn:

• Lắp ren.
• Lắp đế.
• Modular.
• Cartridge.
• Tích hợp trong manifold.

Có thể kết hợp chức năng điều khiển

Van một chiều có pilot cho phép vừa khóa dòng ngược vừa mở khóa bằng tín hiệu thủy lực khi cần.

Điều này phù hợp với các mạch cần kiểm soát vị trí của cơ cấu chấp hành.

Hạn chế và những điểm cần lưu ý

Tạo tổn thất áp suất

Dầu phải thắng lực lò xo và đi qua tiết diện của van nên luôn xuất hiện một mức sụt áp nhất định.

Nếu van quá nhỏ so với lưu lượng thực tế, tổn thất có thể tăng đáng kể.

Dầu bẩn ảnh hưởng khả năng làm kín

Tạp chất có thể mắc giữa phần tử đóng và đế van.

Điều này có thể khiến:

• Van không đóng kín.
• Dầu rò ngược.
• Mất áp.
• Cơ cấu bị trôi.

Không phải mọi van một chiều đều dùng để giữ tải

Van thông thường chỉ chống dòng ngược theo nguyên lý của nó.

Trong hệ thống nâng tải hoặc yêu cầu an toàn, có thể cần:

• Van một chiều có điều khiển.
• Van cân bằng.
• Cụm khóa thủy lực.
• Giải pháp chuyên dụng khác.

Việc lựa chọn phải căn cứ vào sơ đồ mạch.

Áp suất ngược có thể ảnh hưởng van pilot

Đối với van một chiều có điều khiển, áp suất ở phía hồi hoặc phía tải có thể làm tăng áp suất pilot cần thiết để mở van.

Đây là yếu tố không nên bỏ qua khi hệ thống có áp suất ngược lớn.

So sánh van một chiều thường và van một chiều có điều khiển

Tiêu chí	Van một chiều thường	Van một chiều có điều khiển
Dòng thuận	Cho dầu đi qua	Cho dầu đi qua
Dòng ngược	Tự động khóa	Khóa khi không có pilot
Khả năng mở chiều ngược	Không chủ động	Có thể mở bằng pilot
Số cổng	Thường đơn giản	Có thêm cổng pilot
Cấu tạo	Đơn giản hơn	Phức tạp hơn
Ứng dụng	Chống hồi dầu	Khóa và chủ động mở dòng hồi
Chọn van	Áp suất mở, lưu lượng	Thêm tỷ số và áp suất pilot

Hai loại không nên thay thế tùy ý.

Nếu mạch cần dầu hồi theo chiều vốn bị khóa, van một chiều thường có thể khiến cơ cấu không hoạt động đúng.

Ứng dụng của van một chiều thủy lực

Bộ nguồn thủy lực

Van có thể được sử dụng để:

• Chống dầu hồi về bơm.
• Cô lập một nhánh.
• Duy trì trạng thái của một phần mạch.
• Kết hợp với accumulator theo thiết kế.
• Tích hợp trong manifold.

Máy ép thủy lực

Van có thể xuất hiện trong:

• Đường bơm.
• Mạch xy lanh.
• Mạch giữ áp.
• Mạch điều khiển nhiều giai đoạn.

Máy CNC

Ứng dụng gồm:

• Mạch kẹp phôi.
• Mâm cặp.
• Cơ cấu thay dao.
• Xy lanh phụ trợ.

Van pilot check có thể được sử dụng ở những vị trí cần khóa cơ cấu khi không có tín hiệu điều khiển.

Máy công trình

Van một chiều được sử dụng trên:

• Máy xúc.
• Máy đào.
• Cẩu.
• Xe nâng.
• Máy nông nghiệp.
• Các thiết bị cơ giới.

Thiết bị nâng hạ

Có thể sử dụng trong:

• Xy lanh nâng.
• Bàn nâng.
• Cẩu.
• Tời.
• Xe nâng.

Tuy nhiên mạch nâng hạ cần được đánh giá về tải và yêu cầu an toàn. Không nên chỉ bổ sung một van một chiều thông thường rồi coi đó là giải pháp chống tụt hoàn chỉnh.

Máy công nghiệp

Van còn được sử dụng trên:

• Máy chấn.
• Máy dập.
• Máy uốn.
• Máy cắt.
• Máy ép nhựa.
• Dây chuyền tự động.
• Máy chuyên dụng.

Lưu ý khi lắp đặt van một chiều

Xác định đúng chiều dòng dầu

Đây là yêu cầu quan trọng nhất.

Trên thân van thường có:

• Mũi tên.
• Ký hiệu thủy lực.
• Ký hiệu cửa.

Cần kiểm tra trước khi lắp.

Nếu lắp ngược, van có thể chặn dòng dầu theo chiều hệ thống cần hoạt động.

Kiểm tra áp suất mở

Áp suất mở phải phù hợp với mạch.

Nếu quá cao có thể:

• Tăng tổn thất áp suất.
• Ảnh hưởng lưu lượng.
• Làm cơ cấu phản ứng không đúng.

Nếu quá thấp có thể không đáp ứng yêu cầu của một số mạch cần duy trì áp suất nhất định.

Kiểm tra cổng pilot

Với van có điều khiển cần xác định:

• Đúng cổng pilot.
• Nguồn pilot.
• Áp suất pilot.
• Đường hồi.
• Ảnh hưởng của áp suất ngược.

Làm sạch hệ thống

Không để:

• Mạt kim loại.
• Cặn.
• Bụi.
• Dị vật.

đi vào van.

Tạp chất nhỏ cũng có thể làm van không kín hoàn toàn.

Không lắp sai kiểu ren

Cần xác định chính xác:

• Chuẩn ren.
• Kích thước ren.
• Phương pháp làm kín.

Không nên cố siết khi ren không tương thích.

Một số lỗi thường gặp ở van một chiều

Dầu vẫn chảy ngược

Nguyên nhân có thể gồm:

• Poppet hoặc bi bị kẹt.
• Cặn bẩn nằm trên bề mặt làm kín.
• Lò xo hỏng.
• Bề mặt van bị xước.
• Van đã mòn.
• Lắp sai sản phẩm.

Nếu đây là van có pilot, cần kiểm tra thêm xem cổng pilot có đang bị tác động ngoài ý muốn hay không.

Dầu không đi qua van

Có thể do:

• Van lắp ngược chiều.
• Áp suất đầu vào chưa đủ thắng áp suất mở.
• Van bị kẹt.
• Lò xo hỏng.
• Đường dầu bị tắc.
• Van có kích thước không phù hợp.

Xy lanh không hồi được

Nếu hệ thống sử dụng van một chiều có điều khiển cần kiểm tra:

• Áp suất pilot.
• Đường pilot.
• Tỷ số pilot.
• Áp suất tải.
• Áp suất phía hồi.
• Van điều hướng.

Pilot không đủ có thể khiến van vẫn khóa chiều hồi.

Xy lanh bị tụt

Không nên kết luận ngay van một chiều hỏng.

Cần kiểm tra:

• Van có rò nội bộ không.
• Gioăng piston xy lanh.
• Van điều hướng.
• Đường ống.
• Các van khác.
• Thiết kế mạch giữ tải.

Van gây nóng dầu

Nếu van có kích thước quá nhỏ hoặc tạo sụt áp lớn tại lưu lượng thực tế, năng lượng có thể chuyển thành nhiệt.

Cần kiểm tra:

• Lưu lượng.
• Kích thước van.
• Áp suất mở.
• Đường ống.
• Tổn thất toàn mạch.

Tư vấn lựa chọn van một chiều thủy lực

Van một chiều có nhiều loại với nguyên lý, áp suất mở và phương thức điều khiển khác nhau. Vì vậy không nên lựa chọn sản phẩm chỉ dựa vào kích thước ren hoặc hình dáng bên ngoài.

Khi lựa chọn cần xác định các thông tin chính gồm:

• Loại van: thông thường, có điều khiển hoặc pilot.
• Model và thương hiệu.
• Chiều dòng dầu.
• Áp suất mở.
• Áp suất làm việc.
• Lưu lượng dầu.
• Kiểu lắp: ren, đế, modular hay cartridge.
• Kích thước và chuẩn kết nối.
• Áp suất pilot đối với van có điều khiển.
• Tỷ số pilot nếu model có thông số này.
• Áp suất tải và áp suất ngược trong mạch.

Nếu cần thay van đang sử dụng, nên cung cấp model đầy đủ, thương hiệu, ảnh tem, ảnh van thực tế, ký hiệu chiều dòng dầu và thông tin máy đang sử dụng. Với van pilot nên gửi thêm ảnh các cổng kết nối và sơ đồ thủy lực nếu có.

Cần lưu ý rằng tên “van một chiều pilot” và “van một chiều có điều khiển” thường được sử dụng chồng lấn trên thị trường. Vì vậy khi thay thế nên đối chiếu model, ký hiệu mạch, tỷ số pilot và cấu tạo thực tế thay vì chỉ dựa vào tên sản phẩm.

Đối với hệ thống nâng hạ hoặc giữ tải, cần xác định tải, áp suất, kiểu xy lanh và yêu cầu an toàn trước khi quyết định sử dụng van một chiều có điều khiển hay giải pháp giữ tải khác. Không nên chọn van chỉ dựa trên việc ren kết nối phù hợp.

Tham khảo các dòng Van một chiều thủy lực gồm van một chiều thông thường, van một chiều có điều khiển và van một chiều pilot để lựa chọn sản phẩm phù hợp với từng hệ thống.

Câu hỏi thường gặp