Loại van phổ biến nhất trên thế giới ngày nay có lẽ là van toàn cầu. Hàng triệu đang được sử dụng, và hầu hết là dưới mũi của bạn hoặc nghĩa đen dưới bàn tay của bạn khi bạn rửa tại bồn rửa. Đúng vậy - van van thực sự là một van toàn cầu được giấu dưới lớp mạ crôm. Những thiết bị kiểm soát dòng chảy thực dụng này cũng là trái tim của mỗi ống yếm. Trong thực tế, ngành công nghiệp ống nước sử dụng nhiều van cầu ngày hôm nay hơn bất kỳ phân khúc ngành công nghiệp khác.
Tuy nhiên, quả địa cầu cũng là van ưu tiên trong hầu hết các ngành công nghiệp, trong đó tỷ lệ dòng chảy cần được quy định. Van cầu cơ bản cũng tương tự như người anh em phức tạp hơn của nó, van điều khiển đa hướng. Trên thực tế, van điều khiển thực sự chỉ là một van toàn cầu với chuông và còi được gắn dưới hình thức điều khiển tự động, cân bằng hoạt động, định vị, bộ điều khiển, mạch hồi tiếp và nhiều hơn nữa.
Hình 1. Van cầu vạn núm 
Hình 2. Van cầu thép giả mạo (FS) 
Hình 3. Van cầu áp suất con dấu 
Hình 4. Van cầu áp suất hình chữ Y Sử dụng tốt nhất cho các quả cầu
Mặc dù van toàn cầu có thể được sử dụng làm van chặn hoặc cách ly, nhưng nó được thiết kế chủ yếu để điều chỉnh lưu lượng ở vị trí mở một phần, trong khi van cửa được thiết kế cho vị trí đóng mở hoàn toàn hoặc đóng kín. Khi xem xét các van cầu cho dịch vụ cách ly off-off, lựa chọn thiết kế nên được xem xét cẩn thận vì việc duy trì một con dấu kín đối với lực mạnh đẩy đĩa lên rất khó.
Các nhà thiết kế đường ống, khi chỉ định một van, chủ yếu xem xét việc mô phỏng nó như thế nào trong khi ở vị trí mở. Các loại van như cửa ngõ, bướm và các loại quả bóng đầy đủ là một công việc rất tốt trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, van toàn cầu, bởi vì đường dẫn dòng chảy nội tâm phức tạp của nó, không làm tốt tại bắt chước một đường ống dẫn chạy. Thay vào đó, dòng zigzag góc tạo ra ma sát chất lỏng, làm chậm lại lưu lượng chất lỏng qua van. "Cv" (hoặc đo hệ số tốc độ dòng chảy) cho các loại van cùng cỡ và van cầu sẽ khác biệt rất nhiều, vì van cửa có tính chống dòng chảy nhỏ ở vị trí mở.
Cơ chế đóng van toàn cầu, được gọi là đĩa hoặc phích cắm, có thể được gia công thành nhiều hình dạng khác nhau. Bằng cách thay đổi hình dạng của đĩa, tốc độ dòng chảy qua van khi nó mở ra có thể thay đổi rất nhiều theo tỷ lệ số vòng quay của thân. Hầu hết các dịch vụ sử dụng quả cầu thông thường hoặc thông thường hoặc thiết kế đĩa hình cầu vì nó mở ra nhiều hơn các thiết kế khác cho bất kỳ chuyển động nhất định của thân. Thiết kế đĩa V-port được sử dụng để điều chỉnh tốt thông qua một loạt các tỷ lệ mở và có thể thích ứng với tất cả các kích cỡ của van cầu. Thiết kế đĩa kim được sử dụng để điều chỉnh dòng chảy rất tốt, nhưng thường chỉ với các kích thước nhỏ hơn. Khi yêu cầu ngừng hoạt động tuyệt đối hoặc khi có vấn đề niêm phong chất lỏng với các hạt lơ lửng, thì có thể lắp một bộ đệm đàn hồi mềm nằm trong đĩa hoặc chỗ ngồi.
TRIM
Trong van toàn cầu, các thành phần chịu đựng gánh nặng của dòng chảy chất lỏng trong quá trình đóng cửa được gọi là trim. Chúng là chỗ ngồi và đĩa phải đối mặt, thân và đôi khi phần cứng kết nối thân với đĩa. Thiết kế trang trí đúng đắn và lựa chọn đúng vật liệu trang trí rất quan trọng cho hoạt động tối đa và tuổi thọ của bất kỳ van nào, đặc biệt là các van cầu, có độ ma sát lưu động cao và đường dẫn dòng phức tạp. Khi ghế và đĩa di chuyển gần nhau hơn, vận tốc và sự hỗn loạn trên cả hai đều tăng lên, tạo ra khả năng gây tổn hại do va chạm và xói mòn. Vận tốc cao này có thể làm cho miếng ăn được ăn mất đi, kết quả là van bị rò rỉ ở vị trí khép kín. Khi một van toàn cầu được sử dụng để kiểm soát chất lỏng ăn mòn cao, thiệt hại từ cavitation và xói mòn có thể được kết hợp. Đôi khi khuyết điểm này trông giống như một miếng mỏng ở cả hai chỗ ngồi hoặc đĩa, được gọi là dây vẽ. Tuy nhiên, nếu không kịp thời sửa chữa, con đường rò rỉ nhỏ ban đầu này có thể mở rộng và trở thành một con đường rò rỉ lớn.
Trên các van hình cầu bằng đồng nhỏ hơn, phần cắt hoặc là vật liệu giống như phần còn lại của van hoặc một hợp kim đồng tương tự với sức mạnh lớn hơn. Trên van cầu sắt, vật liệu cắt thông thường là đồng. Các van thép được cung cấp trong một loạt các vật liệu trang trí, nhưng thường có một hoặc nhiều thành phần cắt của 400 loạt martensitic không gỉ Thép. Mặt cứng như Stellite cũng được sử dụng, cũng như các loại thép không gỉ 300 Series và các hợp kim đồng-niken.
THIẾT KẾ VÀ THIẾT KẾ
Van cầu có sẵn trong ba mô hình cơ bản. Phổ biến nhất là mô hình "T", nơi mà thân cây vuông góc với đường ống. Tương tự như mô hình T là mô hình góc, nhưng dòng chảy được xoay 90 độ trong van để cho phép van góc đóng vai trò như một thiết bị điều khiển luồng và ống dẫn 90 độ. Van góc trên toàn cầu vẫn thường được sử dụng trên nồi hơi và là mẫu được sử dụng cho hầu hết các cuộn cảm trên các đơn vị sản xuất dầu, được gọi là cây Giáng sinh.
Các nhà thiết kế van đã không hài lòng với thiết kế van cơ bản cơ bản. Trong khi các thiết kế van cũ khác như cổng và các loại phích đã được giữ lại khá nhiều giống như cách đây 100 năm, các nhà thiết kế đã mở rộng giới hạn của van toàn cầu để biến nó thành thiết bị điều khiển dòng chảy hiệu suất cao.
Thiết kế thứ ba và mới nhất, mẫu "Y", được phát triển nhằm giảm sự hỗn loạn xảy ra trong thân van toàn cầu cũng như cung cấp một thiết kế cứng nhắc hơn. Trong loại quả địa cầu này, vỏ bọc, thân và đĩa được nghiêng ở 30 độ đến 45 độ, dẫn đến một con đường thẳng và ít ma sát chất lỏng hơn. Điều này làm giảm ma sát có nghĩa là ít có khả năng gây tổn thương ăn mòn cho van, cũng như các đặc tính dòng chảy tổng thể tốt hơn cho hệ thống đường ống.
Van cầu có nhiều loại thiết kế nắp ca-pô, và mỗi thiết kế đều có mục đích riêng. Đối với các van bằng đồng nhỏ, thiết kế thân ốc vít tăng là phổ biến nhất. Trong thiết kế này, các sợi thân cây được chứa trong vòng bao áp lực / chất lỏng của nắp van. Thiết kế như vậy rất dễ sản xuất, nhưng nó có một nhược điểm - sợi được tiếp xúc với chất lỏng quá trình. Kết quả là các sợi gốc có thể bị hư hỏng khi tiếp xúc với chất ăn mòn. Tuy nhiên, loại van này thường được sử dụng cho nước hoặc hơi nước áp suất thấp.
Trên các van lớn hơn về NPS 2 hoặc cho các van trong dịch vụ ăn mòn, thiết kế nắp ca-pô, nơi mà các sợi gốc nằm ngoài bìa áp suất / chất lỏng - được ưu tiên hơn. Phổ biến nhất của các thiết kế này được gọi là ốc vít bên ngoài và ách, còn được gọi là OS & Y, đây là thiết kế phổ biến nhất cho các van công nghiệp lớn.
Các kết nối cơ thể / nắp ca-pô trên van cầu có nhiều kiểu dáng khác nhau. Cả hai kết nối ren và mũ công đoàn đều được tìm thấy trên các van đồng bằng nhỏ hơn, trong khi đó vỏ bọc vít được tìm thấy trên hầu hết các van thép và sắt. Vỏ bít kín áp lực được sử dụng cho van áp suất cao áp, nhiệt độ cao, chẳng hạn như thiết kế kiểu Y.
KẾT NỐI NĂNG LƯỢNG
Các van và nồi hơi trên toàn cầu đã được kết nối theo nghĩa đen và hình tượng trong hơn 150 năm. Trên thực tế, các van cầu rất quan trọng đối với nồi hơi mà Bộ Kỹ thuật Cơ khí và Áp suất của ASME mô tả cách sử dụng van trong dịch vụ nồi hơi. Van đầu tiên trên dây chuyền sản xuất nồi hơi thường là van dừng lại, còn được gọi là van không quay trở lại hoặc nồi hơi. Việc kiểm tra lại thực sự là hai van trong van một chiều để điều chỉnh lưu lượng và van kiểm tra để ngăn ngừa dòng chảy ngược. Đĩa kiểm tra dừng không gắn với thân cây nhưng được dẫn vào nắp van - cho phép tự do di chuyển lên và xuống khi thân cây được nâng lên. Điều này cho phép điều chỉnh tốc độ dòng chảy, nhưng khi xảy ra dòng chảy ngược, đĩa bị ngắt kết nối sẽ hoạt động như một van kiểm tra piston và đóng nhanh, ngăn chặn luồng đảo ngược vào nồi hơi. Nếu cần thiết cho việc shutoff chặt chẽ hơn, thì có thể hạ thấp phần kiểm tra dừng lại, ngăn cản sự di chuyển của đĩa đến vị trí mở hoàn toàn.
Ngoài ra để điều chỉnh sản lượng nồi hơi, van dừng cũng được sử dụng cho các ứng dụng khác, nơi kết hợp van kiểm tra và van toàn cầu có ý nghĩa cho nhà thiết kế đường ống.
Một ứng dụng van cầu khác của nồi hơi theo dõi di sản của nó trở lại con ngựa sắt. Khi bạn nhìn thấy hình ảnh của một chiếc đầu máy có luồng hơi nước lớn từ các cạnh của nó, bạn đang tìm kiếm một van nồi hơi bị phá huỷ tại nơi làm việc. Van thổi cho phép loại bỏ lượng nước dư thừa từ nồi hơi mà thỉnh thoảng được yêu cầu. Van thổi xuống vẫn còn được sử dụng trên nồi hơi cố định.
THIẾT BỊ THÍCH HỢP
Van toàn cầu không chỉ bắt đầu công nghiệp van mà còn tạo ra một đoạn van điều khiển khổng lồ hiện nay. Các nhà thiết kế hệ thống điều khiển lấy van toàn cầu ban đầu và biến nó thành một thiết bị điều chỉnh tự động để giải quyết các vấn đề kiểm soát chất lỏng một cách hiệu quả hơn. Ban đầu, các van điều áp áp lực này được phát triển để điều khiển hơi nước trong nồi hơi và máy bơm. Các van điều chỉnh sớm, còn được gọi là thống đốc, bây giờ được gọi là van điều khiển và được sử dụng trên toàn thế giới trong hầu hết các ngành công nghiệp đòi hỏi kiểm soát chất lỏng.
Thiết kế của van cầu cũng rất thích nghi với các dịch vụ khác ngoài điều chỉnh hoặc khóa một tay hoặc bộ truyền động. Nếu bạn lấy một van cầu tiêu chuẩn, hãy tháo nòng xoay và ống nối ốc và thay thế bằng lò quay hoặc cân đối, quả cầu sẽ trở thành van giảm áp. Nếu bạn loại bỏ cùng một tay và ốc vít và thay thế chúng bằng một phao và đòn bẩy, nó sẽ trở thành một van điều khiển cấp. Và có thể là sự thích nghi nhất của van cầu có thể nhìn thấy được nhất là vòi chữa cháy, đó là một van toàn cầu với tay lái và ốc vít được thay thế bằng một ống dài và một chiếc mũ pháo.
Nhỏ hơn là tốt hơn
Không giống như một số thiết kế van khác như cửa ngõ và bướm, quả địa cầu thường không được sản xuất với kích thước rất lớn. Điều này một phần là do diện tích đĩa lớn hoạt động trực tiếp trên thân cây tạo ra lực lớn hơn nhiều so với những gì được tạo ra cho một cổng hoặc van đóng mở khác có cùng kích cỡ. Các van cầu lớn hơn hoạt động ở các áp suất cao khác nhau hầu như luôn luôn đòi hỏi sự trợ giúp cơ học để đóng dưới áp lực, thường là dưới dạng một tay điều khiển bằng tay hoặc động cơ, hoặc trong một số trường hợp là một tay cầm búa. Do diện tích bề mặt lớn của đĩa van và áp lực tác động lên đĩa từ dưới lên, van cầu lớn và áp suất thấp đòi hỏi thêm sức mạnh trong thiết kế nắp để tránh không bị uốn và rò rỉ qua các chỗ ngồi khi ở vị trí khép kín.
Trong khi các van cầu rất lớn không phổ biến, van toàn cầu nhỏ nằm trong lòng bàn tay của bạn. Các van nhỏ, thường được sản xuất từ barstock rắn, được sử dụng rộng rãi cho các van dụng cụ trong môi trường khoa học, các ứng dụng lấy mẫu chất lỏng, hoặc ở bất cứ nơi nào có yêu cầu về đường kính nhỏ, chất lỏng. Nhiều loại đĩa kim và điều khiển dòng chảy rất chính xác. Một số cũng được trang bị các kết nối ống khác nhau để cho phép dễ dàng kết nối với đường dây ống. Trong khi hầu hết các thân van toàn cầu đều có dạng quay, một số có cuống không quay để làm giảm khả năng bong gân của thân.
Phần lớn các van cầu được thiết kế để điều chỉnh dòng chảy, nhưng một số kiểu mẫu Y được thiết kế đặc biệt, áp lực cao rất giỏi trong dòng chảy chất lỏng kín trong dịch vụ khoan hoặc đóng. Bởi vì đĩa di chuyển xuống trực tiếp trên ghế, lực đẩy trên thân cây được chuyển trực tiếp vào ghế ngồi. Điều này cho phép hầu như tất cả các lực lượng đầu ra thiết bị truyền động được sử dụng để niêm phong van chống rò rỉ. Thông thường nhất, những quả cầu áp suất cao được chế tạo bằng áp lực-niêm phong thay vì gắn bó mũ. Mũ nắp áp lực tăng khả năng bịt kín khi áp suất chất lỏng bên trong tăng lên.
Các van cầu thường có hướng lưu lượng ưa thích, thường được xác nhận bởi một mũi tên đóng dấu hoặc đúc vào bên ngoài thân van. Đối với hầu hết các hệ thống ống nước và các ứng dụng công nghiệp, hướng dòng chính lên trên đĩa. Dòng chảy trở lên này mượt mà trên và xung quanh đĩa, và nó cung cấp luân chuyển đĩa miễn phí trên thân cây, cho phép van tìm đúng chỗ hoặc "phù hợp" khi đóng. Trong một số ứng dụng, chẳng hạn như khóa áp suất cao hoặc dịch vụ bật tắt, hướng ưa thích của dòng chảy xuống trên đầu đĩa chứ không phải dưới nó. Nhưng những tình huống này rất hiếm.
TIÊU CHUẨN VÀ VẬT LIỆU
Thiết kế và thi công van cầu được bảo vệ theo một số yêu cầu kỹ thuật của ngành. Thật kỳ lạ, Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ (API), có các tiêu chuẩn cho tất cả các loại van khác, không có tiêu chuẩn cho van toàn cầu lớn hơn NPS 2. Bảng 1 liệt kê một số tiêu chuẩn phổ biến hơn cho van cầu.
Vật liệu được sử dụng trong xây dựng van toàn cầu sử dụng gam từ đồng cơ bản đến hợp kim siêu niken cao. Đồng vẫn là vật liệu van toàn cầu được sử dụng nhiều nhất, tiếp theo là sắt và thép đúc. Đối với các ứng dụng lạnh, thép không gỉ và van cầu bằng đồng phổ biến, chỉ cần một nắp mở rộng để giữ cho vùng bao bì đóng gói khỏi bị đóng băng.
Bảng 1. Các tiêu chuẩn van cầu chung
MSS SP-42 - Loại 150, chống ăn mòn, cổng, cầu và van kiểm tra
MSS SP-80 - Cửa bằng đồng, quả cầu, góc và van kiểm tra
MSS SP-85 - Mặt cầu sắt và van góc góc, mặt bích và ren ren
MSS SP-118 - Quả cầu thép nhỏ gọn và van kiểm tra (dịch vụ lọc hóa dầu và dầu khí)
API 602 - Cổng thép, cầu và van kiểm tra cho kích cỡ dn 100 (NPS 2) và nhỏ hơn cho ngành công nghiệp dầu khí và khí tự nhiên
BSI 1873 - Cầu thép và cầu dừng toàn cầu và van kiểm tra (đầu hàn mặt bích và đầu mút) cho ngành công nghiệp dầu khí, hóa dầu và các ngành liên quan
ISO 12149 - Van toàn cầu bằng thép lá mạ kẽm cho các ứng dụng tổng hợp
MSS - Hiệp hội tiêu chuẩn hóa của công nghiệp van và khớp nối của nhà sản xuất
API - Viện Dầu khí Hoa Kỳ
BSI - Viện tiêu chuẩn Anh
ISO - Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế
Cho dù đó là kiểm soát nước tắm trong vòi nước, dầu trong một nhà máy lọc dầu hoặc hơi nước trong nhà máy điện, van toàn cầu "lính trên" 24 giờ một ngày. Mặc dù thiết kế cơ bản của họ đã không thay đổi nhiều trong vòng 150 năm, các thành viên cao quý của gia đình van vẫn tiếp tục làm việc tốt và nên cung cấp dịch vụ có giá trị cho ngành kiểm soát dòng chảy trong 150 năm tới.
