Ký hiệu khí nén là hệ thống hình vẽ quy ước dùng để biểu diễn chức năng của từng thiết bị trên sơ đồ mạch, không phản ánh hình dáng, kích thước hay vị trí lắp thực tế. Nhờ quy ước chung, kỹ sư ở Việt Nam đọc được sơ đồ do hãng Đức hay Nhật vẽ mà không cần mở catalogue từng chi tiết. Bài này hướng dẫn đọc ký hiệu khí nén theo từng nhóm thiết bị, từ nguồn khí, van, xi lanh đến cách ghép chúng thành một mạch hoàn chỉnh.
Ký hiệu khí nén là gì
Ký hiệu khí nén là các hình vẽ chuẩn hóa trong ISO 1219-1 (ký hiệu đồ họa cho truyền động chất lỏng và khí nén); ISO 1219-2 quy định cách bố trí và đánh số thiết bị trên sơ đồ mạch. Mỗi ký hiệu khí nén cho biết thiết bị làm gì (lọc, điều áp, đảo chiều, đẩy tải), có mấy cổng, được điều khiển bằng cách nào, nhưng không cho biết hãng hay model.
Sơ đồ mô tả toàn bộ hệ thống khí nén theo một thứ tự đọc nhất quán, nên người thiết kế, lắp đặt và bảo trì cùng hiểu một bản vẽ. Sơ đồ này cũng khác P&ID của đường ống quá trình, nơi mỗi loại van có biểu tượng riêng; phần đó nằm trong bài ký hiệu các loại van công nghiệp. Sơ đồ khí nén đi sâu vào logic điều khiển: van nào cấp khí cho buồng nào, tín hiệu nào đổi vị trí van.
Quy tắc chung của ký hiệu khí nén
- Đường liền: đường công tác, dẫn khí chính từ nguồn đến van và xi lanh.
- Đường nét đứt: đường điều khiển (pilot) mang tín hiệu áp suất để đổi vị trí van; nét đứt ngắn dùng cho đường xả (drain).
- Tam giác rỗng: năng lượng là khí nén. Tam giác đặc (tô kín) là thủy lực, nên nhìn tam giác là biết sơ đồ thuộc loại nào.
- Khung chấm gạch: bao quanh một cụm thiết bị lắp chung thành khối, ví dụ cụm lọc, điều áp, tra dầu.
- Trạng thái vẽ: mọi thiết bị luôn vẽ ở trạng thái nghỉ, chưa có tín hiệu và chưa có người thao tác.
Quy tắc cuối quan trọng nhất khi đọc: xi lanh thụt vào trên bản vẽ là trạng thái lúc mạch chưa chạy, không phải trạng thái bắt buộc của máy.
Ký hiệu khí nén cho nguồn và xử lý khí
Đầu mỗi sơ đồ là phần tạo và xử lý khí, đọc theo chiều khí đi từ nguồn đến cơ cấu. Trong ký hiệu khí nén, máy nén là vòng tròn có tam giác hướng ra cổng ra; motor khí vẽ tương tự nhưng tam giác hướng vào tâm, vì khí là đầu vào còn trục là đầu ra. Nét vẽ khác đôi chút giữa các phần mềm, hướng tam giác thì không đổi.
Nhóm xử lý khí dùng khung hình thoi (hình vuông xoay 45 độ), chi tiết bên trong cho biết chức năng. Với bộ lọc, hình thoi có nét đứt chắn ngang dòng khí; bộ tách nước có thêm cổng xả ở đáy. Hình thoi là quy ước cho thiết bị cải thiện chất lượng khí chứ không đổi hướng hay áp suất.
| Thiết bị | Mô tả ký hiệu khí nén | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| Máy nén khí | Vòng tròn, tam giác hướng ra | Nhận công cơ học, cấp khí nén |
| Bình chứa | Hình bầu dục nằm ngang (chữ nhật bo tròn hai đầu), có cổng nối | Ổn định áp, dự trữ khí |
| Bộ lọc, tách nước | Hình thoi, nét đứt; cổng xả ở đáy | Giữ bụi, gom và xả nước ngưng |
| Máy sấy khí | Hình thoi, dấu V ở giữa | Giảm hơi nước trong khí |
| Bộ tra dầu | Hình thoi, giọt dầu nhỏ và đường dẫn | Đưa sương dầu vào dòng khí |
| Đồng hồ áp suất | Vòng tròn có kim | Hiển thị áp, không điều khiển |
| FRL rút gọn | Một khung chữ nhật chứa ký hiệu gộp, thường kèm mũi tên chỉnh áp và đồng hồ (nét vẽ tùy hãng, phần mềm) | Lọc, điều áp, tra dầu trong một khối |
Vẽ riêng từng bộ lọc, van điều áp và bộ tra dầu sẽ chiếm gần hết khổ giấy, nên người vẽ gộp thành ký hiệu khí nén FRL rút gọn; chi tiết từng thiết bị nằm trong danh mục vật tư.
Bộ tra dầu chỉ có mặt khi van và xi lanh trên mạch được thiết kế chạy với sương dầu; thiết bị bôi trơn sẵn thì không dùng, vì dầu cuốn trôi mỡ ban đầu.
Ký hiệu khí nén của van đảo chiều
Van đảo chiều là nhóm ký hiệu khí nén cần nắm chắc nhất, vì nó quyết định xi lanh đi ra hay đi vào. Mỗi ô vuông là một vị trí của van. Mũi tên trong ô cho biết hướng khí được phép đi giữa hai cổng; ký hiệu chữ T cho biết cổng bị chặn ở vị trí đó. Số ô bằng số vị trí, số điểm nối ngoài của một ô bằng số cổng.
Tên van gồm hai số cách nhau dấu gạch chéo: số cổng trước, số vị trí sau. Ví dụ van đảo chiều khí nén 5/2 có năm cổng, hai vị trí. Khi gặp ký hiệu khí nén lạ, hãy đếm ô và đếm điểm nối để kiểm tra.
Cổng được đánh số theo ISO 5599: cổng 1 cấp khí, cổng 2 và 4 nối với xi lanh, cổng 3 và 5 xả, cổng 12 và 14 là cổng khí điều khiển. Tín hiệu ở cổng 14 nối 1 với 4; tín hiệu ở cổng 12 nối 1 với 2. Tài liệu cũ dùng chữ P, A, B, R, S tương ứng 1, 2, 4, 3, 5.
- Van 2/2: hai ô, hai cổng; một ô nối cổng 1 sang 2, ô kia chặn kín, nên van chỉ đóng mở đường khí. Tham khảo thêm loại ký hiệu 2/2 điện từ để hiểu cách dùng thực tế.
- Van 3/2: ba cổng, hai vị trí. Dạng thường đóng (NC) chặn cổng 1 và nối cổng 2 ra xả 3 khi nghỉ; dạng thường mở (NO) nối 1 với 2. Van 3/2 thường dùng cho xi lanh tác động đơn.
- Van 5/2: vị trí thứ nhất nối 1 với 4 và 2 với 3; vị trí thứ hai nối 1 với 2 và 4 với 5. Khí vào buồng này thì buồng kia thông xả, nên đây là van chuẩn cho xi lanh tác động kép. Bản một cuộn điện từ hồi lò xo tự về khi mất điện; bản hai cuộn điện từ giữ nguyên vị trí cuối khi mất tín hiệu.
- Van 5/3: thêm vị trí giữa. Tâm đóng chặn mọi cổng; tâm xả nối cổng 2 và 4 ra xả; tâm áp nối cổng 1 với cả 2 và 4.
Vì sao phải phân biệt ba kiểu tâm? Ở tâm đóng, khí còn lại trong hai buồng vẫn bị nén, nên tải nặng làm piston trôi nhẹ và không giữ vị trí chính xác. Tâm xả cho phép đẩy xi lanh bằng tay sau khi dừng máy. Tâm áp cấp khí vào cả hai buồng; với xi lanh một đầu cần, chênh diện tích hai mặt piston vẫn đẩy cần ra từ từ, nên kiểu tâm này thường đi cùng xi lanh hai đầu cần hoặc van một chiều có điều khiển.
Ký hiệu cách tác động van
Ô vuông chỉ cho biết đường đi của khí. Biểu tượng gắn ở hai đầu ô cho biết cái gì làm van đổi vị trí. Hãy đọc biểu tượng hai bên riêng rẽ: một bên là tác động chính, bên kia thường là lò xo hồi.
| Cách tác động | Mô tả ký hiệu khí nén | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| Nút nhấn | Thanh ngang có đầu nút hình nửa vòng tròn | Nhấn đổi vị trí, thả thì lò xo đưa về |
| Cần gạt | Thanh ngang nối với một tay gạt xiên | Gạt bằng tay; nếu có rãnh hãm giữ vị trí thì vẽ thêm ký hiệu chốt hãm |
| Bàn đạp | Thanh ngang nối với một nét xiên tượng trưng tấm bàn đạp | Thao tác bằng chân, rảnh hai tay |
| Con lăn | Vòng tròn nhỏ ở đầu cần đẩy | Cam hoặc cữ chặn đi qua làm van đổi vị trí |
| Lò xo | Đường ngoằn ngoèo | Đưa van về vị trí nghỉ |
| Điện từ | Hình chữ nhật có đường xiên | Có điện thì cuộn hút lõi, van đổi vị trí |
| Khí điều khiển trực tiếp | Tam giác rỗng nối đường nét đứt | Áp suất khí tác động thẳng lên ống trượt |
| Điều khiển gián tiếp | Tam giác kèm ô van phụ nhỏ | Van phụ cấp khí đổi van chính, tốn ít điện |
Van điện từ cỡ lớn dùng cơ cấu gián tiếp vì nam châm điện không đủ lực kéo trực tiếp ống trượt có tiết diện lớn. Van phụ nhỏ chỉ cần dòng điện thấp, dùng chính khí cấp để đẩy ống trượt van chính; hệ quả là loại này cần áp suất tối thiểu (tùy hãng) mới đổi chiều được.
Ký hiệu van áp suất và van lưu lượng
Hai nhóm này không đảo chiều khí mà điều tiết áp suất hoặc tốc độ. Ký hiệu khí nén của van điều áp khí nén là ô vuông có mũi tên nối cổng vào với cổng ra, lò xo điều chỉnh ở một phía và đường pilot nét đứt lấy từ cổng ra về phía kia. Khi áp ra tăng quá mức đặt, lực khí đẩy ô van về phía thu hẹp cửa vào, nhờ vậy áp ra được giữ ổn định.
Van an toàn trông gần giống, nhưng ô nghỉ chặn và đường pilot lấy từ cửa vào; khi áp vượt ngưỡng lò xo, van mở xả khí.
| Thiết bị | Mô tả ký hiệu khí nén | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| Van an toàn, xả áp | Ô nghỉ chặn, pilot từ cửa vào | Mở xả khi áp vượt ngưỡng |
| Van một chiều | Viên bi đặt trên đế chữ V, có hoặc không lò xo | Cho khí đi một chiều |
| Van tiết lưu | Hai cung tròn hướng vào nhau | Hạn chế lưu lượng cả hai chiều |
| Tiết lưu chỉnh được | Ký hiệu tiết lưu có mũi tên chéo | Chỉnh tay mức tiết lưu |
| Tiết lưu một chiều | Tiết lưu ghép van một chiều trong một khung | Chiều này bị tiết lưu, chiều kia đi tự do |
| Van xả nhanh | Ba cổng, cửa xả hở ra ngoài | Xả khí ngay tại xi lanh, tăng tốc độ rút |
| Van con thoi (OR) | Viên bi giữa hai cổng vào, một cổng ra | Có tín hiệu ở một trong hai cổng vào là có ngõ ra |
| Van hai áp (AND) | Hai cổng vào, một cổng ra | Phải có tín hiệu ở cả hai cổng mới có ngõ ra |
Tiết lưu một chiều là điểm hay gây nhầm. Mũi tên của van một chiều chỉ chiều khí đi tự do; chiều ngược lại phải qua tiết lưu. Lắp ngược van so với sơ đồ sẽ tiết lưu sai chiều và tốc độ xi lanh không đều ngay từ lần chạy thử, nên cần dò chiều mũi tên trên thân van với hướng khí xả ghi trên bản vẽ.
Ký hiệu xi lanh và cơ cấu chấp hành
Hai họ chính trên sơ đồ là xi lanh tác động đơn, tác động kép. Cả hai vẽ là hình chữ nhật dài, piston là nét dọc ngắn, cần piston kéo ra ngoài. Xi lanh tác động đơn chỉ có một cổng khí và lò xo vẽ trong buồng hồi; xi lanh tác động kép có hai cổng, hai buồng, không lò xo.
| Thiết bị | Mô tả ký hiệu khí nén | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| Xi lanh có giảm chấn | Khối nhỏ cạnh piston; thêm mũi tên chéo nếu chỉnh được | Giảm tốc cuối hành trình |
| Xi lanh hai đầu cần | Cần nhô ra cả hai phía | Lực hai chiều bằng nhau |
| Xi lanh có nam châm | Piston có dấu riêng (tùy hãng, phần mềm) | Gắn được cảm biến từ |
| Cơ cấu xoay | Nửa vòng tròn, hai tam giác | Xoay góc giới hạn |
| Motor khí | Vòng tròn, tam giác hướng vào tâm | Chuyển động quay liên tục |
| Giác hút chân không | Hình chuông, có cổng nối | Giữ vật bằng áp suất âm |
Ký hiệu khí nén của cơ cấu chấp hành không cho biết đường kính, hành trình hay lực; những số đó nằm trong danh mục vật tư kèm sơ đồ. Một ký hiệu khí nén của xi lanh kép có thể là xi lanh nhỏ vài chục niutơn hoặc xi lanh công nghiệp vài nghìn niutơn, nên khi đặt hàng cần tách phần ký hiệu khí nén và phần thông số.
Cách đọc một sơ đồ mạch khí nén
Sơ đồ mạch khí nén theo ISO 1219-2 thường đặt nguồn khí ở dưới, van điều khiển ở giữa, cơ cấu chấp hành ở trên, tín hiệu đi từ dưới lên. Thiết bị được đánh mã theo nhóm: 0Z là nguồn, 1A là xi lanh, 1V là van, 1S là cảm biến. Phiên bản cũ dùng số như 0.1, 1.0, 1.1, 1.2; cả hai cách đều còn gặp.
Ví dụ một mạch dùng ký hiệu khí nén cơ bản: máy nén, bình chứa, cụm FRL, một van 5/2 điện từ, hai van tiết lưu một chiều và một xi lanh tác động kép. Cách đọc theo thứ tự như sau.
- Bắt đầu từ nguồn. Khí từ máy nén vào bình chứa, qua FRL để lọc và điều áp. Áp sau điều áp là áp làm việc của cả mạch.
- Tìm cổng 1 của van 5/2 và xem van ở trạng thái nghỉ: lò xo đẩy ô nào về phía trước, khí đang đi từ 1 sang 2 hay 4.
- Theo dõi hai cổng ra. Cổng 4 nối buồng phía đáy piston (đẩy ra), cổng 2 nối buồng phía cần (kéo vào), nên ở trạng thái nghỉ 1 nối 2 và xi lanh thụt vào; mỗi cổng thường qua một van tiết lưu một chiều trước khi vào xi lanh.
- Kiểm tra chiều van một chiều. Với tiết lưu khí xả (meter-out), khí vào xi lanh đi tự do còn khí ra bị tiết lưu. Áp giữ lại ở buồng xả đóng vai trò đệm, giúp piston chạy đều khi tải thay đổi.
- Đọc tín hiệu điện. Cuộn Y1 nhận lệnh từ PLC. Có điện thì van đổi vị trí và xi lanh ra; mất điện, lò xo đưa van về.
- Đọc tín hiệu phản hồi. Hai cảm biến hành trình a0 và a1 gắn ở hai đầu xi lanh: a0 báo đã thụt vào, a1 báo đã ra hết, cả hai về PLC để quyết định bước tiếp theo.
Chuỗi chuyển động của mạch viết gọn là A+ rồi A−. Bước A+ kết thúc khi a1 sáng; lúc đó PLC ngắt Y1, lò xo đưa van về và xi lanh thụt vào cho đến khi a0 sáng trở lại.
Lỗi thường gặp khi đọc ký hiệu khí nén trên sơ đồ
- Nhầm đường pilot nét đứt với đường công tác nét liền, dẫn đến hiểu sai nguồn tín hiệu của van.
- Đọc trạng thái nghỉ như trạng thái đang chạy: lò xo hồi bên nào thì ô bên đó là vị trí nghỉ.
- Bịt nhầm hoặc lắp tiêu âm quá nhỏ ở cổng xả 3 và 5, khiến xi lanh xả chậm và chạy ì.
- Lắp ngược van một chiều trong tiết lưu một chiều vì không để ý chiều mũi tên.
Khi cần ký hiệu khí nén của một hãng cụ thể, hãy đối chiếu catalogue của hãng đó, vì một số hãng bổ sung ký hiệu khí nén riêng cho cụm khối van hay đầu nối nhanh mà ISO 1219-1 không có.
Viva hỗ trợ tư vấn chọn van đảo chiều, xi lanh và phụ kiện khí nén theo sơ đồ mạch cụ thể của khách; gửi sơ đồ hoặc thông số làm việc để được báo giá. Văn phòng Hà Nội: Số 20, Ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội.
Địa chỉ: Số 20 ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội
Phụ trách kinh doanh: Miss Hoa
Câu hỏi thường gặp về ký hiệu khí nén
Ký hiệu khí nén theo tiêu chuẩn nào?
Ký hiệu khí nén theo ISO 1219-1 cho hình vẽ thiết bị và ISO 1219-2 cho cách bố trí, đánh số trên sơ đồ mạch. Cổng van được đánh số theo ISO 5599: cổng 1 cấp, 2 và 4 ra, 3 và 5 xả. Nhiều nước còn ban hành tiêu chuẩn quốc gia tương đương.
Tam giác rỗng và tam giác đặc trên sơ đồ khác nhau thế nào?
Tam giác rỗng chỉ năng lượng là khí nén, tam giác đặc chỉ thủy lực. Thấy tam giác tô kín tức là sơ đồ thủy lực, nơi áp suất và vật liệu ống khác hẳn. Đây là cách nhanh nhất để biết bản vẽ thuộc loại nào trước khi đọc chi tiết.
Van 5/2 trong ký hiệu khí nén có nghĩa là gì?
Van 5/2 có năm cổng và hai vị trí, vẽ bằng hai ô vuông. Cổng 1 cấp khí, cổng 2 và 4 nối hai buồng xi lanh, cổng 3 và 5 xả. Mỗi vị trí nối 1 với 2 hoặc 1 với 4, buồng còn lại xả ra cổng xả tương ứng.
Làm sao biết van đang ở trạng thái nghỉ trên sơ đồ?
Quy tắc vẽ là mọi thiết bị ở trạng thái chưa tác động. Với van hồi lò xo, ô nằm cạnh ký hiệu lò xo là ô nghỉ, đường nối cổng ra ngoài được vẽ vào ô đó. Với van hai cuộn điện từ không lò xo, ô được nối đường ống trên bản vẽ là vị trí ban đầu do người thiết kế chọn.
Có cần học thuộc toàn bộ ký hiệu khí nén không?
Không cần. Phần lớn sơ đồ máy chỉ dùng vài chục ký hiệu khí nén: nguồn khí, FRL, van 3/2 và 5/2, các kiểu tác động, tiết lưu một chiều, xi lanh. Gặp ký hiệu lạ thì đối chiếu bảng ISO 1219-1 hoặc phụ lục catalogue của hãng, phần còn lại sẽ quen dần.
