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Ratgeber

Magnetventile » Steuerung von Produktionsprozessen

Ventile gehören zweifellos zu den wichtigsten Komponenten in der Steuerung von Produktionsprozessen. Sie sorgen dafür, dass Flüssigkeiten oder Gase zur richtigen Zeit in richtiger Menge am richtigen Ort zur Verfügung stehen. Neben hydraulischen und pneumatischen Typen sind vor allem Magnetventile sehr beliebt. Sie erfordern kein Arbeitsmedium wie Hydrauliköl oder Luft, sondern arbeiten mit elektrischem Strom und Magnetfeldern. Wie sie funktionieren, welche Typen und Bauformen es gibt und worauf bei der Beschaffung zu achten ist, erfahren Sie in unserem Ratgeber.



Was sind Magnetventile?

Ein Magnetventil ist ein elektromechanisches Gerät zur Steuerung des Flüssigkeits- oder Gasflusses. Die Aktivierung erfolgt durch einen Elektromagneten mit beweglichem Anker, dem Stößel. Je nach Ausführung öffnet oder schließt der Stößel den Durchgang. Wird der elektrische Strom zur Spule unterbrochen, kehrt das Elektro-Magnetventil in seinen vorherigen Zustand zurück.

Der gängigste Typ mit der Bezeichnung 2/2-Wege besitzt zwei Anschlüsse: einen Einlass- und einen Auslassanschluss. Es gibt aber auch Konstruktionen mit drei oder mehr Anschlüssen. Grundsätzlich gilt: Zwischen der Steuerung und dem durchfließenden Medium existiert kein direkter Kontakt



Funktion von Magnetventilen

Ein Magnetventil besteht aus zwei Hauptteilen: dem eigentlichen Ventilmechanismus und der Magnetspule. Die Spule dient der Umsetzung elektrischer Energie in mechanische Energie, was zu einem Schließen oder Öffnen führt. Eine Feder ist nötig, um das Ventil geschlossen beziehungsweise geöffnet zu halten, wenn es nicht aktiviert ist.

Monostabile Magnetventile benötigen zum Schalten ein kontinuierliches Steuersignal. Fällt dieses Steuersignal aus, schaltet das Ventil durch die Rückstellkraft der Feder in seine Ruhestellung.

Bistabile Modelle lassen sich dagegen durch ein kurzes Steuersignal dauerhaft umschalten. Ohne Signal verbleibt das Bauelement in seiner Stellung, durch ein weiteres Steuersignal schaltet es wieder um. Für jede Stellung ist somit eine eigene Steuerung erforderlich.



Typen und Bauformen von Magnetventilen

Es gibt vier Technologien: direktgesteuerte, vorgesteuerte, zwangsgesteuerte und druckgesteuerte Typen. Jedes dieser Magnetventile funktioniert auf leicht unterschiedliche Weise und ist für verschiedene Anwendungen geeignet.

Direktgesteuerte Magnetventile

Direktgesteuerte Magnetventile benötigen keinen Differenzdruck, um in ihrer Ruhestellung zu bleiben. Sie sind robuste Ventile, die sowohl in einer Prozessleitung zur einfachen Absperrung, als auch zu Sicherheitszwecken eingesetzt werden können.

Zwangsgesteuerte Magnetventile

Zwangsgesteuerte Magnetventile sind eine Kombination aus den direktgesteuerten und vorgesteuerten Bauformen. Sie benötigen zur Funktion keine Unterstützung durch einen Differenzdruck.
 

Vorgesteuerte Magnetventile

Vorgesteuerte Magnetventile benötigen einen Differenzdruck über den Ein- und Auslass, damit sie in ihrer Ruhestellung bleiben können. Sie sind am besten geeignet, wenn die Druckwerte innerhalb der im Datenblatt des Modells angegebenen Parametern liegen.

Druckgesteuerte Magnetventile 

Druckgesteuerte Magnetventile werden überwiegend bei Anwendungen mit extrem hohen Drücken eingesetzt, bei denen keines der vorher genannten Ventile den erhöhten Druck bewältigen kann. Dieses Ventil enthält eine größere und leistungsfähigere Spule zum Öffnen und Schließen der Ventilöffnung.


Magnetventile lassen sich auch nach der Anzahl ihrer Anschlüsse unterscheiden. Bei Zwei-Wege-Ventilen wird jeder der beiden Anschlüsse einzeln verwendet, um den Durchfluss zu ermöglichen und gleichzeitig zu schließen.

2/2-Wege-Magnetventile

2/2-Wege-Magnetventile lassen sich in ihrer Funktionsweise als normal geschlossen oder normal offen spezifizieren. Ist das Ventil geöffnet, bleibt es in diesem Zustand, bis ein Strom zum Schließen angelegt wird. Bei erneuter Stromzufuhr öffnet sich der Ventilverschluss automatisch wieder. Im Allgemeinen sind geschlossene Magnetventile gebräuchlich, die in umgekehrter Weise arbeiten und geschlossen bleiben, bis die Stromzufuhr sie öffnet.

3/2-Wege-Magnetventile 

3/2-Wege-Magnetventile besitzen drei Anschlüsse und sind oft dort zu finden, wo ein nachlassender und ein alternativer Druck für den Betrieb benötigt werden, wie beispielsweise bei Geschirrspülern und Kaffeemaschinen.



 

4/2-Wege-Magnetventile

4/2-Wege-Magnetventile sind Ventile mit vier und manchmal auch mehr Anschlüssen. Sie werden im Allgemeinen mit einem doppelt wirkenden Antrieb oder Zylinder verwendet. Bei diesen Ventilen ist die Hälfte der Anschlüsse für den Abgasdruck und die andere Hälfte für den Versorgungsdruck wirksam. Es gibt sie als normal offen, normal geschlossen oder universal.
 



Anwendungsbereiche für Magnetventile

Magnetventile sind in großer Zahl in hydraulischen und pneumatischen Systemen zur Steuerung größerer Industrieventile oder Zylinder zu finden. In automatischen Bewässerungsregnern mit automatisierter Steuerung sind sie ebenso im Einsatz wie in Geschirrspülern und Haushaltswaschmaschinen. Dort steuern sie in der Regel den Wassereinlass. In industriellen Anwendungen dienen sie zur allgemeinen Ein- und Ausschaltsteuerung, zum Beispiel in Regelkreisen, Prozesssteuerungssystemen, Kalibrier- und Prüfständen sowie in verschiedenen Anwendungen bei der Geräteherstellung.



Auswahlkriterien für die Beschaffung

Zu den wichtigsten Parametern der Auswahl gehören die Betriebsspannung, das Anschlussmaß, die Anzahl der Wege, der Betriebsdruck, die Art des Mediums, die Medientemperatur, das Dichtungs- und Gehäusematerial sowie die Nennweite.

Betriebsspannung

Sie reicht von 9 bis 230 Volt, wobei zahlreiche Typen sowohl für Gleich- als auch für Wechselspannung ausgelegt sind.


Anschlussmaß

Die gängigste Größe ist das Viertel-Zoll-Gewinde, abgekürzt G ¼.


Wege

Die Anzahl der Anschlüsse hängt vom Verwendungszweck ab, die Skala reicht üblicherweise von 2/2-Wege bis 5/2-Wege. Der erste Wert bezeichnet die Anzahl der Leitungsanschlüsse, der zweite die Anzahl der Schaltstellungen.


Betriebsdruck

Unterschieden wird hier in minimalem Druck und maximalem Druck, jeweils in bar. Der minimale Druck liegt meist bei 0 bis 3 bar, der maximale bei 8 bis 16 bar.


Medien

Die für Magnetventile am häufigsten verwendeten Medien sind Gase und Wasser.


Medientemperatur

Auch bei der Medientemperatur wird zwischen minimalen und maximalen Werten unterschieden. Die Untergrenze beträgt häufig minus 30 Grad Celsius, die Obergrenze kann bis zu 120 Grad Celsius reichen, wobei die weitaus meisten Ventile für 80 Grad Celsius ausgelegt sind.


Dichtungs- und Gehäusematerial

Die Dichtungsmaterialien müssen unbedingt an das Medium angepasst sein, da ansonsten Leckagen nicht ausgeschlossen sind. Ein typisches Material ist Fluor-Kautschuk, abgekürzt FKM, mit hoher Temperatur- und Chemikalienfestigkeit. FKM ist allerdings nicht beständig unter anderem bei heißem Wasser oder bei bestimmten organischen Säuren. Gummi-Gewebe-Werkstoffe oder NBR bieten eine hohe Verschleißfestigkeit, sie sind weitgehend temperaturresistent und druckfest. Gängiges Dichtungsmaterial ist außerdem Polyurethan oder PUR in einer besonders für Dichtungszwecke angepassten Struktur.

Hinsichtlich des Gehäusematerials dominieren Ventile aus Aluminium, Edelstahl, Messing und Polyamid. Messing ist besonders im Bereich der Trinkwasserversorgung ein beliebtes Gehäusematerial, da es im Allgemeinen den Anforderungen der europäischen Trinkwasserverordnung entspricht.


Nennweite

Gängige Magnetventile bieten eine Nennweite von 6 oder 9 Millimeter, erhältlich sind aber auch Bauformen mit 8 Millimeter.