Alles, was Sie über Magnetventile wissen müssen

Ein Magnetventil ist ein elektromechanisch betätigtes Bauteil, mit dem die Durchflussmenge in flüssigen oder luftbetriebenen mechanischen Systemen gesteuert wird. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von der Flüssigkeitsregelung von Wasser und Öl bis hin zu Luft und Gasen. Magnetventile können als eine Art Hähne betrachtet werden, die aus einem Magneten (einer Spule zur Erzeugung eines Magnetfeldes) bestehen. Das Magnetfeld versetzt eine Membran in Bewegung, sodass sie den Durchgang des Fluids (in flüssiger oder gasförmiger Form) öffnet oder verschließt.

Interessant sind Magnetventile vor allem aufgrund der Einsatzmöglichkeit in der Automation. Da sie überall dort installiert und verwendet werden können, wo der Gas- oder Flüssigkeitsfluss automatisch gesteuert und überwacht werden muss, bedarf es nicht der ständigen Anwesenheit eines Technikers, der das Ventil manuell betätigt.

Um der großen Bandbreite verschiedener chemischer Flüssigkeiten und Gasen gerecht zu werden, existiert eine Vielzahl von speziellen Magnetventilen. Diese decken den Großteil der Industrie-, Produktions- und Laboranwendungen ab. Neben Magnetventilen für Wasser findet man auch spezielle Geräte, die auch härtesten Ansprüchen genügen müssen, darunter die Regelung von

• Druckluft,
• Dampf,
• Mineralöl,
• korrosiven Lösungen,
• brennbarem Gas.

Im weiteren Verlauf dieses Artikels werfen wir einen genauen Blick auf die verschiedenen Bauweisen und Anschlussmöglichkeiten.

Oftmals findet man Magnetventile auch in Haushaltsgeräten wie Geschirrspülern. Diese verwenden Magnetventile zur Steuerung des Wasserflusses während des Spülvorgangs. Auf ähnliche Weise regeln Waschmaschine die Wasserzufuhr oder auch die Aquastop-Funktion, die ein Überlaufen verhindert. Damit hören die Anwendungsmöglichkeiten noch lange nicht auf. Sie werden hauptsächlich für hydraulische oder pneumatische Versorgungssysteme verwendet, sowohl in der Industrie als auch im Haushalt. Man findet sie in allen Arten von Bewässerungssystemen (in der Landwirtschaft, aber auch in Autowaschanlagen, Schwimmbadentwässerungssystemen usw.), in Heizungs- und Kühlsystemen (einschließlich Klimaanlagen), Warmwassersystemen und Haushaltsgeräten wie Geschirrspülern und Waschmaschinen.

Magnetventile sind mittlerweile wichtiger Teil in einer Reihe von Gerätschaften, die den Durchfluss von Wasser oder anderen Medien auf die eine oder andere Weise regeln. Beispiele hierfür sind:

• HLK-Systeme
• Rasensprenger und Bewässerungsnetze
• Autowaschanlagen
• Entleerungs- und Nachfüllsteuerungen für Schwimmbecken
• Medizinische und zahnmedizinische Geräte
• Kälte- und Klimatechnik
• Paintballgewehre, Druckpumpen und andere Druckluftwerkzeuge
• Kalibrierungs- und Prüfstände

Bisher haben wir uns mit den einfachen Öffnern und Schließern beschäftigt. Einige Bauweisen ermöglichen sogar noch komplexere Steuerungen und ein präzises Flüssigkeits- und Gasmanagement. Es gibt zahlreiche Modelle von Magnetventilen; bei der Auswahl gilt es, die folgenden Anforderungen zu beachten:

• Durchflussmenge: Ein zu großes oder überdimensioniertes Ventil ist nicht kosteneffizient und birgt die Gefahr, dass Flüssigkeit verschwendet wird, während ein zu kleines oder unterdimensioniertes Ventil nicht in der Lage ist, einen ordnungsgemäßen Systembetrieb zu gewährleisten.
• Fluidkompatibilität: Es ist wichtig, immer das richtige Ventil für das Fluid zu wählen, mit dem es arbeiten muss (Wasser, Luft, Dampf, Öle, Kraftstoff oder ein anderes Medium).
• Druck: Der Druck muss für eine optimale Leistung auf die Systemanforderungen abgestimmt sein.
• Temperatur
• Montageart

Die zwei wichtigsten Arten von Magnetventilen im Überblick:

Zwei-Wege-Magnetventile

Diese Variante mit zwei Anschlüssen gehört zu den einfachsten Wegeventilen. Im Wesentlichen steuern sie einfach einen Einlass- und einen Auslassanschluss und dienen dazu, das Ventil jedes Mal zu öffnen oder zu schließen, wenn sie ein elektrisches Aktivierungssignal empfangen. 2/2-Wege-Magnetventile werden daher manchmal auch einfach als „Absperr“-Magnetventile bezeichnet. Sie sind in den beiden Varianten „stromlos geöffnet“ und „stromlos geschlossen“ erhältlich (s.o.); welche Bauweise sich am besten eignet, hängt davon ab, ob der Mediendurchlass unter normalen Umständen eingeschränkt oder freigegeben werden soll.

3/2-Magnetventile verfügen über drei Eingangs-/Ausgangsanschlüsse und zwei Ventildichtungen, von denen in Ruhestellung eine immer geöffnet und eine immer geschlossen ist. Als Reaktion auf ein elektrisches Eingangssignal wird der offene/geschlossene Zustand dieser beiden Anschlüsse umgekehrt, sodass verschiedene Ventilbetätigungen gesteuert werden können. Somit kann der Fluss nach Bedarf zwischen Kanälen entsprechend der Art und Weise umgeleitet werden, in der die Anschlussverbindungen innerhalb des größeren Rohrleitungssystems eingerichtet und angeschlossen wurden.

Neben den oben genannten Haupttypen von Magnetventilen gibt es natürlich noch einige weitere, die noch mehr Anschlüsse bieten. Doch schon diese beiden Formen sind in der Lage, eine Vielzahl spezifischer Betätigungsarten und Funktionen auszuführen. Werfen wir nun einen Blick auf die Steuerungsmöglichkeiten für Magnetventile!

Direktgesteuerte Magnetventile

Bei direktwirkenden Magnetventilen wirkt das Magnetfeld der Spule direkt auf den Ventildichtungskolben oder -anker. Daher hängt die Fähigkeit des Ventils, den Fluss einzuschränken oder freizugeben von der Nennleistung (d. h. der physikalischen Stärke) des Bauteils ab.

Vorgesteuerte Magnetventile

Bei vorgesteuerten Magnetventilen wird das Öffnen oder Schließen des Ventils durch den Druck des Mediums selber ausgelöst. Dies geschieht über den Druckausgleich auf beiden Seiten des Betätigungselements. Dabei handelt es sich in vorgesteuerten Systemen oft um eine Membran.

Vorgesteuerte Magnetventile können entweder „intern vorgesteuert“ oder „extern vorgesteuert“ sein. Intern vorgesteuerte Magnetventile werden meist für Systeme mit höherem Druck verwendet, die normalerweise in größeren Rohrleitungskonfigurationen zu finden sind, bei denen Druckunterschiede zwischen breiteren Öffnungen den Großteil der Arbeit des Öffnens oder Schließens des Ventils ausmachen.

Extern vorgesteuerte Magnetventile setzen auf zusätzliche Komponenten, z. B. eine Feder oder einen Anker, um das Ventil/die Membran in die gewünschte Richtung zu schieben oder zu ziehen, wobei sie in Verbindung mit den normalerweise geringeren Druckunterschieden arbeiten, die in kleineren Rohrleitungen und Öffnungen häufig auftreten.

Verwendung mit Timern

Durch den Einsatz bestimmter Komponenten wie Zeitschaltuhren oder Mikrocontrollern wird der Grundmechanismus von Magnetventilen um eine Reihe komplexer und reaktionsschneller Funktionen erweitert. Somit handelt es sich um wichtige Ergänzungen für die übrigen Steuerungsmöglichkeiten. Dazu gehören zum Beispiel das Ändern des Proportionalstroms oder eine Druckregelung durch die Steuerung der Eingangssignalstärken.

In der Industrie wie auch in Haushaltsgeräten hängt die Auswahl des richtigen Ventils auch vom zu transportierenden Medium ab. Einige der Gebräuchlichsten haben wir für Sie in einer Übersicht zusammengefasst:

• Wasserventile bestehen meist aus korrosionsfreiem Messing und werden beispielsweise in Wasseraufbereitungsanlagen oder in der Gebäudetechnik eingesetzt.
• Gas-Magnetventile sind oftmals wichtiger Bestandteil in Verbrennungsanlagen, u.a. in der Heiz-, Lüftungs- und Klimatechnik.
• Luft-Magnetventile werden in pneumatischen Maschinen eingesetzt, z.B. in automatischen Türen.
• Öl-Magnetventile findet man häufig in Feuerungsanlagen, wo sie zur Ölbrennersteuerung gebraucht werden. Sie werden aus Polyamid oder anderen ölbeständigen Materialien gefertigt.

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Unter der Vielzahl von Modellen verschiedenster Hersteller auf der ganzen Welt findet sich immer der passende Ventiltyp für den von Ihnen vorgesehenen Zweck. Achten Sie bei der Auswahl eines Magnetventiltyps für den Einbau in eine bestimmte Rohrleitung oder ein bestimmtes Durchflusssystem immer auf folgende Spezifikationen:

• Durchflussmenge - Das richtige Ventil für die erforderliche Durchflussmenge eines Systems kann dazu beitragen, Kosten zu sparen – das falsche hingegen kann leicht zu einem unerwünschten Mehrverbrauch von Medien führen.
• Medienkompatibilität - Für aggressive Medien wie Laugen benötigen Sie Ventile, die aus entsprechend beständigen Werkstoffen bestehen. Ebenso müssen Wasserventile aus korrosionsfreiem Material wie Messing bestehen.
• Druck - Der Betriebsdruck ist einer der größten Einflüsse auf die Gesamtdurchflussmenge eines bestimmten Ventils und hat direkte Auswirkungen auf die Gesamtleistung Ihrer Anlage.
• Temperatur - Jedes Magnetventil ist für eine Maximal- und Minimaltemperatur ausgerichtet.
• Anschluss oder Montageart

Achten Sie vor allem auf die von den Herstellern angegebenen Grenzwerte für jedes der oben genannten Kriterien. So können Sie sicherstellen, dass die von Ihnen vorgesehenen Betriebsparameter in jedem Fall innerhalb der angegebenen Werte liegen.

Was tun, wenn keines der vorgefundenen Magnetventile passt?

In diesem Falle steht eine Reihe von Adaptern und Trägern zur Auswahl, mit deren Hilfe Sie ihr Ventil auf die von Ihnen verwendete Rohrleitung anpassen können. Dazu gehören:

• Kompressionsverschraubungen für Gas- oder Wasserleitungen,
• Steckmontage- oder Schachtelverschraubungen für Schläuche,
• PVC-Fittings für PVC-Leerrohre,
• Verschiedene Adaptertypen wie Buchsen, Reduzierbuchsen und Nippel.

Was gibt es noch bei der Auswahl von Magnetventilen zu berücksichtigen?

Für Magnetventile für fluide Medien sind neben den oben genannten Werten noch folgende relevant:

• Nenndurchflussleistung des Ventils,
• Durchflussmenge (oftmals angegeben in Volumen pro Minute),
• Ein- und Auslassdruck,
• Druckabfall am Ventil,
• Spezifisches Gewicht der betreffenden Flüssigkeit.

Folgende Eigenschaften sind ausschlaggebend für die Installation von Gas-Magnetventilen:

• die Gastemperaturen in verschiedenen Abschnitten der Rohrleitung,
• die wechselnden Durchflussmengen in Kubikmeter pro Stunde,
• die daraus resultierenden Absolutdrücke an den Einlass- und Auslassanschlüssen.