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

Magnetventile werden zum Verteilen oder Mischen von Flüssigkeiten verwendet. Um die einwandfreie Funktion eines Magnetventils zu gewährleisten, ist es gut, wenn das Wasser einen minimalen Anteil an Verunreinigungen enthält. Es ist daher ratsam, einen selbstreinigenden Filter an der Eintrittsstelle oder auf der Membran selbst zu installieren, um eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten, auch wenn das Wasser nicht ganz sauber ist. Eine regelmäßige Demontage zu Reinigungszwecken wird ebenfalls empfohlen.

Einer ihrer Vorteile ist, dass sie automatisch arbeiten, programmiert und aus der Ferne überwacht werden können. Sie sind nicht nur eine zuverlässige Lösung, sondern bieten auch schnelle und sichere Schaltmöglichkeiten. Magnetventile können sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom angesteuert werden.

Einige Ventile können auch bei fehlender Stromversorgung durch manuelle Betätigung bedient werden. Dadurch wird das Risiko vermieden, dass versehentlich Wasser verschüttet wird, zum Beispiel bei Wartungsarbeiten. In einigen Fällen kann das Vorhandensein eines Durchflussreglers nützlich sein, um abrupte Druckschwankungen und damit verbundene Schäden an den Leitungen zu vermeiden.

Es gibt verschiedene Kriterien für die Klassifizierung eines Magnetventils:

• Minimaler/maximaler Betriebsdruck;
• Art der Stromversorgung (DC oder AC);
• Anzahl der Eingänge und Ausgänge (Leitungsanordnung);
• Gleichgewichtszustand (monostabil oder bistabil).

Die interne Leitungsanordnung wird entsprechend dem System gewählt, in dem solche Magnetventile benötigt werden, während die Art der Versorgung davon abhängt, was das Magnetventil selbst steuern muss.

Der Druck ist ein essenzieller Parameter. Der maximal zulässige Druck muss mit der Aufgabe des Geräts übereinstimmen, sonst versagt das Ventil. Der Mindestdruck ist wichtig, um einen angemessenen Flüssigkeitsdurchfluss zu gewährleisten. Wenn der Druck der Flüssigkeit gleich oder niedriger als der Mindestdruck ist, funktioniert das Ventil nicht ordnungsgemäß und reduziert den Durchfluss oder behindert den Durchfluss.

Monostabile Magnetventile befinden sich im Gleichgewicht, wenn sie sich in der Ruhephase befinden, d. h., wenn sie nicht erregt sind, während sie erregt sind, wenn sie Strom erhalten.

Bistabile Magnetventile enthalten zwei Magnete mit jeweils einer unabhängigen Stromversorgung. In der zuletzt erreichten Phase befindet sich das Ventil in einer Gleichgewichtslage. Durch Bestromung des anderen Magneten wird das Ventil dazu gebracht, seine Stellung zu ändern. Werden die beiden Magnete jedoch gleichzeitig bestromt, bleibt die Stellung des Ventils unverändert.

Das Gehäuse des Magnetventils ist der Hauptteil, in dem sich die Anschlüsse, die verschiedenen Öffnungen und die Sitze befinden. Sie bestehen in der Regel aus thermoplastischen Werkstoffen, können aber je nach den zu erzielenden Eigenschaften auch aus anderen metallischen Werkstoffen hergestellt werden.

Der feste Kern hat die Aufgabe, den Durchfluss abzusperren, und besteht aus rostfreiem Stahl, während der Phasenverschiebungsring aus Kupfer besteht und, sobald er über den festen Kern gestülpt ist, die starken Vibrationen im Falle einer Wechselstromversorgung verhindert.

Das Führungsrohr dient der Führung des beweglichen Kerns und besteht vollständig aus Nylon. Der bewegliche Kern schließlich gleitet in der Hülse, sobald er von der Spule in Bewegung gesetzt wird, und ist aus magnetischem Edelstahl gefertigt.

In den Fällen, in denen die Magnetventile mit einer speziellen Servosteuerung ausgestattet sind, wird die Membran zum Öffnen und Schließen der Hauptöffnung mithilfe eines Pilotmagneten verwendet, der die Anordnung steuert.

Magnetventile werden beim Betrieb von Motoren mit elektronischer Kraftstoffeinspritzung verwendet. Sie werden von einem Steuergerät gesteuert, das in der Lage ist, sie in der Reihenfolge in der Zeit von einigen Millisekunden zu öffnen und zu schließen, damit der Kraftstoff zu den Zylindern fließt.

Magnetventile werden in allen Industriezweigen eingesetzt, z. B. in der Wasseraufbereitung, in der Heizungs- und Kältetechnik, bei der Herstellung von Haushaltsgeräten, in der Medizintechnik, in der Lebensmittelindustrie, in der Textilindustrie und in anderen industriellen Prozessen.

Magnetventile werden auch häufig für die automatische Bewässerung eingesetzt. Sie sind unerlässlich für die Steuerung der Wassermenge, die durch die Rohre des gesamten Systems fließt. Sie werden mit einer Programmiereinheit kombiniert, die die Bewässerungszyklen nach Wunsch einstellen kann. Die Magnetventile kommen den Landwirten zu Hilfe, die bei der Bewässerung eines Feldes das Ein- und Ausschalten von Hand vornehmen mussten und bei schlechtem Wetter oder weit entfernten Steuerungen lange brauchten, um die Gießkannen abzuschalten.

Die meisten Magnetventile sind nach dem Baukastensystem aufgebaut, d. h. sie bestehen aus austauschbaren Teilen. Die wichtigsten Teile sind:

• Das Ventilgehäuse: Es besteht aus den Eingangsanschlüssen, den Ventilsitzen und der Düse, die den Durchfluss steuert;
• Die Spule ist der Elektromagnet, der aus Kupferdrähten besteht und bei Belastung die Bewegung des Kolbens beeinflusst;
• Das Spulengehäuse: ist ein an einem Ende abgedichteter Nichteisenmetallzylinder, in dem sich der Kolben als Reaktion auf einen elektromagnetischen Impuls bewegt.

Diese Modularität ermöglicht eine einfache Wartung des Systems und den Austausch von Teilen (insbesondere von Spulen, die häufig ausfallen); weitere fortschrittliche Komponenten können beispielsweise verschiedene Klemmenanordnungen und DIN- (oder Schraub-) Stecker sein.

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.

Magnetventile sind ähnlich wie Wasserhähne, die den Durchfluss eines flüssigen oder gasförmigen Mediums regeln. Magnetventile werden hauptsächlich für hydraulische oder pneumatische Versorgungssysteme verwendet. Man findet sie in Bewässerungssystemen, Heizungen, Klimaanlagen, Geschirrspülern usw.

Nach dem Lesen der Unterschiede und des Zwecks der verschiedenen Magnetventile sind Sie vielleicht bereit, Ihre Wahl aus unserem Katalog zu treffen. Schauen Sie sich die verschiedenen Lösungen an, die wir anbieten können.