Direktwirkendes Magnetventil

Magnetventile werden in verschiedenen Industriezweigen zur Steuerung des Durchflusses von Flüssigkeiten und Gasen eingesetzt. Ein direktwirkendes Magnetventil nutzt die von der erregten Spule erzeugte elektromagnetische Kraft zur Steuerung des Flüssigkeits- oder Gasflusses. Dieser Artikel befasst sich mit den Merkmalen, der Konstruktion sowie den Vor- und Nachteilen von direktwirkenden Magnetventilen und vergleicht sie mit anderen Ventiltypen:

• indirekt wirkende Magnetventile
• halbdirektwirkende Magnetventile

Lesen Sie in unserem Übersichtsartikel über Magnetventile über den Aufbau, die Funktionsweise und die Anwendungen von Magnetventilen.

Inhaltsübersicht

• Arbeitsweise
• Vorteile
• Benachteiligungen
• Vergleich mit anderen Ventiltypen
• Schlussfolgerung
• FAQ

Arbeitsweise

Bei einem normal geschlossenen, direktwirkenden Magnetventil übt die Feder (Abbildung 2, Bezeichnung D) eine Kraft auf den Stößel (Abbildung 2, Bezeichnung E) aus und zwingt ihn, die Öffnung mit der Dichtung (Abbildung 2, Bezeichnung F) zu verschließen. Wenn Strom an die Spule angelegt wird (Abbildung 2 mit der Bezeichnung A), erzeugt sie ein elektromagnetisches Feld. Dadurch bewegt sich der Kolben nach oben und überwindet die Federkraft, wodurch die Öffnung geöffnet wird und das Medium durchfließen kann. Ein stromlos offenes Ventil hat die gleichen Komponenten, funktioniert aber auf die entgegengesetzte Weise.

Vorteile

• Kein Mindestbetriebsdruck: Direktgesteuerte Magnetventile benötigen keinen Mindestbetriebsdruck oder Druckunterschied, um von 0 bar bis zum maximal zulässigen Druck eingesetzt werden zu können. Sie können auch in Unterdruckkreisen eingesetzt werden.
• Schnelles Anfahren: Im Vergleich zu vorgesteuerten Magnetventilen haben sie eine schnellere Anlaufgeschwindigkeit, da sie keine Druckdifferenz benötigen. Dies macht ihn besonders geeignet für Situationen, in denen ein schnelles Öffnen und Schließen erforderlich ist.
• Kompakt Direktwirkende Magnetventile haben von allen Magnetventiltypen die wenigsten beweglichen mechanischen Teile und sind in der Regel kleiner; daher können sie leicht in engen Räumen installiert werden. Sie werden in der Regel in Umgebungen mit kleinen Öffnungsdurchmessern, in der Regel weniger als 25 mm, eingesetzt.
• Geringere Kosten bei kleinen Größen: Direktwirkende Magnetventile sind einfacher aufgebaut und benötigen weniger Bauteile, was zu niedrigeren Herstellungskosten führt. Sie sind oft energieeffizienter, was sich im Laufe der Zeit in niedrigeren Betriebskosten niederschlägt. Bei Anwendungen mit hohen Durchflussraten kann es jedoch erforderlich sein, größere Magnete einzusetzen, was sowohl die Größe als auch die Kosten des Ventils erhöhen kann. Indirekt wirkende Magnetventile sind wirtschaftlich für höhere Durchflussraten. Berücksichtigen Sie die typische Durchflussmenge und den Systemdruck, um eine geeignete Wahl zwischen den Magnetventiltypen zu treffen.

Benachteiligungen

• Kleine Durchflussmengen und Anwendungen mit niedrigem Druck: Direktwirkende Magnetventile sind nicht ideal für Anwendungen mit hohen Durchflussraten oder Drücken. Diese Anwendungen erfordern eine große Düse und ein großes Magnetventil, was die Kosten drastisch erhöht. Daher werden direktgesteuerte Magnetventile in der Regel für Anwendungen mit kleinen Durchflussmengen gewählt.
• Hoher Stromverbrauch: Bei einem direktgesteuerten Magnetventil steuert das Magnetventil direkt die Bewegung der Ventilspindel. Diese Ventile benötigen eine kontinuierliche Stromversorgung, um die Position des Ventils beizubehalten. Der Stromverbrauch ist aufgrund der Größe des Magneten und der Stärke des Magnetfeldes, das zur Bewegung des Ventilkolbens erforderlich ist, relativ hoch.
  • Sobald jedoch der Stößel oder Anker angehoben und das Ventil geöffnet ist, kann der elektrische Strom auf einen niedrigeren Haltestrom reduziert werden, der gerade ausreicht, um das Ventil in der offenen Stellung zu halten.
• Begrenzte Lebensdauer der Spule: Die Spule kann bei einer Hochfrequenz-Stromversorgung leicht durchbrennen. Der Grund dafür ist, dass hochfrequente elektrische Signale in der Spule eine übermäßige Hitze erzeugen können, die zur Überhitzung und zum Durchbrennen der Spule führt. Die hochfrequenten elektrischen Signale können auch Spannungsspitzen erzeugen, die die Isolierung um die Spule herum beschädigen können, was zu Kurzschlüssen und anderen elektrischen Problemen führt.

Vergleich mit anderen Magnetventiltypen

Die Wahl des richtigen Magnetventiltyps hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab, z. B. von der Art des Mediums, der Durchflussmenge, dem Druck, der Temperatur und den Umgebungsbedingungen. Tabelle 1 fasst die verschiedenen Faktoren zusammen, die bei der Auswahl zwischen verschiedenen Magnetventiltypen zu berücksichtigen sind.

Magnetventil Typ	Drucktoleranz	Druckunterschied	Geschwindigkeit	Stromverbrauch	Lebensdauer der Spule	Durchflussmenge	Reinheit der Medien	Kosten
Direktes Handeln	Geeignet für Niederdruck, Null- und Unterdruck	Keine Druckdifferenz erforderlich	Schnell	Hoch (5-20 W)	Weniger	Niedrig, typischerweise ein Kv < 0,865	Sie können mehr Flüssigkeitsreste aufnehmen als indirekte oder halbdirekte Leitungen, aber ein Sieb ist dennoch empfehlenswert.	Niedrige Anfangskosten für Systeme mit geringem Durchsatz, Kosten steigen mit zunehmendem Durchsatz
Indirektes Handeln	Hochdruckanwendungen.	Mindestdruckdifferenz von 0,5 bar (7,3 psi)	Langsam	Niedrig (0,1-0,2 W)	Mittel	Hoch, typischerweise aKv > 2,6	Ablagerungen können die Membrane verstopfen. Die Verwendung eines Schmutzfängers kann den Gegendruck erhöhen und die Effizienz verringern.	Wirtschaftlich für Systeme mit großen Durchflussmengen
Semidirektes Handeln	Geeignet für niedrige und hohe Drücke	Keine Druckdifferenz erforderlich	Mittel	Niedrig	Hoch	Hoch, typischerweise ein Kv > 2,6	Ablagerungen können die Membrane verstopfen. Der Einbau eines Schmutzfängers vor dem Magnetventil kann Verstopfungen vermeiden.	Wirtschaftlich für Systeme mit großen Durchflussmengen

Tabelle 1: Vergleich zwischen direkt wirkenden, indirekt wirkenden und halbdirekt wirkenden Magnetventilen

Schlussfolgerung

Direktgesteuerte Magnetventile eignen sich für Anwendungen, bei denen das Ventil reaktionsschnell sein und schnelle Öffnungs- und Schließzeiten bieten muss. Sie werden häufig verwendet, wenn nur wenig Platz für den Einbau von Ventilen zur Verfügung steht.

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen direktgesteuerten und Pilotmagnetventilen?

Direktwirkende Magnetventile arbeiten ohne externe Druckquelle, während Pilotventile den Differenzdruck der Flüssigkeit zur Steuerung des Ventils nutzen. Direktwirkende Ventile sind schneller und energieeffizienter, während Pilotventile höhere Drücke und Durchflussmengen bewältigen können.