Hydraulisches Magnetventil - Wie sie funktionieren

Ein hydraulisches Magnetventil wird zum Öffnen, Schließen oder Ändern der Richtung von Hydraulik verwendet. Sie steuern Aktoren wie Zylinder und Motoren in verschiedenen Branchen wie Fertigung, Luft- und Raumfahrt und Baugewerbe. Dieser Artikel untersucht die Bauform, Funktionsweise und Auswahlkriterien für 4/3- und 4/2-Wege hydraulische Magnetventile.

Inhaltsverzeichnis

• Aufbau eines hydraulischen Magnetventils
• Schaltfunktion eines 4/3-Wege-Hydraulikventils
• Bauform eines 4/2-Wege-Hydraulikventils
• Rastmechanismus
• Auswahlkriterien für hydraulische Magnetventile
• Industrielle Anwendungen
• FAQs

Aufbau eines hydraulischen Magnetventils

Hydraulische Wegeventile werden im Allgemeinen durch die Anzahl der Anschlüsse und Schaltstellungen dargestellt. Ein 4/3-Wege-Hydraulikventil hat beispielsweise vier Anschlüsse und drei Stellungen (Abbildung 2). Diese Ventile sind für Hochdruckanwendungen mit einem maximalen Druckbereich von bis zu 350 bar (5075 psi) ausgelegt, was sie für anspruchsvolle Umgebungen geeignet macht.

Die verschiedenen Komponenten sind:

• Schieber (Z): Dies ist eine zylindrische Komponente im Inneren des Ventils, die sich bewegt, um den Fluss der Hydraulikflüssigkeit zu lenken. Er hat Stege (Abschnitte mit größeren Durchmessern) und Nuten (kleinere Durchmesser). Die Stege blockieren den Fluss, während die Nuten ihn ermöglichen.
• Magnetspulen (X und Y): Die Magnetspulen befinden sich auf beiden Seiten des Ventils und bewegen den Schieber, wenn sie aktiviert werden. Wenn Magnetspule X aktiviert wird, zieht die elektromagnetische Kraft den Schieber nach links. Umgekehrt bewegt sich der Schieber nach rechts, wenn Magnetspule Y aktiviert wird. Diese Schieberbewegung öffnet, schließt oder ändert Anschlussverbindungen und verändert so die Flussrichtung.
• Anschlüsse (T, A, P, B): Hydraulikflüssigkeit tritt durch die Anschlüsse ein und aus.
  • Druckanschluss (P): Hier tritt die Hydraulikflüssigkeit unter Druck von der Pumpe in das Ventil ein. Er liefert die Flüssigkeit, die zu den Arbeitsanschlüssen geleitet wird.
  • Arbeitsanschlüsse (A und B): Diese Anschlüsse verbinden sich mit dem hydraulischen Aktor, Zylinder oder Motor. Je nach Schieberposition wird Flüssigkeit zu Anschluss A oder B geleitet, um Arbeit zu verrichten, wie z.B. das Ausfahren oder Einfahren eines Zylinders.
  • Rücklaufanschluss (T): Dieser Anschluss ermöglicht die Rückführung der Hydraulikflüssigkeit in den Behälter, nachdem sie durch das System geflossen ist. Er hilft, den Flüssigkeitskreislauf aufrechtzuerhalten und stellt sicher, dass überschüssige Flüssigkeit sicher zurückgeführt wird.

Tabelle 1: Einzelmagnetspule vs. Doppelmagnetspulen für Hydraulikventile

Kriterien	Einzelmagnetspule	Doppelmagnetspulen
Funktionalität	Einfache Ein/Aus-Steuerung; kehrt in Ausgangsposition zurück, wenn stromlos (federrückstellend)	Steuert zwei Positionen; bleibt in der letzten Position, wenn stromlos (bistabil)
Anwendungsanforderungen	Geeignet für Anwendungen, die eine Ausfallsicher-Position benötigen	Ideal für Anwendungen, die eine Positionshaltung bei Stromausfall erfordern
Komplexität des Steuerungssystems	Einfachere Verkabelung und Steuerungslogik	Komplexere Steuerungslogik für die Verwaltung von zwei Spulen
Kosten und Wartung	Im Allgemeinen günstiger und einfacher zu warten	Kann kostspieliger sein und mehr Wartung erfordern
Platz und Installation	Typischerweise kompakter, vorteilhaft für platzbeschränkte Installationen	Kann aufgrund der zusätzlichen Spule mehr Platz benötigen

Schaltfunktion eines 4/3-Wege-Hydraulikventils

Durch die Auswahl der entsprechenden Schieberposition steuert das 4/3-Wege-Ventil (Abbildung 1) effizient die Richtung und den Fluss der Hydraulikflüssigkeit und ermöglicht so einen präzisen Betrieb von Hydraulikmaschinen. Der Schieber im Inneren des Ventils kann in drei verschiedene Positionen verschoben werden, wobei jede den Strömungsweg der Flüssigkeit verändert:

• Position 1 (Abbildung 3, links): Wenn sich der Schieber nach rechts bewegt, verbindet sich Anschluss P mit Anschluss A, und Anschluss B verbindet sich mit Anschluss T. Diese Konfiguration leitet Flüssigkeit vom Druckanschluss zu einem Arbeitsanschluss, während der andere Arbeitsanschluss Flüssigkeit zum Behälter zurückführt.
• Position 2 (Abbildung 3, Mitte): In dieser geschlossenen Mittelstellung sind alle Anschlüsse blockiert. Dies stoppt den Flüssigkeitsfluss und ermöglicht dem System, den Druck ohne Bewegung aufrechtzuerhalten.
• Position 3 (Abbildung 3, rechts): Wenn der Schieber nach links verschoben wird, verbindet sich Anschluss P mit Anschluss B, und Anschluss A verbindet sich mit Anschluss T. Dies kehrt die Flussrichtung um, indem Flüssigkeit zum entgegengesetzten Arbeitsanschluss geleitet und Flüssigkeit vom anderen Anschluss zum Behälter zurückgeführt wird.

Funktionsprinzip

• Schaltfunktion 1 (Abbildung 3, Links): Die Aktivierung des Schiebers nach rechts verbindet den Druckanschluss (P) mit Arbeitsanschluss A und Arbeitsanschluss B mit dem Rücklaufanschluss (T). Diese Anordnung bewegt den Aktor in eine Richtung.
• Schaltfunktion 2 (Abbildung 3, Mitte): In der geschlossenen Mittelstellung sind alle Anschlüsse blockiert, was den Flüssigkeitsfluss stoppt und den Systemdruck aufrechterhält.
• Schaltfunktion 3 (Abbildung 3, Rechts): Die Verschiebung des Schiebers nach links verbindet den Druckanschluss (P) mit Arbeitsanschluss B und Arbeitsanschluss A mit dem Rücklaufanschluss (T). Dies kehrt die Bewegung des Aktors um.

Bauform eines 4/2-Wege-Hydraulikventils

Ein 4/2-Wege-Ventil hat vier Anschlüsse und zwei Stellungen. Diese Ventile können eine Einzelmagnetspulen- oder Doppelmagnetspulen-Bauform haben (Tabelle 1). Sie können in einer normalerweise offenen oder geschlossenen Position konfiguriert werden, wobei ein Federmechanismus sicherstellt, dass sie in ihren Ausgangszustand zurückkehren.

• Bei einem Einzelmagnetspulenventil verschiebt sich der Schieber bei Aktivierung und kehrt automatisch in seine Ausgangsposition zurück, sobald die Magnetspule stromlos geschaltet wird.
• Ein Doppelmagnetspulenventil ermöglicht es dem Schieber, sich zu verschieben, wenn eine Magnetspule aktiviert wird, und zurückzukehren, wenn die andere Magnetspule aktiviert wird.

Es ist entscheidend, sicherzustellen, dass zu jedem Zeitpunkt nur eine Magnetspule aktiviert ist, um die ordnungsgemäße Funktion aufrechtzuerhalten und potenzielle Probleme zu vermeiden.

Funktionsprinzip

Die verschiedenen Komponenten in einem 4/2-Wege-Hydraulikventil sind:

• Vier Anschlüsse: Das Ventil umfasst einen Druckanschluss (P), zwei Arbeitsanschlüsse (A und B) und einen Rücklaufanschluss (T). Diese Anschlüsse steuern den Fluss der Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Systems.
• Zwei Stellungen: Der Schieber im Inneren des Ventils kann in zwei verschiedene Positionen verschoben werden, wobei jede den Strömungsweg der Flüssigkeit verändert:
  • Position 1: In dieser Position verbindet sich der Druckanschluss (P) mit Arbeitsanschluss A, und Arbeitsanschluss B verbindet sich mit dem Rücklaufanschluss (T). Diese Konfiguration leitet Flüssigkeit vom Druckanschluss zu einem Arbeitsanschluss und ermöglicht dem Aktor, sich in eine Richtung zu bewegen.
  • Position 2: Wenn der Schieber in die andere Position verschoben wird, verbindet sich der Druckanschluss (P) mit Arbeitsanschluss B, und Arbeitsanschluss A verbindet sich mit dem Rücklaufanschluss (T). Dies kehrt die Flussrichtung um, indem Flüssigkeit zum entgegengesetzten Arbeitsanschluss geleitet wird und dem Aktor ermöglicht, sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen.

Rastmechanismus

Der Rastmechanismus hält den Schieber in Position, wenn das Hydraulikventil nicht aktiviert ist. Bei einem 2-Stellungs-Ventil kann die Raste den Schieber entweder in der offenen oder geschlossenen Position halten. Wenn das Ventil aktiviert wird, gibt die Raste den Schieber frei und ermöglicht ihm, in seine neutrale Position zurückzukehren.

Ähnlich kann bei einem 3-Stellungs-Ventil der Rastmechanismus den Schieber in jeder seiner drei möglichen Positionen halten. Dies ermöglicht es dem Ventil, einen bestimmten Zustand ohne kontinuierliche Stromversorgung aufrechtzuerhalten, was für die Energieeffizienz und die Aufrechterhaltung der Systemstabilität hilfreich sein kann.

Auswahlkriterien für hydraulische Magnetventile

Ventilanschlüsse und -stellungen

Bei der Wahl zwischen 4/3-Wege- und 4/2-Wege-Hydraulik-Magnetventilen sollten Sie Folgendes berücksichtigen:

• 4/3-Wege-Ventil: Ein 4/3-Wege-Ventil wird typischerweise für Anwendungen verwendet, die eine neutrale Position erfordern, in der der Aktor gehalten, schweben oder druckentlastet werden kann. Es ist ideal für komplexere Steuerungen, bei denen Zwischenpositionen benötigt werden.
• 4/2-Wege-Ventil: Ein 4/2-Wege-Ventil eignet sich für einfachere Anwendungen, bei denen der Aktor direkt zwischen zwei Zuständen wechseln muss, wie z.B. das Ausfahren und Einfahren eines Zylinders ohne Zwischenposition. Es ist ideal für einfache Ein/Aus-Steuerungen.

Tabelle 2: Häufige Schaltfunktionen von hydraulischen Magnetventilen

Schaltfunktion	Anwendungsanforderungen	Systemverhalten
Alle Anschlüsse offen	Druckausgleich oder Entlüftung	Ermöglicht freie Flüssigkeitszirkulation
Alle Anschlüsse geschlossen	Flüssigkeitsfluss stoppen, Druck aufrechterhalten	Das Sperrsystem verhindert Bewegung
P offen zu A, B offen zu T	Aktor in eine Richtung bewegen	Fährt Zylinder aus oder treibt Motor vorwärts
P offen zu R, A und B geschlossen	Systemdruck entlasten	Druckentlastung des Systems
Raste (Keine Ausgangsposition)	Position ohne Strom halten	Behält letzte Position bei, energieeffizient
P geschlossen, A und B offen zu T	Arbeitsanschlüsse entlüften, Druck isolieren	Ermöglicht Aktor zu schweben oder zu neutralisieren
P offen zu B, A offen zu T	Aktor in die entgegengesetzte Richtung bewegen	Fährt Zylinder ein oder kehrt Motor um

Material

Das Material des Hydraulikventils sollte mit den Eigenschaften des fließenden Mediums kompatibel sein.

• Gusseisen wird typischerweise für den Hydraulikventilkörper verwendet, da es eine hohe Festigkeit, Haltbarkeit und ausgezeichnete Verschleißfestigkeit gegenüber Hydraulikflüssigkeiten aufweist.
• NBR wird für Dichtungen und O-Ringe in Hydrauliksystemen verwendet, da es beständig gegen Öle und Kraftstoffe ist und eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist.

Lesen Sie unseren Leitfaden zur chemischen Beständigkeit für weitere Informationen zur Kompatibilität verschiedener Materialien mit verschiedenen Medien.

Anschlussgröße

Stellen Sie sicher, dass die Ventilgröße mit den Anschlussabmessungen der vorhandenen Komponenten übereinstimmt. Hydraulische Magnetventile sind typischerweise mit Anschlussgrößen von NG6 (D03) erhältlich, was eine Nennweite von 6 Millimetern anzeigt.

Schieberaktion

Die Schieberaktion wird durch die Funktionsweise der Anwendung bestimmt. Nach der Deaktivierung erfordern einige Anwendungen, dass der Schieber in seiner aktuellen Position bleibt, während andere eine Rückkehr in die Mittelstellung benötigen. "Aktivierte Flussrichtung" ist der Weg, den die Hydraulikflüssigkeit nimmt, wenn das Magnetventil aktiviert (bestromt) wird. Zum Beispiel für die aktivierte Flussrichtung "P offen zu A, B offen zu T":

• P offen zu A: Flüssigkeit fließt vom Druckanschluss (P) zum Arbeitsanschluss A und bewegt einen Aktor oder fährt einen Zylinder aus.
• B offen zu T: Flüssigkeit kehrt vom Arbeitsanschluss B zum Tank (T) zurück und schließt den Kreislauf.

Maximaler Druck und Temperatur

Das Ventil muss dem maximalen Druck und den minimalen und maximalen Temperaturanforderungen der Anwendung standhalten. Die Temperatur ist auch wichtig für die Bestimmung der Ventilkapazität, da sie die Viskosität und den Fluss der Flüssigkeit beeinflusst. Das Hydraulikventil ist für einen Temperaturbereich von -30 bis 80 °C (-22 bis 176 °F) und einen maximalen Druck von 350 bar (5075 psi) geeignet.

Durchflussrate

Die Durchflussanforderung der Anwendung hilft bei der Bestimmung der Ventilgröße. Um einen effizienten Betrieb aufrechtzuerhalten und Engpässe zu vermeiden, wählen Sie ein Ventil mit einer Durchflussratenkapazität, die den Anforderungen Ihres Systems entspricht oder diese leicht übertrifft. Ventile mit Durchflussraten von 60 - 80 l/min werden häufig verwendet.

Besondere Merkmale

• Handhilfsbetätigung: Ermöglicht den manuellen Betrieb des Ventils im Falle eines Stromausfalls oder zu Wartungszwecken und bietet Flexibilität und gewährleistet die Systemfunktionalität bei Bedarf.
• Energieeffizient (unter 9 VA): Konzipiert für einen niedrigen Stromverbrauch, typischerweise unter 9 Volt-Ampere (VA), was die Energiekosten reduziert und die Wärmeerzeugung minimiert und so die Gesamteffizienz des Systems verbessert.

Industrielle Anwendungen

Hydraulische Magnetventile werden in einer Vielzahl von Hydrauliksystemanwendungen eingesetzt. Häufige Anwendungen für Magnetventile sind:

• Wasserversorgungssysteme: Zur Steuerung von Wasserdurchfluss und -druck für eine effiziente Verteilung und Leckprävention.
• Turbinensysteme: Zur Regulierung der Hydraulikflüssigkeit, Anpassung der Turbinengeschwindigkeit und Leistungsabgabe zur Regulierung der Hydraulikflüssigkeit.
• Kraftstoff-/Benzinversorgungssysteme: Zur Steuerung des Kraftstoffflusses zu Motoren, um eine sichere und effiziente Lieferung zu gewährleisten.
• Abwasserbehandlungsanlagen: Zur Steuerung der Flüssigkeitsbewegung durch Behandlungsstufen für eine ordnungsgemäße Verarbeitung.
• Fertigungsanlagen: Zur Automatisierung der Hydraulikflüssigkeitsregulierung für präzisen Maschinenbetrieb.
• Automobilindustrie: Zur Steuerung von Motoren, Bremsen und Pumpen, um die Fahrzeugleistung und -sicherheit zu verbessern.
• Luft- und Raumfahrt- sowie Schifffahrtsindustrie: Zum Betrieb von Hydrauliksystemen wie Fahrwerken und Lenkungen.
• Baugewerbe: Zur Steuerung der Bewegung schwerer Maschinen für Aufgaben wie Heben und Graben.
• Landwirtschaftliche Sektoren: Zur effizienten Steuerung von Maschinen für Pflanzen, Ernten und Bewässerung.

FAQs

Was ist ein hydraulisches Magnetventil?

Ein hydraulisches Magnetventil ist ein magnetisch gesteuertes Wegeventil, das in einem Hydrauliksystem verwendet wird, um den Fluss von Hydraulikflüssigkeit zu öffnen, zu schließen oder die Richtung zu ändern.

Was ist ein Schieber?

Der Schieber ist eine zylindrische Komponente innerhalb des Ventils, die hilft, den Fluss in einem Hydraulik- oder Pneumatiksystem zu öffnen, zu schließen oder die Richtung zu ändern.

Was ist die Funktion eines hydraulischen Steuerventils?

Ein hydraulisches Steuerventil reguliert den Flüssigkeitsfluss und -druck in einem Hydrauliksystem und leitet die Flüssigkeit nach Bedarf in verschiedene Teile des Systems.

Wie verbessert eine Magnetspule den Betrieb einer Hydraulikpumpe?

Sie ermöglicht eine schnelle und präzise Steuerung des Flüssigkeitsflusses und verbessert so die Reaktionsfähigkeit und Effizienz des Hydrauliksystems.