Verständnis von 5/2- und 4/2-Wege-Pneumatik-Magnetventilen

5/2-Wege- und 4/2-Wege-Pneumatik-Magnetventile leiten Druckluft zu verschiedenen pneumatischen Geräten, wie zum Beispiel Pneumatikzylindern. Der Hauptunterschied zwischen diesen Ventilen liegt in der Anzahl ihrer Anschlüsse und Schaltstellungen:

• Das 5/2-Wege-Pneumatik-Magnetventil hat fünf Anschlüsse und zwei Schaltstellungen.
• Das 4/2-Wege-Pneumatik-Magnetventil hat vier Anschlüsse und zwei Schaltstellungen.

Beide funktionieren ähnlich, um pneumatische Geräte wie doppelt wirkende Pneumatikzylinder zu steuern. Sie unterscheiden sich jedoch in der Handhabung der Abluft.

• Ein 5/2-Wege-Ventil leitet Luft in einen Zylinderanschluss, während es den anderen entlüftet. Der fünfte Anschluss ermöglicht mehr Kontrolle, indem er separate Entlüftungswege für jeden Zylinderanschluss zulässt.
• Ein 4/2-Wege-Ventil steuert ebenfalls Zuluft und Abluft, verwendet aber denselben Entlüftungsweg für beide Anschlüsse. Diese Konfiguration erfordert einen gleichen Abluftfluss in beide Richtungen.

Inhaltsverzeichnis

• Anschlussbezeichnungen
• Schaltfunktion
• Monostabil vs. bistabil
• Bauform
• Anwendungen
• Auswahlkriterien
• FAQs

Anschlussbezeichnungen

Hersteller verwenden möglicherweise unterschiedliche Anschlussbezeichnungssysteme, aber die Konzepte sind die gleichen. Abbildung 2 zeigt zwei gängige Standards: Zahlen (ISO 11727) und Buchstaben.

• 5/2-Wege Zahlen (A): Druckluftanschluss (1), Ausgangsanschlüsse (2, 4) und Entlüftungsanschlüsse (3, 5)
• 5/2-Wege Buchstaben (B): Druckluftanschluss (P), Ausgangsanschlüsse (A, B) und Entlüftungsanschlüsse (EA, EB).
• 4/2-Wege Zahlen (C): Druckluftanschluss (1), Ausgangsanschlüsse (2, 4) und Entlüftungsanschluss (3).
• 4/2-Wege Buchstaben (D): Druckluftanschluss (P), Ausgangsanschlüsse (A, B) und Entlüftungsanschluss (R).

Schaltfunktion

Die Schaltfunktion des Ventils beschreibt, welche Anschlüsse in jedem der Ventilzustände verbunden sind. Wenn das Ventil erregt wird, wechselt es von einem Zustand in den anderen, und im Fall von monostabilen Ventilen (siehe unten) bringt eine Feder das Ventil in seine Ausgangsposition zurück, wenn es nicht mehr erregt ist.

• 5/2 Zustand 1: Der Druckluftanschluss (1, P) ist mit Anschluss 2 (A) verbunden. Anschluss 4 (B) entlüftet durch Anschluss 5 (EB).
• 5/2 Zustand 2: Der Druckluftanschluss (1, P) ist mit Anschluss 4 (B) verbunden. Anschluss 2 (A) entlüftet durch Anschluss 3 (EA).
• 4/2 Zustand 1: Der Druckluftanschluss (1, P) ist mit Anschluss 2 (A) verbunden. Anschluss 4 (B) entlüftet durch Anschluss 3 (R).
• 4/2 Zustand 2: Der Druckluftanschluss (1, P) ist mit Anschluss 4 (B) verbunden. Anschluss 2 (A) entlüftet durch Anschluss 3 (R).

Monostabil vs. bistabil

Sowohl Fünf- als auch Vier-Wege-Luftventile können monostabil oder bistabil sein.

• Monostabil: Dieses Ventil hat eine Magnetspule. Wenn die Spule bestromt wird, bewegt sich der interne Schieber aus seiner Standardposition. Eine Feder bringt den Schieber in seine Ausgangsposition zurück, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Es wird eine kontinuierliche Stromversorgung benötigt, um den Schieber in der betätigten Position zu halten. (Siehe Abbildung 3: A & C)
• Bistabil: Dieses Ventil hat zwei Magnetspulen. Der Schieber bewegt sich in eine Position, wenn eine Spule erregt wird. Er bleibt in dieser Position, auch nachdem die Stromversorgung unterbrochen wurde. Um den Schieber zurückzubewegen, muss die andere Spule erregt werden. (Siehe Abbildung 3: B & D)

Bauform

5/2- und 4/2-Wege-Magnetventile gibt es in vielen Bauformen. Diese können sich in Baugröße, Material, Farbe, Anschlussart und mehr unterscheiden. Diese Vielfalt erfüllt die Anforderungen verschiedener Branchen, einschließlich Medizin, Lebensmittelverarbeitung und explosionsgefährdete Umgebungen.

Die meisten Ventile verwenden einen zentralen Zylinder mit einem beweglichen Kolben. Der Kolben hat Dichtungen entlang seiner Länge. Wenn sich der Kolben bewegt, verbinden oder blockieren die Dichtungen Anschlussöffnungen, um den Luftweg zu steuern.

Direkt und pilotgesteuert

Pneumatische Magnetventile können direkt oder pilotgesteuert (indirekt) betätigt werden:

• Direkt: Der magnetische Antrieb bewegt den Kolben direkt.
• Pilotgesteuert: Das Ventil nutzt den Eingangsdruck, um den Kolben zu bewegen. Ein kleiner interner pneumatischer Zylinder betätigt den Kolben. Der magnetische Antrieb des Ventils steuert das Füllen und Entleeren des Zylinders.

Handhilfsbetätigung

Sowohl 5/2- als auch 4/2-Ventile können eine Handhilfsbetätigung oder einen Verriegelungsmechanismus beinhalten. Die Verriegelung ist nützlich während der Wartung und hält das Ventil in einer Position, bis die Verriegelung gelöst wird. Diese Funktion:

• Ermöglicht das Testen des Systems ohne das Ventil mit Strom zu versorgen
• Hält Antriebe wie Zylinder und Greifer in Position
• Ermöglicht das manuelle Schalten des Ventils durch Drücken der Handhilfsbetätigung

Anschlussarten

Pneumatische Magnetventile bieten verschiedene Anschlussarten basierend auf den Ventilanforderungen. Einige Anschlüsse schützen vor Stromstößen oder beinhalten LEDs zur Anzeige des Stromstatus. Weitere Informationen zu Anschlüssen finden Sie im Übersichtsartikel zum DIN-Anschluss.

Anwendungen

4/2- und 5/2-Wege-Magnetventile können beide doppelt wirkende pneumatische Zylinder und pneumatische Antriebe betreiben, die eine Steuerung in beide Richtungen erfordern. Ein 5/2-Ventil kann jedoch mit seinem zusätzlichen Entlüftungsanschluss die Entlüftungsrate in beide Richtungen unabhängig steuern, während ein 4/2-Wege-Ventil für beide Richtungen die gleiche Entlüftungsrate verwenden muss.

Kontrolliertes Entlüften in beide Richtungen

• Hochgeschwindigkeitsanwendungen: Bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie Verpackung, Sortiersystemen oder Montagelinien ist die Geschwindigkeit der Betätigung entscheidend. Ein 5/2-Wege-Magnetventil mit getrennten Entlüftungswegen kann eine schnellere Entlüftung des Luftdrucks ermöglichen, was zu kürzeren Betätigungszeiten führt.
• Präzisionsanwendungen: Bei Anwendungen, die eine präzise Bewegungssteuerung erfordern, wie in der Robotik oder Präzisionsbearbeitung, können getrennte Entlüftungswege eine bessere Kontrolle der Betätigungsgeschwindigkeit in beide Richtungen bieten.
• Sicherheitskritische Anwendungen: Bei sicherheitskritischen Anwendungen, bei denen der Ausfall eines Teils schwerwiegende Folgen haben könnte, können getrennte Entlüftungswege Redundanz bieten. Wenn ein Entlüftungsweg ausfällt, kann der andere noch funktionieren.

Gleiche Entlüftung in beide Richtungen

• Anwendungen mit einfach wirkenden Zylindern: Bei Anwendungen mit einfach wirkenden Zylindern, bei denen eine Federrückstellung verwendet wird, ist ein gemeinsamer Entlüftungsweg (4-Wege-Luftventil) ausreichend, da die Rückstellbewegung nicht von der Abluft abhängig ist.
• Weniger geschwindigkeitskritische Anwendungen: Bei Anwendungen, bei denen die Betätigungsgeschwindigkeit nicht kritisch ist, kann ein gemeinsamer Entlüftungsweg verwendet werden. Dies könnte allgemeine pneumatische Systeme, Türöffner oder einfache mechanische Bewegungen umfassen.
• Kostensensitive Anwendungen: 4/2-Wege-Magnetventile können kostengünstiger sein als 5-Wege-Magnetventile. Wenn die Anwendung keine hohe Geschwindigkeit oder Präzision erfordert, könnte ein 4/2-Wege-Pneumatikventil kostengünstiger sein.

Auswahlkriterien

1. Anschlussgröße: Die Anschlussgrößen reichen von kleinen Größen wie 1/8 Zoll und M3 bis zu größeren Größen wie 1/2 Zoll und QS-8 und passen sich so verschiedenen Rohr- und Schlauchsystemen an.
2. Anschlussart: Diese Ventile bieten verschiedene Anschlussarten, einschließlich Flansch, Gewinde (NPT, BSPP-G), metrische Gewinde, NAMUR und Anschlussplatte.
3. Funktion: Die Ventile können für verschiedene Funktionen konfiguriert werden, wie z.B. normal geschlossen, bistabil, monostabil, Rastung, bistabil dominant und entlüftet.
4. Spannung: Sie unterstützen eine breite Palette von Spannungsoptionen, einschließlich 12 V DC, 24 V AC/DC, 110 V AC, 115 V AC, 230 V AC und 22 V DC, und bedienen damit verschiedene elektrische Systeme und Anforderungen.
5. Material: Hergestellt aus Materialien wie Aluminium, Edelstahl und verschiedenen Aluminiumlegierungen (einige eloxiert oder lackiert), bieten diese Ventile Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse.
6. Dichtungsmaterial: Dichtungsmaterialien wie NBR, FKM, HNBR, thermoplastisches Polyurethan und andere gewährleisten die Kompatibilität mit verschiedenen Medien und Betriebsbedingungen und bieten eine zuverlässige Dichtungsleistung.
   1. Hinweis: Lesen Sie unseren Leitfaden zur chemischen Beständigkeit von Materialien für weitere Informationen zu Gehäuse- und Dichtungsmaterialien.
7. Max. Druck: Die Ventile können maximale Drücke von 7 bis 12 bar (101,5 bis 174 psi) bewältigen, was sie für verschiedene industrielle Anwendungen mit unterschiedlichen Druckanforderungen geeignet macht.
8. Min. Druckdifferenz: Sie arbeiten effektiv mit minimalen Druckdifferenzen von -0,95 bis 3 bar (-13,78 bis 43,51 psi).
9. Ventilbohrung: Die Ventilbohrungsgrößen reichen von 1 bis 50 mm (0,039 bis 1,969 Zoll) und bieten Optionen für verschiedene Durchflusskapazitäten und Systemanforderungen.
10. Kv-Wert [m³/h]: Mit Kv-Werten von 0 bis 4 m³/h bieten diese Ventile eine präzise Durchflussregelung für verschiedene Anwendungen.
11. Min. Temperatur: Sie können bei Temperaturen bis zu -25 °C (-13 °F) betrieben werden, was sie für kalte Umgebungen geeignet macht.
12. Max. Temperatur: Die maximalen Betriebstemperaturen reichen von 40 bis 70 °C (104 °F bis 158 °F) und eignen sich für verschiedene thermische Bedingungen.
13. Schutzart (IP): IP-Schutzarten wie IP40, IP65 und IP67 geben den Grad des Schutzes gegen Staub und Wasser an und gewährleisten Zuverlässigkeit in verschiedenen Umgebungen.
14. Nennleistung [W]: Mit einer Nennleistungsaufnahme von 0 bis 5 Watt sind diese Ventile für einen energieeffizienten Betrieb ausgelegt.
15. Max. Steuerdruck: Der maximale Steuerdruck gilt für vorgesteuerte Ventile mit externer Vorsteuerung. Die maximalen Steuerdruckoptionen von 8 und 10 bar (116,03 bis 145,04 psi) ermöglichen eine präzise Steuerung in anspruchsvollen Anwendungen.
16. Min. Steuerdruck: Minimale Steuerdrücke von 0,5 bis 3 bar (7,25 bis 43,51 psi).
17. Max. Durchflussrate [l/min]: Die Ventile unterstützen maximale Durchflussraten von 80 bis 4500 l/min und eignen sich sowohl für Anwendungen mit niedrigem als auch mit hohem Durchfluss.
18. Zulassung: Zulassungen wie ATEX Zone 1 und 21, cULus, KC EMC, EU EMC und RCM Mark gewährleisten die Einhaltung von Sicherheits- und Regulierungsstandards.
19. Rückstellbetätigung: Zu den Rückstelloptionen gehören Federrückstellung, Luftfederrückstellung, mechanische Feder und pneumatische Feder.

FAQs

Was ist ein 5/2-Wege-Magnetventil?

Ein 5/2-Wege-Magnetventil hat fünf Anschlüsse und zwei Stellungen. Es kann zwischen zwei verschiedenen Zuständen umschalten, um den Luftstrom zu und die Abluft von beiden Luftanschlüssen eines pneumatischen Zylinders oder Aktuators zu steuern.

Was ist ein 4-Wege-Magnetventil?

Ein 4-Wege-2-Stellungs-Ventil hat vier Anschlüsse und zwei Positionen. Zwei Anschlüsse versorgen jeweils eine Seite eines doppelt wirkenden Magnetventils mit Luft, und der verbleibende Anschluss dient zur Abluft aus dem Zylinder.