Was ist ein rastendes Magnetventil?

Magnetventile sind wichtige Komponenten für die Steuerung von Flüssigkeitsströmen. Herkömmliche Magnetventile verwenden einen elektrischen Strom, um eine Magnetkraft zu erzeugen, die den Aktuator bewegt und die Stößel und Spulen betätigt, die das Öffnen und Schließen der Ventile steuern. Dies bedeutet, dass ein konstanter Stromfluss erforderlich ist, um einen Standardmagneten in Betrieb zu halten. Allerdings benötigen nicht alle Magnetventile einen konstanten Stromfluss; ein rastendes Magnetventil arbeitet mit einem kleinen Dauermagneten, der oben auf dem Ventil angebracht ist. Aus diesem Grund benötigen sie weniger Energie als herkömmliche Magnetventile, was zu immensen Energieeinsparungen bei ihrem Betrieb führt.

Inhaltsübersicht

• Was verriegelnde Magnetventile bewirken
• Komponenten und Konstruktion des rastenden Magnetventils
• Funktionsweise rastender Magnetventile
• Arten von rastenden Magnetventilen
• Vorteile
• Benachteiligungen
• Anwendungsbeispiele
• FAQs

Was verriegelnde Magnetventile bewirken

Als bistabiles Magnetventil verwendet das selbsthaltende Magnetventil einen elektrischen Strom und einen Permanentmagneten, um Ventile zu öffnen und offen zu halten. Es funktioniert ähnlich wie das standardmäßige lineare Magnetventil, ist jedoch auf die Polarität des Stroms angewiesen, um die Leistung des Permanentmagneten zu erhöhen oder zu verringern. Einige rastende Magnetventile verwenden eine Feder oder eine andere Last, um die Rückstellkraft zum Schließen des Ventils zu erzeugen.

Wenn das rastende Magnetventil vollständig geöffnet oder geschlossen ist, verbraucht es keinen Strom und eignet sich daher für batteriebetriebene und strombegrenzte Anwendungen. Ein selbsthaltendes Magnetventil kann so lange geöffnet bleiben, bis eine elektrische Ladung mit entgegengesetzter Polarität angelegt wird. Er schließt sich innerhalb von Millisekunden, indem er die vom semi-permanenten Magneten gespeicherte Magnetkraft aufhebt. Der momentane Erregungsimpuls kann auch erhöht oder verringert werden, um die Öffnungsgeschwindigkeit zu beeinflussen.

Der Hub des Magneten kann zur Verbesserung der Effizienz optimiert werden. Selbsthaltende Magnetventile sind am effektivsten, wenn die Haltezeit in der offenen Position länger ist als die Bewegungszeit. Im Wesentlichen muss das Ventil den vollständig geöffneten/geschlossenen Zustand für eine lange Zeit halten.

Komponenten und Konstruktion des rastenden Magnetventils

Magnetventile mit Impulsverriegelung werden hauptsächlich durch Umpolung des Stroms betätigt. Dies geschieht auf zwei Arten:

• Zwei-Wege-Spulen-Design: Ein Zwei-Wege-Magnet hat einen Wicklungsdraht und einen weiteren Draht, der von der Stromquelle kommt und die Polarität des Stroms ändert.
• Drei-Wege-Spulen-Design: Ein dreifach verriegelndes Magnetventil ist ein Dreidraht-Magnetventil mit zwei gegenläufigen Wicklungen.

Der Strom wird selektiv an eine der Spulen angelegt, wodurch ein Stromfluss in eine Richtung erreicht wird. Die Stromzufuhr zur anderen Spule eines Dreiwege-Magnetventils mit Verriegelung bewirkt den Effekt der umgekehrten Polarität. Das selbsthaltende Magnetventil kann sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom betrieben werden, indem Ventilspulen hinzugefügt werden, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln.

Funktionsweise rastender Magnetventile

Ein Standard-Gleichstrommagnetventil mit Verriegelung besteht aus einer Spule, einem Stößel und einem Anschlag, in der Regel aus magnetischem Material. Wenn ein elektrischer Strom an die Spule angelegt wird, bildet sie einen Elektromagneten, der den Stößel an den Anschlag zieht. Durch diesen Vorgang wird der Kolben in eine offene Position gebracht und ermöglicht den Durchfluss von Flüssigkeiten.

Die Spulen müssen ständig mit Strom versorgt werden, um das Ventil in einer offenen Position zu halten. Es erfordert zunächst mehr Energie, den Kolben anzuheben und das Ventil zu öffnen, als es in der offenen Position zu halten.

Arten von rastenden Magnetventilen

Verriegelungsmagnete werden nach ihren magnetischen Eigenschaften unterschieden. Es gibt zwei Haupttypen: Dauermagnetmagnete und Restmagnete.

Magnetventil mit Permanentmagnet und Verriegelung

Magnetventile mit Dauermagnetverriegelung verwenden Dauermagnete (Abbildung 2, Kennzeichnung F). Diese Magnete helfen den Magneten (Abbildung 2, Kennzeichnung E), den Magneten in der ausgefahrenen Ein- oder Aus-Stellung zu halten. Der Dauermagnet erzeugt einen kleinen magnetischen Fluss, um den Anker (Abbildung 2, Bezeichnung A) an den festen Pol (Abbildung 2, Bezeichnung D) anzuziehen, wenn kein Strom anliegt. Wir können die Wirkung dieses Dauermagneten modulieren, indem wir die Stärke des elektromagnetischen Flusses aus der Magnetspule ändern, vor allem durch Änderung der Polarität des Stroms.

Das bistabile Magnetventil kann ohne nennenswerten Stromverbrauch ein- oder ausgeschaltet bleiben. In einigen Fällen, z. B. wenn keine Last auf den Anker einwirkt, können die Halte- und Rückholfunktionen mit einer Feder ausgeführt werden (Abbildung 2, Kennzeichnung C), wodurch der Energieverbrauch weiter gesenkt wird. Die Polarität und die Größe des Stroms beeinflussen die Größe des elektromagnetischen Flusses und seine Wirkung auf den Magneten. Der Magnet hält den Anker in Dauerkontakt, wenn der Stromfluss aufhört, und eine Umpolung hebt den Fluss auf und bringt den Anker wieder in die ausgefahrene Position.

Magnetventil mit Restmagnetverriegelung

Restmagnet-Verriegelungsmagnete arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie Permanentmagnet-Verriegelungsmagnete, allerdings mit einigen konstruktiven Unterschieden. Er hält die erweiterten Ein- und Aus-Stellungen stromlos aufrecht, jedoch ohne den Einsatz von Permanentmagneten. In der verriegelten Position gibt es keine Wärmeentwicklung oder elektrische Geräusche.

Restmagnetmagnete nutzen die Eigenschaft des Restmagnetismus der meisten Gleichstromaktoren, die durch spezielle interne Konstruktionsmerkmale verbessert wird. Dadurch wird die gesamte Magnetkraft erzeugt, die erforderlich ist, um beide Positionen zu halten. Ein Erregungsimpuls mit umgekehrter Polarität öffnet und schließt das Ventil. Der grundlegende Unterschied zu Dauermagneten besteht darin, dass man einen Restmagneten nach dem Entriegeln nicht mehr verriegeln kann wie einen Dauermagneten. Jemand kann es nur durch die Anwendung von elektrischem Strom verriegeln.

Vorteile

Die heutigen magnetisch rastenden Magnetventile werden nach umfangreichen Tests und spezifischen Industrie- und Umweltstandards qualifiziert. Aber das gilt auch für andere Arten von Magneten. Im Folgenden erfahren Sie, welche Vorteile der Einsatz von rastenden Magnetventilen für Sie hat.

Magnetisch verriegelt

Da impulsverriegelnde Magnetventile ihre Position auch ohne Stromzufuhr halten können, sind sie weniger anfällig für elektrische Störungen. Sie bieten außerdem schnelle Reaktionszeiten, da nur ein kurzer Impuls zum Öffnen oder Schließen des Ventils erforderlich ist. Dies sind kritische Attribute, wenn der Magnet Messungen oder Kalibrierungsszenarien durchführt.

Verlustleistung

Bei der Erzeugung eines elektromagnetischen Flusses kommt es bei Magnetspulen häufig zu einem Wärmestau. Mit Permanent- und Restmagneten umgehen die Haftmagnete die Wärmeabgabe. Dadurch eignen sie sich hervorragend für temperaturempfindliche Anwendungen, z. B. für fotochemische und chemische Reagenzien oder Blutprodukte.

Geringer Stromverbrauch

Der geringe Energiebedarf von selbsthaltenden Magneten macht sie ideal für Anwendungen, bei denen die Stromversorgung unbeständig oder begrenzt ist. Dadurch eignen sie sich auch hervorragend für batteriebetriebene Systeme, bei denen die Kontrolle des Stromverbrauchs ohne Beeinträchtigung der Effizienz entscheidend für die Lebensdauer der Batterie ist.

Kompakte Größe und Vielseitigkeit

Verriegelungsmagnete sind von Natur aus kleiner als Standardmagnete, da sie weniger Komponenten haben, wodurch sie leicht für verschiedene Anwendungen verpackt werden können.

Benachteiligungen

Selbsthaltende Magnete sind ungeeignet für Vorgänge, bei denen sie als ausfallsichere Vorrichtungen/Sicherheitsventile in Fällen wie Stromausfällen eingesetzt werden müssen. Sie wären nutzlos, wenn sie nicht mit Hilfe komplexer Antriebskreise mit Notstromversorgung betrieben würden.

Anwendungsbeispiele

Magnetventile mit Verriegelung sind universell einsetzbar, und jeder, der seinen Flüssigkeitsstrom steuern möchte, verwendet sie in irgendeiner Weise. Typische Anwendungsfälle sind:

• Türschlösser
• Industrielle Instrumentierungsausrüstung
• Mit Battey betriebene Durchflusssysteme
• Klimatisierungssysteme
• Industrielle Reinigungsgeräte

FAQs

Welchen Zweck erfüllt ein verriegelndes Magnetventil?

Ein selbsthaltendes Magnetventil kommt in Systemen zum Einsatz, die nur eine minimale Überwachung oder Fernsteuerung erfordern, da es eine eingestellte Position ohne ständige Stromzufuhr beibehalten kann.

Wie können Sie feststellen, ob Ihr magnetisch rastendes Magnetventil defekt ist?

Führen Sie eine Fehlersuche am bistabilen Magnetventil durch, wenn es sich nicht öffnet oder schließt, nur teilweise geöffnet ist, ein Summgeräusch erzeugt oder ein Leckproblem aufweist. Weitere Einzelheiten finden Sie in der Anleitung des Herstellers.

Welche Faktoren sollte ich vor dem Betrieb eines Gleichstrom-Magnetventils mit Verriegelung berücksichtigen?

Bei der Betätigung von rastenden Magnetventilen ist es wichtig, den richtigen Strom anzulegen. Ein niedriger Strom kann verhindern, dass sich das Ventil vollständig öffnet oder schließt, und der Betrieb mit zu hohen Spannungen führt zu extremer Hitzeentwicklung und damit zu vorzeitigem Verschleiß.