Pneumatische Magnetventile
Abbildung 1: Pneumatische Magnetventile auf einem Verteiler.
Pneumatische Magnetventile nutzen elektromagnetische Kraft, um Druckluft in zahlreichen industriellen Anwendungen zu steuern. Sie bieten Konsistenz, schnelle Reaktion und eine vielseitige Bauform, was sie ideal für die Automatisierung macht. Ob in Montagelinien, bei der Materialhandhabung oder der Flüssigkeitsverteilung, diese Ventile sorgen für betriebliche Stabilität und reduzieren den Energieverbrauch, indem sie den Durchfluss zu pneumatischen Zylindern, Ventilen, Luftwerkzeugen und mehr präzise regulieren. Dieser Artikel behandelt ihre grundlegende Bauform, Funktionsprinzipien und die verschiedenen verfügbaren Typen.
Inhaltsverzeichnis
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Bauform und Funktionsprinzip
Die meisten pneumatischen Magnetventile haben einen Aluminiumkörper; einige haben einen Edelstahlkörper, Kunststoff oder eine Kombination aus Aluminium und Kunststoff. Diese Ventile haben in der Regel eine Schieberausführung (erfahren Sie mehr in unserem Artikel über Sitz- vs. Schieberventile), die durch einen gleitenden Schieber im Ventil funktioniert, der mehrere Dichtungen entlang seiner Länge hat. Durch das Hin- und Herschieben des Schiebers können verschiedene Anschlüsse verbunden oder geschlossen werden.
Eine absolut leckagefreie Abdichtung zu erreichen, ist bei der Schieberausführung sehr schwierig. Daher haben pneumatische Magnetventile immer eine sehr kleine (aber akzeptable) interne Leckage.
Das Bewegen des Schiebers erfordert wenig Kraft; der Luftdruck beeinflusst es kaum. Auch die Kraft der Feder in monostabilen Ventilen ist recht gering. Infolgedessen verbrauchen die Magnetspulen in der Regel wenig Energie. Da die meisten Ventile vorgesteuert sind, ist die erforderliche Kraft des Magneten noch geringer.
Vorsteuerung bedeutet, dass das Ventil Luftdruck zur Funktion nutzt, gesteuert durch einen Magneten. Das Ventil kann intern oder extern vorgesteuert sein.
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Intern vorgesteuerte Ventile:
- Nutzen den Eingangsdruck zur Betätigung des Ventils.
- Benötigen einen bestimmten Differenzdruck, typischerweise zwischen 0,1 - 1,5 bar, um zu funktionieren.
- Schalten nicht um, wenn der Druck zu niedrig ist, wenn der Magnet betätigt wird.
- Nicht geeignet für den Einsatz in Niederdrucksystemen oder Vakuumanwendungen.
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Extern vorgesteuerte Ventile:
- Verwenden einen separaten Kanal für die Vorsteuerung.
Abbildung 2: Schnittansicht eines 5/2-Wege-Magnetventils. Im Ventilkörper befindet sich ein beweglicher Schieber mit Dichtungen. Verschiedene Anschlüsse beidseitig des Ventilkörpers werden durch Verschieben des Schiebers von links nach rechts verbunden oder geschlossen.
Ist Luft das einzige Medium, das Sie verwenden können?
Manchmal fragen Ingenieure, ob ein pneumatisches Magnetventil für andere Medien wie Wasser oder Öl verwendet werden kann. Die kurze Antwort ist, dass es nicht empfohlen wird. Viele pneumatische Magnetventile sind intern vorgesteuert und entlüften eine minimale Menge Luft, die zur Betätigung des Ventils erforderlich ist. Eine kleine Luftleckage ist normalerweise in Ordnung, aber nicht für Wasser, Öl oder andere Medien.
Darüber hinaus sind die Ventilmaterialien für den Einsatz mit Luft optimiert. Üblicherweise besteht das Ventil aus Aluminiumteilen und NBR- oder HNBR-Dichtungen. Andere Medien als Luft könnten Korrosion oder andere chemische Reaktionen verursachen, die sich negativ auf die Lebensdauer des Ventils auswirken können.
Monostabile und bistabile Ventile
- Monostabiles Magnetventil: Ein monostabiles Ventil, auch als einfach wirkendes Magnetventil bekannt, wird durch eine Feder in seiner Ruheposition gehalten und schaltet bei Betätigung in seinen energetisierten Zustand; es kehrt in seine Ruheposition zurück, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird.
- Bistabiles Magnetventil: Ein bistabiles Ventil, auch als doppelt wirkendes pneumatisches Magnetventil bekannt, kann durch eine kurzzeitige Betätigung geschaltet werden und bleibt in seiner Position, nachdem die Betätigung endet; es hat typischerweise an beiden Enden einen Magneten, wobei jeder Magnet für das Schalten in einen einzelnen Zustand verantwortlich ist.
Ventiltypen
Pneumatischen Magnetventilen werden zwei Zahlen zugeordnet. Die erste Zahl zeigt, wie viele Anschlüsse das Ventil hat, und die zweite Zahl ist die Anzahl der Zustände.
Zum Beispiel hat ein 2/2-Wege-Ventil zwei Anschlüsse (Ein-/Ausgang) und zwei Zustände (offen/geschlossen). Ein 5/2-Wege-Ventil hat fünf Anschlüsse und zwei Zustände. Pneumatische Magnetventile haben in der Regel zwei, drei oder fünf Anschlüsse. Dieser Abschnitt erklärt jeden Typ detaillierter.
2/2-Wege pneumatisches Magnetventil
Das häufigste und einfachste Ventil ist das 2/2-Wege-Ventil. Es hat zwei Anschlüsse und zwei Zustände (offen und geschlossen) und wird auch als Einschaltventil bezeichnet. 2/2-Wege-Ventile, monostabil oder bistabil, werden verwendet, um periodisch die Luftzufuhr in der Pneumatik zu unterbrechen.
Bistabile 2/2-Wege-Ventile haben normalerweise einen Magneten und werden impulsgesteuert geschaltet. Diese Ventile werden auch als bistabil bezeichnet. Monostabile 2/2-Wege-Ventile können normal geschlossen (öffnet bei Betätigung) oder normal offen (schließt bei Betätigung) sein.
Die Mehrheit der 2/2-Wege-Magnetventile ist monostabil und normal geschlossen. Das Bild unten zeigt das Symbol für ein normal geschlossenes Ventil.
Abbildung 3: Schaltfunktion eines normal geschlossenen 2/2-Wege-Magnetventils
3/2-Wege pneumatisches Magnetventil
Ein 3/2-Wege-Ventil hat drei Anschlüsse und zwei Zustände. Es wird zum Beispiel verwendet, um einen einfach wirkenden Zylinder zu steuern. Das Ventil füllt den Zylinder und entlüftet ihn anschließend, um einen neuen Arbeitshub zu realisieren. Daher wäre ein Ventil mit zwei Anschlüssen nicht ausreichend. Ein dritter Anschluss ist für die Entlüftung erforderlich.
3/2-Wege-Ventile können monostabil oder bistabil sein. Wie 2/2-Wege-Ventile können monostabile 3/2-Wege-Ventile geschlossen oder offen sein. Das unten dargestellte pneumatische Magnetventil-Diagramm zeigt ein monostabiles 3/2-Wege normal geschlossenes Ventil.
Abbildung 4: Schaltfunktion eines normal geschlossenen 3/2-Wege-Magnetventils
5/2-Wege pneumatisches Magnetventil
Ein 5/2-Wege-Ventil hat fünf Anschlüsse und zwei Zustände. Es wird zum Beispiel verwendet, um doppelt wirkende Zylinder zu steuern, die zwei Ausgangsanschlüsse des Ventils benötigen. 5/2-Wege-Ventile können monostabil oder bistabil sein.
Abbildung 5: Schaltfunktion eines 5/2-Wege-Magnetventils
5/3-Wege-Ventil
5/3-Wege-Magnetventile haben drei Zustände. Der dritte Zustand wird verwendet, um einen doppelt wirkenden Zylinder in einer Zwischenposition zu stoppen. Diese Ventile sind monostabil und kehren in die Mittelstellung zurück, wenn die Magnete nicht erregt sind. Zwei Magnete werden verwendet, um das Ventil in die anderen beiden Zustände zu schalten.
5/3-Ventile sind in drei Varianten erhältlich: mit geschlossener Mittelstellung, entlüfteter Mittelstellung und druckbeaufschlagter Mittelstellung. Das Ventil mit geschlossener Mittelstellung wird durch das unten gezeigte Symbol dargestellt.
Abbildung 6: Schaltfunktion eines 5/3-Wege-Magnetventils mit geschlossener Mittelstellung
NAMUR-Standard
Viele pneumatische Magnetventile haben eine standardisierte Flansch-Bauform, die direkt an Geräte wie einen pneumatischen Antrieb montiert werden kann. Der gängigste Standard ist der NAMUR-Standard (VDI/VDE 3845), ein europäischer Standard, der eine standardisierte Schnittstelle zur direkten Montage von pneumatischen Magnetventilen an den Schwenkantrieb definiert. Dieser Standard wird weltweit angewendet. Die Ventile werden mit M5-Schrauben am Antrieb befestigt.
In den USA hergestellte Antriebe haben in der Regel #10-24 Gewinde. Das Ventil ist mit zwei O-Ringen ausgestattet, um die Anschlussverbindung zwischen Ventil und Antrieb abzudichten. Die Schnittstellenbauform ermöglicht die Montage des Ventils in zwei Positionen durch Drehung um 180 Grad. Dies ändert die Rotation des Antriebs in Bezug auf die Erregung des Steuerventils.
Abbildung 7 zeigt die Abmessungen für ein Ventil mit G1/4"- und G1/2"-Anschlüssen.
| T | A | B | M |
| G1/4" | 32 | 24 | M5 |
| G1/2" | 45 | 40 | M6 |
Abbildung 7: Maßzeichnung für den NAMUR-Standard-Flansch.
FAQs
Was ist ein pneumatisches Magnetventil?
Ein pneumatisches Magnetventil ist ein elektromechanisch betätigtes Ventil, das zur Steuerung des Luftstroms in pneumatischen Systemen verwendet wird.
Wie funktioniert ein pneumatisches Magnetventil?
Ein pneumatisches Magnetventil funktioniert, indem ein elektrischer Strom eine Magnetspule erregt, die einen Kolben bewegt, um das Ventil zu öffnen oder zu schließen.
Was ist ein 3/2-Wege-pneumatisches Magnetventil?
Ein 3/2-Wege-pneumatisches Magnetventil hat drei Anschlüsse und zwei Positionen und wird verwendet, um den Luftstrom zur Betätigung von Geräten wie Zylindern zu steuern.
Was ist ein 5/2-Wege-pneumatisches Magnetventil?
Ein 5/2-Wege-pneumatisches Magnetventil hat fünf Anschlüsse und zwei Positionen und wird typischerweise zur Steuerung von doppelt wirkenden Zylindern verwendet.
