Magnetventil

Magnetventile gibt es in verschieden Ausführungen für die verschiedensten Einsatzbereiche. Sie werden zum Absperren und Dosieren von flüssigen und gasförmigen Medien in Heizungs-, Kühl-, Solar- und Dampfanlagen, Trinkwasserversorgung, Wasseraufbereitung, Tankanlagen, Pneumatik und in vielen weiteren Anwendungen im allgemeinen Maschinen- und Armaturenbereich eingesetzt. In Hydrauliksystem werden die Ventile hauptsächlich für Start, Stop und Richtungsänderung der Flüssigkeit verwendet.

Magnetventile gibt es in vier verschiedenen Steuerungsarten:

• Bei dem direkt betätigten Ventil bewegt der Anker des Elektromagneten direkt den Ventilsitz und erzeugt den Ventilhub. Bei diesen Ventilen ist kein Differenzdruck zum Schalten notwendig.
• Indirekt betätigte bzw. servogesteuerte Ventile werden als Vorsteuerventil (Servoventil) eingesetzt. Der Ventilhub wird durch den Mediumsdruck realisiert. Es wird ein geringer Differenzdruck benötigt. Der mindestens notwendige Druck dafür wird als Mindestdruck angegeben. Bei dieser Steuerungsart können mit kleinen Magneten hohe Drücke bei großen Nennweiten gesteuert werden.
• Zwangsgesteuerte Magnetventile bzw. direkt betätigte Magnetventile werden als Vorsteuerventile eingesetzt. Hier ist der Anker zusätzlich mechanisch an die Membran gekoppelt. Der Ventilhub wird durch den Mediumsdruck und der Ankerkraft hergestellt. Ventile dieser Steuerungsart schalten von 0 bar an. Mit diesen Ventilen können auch mit kleineren Magneten höhere Drücke und größere Nennweiten betrieben werden.
• Bei den pneumatisch betätigten Wegeventile wird der Ventilhub durch einen pneumatischen Antrieb hergestellt. Die Ansteuerung erfolgt durch ein externes Pilotventil. Mit diesen Ventilen können hohe Temperaturen, große Drücke, verschmutzte Medien und aggressive Betriebsmittel gesteuert werden.

• 2/2-Wege Magnetventile haben 2 gesteuerte Anschlüsse und 2 Schaltstellungen (offen und geschlossen).
• 3/2-Wege Magnetventile haben 3 gesteuerte Anschlüsse und 2 Schaltstellungen. Sie werden zur Betätigung von einfachwirkenden Zylindern, zur Signalübertragung und zur Stellungsabfrage von Zylindern in pneumatischen Steuerungen eingesetzt.
• 4/2-Wege Magnetventile besitzen 4 gesteuerte Anschlüsse und 2 Schaltstellungen zur Steuerung eines doppelt wirkenden Zylinders.
• 4/3-Wege Magnetventile besitzen ebenfalls 4 gesteuerte Anschlüsse und 2 Schaltstellungen. Es ist zusätzlich mit einer Mittelstellungsposition ausgestattet.
• 5/2-Wege Magnetventile werden überwiegend zur Ansteuerung von doppeltwirkenden Zylindern eingesetzt. Diese Ventile haben 2 Arbeitsanschlüsse, einen Versorgungsluftanschluß und 2 Abluftöffnungen.
• 5/3-Wege Magnetventile ähneln in ihren Ventilfunktionen denen des 5/2-Wege Ventils, sind aber mit zusätzlich mit einer Mittelstellungsposition ausgestattet, die je nach Bedarf des Benutzers bestimmt werden kann.

Oftmals erreicht man mit einer Schwerkraftbremse oder einem Thermosiphon nicht die Unterbrechung der Schwerkraftwirkung in der Warmwasser- und Zirkulationsleitung. Hier kann der Einbau eines für Trinkwasser zugelassenem Magnetventil in der Zirkulationsleitung Abhilfe schaffen.

Magnetventile öffnen und schließen durch ein magnetisches Feld, das sich über einen Stromdurchfluss in einer Spule bildet. Die Magnetfeldlinien konzentrieren sich im Inneren der Spule. Der Magnetkreis um eine stromdurchflossene Spule ist bestrebt, seinen magnetischen Widerstand zu verringern und den Luftspalt zu schließen: Dadurch erhöht sich die Induktivität und in der Spule wird eine Spannung induziert, die die gleiche Polarität wie die Speisespannung hat. Beim Abschalten des Stromes können durch Selbstinduktion Überspannungen entstehen. Diese können zur Zerstörung des Schalters führen. Daher werden bei Gleichstrommagneten Schutzdioden, bei Wechselstrommagneten Varistoren eingesetzt.

Bei direktgesteuerten Ventilen wird die Magnetkraft direkt zum Öffnen oder Schließen des Ventilsitzes verwendet. Das Ventil ist durch Federkraft geschlossen (Ausführung NC/normally closed). Wird der Magnet mit Spannung beaufschlagt, hebt sich gegen die Federkraft der Anker vom Sitz. Da die magnetische Kraft größer sein muss als die Summe von Federkraft, dynamischem und statischem Druck, werden direktgesteuerte Ventile hauptsächlich bei kleinen Nennweiten und geringen Drücken eingesetzt.

Bei servogesteuerten Ventilen öffnet ein kleines, direktwirkendes Steuerventil eine Abbaubohrung, die größer ist als die Aufbaubohrung in der Ventileingangsseite. Durch die entstehende Druckdifferenz wird das Hauptventil dann vom Medium selbst betätigt. Um eine einwandfreie Funktion sicherzustellen, muss bei servogesteuerten Ventilen immer ein Differenzdruck vorhanden sein. Mit diesen Ventilen können größere Durchflussmengen bei höherem Druck erreicht werden, ohne die Leistungsaufnahme der Spule zu vergrößern.

Zwangsgesteuerte Ventile kombinieren die Vorteile der direktgesteurten und servogesteuerten Ventile. Der Unterschied zur Servosteuerung: Membrane und Kolben sind mit dem Anker verbunden. Bei geringem oder fehlendem Differenzdruck arbeitet das Ventil als direktgesteuertes Ventil. Bei anstehendem Differenzdruck arbeitet es überwiegend als servogesteurtes Ventil.

Wechselspannungsmagnet	Gleichspannungsmagnet
Stromaufnahme stark von Ankerstellung abhängig	Konstant hohe Stromaufnahme
Schnelleres Schalten	Längere Schaltzeit
Entstörglied empfehlenswert	Beim Abschalten Schutz des Schaltelementes notwendig (z.B. Freilaufdiode)
Geringe Abfallverzögerung	Große Abfallverzögerung bei Freilaufdiode
Spaltpol/Kurzschlusswindung zur Vermeidung von Brummgeräuschen erforderlich	Restluftspalt als Klebeschutz erforderlich
Schaltzeit nicht beeinflussbar	Schaltzeit durch Überspannung verringerbar