Dieses Bauteil ist am geschlossenen Ende des Kernrohrs angebracht, was den magnetischen Fluss zusätzlich verbessert. Das Material ist ein weichmagnetisches Metall.
Arten der Funktionsweise von Magnetventilen
Magnetventile werden nach ihrer Betätigungsart sowie der Anzahl und Richtung der Durchflusswege beschrieben. Dieses Kapitel behandelt die Betätigungsart, d. h. direktwirkende, intern vorgesteuerte und extern vorgesteuerte Ventile.
Direkt wirkend
Bei diesem Magnetventiltyp steigt der statische Druck mit zunehmender Öffnungsgröße. Der erhöhte statische Druck erfordert eine stärkere Magnetwirkung und somit ein stärkeres Magnetfeld. Das bedeutet, dass bei gleichem Flüssigkeitsdruck größere Durchflussmengen größere Magnetspulen benötigen. Flüssigkeitsdruck und Durchflussmenge sind dann direkt proportional zur erforderlichen Größe der Magnetspule. Dieser Magnetventiltyp wird üblicherweise für Anwendungen mit geringen Durchflussmengen und Betriebsdrücken eingesetzt.
Direktwirkendes Magnetventil
Intern gesteuert
Für Anwendungen mit hohem Durchfluss und hohem Druck werden intern gesteuerte Magnetventile eingesetzt. Bei diesem Ventiltyp öffnet oder schließt der Druck über dem Ventil dieses. Dazu ist eine Drossel oder eine Ausgleichsbohrung eingebaut. Üblicherweise blockiert der Ventilkern den Durchfluss an der Drossel. Im geschlossenen Zustand strömt das Fluid durch die Drossel, und der Druck baut sich beidseitig der Membran auf. Solange der Fluidstrom blockiert ist, entsteht durch die größere effektive Fläche auf der Membran eine Absperrkraft. Beim Öffnen des Ventils öffnet der Ventilkern die Drossel, und der Druck auf der Membran entweicht. Der Leitungsdruck öffnet dann das Ventil.
Intern gesteuertes Magnetventil
Extern gesteuert
Dieses Ventil nutzt dasselbe Prinzip wie intern gesteuerte Ventile, jedoch stammt der zum Betätigen des Ventils benötigte Druck aus einer externen Flüssigkeitsquelle. Ein separater Flüssigkeitskreislauf ist über einen zusätzlichen Anschluss in das Ventil integriert.
Sowohl intern als auch extern vorgesteuerte Magnetventile werden als indirekte oder servounterstützte Ventile bezeichnet, bei denen die Hauptbetätigungskraft aus dem Differenzdruck zwischen dem stromaufwärts und dem stromabwärts des Ventils resultiert.
Halbdirektes Handeln
Halbdirektwirkende Ventile vereinen die Prinzipien direkt- und indirektwirkender Ventile. Neben der Magnetkraft des Magneten trägt die Druckdifferenz am Ventil zum Öffnen und Schließen bei. Beim Betätigen des Kolbens wird die Membran angehoben und das Ventil geöffnet. Gleichzeitig öffnet sich eine Drossel, wodurch der Druck über der Membran abgebaut wird. Durch das Schließen dieser Drossel durch den Kolben entsteht ein höherer Druck über der Membran, wodurch das Ventil geschlossen wird.
4: Verschiedene Funktionen des Magnetventilkreislaufs
Magnetventile werden auch durch ihren Durchflussweg bzw. ihre Schaltkreisfunktion charakterisiert. Sie können, wie in dieser Kategorie beschrieben, Flüssigkeiten öffnen, schließen, verteilen oder mischen. Um die Funktionsweise von Magnetventilen besser zu verstehen, sollte man sich zunächst die genormten Symbole für Magnetventile ansehen.
ISO (Internationale Organisation für Normung) ist ein weltweiter Verband von Normungsorganisationen. In Zusammenarbeit mit der IEC (Internationalen Elektrotechnischen Kommission) entwickelte die ISO 1219 eine Norm für Symbole und Regeln zur Gestaltung von Fluidtechniksymbolen für die Verwendung auf Bauteilen und in Schaltplänen.
ISO-Symbol für Fluidsysteme
Im obigen Symbol stellen die grünen Kästchen die Anzahl der Ventilstellungen dar. Die Pfeile zeigen die Durchflussrichtung an. Der blaue Pfeil bedeutet Druckdurchfluss, der rote Abgasdurchfluss. Die violetten T-Linien kennzeichnen die geschlossenen Anschlüsse.
Nachfolgend sind die gebräuchlichsten Arten von Magnetventilen nach ihrer Schaltkreisfunktion aufgeführt.
Zweiwege-Magnetventile
Dieses Magnetventil verfügt über einen stromaufwärts und einen stromabwärts gelegenen Anschluss und dient zum Sperren oder Freigeben des Flüssigkeitsstroms. Es kann als normalerweise offen oder normalerweise geschlossen konfiguriert werden; der Normalzustand ist der stromlose Zustand. Ein normalerweise offenes Ventil öffnet sich im stromlosen Zustand und schließt sich im bestromten Zustand. Bei normalerweise geschlossenen Ventilen verhält es sich umgekehrt.
2-Wege-Direktwirkungs-Magnetventile
Normalerweise geschlossenes 2-Wege-Magnetventil
Dreiwege-Magnetventile
Dreiwege-Magnetventile besitzen drei Anschlüsse: Einlass (Druckanschluss), Auslass (Abluft) und Auslass (Betätigungsanschluss). Diese dienen dazu, abwechselnd Druck von einem Aktor oder nachgeschalteten Geräten zuzuführen und abzuführen. Dreiwege-Magnetventile können als stromlos geöffnete und stromlos geschlossene Ventile mit zusätzlicher Universalfunktion konfiguriert werden. Bei einem stromlos geöffneten Dreiwegeventil fließt das Fluid vom Einlass zum Auslass, während der Auslass geschlossen ist. Im bestromten Zustand ist der Einlass geschlossen und der Auslass mit dem Auslass verbunden. Bei stromlos geschlossenen Ventilen verhält es sich umgekehrt. Die Universalfunktion dient dazu, die Durchflussrichtung zwischen den Anschlüssen zu wählen.
3-Wege-Direktsteuerungs-Magnetventil
Normalerweise geschlossenes 3-Wege-Magnetventil
Vierwege-Magnetventile
Vierwege-Magnetventile verfügen über vier Anschlüsse: einen Einlass (Druckanschluss), zwei Auslass- oder Betätigungsanschlüsse und einen Auslassanschluss.
Beachten Sie, dass diese Ventile, ob Zwei-, Drei- oder Vierwegeventile, entweder direkt oder indirekt wirken können.

5: Materialien und Konstruktion
Bei der Auswahl des richtigen Magnetventilgehäuses und der Dichtungsmaterialien müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Dazu gehören das Prozessmedium, die Einsatzumgebung und die Kosten. Das Prozessmedium bestimmt das Material der Ventileinsätze bzw. der medienberührten Teile. Zu den relevanten Fluideigenschaften zählen pH-Wert (basisch oder sauer), Temperatur und Druck. Die Einsatzumgebung hingegen bestimmt Material und Konstruktion des gesamten Ventilgehäuses sowie die Ummantelung des Magnetventils. Wie das Prozessmedium kann auch die Einsatzumgebung korrosiv sein, beispielsweise in Chemieanlagen oder in Meerwasserumgebungen. Zudem kann die Umgebung gefährlich sein, wenn brennbare Gase vorhanden sind. Schließlich spielen auch die Kosten eine Rolle. Zwar kann man ein Ventil aus Edelstahl mit höchster Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit spezifizieren, doch ist dies in den meisten Fällen nicht wirtschaftlich.
Nachfolgend sind die gängigen Werkstoffe für Ventilkörper und medienberührende Teile aufgeführt.
Edelstahl
Edelstahl bietet hohe Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Langlebigkeit auch bei hohen Betriebstemperaturen. Allerdings kann Edelstahl durch Chloridionen korrodieren, sofern keine höherwertige Edelstahlsorte verwendet wird.
Magnetventil Typ „K“ aus Edelstahl mit vollem Durchgang
Bronze
Bronze ist eine Legierung aus Kupfer und Zinn. Bronze ist rissbeständiger als Gusseisen und weist eine gewisse Korrosionsbeständigkeit auf.
Magnetventil Typ „L“ aus Bronze mit vollem Durchgang
Messing
Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink. Messing ist korrosionsbeständiger, haltbarer und formbarer als Bronze.
Servounterstütztes Magnetventil aus Messing
Gusseisen Kochgeschirr
Gusseisen bietet zwar eine hohe Festigkeit, neigt aber aufgrund seiner geringen Duktilität zu Rissen.
Polytetrafluorethylen (PTFE)
Polytetrafluorethylen (PTFE) ist ein thermoplastisches Fluorpolymer, das gegenüber den meisten Substanzen chemisch inert ist. Dieses Material besitzt zudem hydrophobe Eigenschaften und eignet sich daher für Anwendungen in Reinräumen und chemischen Umgebungen.
Submini PTFE-Magnetventil
Polyamid (PA)
Polyamid (PA) bietet gute mechanische Eigenschaften, die mit PVC vergleichbar sind, und ist beständig gegen Salzwasser.
Polypropylen (PP)
Polypropylen (PP) ist ein thermoplastischer Kunststoff, der vergleichbare mechanische Eigenschaften wie Stahl und Messing aufweist, jedoch eine bessere Beständigkeit gegenüber Säuren, Salzen und Laugen besitzt.
Polyphenylensulfid (PPS)
Polyphenylensulfid (PPS) bietet gute Leistung bei hohen Temperaturen und eine starke Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen.
Polyvinylchlorid (PVC)
Polyvinylchlorid (PVC) eignet sich für den Einsatz in Meerwasser, weist jedoch eine geringere Festigkeit und niedrigere Temperaturbeständigkeit als Messing und Kupfer auf.
Polyvinylidenfluorid (PVDF)
Polyvinylidenfluorid (PVDF) lässt sich leicht formen und schweißen. Dieses Material bietet zudem eine gute Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen, ist jedoch nicht für Hochtemperaturanwendungen geeignet.
6: Häufige Anwendungen
Der Hauptvorteil von Magnetventilen liegt in ihrer kompakten Bauweise und der einfachen Steuerung. Nahezu alle Branchen, die eine Fernsteuerung benötigen, verwenden Magnetventile.
Pneumatische und hydraulische KreisläufeMagnetventile dienen dazu, die Zufuhr von Luft oder Flüssigkeit (üblicherweise Öl oder Kältemittel) in einem Kreislauf zu steuern. Typische Anwendungsgebiete sind Kälteanlagen, Druckluftsysteme und Schmiersysteme. Ein Beispiel für einen Kältemittelkreislauf ist unten dargestellt.
Kühlkreislauf
Automation
Magnetventile kommen überall dort zum Einsatz, wo Flüssigkeitsströme automatisch gesteuert werden müssen, beispielsweise in der Robotik oder der Fabrikautomation. Diese Magnetventile werden von Mikrocontrollern oder programmierbaren Logikschaltungen mit einem codierten Aktionsablauf angesteuert. Durch diese Steuerung des Flüssigkeitsstroms kann ein Roboter eine definierte Abfolge von Aktionen präzise und genau ausführen.
Roboterarm
Ventilantriebe für Industrie- und Produktionsanlagen
Für Flüssigkeiten, die nicht mit Magnetventilen gefördert werden können, kommen üblicherweise pneumatische, hydraulische und motorische Aktuatoren zum Einsatz. Aufgrund der einfachen Steuerung mit Magnetventilen werden diese jedoch in pneumatische und hydraulische Ventilantriebe integriert. Regelventile in Industrieanlagen werden in der Regel über ein Druckluftsystem betätigt, das von Magnetventilen gesteuert wird.
Absperrklappe mit pneumatischem Stellantrieb
Medizin-, Pharma- und Lebensmittelherstellung
Magnetventile werden in der Medizintechnik häufig für Spezialanfertigungen in Dialysegeräten, Anästhesiegeräten und Beatmungssystemen eingesetzt. Auch in der Pharma- und Lebensmittelindustrie finden Magnetventile Verwendung, die hygienischen Anforderungen entsprechen.

Fazit
Ein Magnetventil ist ein elektromechanisch betätigtes Ventil, das aus einem elektromagnetischen Aktor (Magnetspule) und einem Ventilkörper besteht. Herkömmliche Magnetventile sind Zweiwegeventile. Es gibt keine Zwischenstellung, daher kann die Magnetspule den Durchfluss nicht drosseln.
Proportional-Magnetventile sind eine spezielle Art von Magnetventilen, die Durchfluss oder Druck in Abhängigkeit von einem elektrischen Eingangssignal regeln können. Damit ein Magnetventil als Proportionalventil fungiert, wird die Kolbenposition durch eine äußere Kraft, üblicherweise eine Feder, ausgeglichen.
Ein Magnetventil besteht aus zwei Hauptteilen: dem Magneten, der für das Öffnen und Schließen des Ventils zuständig ist, und dem Ventilkörper, der das Fluid und dessen Druck enthält.
Magnetventile lassen sich nach ihrer Funktionsweise und ihren Durchflusswegen bzw. ihrer Schaltkreisfunktion kategorisieren. Man unterscheidet zwischen direktwirkenden, intern vorgesteuerten, extern vorgesteuerten und halbdirektwirkenden Magnetventilen.
Die Schaltfunktionen von Magnetventilen sind: Zweiwegeventile, die normalerweise geöffnet und geschlossen sind; Dreiwegeventile, die über einen Auslassanschluss zur Druckentlastung verfügen; und Vierwegeventile, die zur Durchflussumleitung verwendet werden.
Das Ventilgehäuse kann aus verschiedenen Materialien gefertigt sein. Faktoren wie Fluideigenschaften, Umgebungsbedingungen und Kosten beeinflussen die Materialspezifikationen des Ventils.
Die Angabe der erforderlichen Zulassungen und Zertifizierungen ist eine Möglichkeit, den Kauf eines einwandfreien Magnetventils sicherzustellen. Die Einhaltung der von internationalen Organisationen festgelegten Normen garantiert Produktsicherheit und -qualität.