Pneumatische magneetventielen

Figuur 1: Pneumatische magneetventielen op een manifold.

Pneumatische magneetventielen gebruiken elektromagnetische kracht om perslucht te regelen in talrijke industriële toepassingen. Ze bieden consistentie, snelle respons en een veelzijdige bouwvorm, waardoor ze ideaal zijn voor automatisering. Of het nu gaat om assemblagelijnen, materiaalverwerking of vloeistofdistributie, deze ventielen handhaven operationele stabiliteit en verminderen energieverbruik door nauwkeurig de stroom naar pneumatische cilinders, ventielen, luchtgereedschappen en meer te reguleren. Dit artikel bespreekt hun basisbouwvorm, werkingsprincipes en de verschillende beschikbare types.

Inhoudsopgave

• Bouwvorm en werkingsprincipe
• Mono-stabiele en bi-stabiele ventielen
• Ventieltypes
• Namur-standaard
• Veelgestelde vragen

Bouwvorm en werkingsprincipe

De meeste pneumatische magneetventielen hebben een aluminium behuizing; enkele hebben een RVS behuizing, kunststof, of een combinatie van aluminium en kunststof. Deze ventielen hebben over het algemeen een schuifconstructie (lees meer in ons artikel over klep- vs. schuifventielen), die werkt door een schuivende spoel binnen het ventiel met verschillende afdichtingen langs de lengte. Door de spoel heen en weer te schuiven kunnen verschillende poorten worden verbonden of afgesloten.

Een volledig lekvrije afdichting creëren is zeer moeilijk met de schuifconstructie. Daarom hebben pneumatische magneetventielen altijd een zeer kleine (maar aanvaardbare) interne lekkage.

Het bewegen van de spoel vereist weinig kracht; luchtdruk heeft er weinig invloed op. Ook is de veerkracht in mono-stabiele ventielen vrij klein. Als gevolg hiervan verbruiken de magneten meestal weinig stroom. Omdat de meeste ventielen pilotgestuurd zijn, is de benodigde kracht van de magneet nog minder.

Pilotsturing betekent dat het ventiel luchtdruk gebruikt om te werken, gecontroleerd door een magneet. Het ventiel kan intern of extern worden gestuurd.

• Intern gestuurde ventielen:
  • Gebruiken de ingangsdruk om het ventiel te activeren.
  • Vereisen een bepaalde verschildruk, meestal tussen 0,1 - 1,5 bar, om te functioneren.
  • Zullen niet van toestand veranderen als de druk te laag is wanneer de magneet wordt geactiveerd.
  • Niet geschikt voor gebruik in lagedruksystemen of vacuümtoepassingen.
• Extern gestuurde ventielen:
  • Gebruiken een apart kanaal voor de pilotsturing.

Figuur 2: Doorsnede van een 5/2-weg magneetventiel. In de ventielbehuizing bevindt zich een beweegbare spoel met afdichtingen. Verschillende poorten aan beide zijden van de ventielbehuizing worden verbonden of afgesloten door de spoel van links naar rechts te schuiven.

Is lucht het enige medium dat u kunt gebruiken?

Soms vragen ingenieurs of een pneumatisch magneetventiel kan worden gebruikt voor andere media, zoals water of olie. Het korte antwoord is dat dit niet wordt aanbevolen. Veel pneumatische magneetventielen zijn intern gestuurd en laten een minimale hoeveelheid lucht ontsnappen die nodig is om het ventiel te activeren. Een kleine luchtlekkage is meestal geen probleem, maar niet voor water, olie of andere media.

Bovendien zijn de ventielmaterialen geoptimaliseerd voor gebruik met lucht. Meestal is het ventiel gemaakt van aluminium onderdelen en NBR of HNBR afdichtingen. Andere media dan lucht kunnen corrosie of andere chemische reacties veroorzaken, wat de levensduur van het ventiel negatief kan beïnvloeden.

Monostabiele en bistabiele ventielen

• Monostabiel magneetventiel: Een monostabiel ventiel, ook bekend als een enkelwerkend magneetventiel, wordt in zijn rustpositie gehouden door een veer en schakelt naar zijn geactiveerde toestand wanneer het wordt bekrachtigd; het keert terug naar zijn rustpositie wanneer de stroom wordt onderbroken.
• Bistabiel magneetventiel: Een bistabiel ventiel, ook bekend als een dubbelwerkend pneumatisch magneetventiel, kan worden geschakeld door een kortstondige bediening en blijft in positie nadat de bediening stopt; het heeft meestal een magneet aan beide uiteinden, waarbij elke magneet verantwoordelijk is voor het schakelen naar één toestand.

Ventieltypes

Pneumatische magneetventielen worden aangeduid met twee getallen. Het eerste getal geeft aan hoeveel poorten het ventiel heeft, en het tweede getal is het aantal toestanden.

Bijvoorbeeld, een 2/2-weg ventiel heeft twee poorten (in/uit) en twee toestanden (open/gesloten). Een 5/2-weg ventiel heeft vijf poorten en twee toestanden. Pneumatische magneetventielen hebben meestal twee, drie of vijf poorten. Dit gedeelte legt elk type in meer detail uit.

2/2-weg pneumatisch magneetventiel

Het meest voorkomende en eenvoudigste ventiel is het 2/2-weg ventiel. Het heeft twee poorten en twee toestanden (open en gesloten) en wordt ook wel een inschakelventiel genoemd. 2/2-weg ventielen, monostabiel of bistabiel, worden gebruikt om periodiek de luchttoevoer in pneumatische systemen af te sluiten.

Bistabiele 2/2-weg ventielen hebben meestal één magneet en worden met een puls bediend om van toestand te wisselen. Deze ventielen worden ook wel bistabiel genoemd. Monostabiele 2/2-weg ventielen kunnen normaal gesloten (opent bij bekrachtiging) of normaal open (sluit bij bekrachtiging) zijn.

De meerderheid van de 2/2-weg magneetventielen zijn monostabiel en normaal gesloten. De afbeelding hieronder toont het symbool voor een normaal gesloten ventiel.

Figuur 3: Schakelfunctie van een normaal gesloten 2/2-weg magneetventiel

3/2-weg pneumatisch magneetventiel

Een 3/2-weg ventiel heeft drie poorten en twee toestanden. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt om een enkelwerkende cilinder te besturen. Het ventiel vult de cilinder en ontlucht deze daarna om een nieuwe werkslag te realiseren. Daarom zou een ventiel met twee poorten niet voldoende zijn. Een derde poort is nodig voor ontluchting.

3/2-weg ventielen kunnen monostabiel of bistabiel zijn. Net als 2/2-weg ventielen kunnen monostabiele 3/2-weg ventielen gesloten of open zijn. Het pneumatische magneetventieldiagram hieronder toont een monostabiel 3/2-weg normaal gesloten ventiel.

Figuur 4: Schakelfunctie van een normaal gesloten 3/2-weg magneetventiel

5/2-weg pneumatisch magneetventiel

Een 5/2-weg ventiel heeft vijf poorten en twee toestanden. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt om dubbelwerkende cilinders te besturen, die twee uitgangspoorten van het ventiel nodig hebben. 5/2-weg ventielen kunnen monostabiel of bistabiel zijn.

Figuur 5: Schakelfunctie van een 5/2-weg magneetventiel

5/3-weg ventiel

5/3-weg magneetventielen hebben drie toestanden. De derde toestand wordt gebruikt om een dubbelwerkende cilinder in een tussenpositie te stoppen. Deze ventielen zijn monostabiel en keren terug naar de middenpositie wanneer de magneten niet bekrachtigd zijn. Twee magneten worden gebruikt om het ventiel naar de andere twee toestanden te schakelen.

5/3-weg ventielen zijn verkrijgbaar in drie varianten: met een gesloten middenpositie, een ontluchtende middenpositie en een onder druk staande middenpositie. Het ventiel met gesloten middenpositie wordt weergegeven door het symbool hieronder.

Figuur 6: Schakelfunctie van een 5/3-weg magneetventiel met gesloten middenpositie

Namur-standaard

Veel pneumatische magneetventielen hebben een gestandaardiseerde flensbouwvorm die direct op apparaten zoals een pneumatische actuator kan worden gemonteerd. De meest voorkomende standaard is de NAMUR-standaard (VDI/VDE 3845), een Europese standaard die een standaardinterface definieert om pneumatische magneetventielen direct op de roterende actuator te monteren. Deze standaard wordt wereldwijd toegepast. De ventielen worden met M5-schroeven op de actuator gemonteerd.

Actuatoren die in de VS worden geproduceerd, hebben over het algemeen #10-24 schroefdraad. Het ventiel is voorzien van twee O-ringen om de poortverbinding tussen het ventiel en de actuator af te dichten. Het interfaceontwerp maakt het mogelijk om het ventiel in twee posities te monteren door het 180 graden te draaien. Dit verandert de rotatie van de actuator in relatie tot de bekrachtiging van het regelventiel.

Figuur 7 toont de afmetingen voor een ventiel met G1/4" en G1/2" poorten.

T	A	B	M
G1/4"	32	24	M5
G1/2"	45	40	M6

Figuur 7: Maattekening voor de NAMUR-standaard flens.

Veelgestelde vragen

Wat is een pneumatisch magneetventiel?

Een pneumatisch magneetventiel is een elektromechanisch bediend ventiel dat wordt gebruikt om de luchtstroom in pneumatische systemen te regelen.

Hoe werkt een pneumatisch magneetventiel?

Een pneumatisch magneetventiel werkt door een elektrische stroom te gebruiken om een magneetspoel te bekrachtigen, die een plunjer beweegt om het ventiel te openen of te sluiten.

Wat is een 3/2-weg pneumatisch magneetventiel?

Een 3/2-weg pneumatisch magneetventiel heeft drie poorten en twee posities, en wordt gebruikt om de luchtstroom te regelen voor het aansturen van apparaten zoals cilinders.

Wat is een 5/2-weg pneumatisch magneetventiel?

Een 5/2-weg pneumatisch magneetventiel heeft vijf poorten en twee posities, en wordt meestal gebruikt om dubbelwerkende cilinders te bedienen.