Hoe Werkt een Magneetklep

Een magneetventiel is een elektrisch gestuurde klep. De klep heeft een solenoïde, een elektrische spoel met een beweegbare ferromagnetische kern (plunjer) in het midden. In de ruststand sluit de plunjer een kleine opening af. Een elektrische stroom door de spoel creëert een magnetisch veld. Het magnetische veld oefent een opwaartse kracht uit op de plunjer die de opening opent. Dit is het basisprincipe dat wordt gebruikt om magneetventielen te openen en te sluiten.

Magneetventiel snelle feiten

• Alleen schone vloeistoffen/gassen: Magneetventielen zijn ontworpen voor gebruik met schone vloeistoffen en gassen.
• Nauwkeurige debietregeling: Nauwkeurige vloeistof-/gasregeling, ideaal voor gevoelige processen in medische apparatuur en productie.
• Snelle responstijd: Snelle openings-/sluitingsacties, essentieel voor veiligheidstoepassingen en snelle reactie op gevaren.
• Lange levensduur: Duurzame, betrouwbare prestaties verminderen de onderhoudsbehoefte en zijn bestand tegen veeleisend gebruik.
• Breed scala aan toepassingen: Veelzijdig voor diverse industrieën, waaronder waterbehandeling, auto's en voedselverwerking.

Inhoudsopgave

• Hoe werkt een magneetventiel?
• Circuitfuncties van magneetventielen
• Typen magneetventielen
• Werkingsprincipes van magneetventielen
• Selectiecriteria
• Toepassingen van magneetventielen
• FAQ

Hoe werkt een magneetventiel?

Een magneetventiel bestaat uit twee hoofdonderdelen: een magneetventiel en een ventiellichaam (G). Figuur 2 toont de componenten. Een solenoïde heeft een elektromagnetisch inductieve spoel (A) rond een ijzeren kern in het midden, de plunjer (E) genaamd. In rust kan deze normaal open (NO) of normaal gesloten (NC) zijn. In spanningsloze toestand is een normaal open klep open en een normaal gesloten klep gesloten. Wanneer er stroom door de solenoïde vloeit, wordt de spoel bekrachtigd en creëert deze een magnetisch veld. Dit creëert een magnetische aantrekkingskracht met de plunjer, waardoor deze in beweging komt en de veerkracht (D) teniet wordt gedaan. Als de klep normaal gesloten is, wordt de plunjer opgetild zodat de afdichting (F) de opening opent en het medium door de klep stroomt. Als de klep normaal open is, beweegt de plunjer omlaag zodat de afdichting (F) de opening blokkeert en de vloeistofstroom door de klep stopt. De schaduwring (C) voorkomt trillingen en brommen in AC-spoelen.

Magneetventielen worden gebruikt in een breed scala van toepassingen, met hoge of lage druk en kleine of grote debieten. Deze magneetventielen gebruiken verschillende werkingsprincipes die optimaal zijn voor de toepassing. De drie belangrijkste worden in dit artikel uitgelegd: direct werkende, indirect werkende en semi-direct werkende werking.

Circuitfuncties van magneetventielen

Magneetventielen worden gebruikt om de gas- of vloeistofstroom in een leiding te sluiten, openen, doseren, verdelen of mengen. Het specifieke doel van een magneetventiel wordt uitgedrukt door de circuitfunctie. Hieronder staat een overzicht van 2-weg en 3-weg magneetventielen. Voor een diepgaand begrip van symbolen en het begrijpen van schakelfunctiediagrammen, bekijk onze pagina over ventielsymbolen.

2-weg magneetventiel

Een 2-weg magneetventiel heeft twee poorten, een inlaat en een uitlaat. De stromingsrichting is essentieel voor een goede werking, dus er is meestal een pijl die de stromingsrichting aangeeft. Een 2-wegklep wordt gebruikt om de opening te openen of te sluiten. Figuur 3 toont een voorbeeld van een 2-weg magneetventiel.

3-weg magneetventiel

Een 3-wegklep heeft drie aansluitpoorten. Typisch heeft het 2 toestanden (posities) waarin het zich kan bevinden. Het schakelt dus tussen twee verschillende circuits. Een 3-wegklep wordt gebruikt om media te openen, sluiten, verdelen of mengen. Figuur 4 toont een voorbeeld van een 3-weg magneetventiel.

Typen magneetventielen

Normaal gesloten magneetventiel

Bij een normaal gesloten magneetventiel is het ventiel gesloten wanneer het spanningsloos is en kunnen de media er niet doorheen stromen. Wanneer er stroom naar de spoel wordt gestuurd, creëert deze een elektromagnetisch veld dat de plunjer omhoog dwingt en de veerkracht overwint. Dit maakt de afdichting los en opent de opening waardoor de media door de klep kunnen stromen. Figuur 5 toont het werkingsprincipe van een normaal gesloten magneetventiel in de uitgeschakelde en ingeschakelde toestand. Lees ons artikel over normaal gesloten vs. normaal open magneetventielen voor meer informatie.

Magneetventiel normaal open

Bij een normaal open magneetventiel is het ventiel open wanneer het spanningsloos is en kunnen de media er doorheen stromen. Wanneer er stroom naar de spoel wordt gestuurd, creëert deze een elektromagnetisch veld dat de plunjer naar beneden duwt en de veerkracht overwint. De afdichting zit dan in de opening en sluit deze af, waardoor er geen media door de klep kunnen stromen. Figuur 6 toont het werkingsprincipe van een normaal open magneetventiel in de uitgeschakelde en ingeschakelde toestand. Een normaal open magneetventiel is ideaal voor toepassingen waarbij het ventiel gedurende lange perioden open moet staan, aangezien dit dan energie-efficiënter is. Lees ons artikel over normaal gesloten vs. normaal open magneetventielen voor meer informatie.

Bi-stabiel magneetventiel

Een bi-stabiel of vergrendelende magneetventiel kan worden geschakeld door een kortstondige voeding. Hij blijft dan in die positie staan zonder stroom. Daarom is het niet normaal open of normaal gesloten, omdat het in de huidige positie blijft wanneer er geen stroom wordt toegepast. Ze doen dit door gebruik te maken van permanente magneten in plaats van een veer.

Werkingsprincipes van magneetventielen

Direct gestuurd

Direct werkende (direct bediende) magneetventielen hebben een eenvoudig werkingsprincipe, dat te zien is in Figuur 7 samen met de componenten. Bij een normaal gesloten klep zonder voeding blokkeert de plunjer (E) de opening met de klepafdichting (F). Een veer (D) forceert deze sluiting. Wanneer er stroom op de spoel (A) wordt gezet, creëert deze een elektromagnetisch veld dat de plunjer omhoog trekt en de veerkracht overwint. Hierdoor wordt de opening geopend en kan het medium doorstromen. Een normaal open klep heeft dezelfde onderdelen, maar werkt op de tegenovergestelde manier.

De maximale werkdruk en het maximale debiet zijn direct gerelateerd aan de diameter van de opening en de magnetische kracht van het magneetventiel. Daarom wordt een direct gestuurd magneetventiel gewoonlijk gebruikt voor relatief kleine debieten. Direct werkende magneetventielen vereisen geen minimale werkdruk of drukverschil, zodat ze kunnen worden gebruikt vanaf 0 bar tot de maximaal toelaatbare druk.

Bekijk voor meer informatie onze Youtube video en lees ons artikel over direct werkende magneetventielen.

Indirect werkend (servo of piloot bediend)

Indirect werkende magneetventielen (ook wel servogestuurd of pilot gestuurd genoemd) gebruiken het drukverschil van het medium over de inlaat- en uitlaatpoorten van de klep om de klep te openen en te sluiten. Daarom hebben ze meestal een minimaal drukverschil van ongeveer 0,5 bar nodig. De werking van een indirect gestuurd magneetventiel ziet u in figuur 8.

De inlaat- en uitlaatpoorten worden gescheiden door een rubberen membraan, ook wel membraan genoemd. Het membraan heeft een klein gaatje zodat het medium vanaf de inlaat naar het bovenste compartiment kan stromen. Bij een normaal gesloten indirect gestuurd magneetventiel zorgen de inlaatdruk (boven het membraan) en de ondersteunende veer boven het membraan ervoor dat de klep gesloten blijft. De kamer boven het membraan is via een klein kanaal verbonden met de lagedrukpoort. Deze verbinding wordt in de gesloten stand geblokkeerd door de plunjer en de klepafdichting. De diameter van deze "pilot" opening is groter dan de diameter van het gat in het membraan. Wanneer de elektromagneet wordt bekrachtigd, wordt de pilot opening geopend, waardoor de druk boven het membraan daalt. Door het drukverschil aan beide zijden van het membraan wordt het membraan opgetild en kan het medium van de inlaatpoort naar de uitlaatpoort stromen. Een normaal open klep heeft dezelfde onderdelen, maar werkt op de tegenovergestelde manier.

De extra drukkamer boven het membraan werkt als een versterker, zodat een kleine elektromagneet toch een groot debiet kan regelen. Indirecte magneetventielen worden alleen gebruikt voor mediastromen in één richting. Magneetventielen met indirecte bediening worden gebruikt in toepassingen met een voldoende drukverschil en een hoog gewenst debiet.

Bekijk voor meer informatie onze Youtube video en lees ons artikel over indirect werkende magneetventielen.

Semi-direct acteren

Semi-direct werkende magneetventielen combineren de eigenschappen van directe en indirecte ventielen. Hierdoor kunnen ze werken vanaf nul bar, maar kunnen ze nog steeds een hoog debiet aan. Ze lijken op indirecte kleppen en hebben ook een beweegbaar membraan met een kleine opening en drukkamers aan beide zijden. Het verschil is dat de plunjer van de elektromagneet rechtstreeks verbonden is met het membraan. Het werkingsprincipe van een semi-direct gestuurd magneetventiel is te zien in figuur 9.

Wanneer de plunjer wordt opgetild, wordt het membraan direct opgetild om de klep te openen. Tegelijkertijd opent de plunjer een tweede opening met een iets grotere diameter dan de eerste opening in het membraan. Hierdoor daalt de druk in de kamer boven het membraan. Hierdoor wordt het membraan niet alleen opgetild door de zuiger, maar ook door het drukverschil.

Deze combinatie resulteert in een klep die werkt vanaf nul bar en relatief grote debieten kan regelen. Vaak hebben semi-direct gestuurde kleppen krachtigere spoelen dan indirect gestuurde kleppen. Semi-direct gestuurde kleppen worden ook wel magneetventielen met geassisteerde hefinrichting genoemd.

Bekijk voor meer informatie onze Youtube video en lees ons artikel over semi-direct werkende magneetventielen.

3-weg direct werkend

Een 3-weg magneetventiel heeft drie poorten, dus afhankelijk van of je wilt mengen (twee inlaten en één uitlaat) of omleiden (één inlaat en twee uitlaten) beïnvloedt dit de werking. Bepaalde kleppen kunnen ook in beide richtingen werken, wat een universele schakelfunctie wordt genoemd. Er zijn echter maar twee poorten verbonden in elke toestand. Figuur 10 toont een voorbeeld van een 3-weg direct gestuurd magneetventiel.

Er zijn slechts twee poorten tegelijk verbonden. In Figuur 10 heeft de plunjer aan de boven- en onderkant een opening met twee klepzittingen. Op elk moment is er één open en één gesloten om de media in de gewenste stroomrichting te leiden. Hieronder staan voorbeelden van circuitfuncties voor een normaal gesloten klep (tegenovergesteld voor een normaal open).

• Omschakelend 3-weg magneetventiel: Figuur 10 heeft één inlaat (linksonder) en twee uitlaatopeningen (rechtsboven en rechtsonder). Bij No power blokkeert de plunjer de onderste opening, wat betekent dat de media van de inlaat naar de bovenste uitlaat gaan. Wanneer de stroom wordt ingeschakeld, wordt de plunjer omhoog geduwd, waardoor de bovenste uitlaat wordt gesloten. Dit leidt de media van de inlaat naar de uitlaat rechtsonder.
• Mengende 3-weg magneetklep: Figuur 10 zou twee inlaten hebben (rechtsboven en rechtsonder) en één uitlaat (linksonder). Bij No Power blokkeert de plunjer de onderste opening, wat betekent dat de media van de bovenste inlaat naar de uitlaat gaan. Wanneer de stroom wordt ingeschakeld, wordt de plunjer omhoog geduwd, waardoor de bovenste uitlaat wordt gesloten. Dit leidt de media van de inlaat rechtsonder naar de uitlaat.
• Universele 3-weg magneetventiel: Deze kleppen werken op dezelfde manier als een 3-weg magneetventiel. Als we naar Figuur 10 kijken, kunnen media in beide richtingen stromen, maar toch zijn er op elk moment slechts twee poorten verbonden.

Goedkeuringen magneetventielen

Afhankelijk van de toepassing kunnen bepaalde goedkeuringen voor de klep nodig zijn. Als een ventiel een bepaalde goedkeuring heeft, voldoet het aan de eisen van de toepassing. Gebruikelijke goedkeuringen zijn:

• UL/UR: Underwriters Laboratories inspecteert en certificeert producten met betrekking tot hun veiligheid
• Drinkwater: Zorgt ervoor dat het geschikt is voor drinkwater. Raadpleeg voor meer informatie onze pagina met drinkwatertoepassingen of bekijk ons artikel over magneetventielen voor water. Gebruikelijke drinkwatergoedkeuringen zijn:
  • Kiwa: Goedkeuring van drinkwater voor de Nederlandse markt.
  • NSF: Goedkeuring van drinkwater voor Noord-Amerika.
  • WRAS: Voldoen aan de Water Supply Regulations in het Verenigd Koninkrijk of Schotse verordeningen voor materiaalveiligheid en mechanische testen.
  • KTW: Goedkeuring voor kunststoffen en niet-metalen materialen voor gebruik met drinkwater in Duitsland.
  • ACS (Attestation De Conformite Sanitaire): Goedkeuring van drinkwater voor Frankrijk.
  • Watermerk: Certificering voor loodgieters- en afvoerproducten voor verkoop in Australië en Nieuw-Zeeland.

• FDA: Amerikaanse voedings- en geneesmiddelenautoriteit
• ATEX-versie: ATEX-certificering is voorzien voor explosiebescherming. Raadpleeg voor meer informatie de ATEX-richtlijnen voor kleppen en fittingen.
• CE-certificering: CE-certificering betekent dat alle producten in de Europese Economische Ruimte voldoen aan hoge eisen op het gebied van veiligheid, gezondheid en milieubescherming. Raadpleeg voor meer informatie onze pagina over CE-certificering.
• Gasversie: Kleppen voor gastoepassingen hebben DVGW-goedkeuring voor gebruik in gasgestookte toestellen als automatische afsluitklep. Raadpleeg voor meer informatie onze pagina Gas Approval Regulation.
• IP-klasse: De IP-classificatie van een klep verklaart de bescherming tegen stof en water. Raadpleeg voor meer informatie onze pagina over IP-rating.

Speciale magneetventieleigenschappen

• Vermindering van elektrisch vermogen: Er wordt een korte stroompuls toegevoerd om de klep te openen of te sluiten en het elektrisch vermogen wordt ver genoeg teruggebracht om de klep in positie te houden. Dit helpt energie te besparen.
• Vergrendeling: De versie met vergrendelende of pulserende spoel biedt een oplossing voor toepassingen met laagfrequent schakelen. De klep wordt bekrachtigd door een korte elektrische puls om de plunjer te bewegen. Er wordt dan een permanente magneet gebruikt om de plunjer in die positie te houden zonder extra veer of magnetisch veld. Dit verlaagt het energieverbruik en de warmteontwikkeling in de klep.
• Hoge druk: Hogedrukversies zijn ontworpen voor drukvereisten tot 250 bar.
• Handmatige override: De optionele handmatige uitschakelfunctie biedt meer veiligheid en gemak tijdens inbedrijfstelling, testen, onderhoud en in geval van een stroomstoring. In sommige versies kan de klep niet elektrisch worden bediend wanneer de handbediening is vergrendeld.
• Media scheiden: Het ontwerp van de mediascheiding maakt isolatie van de media van de werkende onderdelen van de klep mogelijk, waardoor het een goede oplossing is voor agressieve of licht verontreinigde media.
• Vacuum: Kleppen die geen minimaal drukverschil vereisen, zijn geschikt voor grof vacuüm. Universele direct werkende of semi-direct werkende magneetventielen zijn zeer geschikt voor deze toepassingen. Voor strengere eisen aan de leksnelheid zijn speciale vacuümversies verkrijgbaar.
• Instelbare responstijd: De tijd die de klep nodig heeft om te openen of te sluiten kan worden aangepast, meestal door schroeven op de klepbehuizing te verdraaien. Deze functie kan waterslag helpen voorkomen
• Feedback over de positie: De schakeltoestand van een magneetventiel kan worden aangegeven met een elektrische of optische positieterugkoppeling als binair of NAMUR-signaal. NAMUR is een sensoruitgang die de aan- of uitstand van de klep aangeeft.
• Laag geluidsniveau: Kleppen hebben een gedempt ontwerp om het geluid tijdens het sluiten van de klep te verminderen.

Selectiecriteria

Het is essentieel om uw toepassing te begrijpen voordat u een magneetventiel kiest. Enkele belangrijke selectiecriteria zijn de volgende:

• Type magneetventiel: Bepaal of uw toepassing een 2-weg of 3-weg magneetventiel vereist.
• Materiaal behuizing: Bepaal het materiaal van de klepbehuizing op basis van de chemische eigenschappen en temperatuur van de media, maar ook op basis van de omgeving waarin de klep zich bevindt. Messing wordt over het algemeen gebruikt voor neutrale media. Roestvrij staal is goed bestand tegen chemicaliën, temperatuur en druk. PVC en polyamide worden vaak gebruikt omdat ze kostenefficiënt zijn. Ze worden echter ook gebruikt in hoogwaardige toepassingen met agressieve chemicaliën. Houd er rekening mee dat de mechanische onderdelen, zoals de roestvrijstalen plunjer en veer, in contact komen met het medium en ook compatibel moeten zijn. Er zijn speciale mediumgescheiden kleppen verkrijgbaar waarbij deze onderdelen van de vloeistof worden gescheiden door een membraan. Raadpleeg Selecteer het juiste behuizingsmateriaal voor uw magneetventiel voor meer informatie.
• Afdichtingsmateriaal Het afdichtingsmateriaal moet worden gekozen op basis van de chemische eigenschappen en temperatuur van het medium. NBR, EPDM, FKM (Viton) en PTFE (Teflon) zijn veelgebruikte opties. Raadpleeg Selecteer het juiste afdichtingsmateriaal voor uw magneetventiel voor een snelle referentie over de chemische bestendigheid van afdichtingsmaterialen.
• Spanning Magneetventielen zijn verkrijgbaar in AC- en DC-versies, en voor beide zijn er kleine voor- en nadelen. Raadpleeg Een AC- of DC-spoel voor een magneetventiel kiezen voor meer informatie.
• Klepfunctie: Afhankelijk van de bedrijfsperiode kun je kiezen voor een normaal open of normaal gesloten klep. De meeste magneetventielen zijn normaal gesloten. Als de openingstijd van de klep langer is dan de sluitingstijd, wordt de voorkeur gegeven aan een normaal open klep en omgekeerd. Bi-stabiel of vergrendelend is ook een optie.
• Druk De klep moet bestand zijn tegen de maximale druk die vereist is voor uw toepassing. Het is net zo belangrijk om de minimumdruk te noteren, omdat een hoog drukverschil de klep kan doen falen.
• Type bewerking: Bepaal of uw toepassing een direct, indirect of semi-direct bediend magneetventiel nodig heeft.
• Temperatuur: Zorg ervoor dat de klepmaterialen bestand zijn tegen de minimale en maximale temperatuurvereisten van uw toepassing. Aandacht voor de temperatuur is ook essentieel voor het bepalen van de klepcapaciteit, aangezien deze van invloed is op de viscositeit en de stroming van de vloeistof.
• Reactietijd: De reactietijd van een klep is de tijd die een klep nodig heeft om van de open naar de gesloten stand te gaan of omgekeerd. Kleine direct werkende magneetventielen reageren veel sneller dan semi-direct of indirect werkende ventielen.
• Goedkeuringen: Zorg ervoor dat de klep de juiste certificering heeft, afhankelijk van de toepassing.
• Beschermingsgraad: Zorg ervoor dat de klep de juiste IP-classificatie heeft voor bescherming tegen stof, vloeistof, vocht en contact.

Toepassingen van magneetventielen

Gebruikelijke huishoudelijke en industriële magneetventieltoepassingen zijn onder andere:

• Koelsystemen maken gebruik van magneetventielen om de stroming van koelmiddelen om te keren. Dit helpt bij het koelen in de zomer en verwarmen in de winter.
• Irrigatiesystemen maken gebruik van magneetventielen met automatische besturing.
• Vaatwassers en wasmachines gebruiken magneetventielen om de watertoevoer te regelen.
• Airconditioningsystemen gebruiken elektromagnetische kleppen om de luchtdruk te regelen.
• Magneetventielen worden gebruikt in automatische vergrendelingssystemen voor deursloten.
• Medische en tandheelkundige apparatuur gebruikt magneetventielen om de stroom, richting en druk van de vloeistof te regelen.
• Watertanks gebruiken elektromagnetische kleppen om de instroom of uitstroom van water te regelen, vaak in combinatie met een vlotterschakelaar.
• Wasstraten om de water- en zeepstroom te regelen.
• Industriële reinigingsapparatuur

FAQ

Waar wordt een magneetventiel voor gebruikt?

Een magneetventiel wordt gebruikt om media in een toepassing te openen, sluiten, mengen of omleiden. Ze worden gebruikt in allerlei toepassingen, van vaatwassers tot auto's en irrigatie.

Hoe weet je of je solenoïde slecht is?

Als het magneetventiel niet opent of sluit, gedeeltelijk open is, een zoemend geluid maakt of een doorgebrande spoel heeft, moet u de elektromagneten van het ventiel oplossen. Raadpleeg de gids voor probleemoplossing voor meer informatie.

Hoe kies ik een magneetventiel?

Bij het kiezen van een magneetventiel is het belangrijk om je media te kennen. Afhankelijk van het medium en de debietvereisten kiest u het materiaal, de grootte van de opening, de temperatuur, druk, spanning, responstijd en certificering die vereist zijn voor uw toepassing. Raadpleeg onze Magneetventiel selectiegids voor meer informatie.

Wat is een solenoïde?

Een solenoïde is een elektrische spoel die gewikkeld is rond een ferromagnetische stof (zoals ijzer) die zich gedraagt als een elektromagneet wanneer er stroom doorheen wordt gestuurd.

Hoe werkt een solenoïde?

Wanneer de elektrische stroom door de spoel wordt geleid, wordt er een elektromagnetisch veld gecreëerd. Dit elektromagnetische veld zorgt ervoor dat de plunjer omhoog of omlaag beweegt. Dit mechanisme wordt gebruikt door magneetventielen om de klep te openen of te sluiten.