Figuur 1: 2/2-weg magneetklep
Een magneetklep is een elektrisch gestuurd ventiel. Het ventiel heeft een elektrische spoel met een beweegbare ferromagnetische kern (plunjer) in het midden. In de ruststand sluit de plunjer een kleine doorlaat af. Als er spanning over de spoel wordt gezet, creëert het een magnetisch veld. Het magnetisch veld beweegt de plunjer omhoog waardoor de doorlaat opent. Dit is het basisprincipe dat wordt gebruikt om magneetventielen te openen en te sluiten.
Opmerkingen over de magneetklep:
Figuur 2: Onderdelen van een magneetklep; spoel (A); armatuur (B); shading ring (C); veer (D); plunjer (E); afdichting (F); klepbehuizing (G)
Een magneetklep bestaat uit twee hoofdcomponenten: een spoel en een klepbehuizing (G). Figuur 2 toont de componenten. Een magneetklep heeft een spoel (A) rond een ferromagnetische kern in het midden, die de plunjer (E) wordt genoemd. In rust kan het normaal open (NO) of normaal gesloten (NC) zijn. In onbekrachtigde toestand is een normaal open klep open en een normaal gesloten klep gesloten. Door de spoel van een voltage te voorzien creëert het een magnetisch veld. Zodra deze sterker is dan de veerkracht (D) zal de plunjer door het veld aangetrokken worden. Als de klep normaal gesloten is, wordt de plunjer opgetild, zodat de doorlaat opent en het medium door de klep kan stromen. Als de klep normaal open is, beweegt de plunjer naar beneden, zodat de afdichting (F) de opening blokkeert en de doorstroming van het medium door de klep stopt. De shading ring (C) voorkomt trillingen en zoemen in wisselspanning-spoelen.
Magneetkleppen worden gebruikt in een breed toepassingsgebied, met hoge of lage drukken en kleine of grote vloeistofstromen. Deze magneetkleppen maken gebruik van verschillende werkingsprincipes die optimaal zijn voor verschillende toepassingen. De drie belangrijkste worden in dit artikel toegelicht: direct, indirect en semi-direct werkend.
Magneetkleppen worden gebruikt om de gas- of vloeistofstroom in een leiding te sluiten, te openen, te doseren, te verdelen of te mengen. Het specifieke doel van een magneetventiel wordt uitgedrukt door zijn circuitfunctie. Een overzicht van 2-weg en 3-weg magneetkleppen vindt u hieronder. Voor een diepgaand begrip van de symbolen en het begrijpen van de schakelfunctie schema's kunt u onze pagina met ventiel symbolen raadplegen.
Een 2-weg magneetklep heeft twee poorten, een inlaat en een uitlaat. De stromingsrichting is van cruciaal belang voor een goede werking, deze wordt meestal met een pijl aangegeven. Een 2-weg klep wordt gebruikt om de mediumstroom te openen of te sluiten. Figuur 3 toont een voorbeeld van een 2-weg magneetklep.
Figuur 3: 2-weg magneetklep
Een 3-wegklep heeft drie aansluitpoorten. Meestal heeft het 2 toestanden (posities) waarin het kan staan. Het schakelt dus tussen twee verschillende circuits. Een 3-wegklep wordt gebruikt om de mediumstroom te openen, te sluiten, te distribueren of te mixen. Figuur 4 toont een voorbeeld van een 3-weg magneetventiel.
Figuur 4: 3-weg magneetklep
Figuur 5: Werkingsprincipe van een normaal gesloten magneetklep: onbekrachtigd (links) & bekrachtigd (rechts)
Bij een normaal gesloten magneetklep is de klep gesloten wanneer deze onbekrachtigd is en de doorlaat gesloten is. Wanneer er stroom door de spoel loopt, dwingt een elektromagnetisch veld de plunjer omhoog. Hierdoor opent de doorlaat en kan het medium door de klep stromen. Figuur 5 toont het werkingsprincipe van een normaal gesloten magneetklep wanneer deze niet en wel bekrachtigd is.
Figuur 6: Werkingsprincipe van een normaal open magneetklep: onbekrachtigd (links) & bekrachtigd (rechts)
Bij een normaal open magneetklep is de klep open wanneer deze onbekrachtigd is en het medium er doorheen kan stromen. Wanneer de spoel wordt bekrachtigd, creëert het een elektromagnetisch veld die de veerkracht overwint en de plunjer naar beneden drukt. De afdichting zit dan op de doorlaat en sluit deze af, wat voorkomt dat het medium door de klep stroomt. Figuur 6 toont het werkingsprincipe van een normaal open magneetklep in de onbekrachtigde en bekrachtigde toestand. Een normaal open magneetventiel is ideaal voor toepassingen waarbij de klep voor langere tijd open moet zijn, omdat deze dan energiezuiniger is.
Een bi-stabiele magneetklep kan worden geschakeld met een kortstondige puls. Het blijft dan in die stand staan zonder stroom. Daarom is een bi-stabiele klep niet normaal open of normaal gesloten, omdat het in de huidige positie blijft als er geen stroom wordt gebruikt. Ze doen dit door gebruik te maken van permanente magneten, in plaats van een veer.
Figuur 7: Werkingsprincipe van de direct werkende magneetklep en componenten: spoel (A); armatuur (B); schadowring (C); veer (D); plunjer (E); afdichting (F); klepbehuizing (G)
Direct gestuurde (direct werkende) magneetkleppen hebben een eenvoudig werkingsprincipe. De componenten zijn te zien in figuur 7. Bij een normaal gesloten klep blokkeert de plunjer (E) zonder spanning de opening met de klepafdichting (F). Een veer (D) dwingt deze sluiting af. Wanneer er spanning op de spoel (A) wordt gezet, ontstaat er een elektromagnetisch veld dat de plunjer naar boven trekt en de veerkracht overwint. Dit opent de doorlaat en laat het medium doorstromen. Een normaal open klep heeft dezelfde componenten, maar werkt andersom.
De maximale werkdruk en het maximale debiet zijn direct gerelateerd aan de diameter van de opening en de magnetische kracht van de magneetklep. Daarom wordt een direct werkende magneetklep meestal gebruikt voor relatief kleine debieten. Direct werkende magneetventielen hebben geen minimale werkdruk of drukverschil nodig, zodat ze kunnen worden gebruikt vanaf 0 bar tot aan de maximaal toegestane druk. Bekijk onze youtube-video op direct gestuurde (direct werkende) magneetkleppen.
Indirect werkende magneetkleppen (ook wel servo- of pilotgestuurd genoemd) gebruiken het drukverschil over de klep om de klep te openen en te sluiten. Daarom hebben ze meestal een minimum drukverschil van ongeveer 0,5 bar nodig. Het werkingsprincipe van een indirect werkende magneetklep is te zien in figuur 8.
De in- en uitlaatpoorten zijn gescheiden door een rubberen membraan, ook wel diafragma genoemd. Het membraan heeft een klein gaatje, zodat het medium vanuit de inlaat naar het bovenste compartiment kan stromen. Bij een normaal gesloten, indirect werkende magneetklep zorgt de inlaatdruk (boven het membraan) en de veer boven het membraan ervoor dat de klep gesloten blijft. De kamer boven het membraan is via een klein kanaal verbonden met de lage druk poort. Deze verbinding wordt in gesloten toestand 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 onder spanning staat, wordt de pilot-opening geopend. Hierdoor daalt de druk boven het membraan. Door het drukverschil over het membraan wordt het membraan opgetild en kan het medium van inlaatpoort naar uitlaatpoort stromen. Een normaal geopende klep heeft dezelfde componenten, maar werkt andersom.
De extra drukkamer boven het membraan werkt als een versterker, zodat een kleine solenoïde toch een groot debiet kan regelen. Indirecte magneetkleppen worden alleen gebruikt voor een mediumstroom in één richting. Indirecte magneetventielen worden gebruikt in toepassingen met een toereikend drukverschil en een hoog gewenst debiet. Bekijk onze youtube-video op indirect werkende magneetkleppen.
Semi-direct werkende magneetkleppen combineren de eigenschappen van directe en indirecte kleppen. Hierdoor werken ze 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 direct met het membraan is verbonden. Het werkingsprincipe van een semi-direct gestuurde magneetklep is te zien in figuur 9.
Wanneer de plunjer wordt opgetild, tilt deze het membraan direct op om zo de klep te openen. Tegelijkertijd wordt een tweede opening geopend door de plunjer, deze heeft 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 door de plunjer opgetild, maar ook door het drukverschil.
Deze combinatie resulteert in een klep die werkt vanaf 0 bar en een relatief groot debiet aankan. Semi-direct gestuurde kleppen hebben vaak krachtigere spoelen dan indirect gestuurde kleppen. Semi-direct gestuurde kleppen worden ook wel 'assisted-lift' magneetventielen genoemd. Bekijk onze youtube-video op semi-direct werkende magneetkleppen.
Een 3-weg magneetklep heeft drie poorten, dus afhankelijk van of u een menging (twee inlaten en een uitgang) of schakeling (een inlaat en twee uitgangen) wilt, heeft dit invloed op de werkwijze. Bepaalde ventielen kunnen ook in beide richtingen werken, wat een universele schakelfunctie wordt genoemd. In elke toestand zijn slechts 2 poorten verbonden. Figuur 10 toont een voorbeeld van een 3-weg direct gestuurde magneetklep.
Figuur 10: 3-weg direct gestuurd magneetklep werkingsprincipe
Er zijn slechts twee poorten tegelijkertijd 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 het medium in de gewenste stroomrichting te leiden. Hieronder staan voorbeelden van circuit functies voor een normaal gesloten klep (tegenovergesteld voor een normaal open afsluiter).
Afhankelijk van de toepassing kunnen bepaalde goedkeuringen voor de afsluiter nodig zijn. Het hebben van een klep met een bepaalde goedkeuring zorgt ervoor dat deze voldoet aan de eisen van de toepassing. Veel voorkomende goedkeuringen zijn:
Het is essentieel om uw toepassing te begrijpen voordat u een magneetklep selecteert. Enkele belangrijke selectiecriteria zijn de volgende:
Veel voorkomende huishoudelijke en industriële magneetklep toepassingen zijn onder andere:
Een magneetklep wordt gebruikt voor het openen, sluiten, mengen of omleiden van de mediumstroom in een toepassing. Ze worden gebruikt in een breed scala van toepassingen zoals vaatwassers, auto's en irrigatie.
Als de magneetklep niet open of dicht gaat, gedeeltelijk open is, een zoemend geluid maakt of een uitgebrande spoel heeft, moet u de spoel van de klep controleren. Raadpleeg de gids voor probleemoplossing voor meer informatie.
Bij het kiezen van een magneetventiel is het belangrijk om uw medium te kennen. Afhankelijk van het medium- en de debietvereisten, kiest u het materiaal, de doorlaatgrootte, de temperatuur resistentie, de maximale werkdruk, de spanning, de reactietijd en de certificering(en) die nodig zijn voor uw toepassing. Raadpleeg de selectiegids voor magneetventielen voor meer informatie.
Een solenoïde is een elektrische spoel die om een ferromagnetische stof (zoals ijzer) is gewikkeld en die als elektromagneet optreedt wanneer de stroom er doorheen wordt geleid.
Wanneer er spanning over de spoel wordt gezet, ontstaat er een elektromagnetisch veld. Dit elektromagnetische veld zorgt ervoor dat de plunjer op of neer beweegt. Dit mechanisme wordt door magneetkleppen gebruikt om de klep te openen of te sluiten.
In dit artikel worden alleen 2-weg en 3-weg magneetkleppen behandeld. Proportionele en pneumatische magneetkleppen worden hier in aparte artikelen besproken: