Magnetventil - hur de fungerar (2023)

En magnetventil är en elektriskt styrd ventil. Ventilen har en solenoid, som är en elektrisk spole med en rörlig ferromagnetisk kärna (kolv) i mitten. I viloläget stänger kolven en liten öppning. En elektrisk ström genom spolen skapar ett magnetfält. Magnetfältet utövar en uppåtriktad kraft på kolven som öppnar öppningen. Detta är den grundläggande principen som används för att öppna och stänga magnetventiler.

Magnetventil Snabbfakta

• Endast rena vätskor/gaser:Magnetventiler är utformade för att användas med rena vätskor och gaser.
• Exakt flödeskontroll:Noggrann vätske-/gasreglering, idealisk för känsliga processer inom medicinsk utrustning och tillverkning.
• Snabb svarstid:Snabba öppnings-/stängningsåtgärder, avgörande för säkerhetsapplikationer och snabb reaktion på faror.
• Lång livslängd:Hållbar, pålitlig prestanda minskar underhållsbehoven och tål krävande användning.
• Brett utbud av applikationer:Mångsidig för olika industrier, inklusive vattenrening, fordonsindustri och livsmedelsförädling.

Innehållsförteckning

• Hur fungerar en magnetventil?
• Kretsfunktioner för magnetventiler
• Typer av magnetventiler
• Solenoidventilens arbetsprinciper
• Urvalskriterier
• Magnetventilapplikationer
• FAQ

Hur fungerar en magnetventil?

En magnetventil består av två huvudkomponenter: en magnetventil och en ventilkropp (G). Figur 2 visar komponenterna. En solenoid har en elektromagnetiskt induktiv spole (A) runt en järnkärna i mitten som kallas kolven (E). I vila kan det varanormalt öppet(NEJ) ellernormalt stängt(NC). I strömlöst tillstånd är en normalt öppen ventil öppen och en normalt stängd ventil stängd. När ström flyter genom solenoiden aktiveras spolen och skapar ett magnetfält. Detta skapar en magnetisk attraktion med kolven, flyttar den och övervinner fjäderkraften (D). Om ventilen normalt är stängd, lyfts kolven så att tätningen (F) öppnar öppningen och tillåter flödet av media genom ventilen. Om ventilen är normalt öppen, rör sig kolven nedåt så att tätningen (F) blockerar öppningen och stoppar flödet av media genom ventilen. Skuggringen (C) förhindrar vibrationer och surrande i AC-spolar.

Magnetventiler används i ett brett spektrum av applikationer, med höga eller låga tryck och små eller stora flödeshastigheter. Dessa magnetventiler använder olika driftsprinciper som är optimala för applikationen. De tre viktigaste förklaras i den här artikeln: direktverkande, indirekta och halvdirekta.

Kretsfunktioner för magnetventiler

Magnetventiler används för att stänga, öppna, dosera, fördela eller blanda flödet av gas eller vätska i ett rör. Det specifika syftet med en magnetventil uttrycks av dess kretsfunktion. En översikt över 2-vägs och 3-vägs magnetventiler finns nedan. För en fördjupad förståelse av symboler och förståelse av kretsfunktionsdiagram, se vårventilsymbolsida.

2-vägs magnetventil

En 2-vägs magnetventil har två portar, ett inlopp och ett utlopp. Flödesriktningen är avgörande för att säkerställa korrekt funktion, så det finns vanligtvis en pil som indikerar flödesriktningen. En 2-vägsventil används för att öppna eller stänga öppningen. Figur 3 visar ett exempel på en 2-vägs magnetventil.

3-vägs magnetventil

En 3-vägsventil har tre anslutningsportar. Vanligtvis har den 2 tillstånd (positioner) den kan vara i. Så den växlar mellan två olika kretsar. En 3-vägsventil används för att öppna, stänga, distribuera eller blanda media. Figur 4 visar ett exempel på en 3-vägs magnetventil.

Typer av magnetventiler

Normalt stängd magnetventil

För en normalt stängd magnetventil är ventilen stängd när den är strömlös och media kan inte strömma genom den. När ström skickas till spolen skapar det ett elektromagnetiskt fält som tvingar kolven uppåt och övervinner fjäderkraften. Detta lossar tätningen och öppnar öppningen så att mediet kan strömma genom ventilen. Figur 5 visar funktionsprincipen för en normalt stängd magnetventil i strömlöst och strömsatt tillstånd. Läs vår artikel omnormalt stängda vs normalt öppna magnetventilerför mer information.

Normalt öppen magnetventil

För en normalt öppen magnetventil är ventilen öppen när den är strömlös och media kan strömma genom den. När ström skickas till spolen skapar det ett elektromagnetiskt fält som tvingar kolven nedåt och övervinner fjäderkraften. Tätningen sitter sedan i öppningen och stänger den, vilket förhindrar media från att strömma genom ventilen. Figur 6 visar funktionsprincipen för en normalt öppen magnetventil i strömlöst och strömsatt tillstånd. En normalt öppen magnetventil är idealisk för tillämpningar som kräver att ventilen är öppen under långa perioder eftersom detta då är mer energieffektivt. Läs vår artikel omnormalt stängda vs normalt öppna magnetventilerför mer information.

Bistabil magnetventil

En bistabil eller låsande magnetventil kan kopplas om med en momentan strömförsörjning. Den kommer då att stanna i den positionen utan makt. Därför är den inte normalt öppen eller normalt stängd eftersom den förblir i nuvarande läge när ingen ström tillförs. De åstadkommer detta genom att använda permanentmagneter, snarare än en fjäder.

Solenoidventilens arbetsprinciper

Direkt skådespeleri

Direktverkande (direktmanövrerade) magnetventiler har en enkel arbetsprincip, som kan ses i figur 7 tillsammans med komponenterna. För en normalt stängd ventil utan effekt, blockerar kolven (E) öppningen med ventiltätningen (F). En fjäder (D) tvingar fram denna stängning. När ström tillförs spolen (A) skapar den ett elektromagnetiskt fält som drar upp kolven och övervinner fjäderkraften. Detta öppnar öppningen och låter media strömma igenom. En normalt öppen ventil har samma komponenter men fungerar på motsatt sätt.

Det maximala arbetstrycket och flödeshastigheten är direkt relaterade till öppningsdiametern och magnetventilens magnetiska kraft. Därför används vanligtvis en direktverkande magnetventil för relativt små flödeshastigheter. Direktmanövrerade magnetventiler kräver inget minsta arbetstryck eller tryckskillnad, så de kan användas från 0 bar upp till det maximalt tillåtna trycket.

För mer information, titta på vårYoutube videooch läs vårdirektverkande magnetventilartikel.

Indirekt agerande (servo- eller pilotmanövrerad)

Indirekt verkande magnetventiler (även kallade servostyrda eller pilotstyrda) använder tryckskillnaden för mediet över ventilens inlopps- och utloppsportar för att öppna och stänga ventilen. Därför kräver de vanligtvis en minsta tryckskillnad på cirka 0,5 bar. Arbetsprincipen för en indirekt verkande magnetventil kan ses i figur 8.

Inlopps- och utloppsportarna är åtskilda av ett gummimembran, även kallat ett membran. Membranet har ett litet hål så att mediet kan rinna till det övre facket från inloppet. För en normalt stängd indirektverkande magnetventil kommer inloppstrycket (ovanför membranet) och stödfjädern ovanför membranet att säkerställa att ventilen förblir stängd. Kammaren ovanför membranet är ansluten med en liten kanal till lågtrycksporten. Denna anslutning blockeras i stängt läge av kolven och ventiltätningen. Diametern på denna "pilot"-öppning är större än diametern på hålet i membranet. När solenoiden aktiveras öppnas pilotöppningen, vilket gör att trycket ovanför membranet sjunker. På grund av tryckskillnaden på båda sidor av membranet kommer membranet att lyftas och mediet kan strömma från inloppsporten till utloppsporten. En normalt öppen ventil har samma komponenter men fungerar på motsatt sätt.

Den extra tryckkammaren ovanför membranet fungerar som en förstärkare, så en liten solenoid kan fortfarande styra ett stort flöde. Indirekta magnetventiler används endast för mediaflöde i en riktning. Indirekt manövrerade magnetventiler används i applikationer med tillräcklig tryckskillnad och hög önskad flödeshastighet.

För mer information, titta på vårYoutube videooch läs vårindirekt verkande magnetventilerartikel.

Halvdirekt skådespeleri

Halvdirektverkande magnetventiler kombinerar egenskaperna hos direkta och indirekta ventiler. Detta gör att de kan arbeta från nollstång, men de kan fortfarande hantera ett högt flöde. De liknar indirekta ventiler och har även ett rörligt membran med en liten öppning och tryckkammare på båda sidor. Skillnaden är att solenoidkolven är direkt ansluten till membranet. Arbetsprincipen för en halvdirektverkande magnetventil kan ses i figur 9.

När kolven lyfts lyfter den direkt membranet för att öppna ventilen. Samtidigt öppnas en andra öppning av kolven som har en något större diameter än den första öppningen i membranet. Detta gör att trycket i kammaren ovanför membranet sjunker. Som ett resultat lyfts membranet inte bara av kolven utan också av tryckskillnaden.

Denna kombination resulterar i en ventil som arbetar från noll bar och kan kontrollera relativt stora flödeshastigheter. Ofta har halvdirektmanövrerade ventiler kraftigare spolar än indirektmanövrerade ventiler. Halvdirektmanövrerade ventiler kallas även magnetventiler med assisterad lyftning.

För mer information, titta på vårYoutube videooch läs vårhalvdirektverkande magnetventilerartikel.

3-vägs direktskådespeleri

En 3-vägs magnetventil har tre portar, så beroende på om du vill ha en blandning (två inlopp och ett utlopp) eller avledning (ett inlopp och två utlopp) påverkar driften. Vissa ventiler kan också fungera i båda riktningarna, vilket kallas en universalkretsfunktion. Dock är endast två portar anslutna i varje tillstånd. Figur 10 visar ett exempel på en 3-vägs direktverkande magnetventil.

Endast två portar är anslutna samtidigt. I figur 10 har kolven en öppning på toppen och botten av den med två ventilsäten. Vid varje given tidpunkt är en öppen och en stängd för att leda media i önskad flödesriktning. Nedan finns exempel på kretsfunktioner för en normalt stängd ventil (motsats för en normalt öppen).

• Avledande 3-vägs magnetventil:Figur 10 skulle ha ett inlopp (nedre till vänster) och två utlopp (övre och nedre till höger). Ingen ström har kolven som blockerar den nedre öppningen, vilket innebär att media går från inloppet till det övre utloppet. När strömmen kopplas på tvingas kolven upp, vilket stänger det övre uttaget. Detta leder media från inloppet till det nedre högra uttaget.
• Blandande 3-vägs magnetventil:Figur 10 skulle ha två inlopp (övre och nedre till höger) och ett utlopp (nedre till vänster). Ingen ström har kolven som blockerar den nedre öppningen, vilket innebär att media går från det övre inloppet till utloppet. När strömmen kopplas på tvingas kolven upp, vilket stänger det övre uttaget. Detta leder media från det nedre högra inloppet till uttaget.
• Universal 3-vägs magnetventil:Dessa ventiler fungerar på samma sätt som en avledande 3-vägs magnetventil. Om man tittar på figur 10 kan media flöda i båda riktningarna men fortfarande är bara två portar anslutna vid varje given tidpunkt.

Magnetventilgodkännanden

Beroende på applikation kan vissa godkännanden för ventilen behövas. Att ha en ventil med ett visst godkännande säkerställer att den uppfyller applikationens krav. Vanliga godkännanden är:

• UL/UR:Underwriters Laboratories inspekterar och certifierar produkter med avseende på deras säkerhet
• Dricker vatten:Säkerställer att den är lämplig för dricksvattenändamål. För mer information, se våransökningssida för dricksvatteneller se vårvattenmagnetventilerartikel.Vanliga dricksvattengodkännanden är:
  • Kiwa:Dricksvattengodkännande för den holländska marknaden.
  • NSF:Dricksvattengodkännande för Nordamerika.
  • WRAS:Överensstämmelse med vattenförsörjningsföreskrifter i Storbritannien eller skotska stadgar för materialsäkerhet och mekanisk testning.
  • KTW:Godkännande för plast och icke-metalliska material för användning med dricksvatten i Tyskland.
  • ACS (Certificate of Sanitary Compliance):Dricksvattengodkännande för Frankrike.
  • Vattenstämpel:Certifiering för VVS- och avloppsprodukter till försäljning i Australien och Nya Zeeland.

• FDA:US Food and Drug Administration
• ATEX version:ATEX-certifiering tillhandahålls för explosionsskydd. För mer information, seATEX-direktiv för ventiler och kopplingar.
• CE-certifiering:CE-certifiering innebär överensstämmelse med höga säkerhets-, hälso- och miljöskyddskrav för alla produkter inom Europeiska ekonomiska samarbetsområdet. För mer information, se vårCE-certifieringsida.
• Gasversion:Ventiler för gasapplikationer har DVGW-godkännande för användning i gaseldade apparater som automatisk avstängningsventil. För mer information, se vårSida för förordning om gasgodkännande.
• IP-betyg:En ventils IP-klassificering förklarar dess skydd mot damm och vatten. För mer information, se vårIP-betygssida.

Speciella magnetventilfunktioner

• Eleffektminskning:En kort strömpuls matas för att öppna eller stänga ventilen och den elektriska effekten reduceras tillräckligt långt för att hålla den på plats. Detta hjälper till att spara energi.
• Låsning:Lås- eller pulsspoleversion ger en lösning för applikationer med lågfrekvensomkoppling. Ventilen aktiveras av en kort elektrisk puls för att flytta kolven. En permanentmagnet används sedan för att hålla kolven i det läget utan ytterligare fjäder eller magnetfält. Detta sänker strömförbrukningen och värmeutvecklingen i ventilen.
• Högt tryck:Högtrycksversioner är konstruerade för tryckkrav upp till 250 bar.
• Manuell åsidosättning:Valfri manuell överstyrningsfunktion ger bättre säkerhet och bekvämlighet under driftsättning, testning, underhåll och vid strömavbrott. I vissa versioner kan ventilen inte aktiveras elektriskt när den manuella styrningen är låst.
• Mediaseparation:Mediaseparationsdesign tillåter isolering av media från ventilens arbetsdelar, vilket gör det till en bra lösning för aggressiva eller lätt förorenade media.
• Vakuum:Ventiler som inte kräver en minsta tryckskillnad är lämpliga för grova vakuum. Universella direktverkande eller halvdirektverkande magnetventiler är väl lämpade för dessa applikationer. För strängare krav på läckagehastighet finns speciella vakuumversioner tillgängliga.
• Justerbar svarstid:Den tid det tar för ventilen att öppna eller stänga kan justeras, vanligtvis genom att rotera skruvarna på ventilens kropp. Den här funktionen kan hjälpa till att förhindra envattenhammare
• Positionsfeedback:Omkopplingsstatusen för en magnetventil kan indikeras med en elektrisk eller optisk lägesåterkoppling som en binär eller NAMUR-signal. NAMUR är en sensorutgång som indikerar ventilens till- eller frånläge.
• Lågt ljud:Ventiler har en dämpad design för att minska ljudet när ventilen stängs.

Urvalskriterier

Det är viktigt att förstå din applikation innan du väljer en magnetventil. Några viktiga urvalskriterier är följande:

• Typ av magnetventil:Bestäm om din applikation kräver en 2-vägs eller 3-vägs magnetventil.
• Material i höljet:Bestäm ventilhusets material baserat på mediets kemiska egenskaper och temperatur, men även miljön ventilen befinner sig i. Mässing används vanligtvis för neutrala medier. Rostfritt stål har god kemikalie-, temperatur- och tryckbeständighet. PVC och polyamid används ofta eftersom de är kostnadseffektiva. Men de används också i avancerade applikationer med aggressiva kemikalier. Tänk på att de mekaniska delarna, såsom kolven och fjädern i rostfritt stål, är i kontakt med mediet och måste också vara kompatibla. Särskilda medelseparerade ventiler finns tillgängliga där dessa delar är separerade från vätskan med ett membran. Hänvisa tillVälj rätt husmaterial för din magnetventilför mer information.
• Tätningsmaterial:Tätningsmaterial bör väljas baserat på mediets kemiska egenskaper och temperatur. NBR, EPDM, FKM (Viton) och PTFE (Teflon) är vanliga alternativ. HänvisaVälj rätt tätningsmaterial för din magnetventilför snabb referens om kemisk beständighet hos tätningsmaterial.
• Spänning:Magnetventiler finns i AC- och DC-versioner, med varje, det finns små för- och nackdelar. HänvisaAtt välja en AC- eller DC-spole för en magnetventilför mer information.
• Ventilfunktion:Beroende på driftstiden kan du välja en normalt öppen eller normalt stängd ventil. De flesta magnetventiler är normalt stängda. Om ventilöppningstiden är längre än stängningstiden är en normalt öppen ventil att föredra och vice versa. Bi-stable, eller låsning, är också ett alternativ.
• Tryck:Ventilen måste klara det maximala tryck som krävs för din applikation. Det är lika viktigt att notera minimitrycket eftersom en högtrycksskillnad kan göra att ventilen går sönder.
• Operationstyp:Bestäm om din applikation kräver en direkt, indirekt eller semi-direktmanövrerad magnetventil.
• Temperatur:Se till att ventilmaterialen tål de lägsta och högsta temperaturkraven för din applikation. Temperaturövervägande är också viktigt för att bestämma ventilkapaciteten eftersom det påverkar vätskans viskositet och flöde.
• Respons tid:Svarstiden för en ventil är den tid det tar för en ventil att gå från öppet till stängt läge eller vice versa. Små direktverkande magnetventiler reagerar mycket snabbare än halvdirekta eller indirektverkande ventiler.
• Godkännanden:Se till att ventilen är korrekt certifierad beroende på applikationen.
• Grad av skydd:Se till att ventilen har rätt IP-klassning för skydd mot damm, vätska, fukt och kontakt.

Magnetventilapplikationer

Vanliga inhemska och industriella magnetventilapplikationer inkluderar:

• Kylsystem använder magnetventiler för att vända flödet av köldmedier. Detta hjälper till att kyla under sommaren och uppvärmning under vintern.
• Bevattningssystem använder magnetventiler med automatisk styrning.
• Diskmaskiner och tvättmaskiner använder magnetventiler för att kontrollera vattenflödet.
• Luftkonditioneringssystem använder magnetventiler för att kontrollera lufttrycket.
• Magnetventiler används i automatiska låssystem för dörrlås.
• Medicinsk och dental utrustning använder magnetventil för att styra vätskans flöde, riktning och tryck.
• Vattentankar använder magnetventiler för att styra in- eller utflödet av vatten, ofta i kombination med en flottörbrytare.
• Biltvättar för att kontrollera vatten- och tvålflödet.
• Industriell rengöringsutrustning

FAQ

Vad används en magnetventil till?

En magnetventil används för att öppna, stänga, blanda eller avleda media i en applikation. De används i en mängd olika applikationer från diskmaskiner, bilar och bevattning.

Hur kan du se om din solenoid är dålig?

Om magnetventilen misslyckas med att öppna eller stänga, är delvis öppen, avger ett surrande ljud eller har en utbränd spole, måste du felsöka ventilmagneterna. För mer information, sefelsökningsguide.

Hur väljer jag en magnetventil?

När du väljer en magnetventil är det viktigt att känna till dina media. Beroende på media och flödeskrav, välj material, öppningsstorlek, temperatur, tryck, spänning, svarstid och certifiering som krävs för din applikation. Se vår valguide för magnetventiler för mer information.

Vad är en solenoid?

En solenoid är en elektrisk spole som är lindad runt ett ferromagnetiskt ämne (som järn) som fungerar som en elektromagnet när strömmen passerar genom den.

Hur fungerar en solenoid?

När den elektriska strömmen leds genom spolen skapas ett elektromagnetiskt fält. Detta elektromagnetiska fält gör att kolven rör sig uppåt eller nedåt. Denna mekanism används av magnetventiler för att öppna eller stänga ventilen.