Magneetventiel types en aansturing

voorbeelden magneetventielen messing 2-weg
2/2-weg Magneetventielen. Zodra een spanning over de spoel (zwart) wordt aangebracht, opent het ventiel in een fractie van een seconde.

Een magneetventiel, of magneetklep, is een elektromechanisch aangestuurde klep. De klep wordt geactueerd door een solenoid. Als een stroom door de spoel loopt functioneert deze als elektromagneet. Daardoor wordt de ijzeren kern in een lineaire beweging naar het centrum van de spoel getrokken, hiermee wordt de klep geopend of gesloten.

"Een magneetventiel, of magneetklep, is een elektromechanisch aangestuurde klep om vloeistoffen en gassen aan te sturen."

Magneetventielen behoren tot de meest gebruikte elementen in gas en vloeistofsystemen. Veel apparatuur maakt gebruik van magneetkleppen. De toepassingen zijn eindeloos, maar enkele voorbeelden zijn zwembaden, sprinkler systemen, wasmachines, cv installaties, perslucht, tandarts apparatuur, wasstraten en irrigatiesystemen. In dit artikel worden de belangrijkste werkingprincipes van de verschillende typen uitgelegd.

Bekijk direct magneetventielen

Magneetventiel circuit functie

Magneetventielen worden gebruikt om stromingen van gas of vloeistof in een leidingsysteem af te sluiten, te doseren, te verdelen of te mixen. De specificieke doeleindes van een magneetklep worden aangeduid met circuit functies. Een zogenaamd 2/2 weg ventiel heeft twee poorten (ingang en uitgang) en twee posities (open of gesloten). Een 3/2 weg ventiel heeft drie poorten en twee posities en kan daarmee schakelen tussen twee circuits. Meer poorten of combinaties van kleppen in één constructie zijn mogelijk. In onderstaande figuur zijn symbolen weergegeven van veel voorkomende circuit functies. Hierin is aangegeven of de klep in uitgangspositie (stroomloos) gesloten of geopend is. Dit wordt aangeduid met Normaal Gesloten (NC= Normally Closed) en Normaal Open (NO).

Symbolen voor vaakgebruikte ventielen

Type aansturing

Magneetkleppen zijn te categoriseren in verschillende groepen van aansturing:

Direct gestuurd

Bij direct gestuurde magneetventielen stuurt de solenoid direct de klep aan waar de vloeistof of het gas doorheen stroomt. De plunjer in de solenoid bestaat uit een weekijzeren kern en onderaan de plunjer bevindt zich een afsluitende pakking van bijvoorbeeld rubber. In de klep zit een doorlaat welke door de plunjer afgesloten wordt. Een kleine veer houdt de plunjer in gesloten positie. Dit type wordt Normaal Gesloten genoemd. Zodra de solenoid wordt geactiveerd, wordt de weekijzeren plunjer door het magneetveld omhoog gelicht en de doorlaat opent. Bij een Normaal Open ventiel is de droomstroomopening geopend wanneer er geen spanning op de solenoid staat. Als de solenoid wordt geactueerd zal de doorstroomopening worden afgesloten. De maximale werkdruk en het debiet hangen direct af van de diameter van de doorlaat en de magnetische kracht. Dit principe wordt daarom meestal gebruikt voor relatief kleine diameters en lage drukken. Er bestaan echter ook direct gestuurd hoge druk ventielen met een kleine doorstroomopening. Direct gestuurde magneetkleppen vereisen geen minimale werkdruk of drukverschil, dus ze zijn te gebruiken vanaf 0 bar tot de maximum toegestane druk. De afgebeelde magneetafsluiter is een direct werkend 2/2 weg ventiel.

Werkingsprincipe van een NC direct gestuurde magneet afsluiter

Schematische weergave van een direct gestuurd mageneetventiel (2/2-weg, normaal gesloten).

De korte video legt de werking van een direct gestuurd magneetventiel stap voor stap uit. Voor dit voorbeeld is een normaal gesloten 2/2-weg ventiel uitgekozen. Direct gestuurde magneetventielen bestaan in vele verschillende uitvoeringen, maar het basisprincipe blijft gelijk.

De video laat stapsgewijs zien hoe een direct gestuurd magneetventiel opent en sluit.

Bekijk het aanbod direct gestuurde kleppen (2/2 weg)

Indirect gestuurd (Servo)

Indirect- of servogestuurde magneetkleppen gebruiken de verschildruk van het medium over de poorten om de doorstroomopening te openen en sluiten. Doorgaans werken deze kleppen goed vanaf een halve bar. Het minimale drukverschil tussen ingaande en uitgaande poort ligt tussen 0.1 en 1 bar. Het afsluitende membraan heeft een klein gaatje. Hierdoor is de druk aan beide zijden van het membraan gelijk en de druk en ondersteunende veer boven het membraan zorgen ervoor dat de klep gesloten blijft. De kamer boven het membraan bevat nog een klein doorlaat welke verbinding maakt met de lage druk poort. Dit gat wordt in gesloten toestand afgesloten door de solenoid. De diameter van deze ‘pilot’ doorlaat is groter dan de diameter van het gaatje in het membraan. Als nu de solenoid bekrachtigd wordt opent deze doorlaat zich en zal de druk boven het membraan wegvallen omdat deze kamer in verbinding met de uitlaat komt. Nu opent het ventiel zich doordat de vloeistofdruk onder het membraan groter is dan die erboven.

De extra drukkamer werkt als een versterker, zodat met een kleine solenoid toch een groot membraan en daarmee een hoog debiet aangestuurd kan worden. Indirecte magneetventielen kunnen slechts voor één stroomrichting gebruikt worden. Ook dit type ventiel komt voor in de uitvoering Normaal Gesloten (NC) en Normaal Open (NO). Indirect gestuurde magneetventielen worden o.a. gebruikt in afwasmachines en irrigatiesystemen waar de waterdruk ruim vijf bar kan zijn en de doorstroomopening groter dan ¾ inch (19 mm) kan zijn. Indirect gestuurde ventielen openen langzamer dan direct gestuurde ventielen en hebben een minimaal drukverschil nodig, maar zijn zeer geschikt voor hoge debieten.

Doorsnede servo-gestuurde magneetklep

Schematische weergave van een indirect gestuurd mageneetventiel (2/2-weg, normaal gesloten).

Onderstaande video legt de werking uit van een indirect gestuurd magneetventiel.

De video legt stapsgewijs het werkingsprincipe van een indirect gestuurd magneetventiel uit.

Bekijk het aanbod indirect gestuurde kleppen (2/2 weg)

Semi-direct gestuurd

Semi-direct gestuurde magneetventielen combineren de eigenschappen en werkingsprincipes van directe en indirecte ventielen. Hierdoor werken ze vanaf nul bar maar kunnen ze toch een hoog debiet aan. De plunjer in de solenoid opent een ‘pilot’ poort zodat de vloeistofdruk het openen van het membraan ondersteund. Tegelijkertijd zit de plunjer gekoppeld aan het membraan, waardoor deze ook zonder minimale druk geopend zal worden. Semi-direct gestuurde kleppen worden soms ook dwang gestuurd genoemd.

Doorsnede dwang gestuurde magneetklep

Schematische weergave van een semi-direct gestuurd mageneetventiel (2/2-weg, normaal gesloten).

Onderstaande video legt de werking uit van een semi-direct gestuurd magneetventiel.

De video legt stapsgewijs het werkingsprincipe van een semi-direct gestuurd magneetventiel uit.

Bekijk het aanbod semi-direct gestuurde kleppen (2/2 weg)

Direct gestuurd 3/2 weg ventiel

Een 3/2 weg magneetventiel kan schakelen tussen 2 circuits. Er zijn namelijk drie poorten en twee posities. In het onderstaande voorbeeld is een direct werkend 3/2 weg ventiel afgebeeld. Deze heeft geen minimale werkdruk of verschildruk nodig om te werken en is dus te gebruiken vanaf nul bar.

Schematische weergave van een 3/2-weg magneetventiel

Schematische weergave van een direct gestuurd 3/2-weg mageneetventiel.

Bekijk het aanbod 3/2 weg kleppen