Magnetventil: wo es eingesetzt wird + Arten und Funktionsprinzip

Neben herkömmlichen manuellen Ventilen findet man im Geschäft auch automatisch wirkende Magnetventile. Sie ermöglichen nicht nur die ferngesteuerte Regelung des Durchflusses von Flüssigkeiten und Gasen in Rohrleitungen, sondern auch die Automatisierung dieses Prozesses.

Solche Geräte unterscheiden sich in innerer Konstruktion und Zweck. Das Funktionsprinzip ist jedoch bei allen gleich – das Öffnen/Schließen des Ventils erfolgt durch die Betätigung eines Elektromagneten.

In diesem Artikel betrachten wir, wozu ein solches Ventil benötigt wird und wie es funktioniert. Außerdem sprechen wir über die wichtigsten Varianten von Magnetventilen.

Wozu wird ein Magnetventil benötigt?

Magnetventile sind eine Kategorie moderner Absperrarmaturen für Rohrleitungen unterschiedlichster Zwecke. Im Haushalt werden solche Elektroventile in Autos, Spezialmaschinen, Wasserleitungen sowie Bewässerungs- und Heizungsanlagen eingesetzt.

Außerdem werden sie in der Industrie häufig zur Regelung des Durchflusses und zur Überwachung des Transports verschiedener Flüssigkeiten und Gase eingesetzt.

Ein Magnetventil gehört zur energieabhängigen Ausrüstung; zum Öffnen oder Schließen benötigt es eine Stromversorgung.

Ein Magnetventil für Wasser oder Gas enthält im Inneren keinerlei Sensoren. Mit ihm kann man lediglich den Durchfluss des Mediums regeln oder vollständig absperren. Wenn eine Automatisierung dieser Prozesse erforderlich ist, müssen externe Messgeräte installiert werden, an die das Magnetventil dann angebunden wird.

Sie können zum Beispiel zusätzlich einen Regler und einen Wasseraustrittsensor verwenden, damit bei Erkennung eines Lecks das Magnetventil den entsprechenden Befehl vom Regler erhält und die Rohrleitung absperrt.

Zu den Vorteilen des Einsatzes von Magnetventilen gehören:

• schnelle Regelung des Durchflusses des Mediums in der Rohrleitung;
• Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit des Geräts;
• lange Lebensdauer;
• kleine Abmessungen und geringes Gewicht;
• Vielfalt der Gerätevarianten.

Das Magnetventil spricht buchstäblich im Bruchteil einer Sekunde an, nachdem das Signal gegeben wurde. Es ist für den Betrieb mit Flüssigkeiten unter verschiedenen Drücken von 0 bis 25 bar und bei wechselnden Temperaturen von -20 bis +120 °C ausgelegt. Im stromlosen Zustand kann dieses Magnetventil entweder geschlossen oder geöffnet bleiben – je nach Gerätemodifikation.

Am häufigsten wird im Haushalt ein Magnetventil in Wasserversorgungs- und Heizungssystemen eingesetzt, mit dem der Wasserfluss fernreguliert wird.

In Wasserleitungen ermöglicht es, die Wasserversorgung bei einem Rohrbruch automatisch zu unterbrechen. In Heizungssystemen wird ein solches Ventil als Gerät zur Regulierung des Wärmeträgerflusses verwendet.

Hier reduziert oder erhöht es selbstständig über einen externen Temperatursensor den Fluss der erwärmten Flüssigkeit vom Heizkessel zu den Heizkörpern.

Wie funktioniert ein Magnetventil?

Ein Magnetventil besteht aus:

• einem Gehäuse aus Stahl, Gusseisen, Messing oder Kunststoff;
• einer Induktionsspule mit Kern (Solenoid);
• einem Arbeitsabsperrelement;
• einer Dichtung;
• einer Dämpfungsfeder.

Die Induktionsspule aus Kupfer befindet sich im Inneren der Absperrvorrichtung in einem hermetisch abgedichteten Gehäuse, zu dem Wasser keinen Zugang hat. Das Schließen oder Öffnen des Durchflusskanals des Arbeitsmediums erfolgt durch eine unter der Wirkung des Solenoids ausfahrende Stange und eine Membran.

Der elektrische Anschluss des Magnetventils erfolgt über Klemmen oben am Gehäuse des Geräts neben der Induktionsspule.

Im stromlosen Zustand schließt das Ventil unter der Wirkung der Feder den Durchflusskanal vollständig oder lässt ihn vollständig offen. Nach dem Anlegen einer Spannung an die Spule kommt es zu einer Verschiebung des Kerns mit der Stange, wodurch der Querschnitt dieses Durchflusses vergrößert/verkleinert wird.

Das allgemeine Funktionsprinzip des betrachteten elektromagnetischen Ventils ist einfach – die Bewegung der Stange erfolgt durch elektromagnetische Induktion. Wenn elektrischer Strom durch die Spule fließt, wirkt auf den in ihrer Mitte befindlichen Kern ein elektromagnetisches Feld, dessen Stärke und Richtung von der angelegten Spannung in Volt abhängen.

Infolgedessen kommt es zur Verschiebung des Absperrelements und zur Änderung des Durchflussquerschnitts des Ventils.

Die Spule des Magnetventils kann je nach Gerätemodifikation mit einer Spannung von 5–36 V Gleichstrom oder 220 V Wechselstrom betrieben werden.

Magnetventile mit niedriger Steuerspannung sind für den Betrieb in Rohrleitungen mit kleinem Durchmesser und geringem Druck des Arbeitsmediums ausgelegt. Ihr Anwendungsbereich ist recht begrenzt.

Allerdings lassen sich solche Ventile einfacher in ein Steuerungssystem mit Niederspannungs-Halbleiterbauelementen integrieren und an verschiedene Mikrocontroller anschließen. In Wasserleitungen und Heizkreisen von Privathäusern werden in der Regel genau diese verwendet.

Varianten von Magnetventilen

Es gibt mehrere Varianten des betrachteten Geräts. Diese Geräte werden nach dem Gehäusematerial, der Bauweise, der Position des Verschlusses im stromlosen Zustand, der Art der Dichtung und der Anschlussart an die Rohre klassifiziert.

Jede dieser Varianten ist für den Betrieb mit einem bestimmten Medium hinsichtlich Zusammensetzung, Temperatur und Druck ausgelegt. Die Auswahl eines Magnetventils sollte sorgfältig erfolgen. Wird ein Gerät gewählt, das den Anforderungen nicht entspricht, wird es nicht lange halten.

Die erste und wichtigste Unterteilung der elektromagnetischen Ventile erfolgt nach der Stromart. Sie können entweder mit Wechsel- oder Gleichstrom betrieben werden.

Nach der Anschlussart werden Magnetventile unterteilt in:

• Flanschventile;
• Muffenventile;
• Stutzenanschlüsse.

Und von der Größe her können sie von 6 bis 150 DN (von 1/8 bis 6 Zoll) sein. Für jede Rohrleitung gibt es eine passende Variante.

Das Gehäuse der betrachteten Magnetventile besteht aus:

• Kunststoff (verstärktes PPA, PVC, Nylon);
• Edelstahl;
• Messing;
• Gusseisen.

Jede dieser Varianten hat ihre eigenen Eigenschaften hinsichtlich Druck und Temperatur des Arbeitsmediums. Diese Werte sollten im Datenblatt des Geräts genau studiert werden, um keine Fehlwahl zu treffen. Für die Wasserleitung oder Heizung in einem Privathaus ist jedoch jede der oben genannten Varianten geeignet.

Klassifizierung #1 – nach innerem Aufbau

Ventile werden nach der Bauweise des Steuerelements in drei Gruppen unterteilt:

1. Schieberventile.
2. Membranventile.
3. Kolbenventile.

Elektromagnetische Ventile in Haushaltsausführung werden in der Regel mit einer Membran hergestellt. Dies ist eine kostengünstige und zuverlässige Variante, die problemlos die Regelung des Wasserflusses in häuslichen Heizungs- und Wasserversorgungssystemen bewältigt.

Innere Elemente – Feder, Tauchanker und Kern werden praktisch immer aus Edelstahl gefertigt, der sich durch eine hohe Beständigkeit gegen Temperatur- und Druckschwankungen des Wassers auszeichnet.

Die grundlegende Unterteilung der Magnetventile erfolgt nach der Position des Verschlussmechanismus bei stromlosem Magneten.

Nach diesem Parameter werden Magnetventile unterteilt in:

• normalerweise geschlossen, Ventil geschlossen (NC);
• normalerweise offen, Ventil offen (NO);
• bistabil.

Im ersten Fall ist der Kern, solange keine Spannung anliegt, durch den Federdruck nach unten gedrückt und es fließt kein Wasser. Im zweiten Fall ist der Kanal im stromlosen Zustand des Geräts dagegen vollständig geöffnet, und das Schließen erfolgt erst nach dem Anlegen der Versorgungsspannung.

Die dritte Variante – die Stellung kann sowohl offen als auch geschlossen sein.

Klassifizierung #2 – nach Funktionsprinzip

Funktional gibt es Magnetventile für Wasser mit 220 V und anderen Spannungen als:

• mit einem Durchgang;
• mit zwei Durchgängen;
• mit drei Durchgängen.

Die ersten haben nur einen Anschlussstutzen zur Rohrleitung. Es handelt sich um Sicherheitsvorrichtungen, die für das Ablassen von Dampf oder Wasser bei zu hohem Druck in den Rohren ausgelegt sind.

Zwei-Wege-Magnetventile sind die am weitesten verbreiteten und gefragtesten. Sie haben zwei Anschlussstutzen – Ein- und Auslass – und werden in die Rohrleitung eingebaut.

Drei-Wege-Geräte werden mit drei Anschlussstutzen für den Anschluss an Rohre geliefert. Diese Varianten dienen dazu, den Durchfluss von einer Rohrleitung in eine andere umzuleiten.

Am weitesten verbreitet sind Dreiwegeventile in Heizsystemen. Derartige Geräte ermöglichen einen einfachen Transfer des Wärmeträgers von einem Kreislauf in einen anderen zur Mischung des Arbeitsmediums.

Infolgedessen ändert sich die Wassertemperatur im System, während die Wärmeenergiequelle ohne Änderung des Betriebsmodus weiterarbeitet.

Magnetventile gibt es auch als:

• direktwirkend;
• indirektwirkend.

Bei ersteren bewegt sich der Anker ausschließlich durch die Einwirkung des Elektromagneten. Bei letzteren wird seine Bewegung auch durch den Druck des Arbeitsmediums beeinflusst.

Klassifizierung #3 – nach Dichtungs- und Membranmaterial

Im Inneren des Magnetventilgehäuses befindet sich eine Membran, die den Wasserfluss unterbricht. Außerdem befindet sich zwischen der Spule und dem Hauptteil mit den Anschlussstutzen eine Dichtung. Beide Elemente bestehen aus elastischen Polymermaterialien.

Am häufigsten werden in haushaltsüblichen Magnetventilen für Wasser Dichtungen und Membranen aus EPDM hergestellt, das sich durch hohe Beständigkeit gegen Salze und niedrige Temperaturen auszeichnet.

Die Dichtung in Magnetventilen kann aus folgenden Materialien bestehen:

• FPM (FKM, VITON) – Fluorelastomer;
• EPDM – Ethylen-Propylen-Elastomer;
• NBR – Butadien-Nitril-Kautschuk.

Die erste Variante zeichnet sich durch eine hohe maximale Temperatur des Arbeitsmediums und Beständigkeit gegen Öle und Benzine aus. Die zweite ist günstig und beständig gegen die Einwirkung von in Wasser gelösten Salzen, Laugen und Säuren. Die dritte verträgt Kontakt mit Erdölprodukten problemlos und wird üblicherweise in der Industrie und in Fahrzeugen eingesetzt.

Dieses Material hat keinen großen Einfluss auf den Preis des Magnetventils. Die daraus hergestellten Teile sind zu klein. Die Wahl der Dichtungs- und Membrantype sollte ausschließlich auf der Grundlage der Eigenschaften des Arbeitsmediums erfolgen.

Die thermischen Eigenschaften der Dichtungen sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

Dabei ist beim Betrieb des Magnetventils in jedem Fall besonders auf die Abwesenheit von Verunreinigungen im Wasser zu achten.

Sand und Rost in Rohren werden früher oder später jede Membran zerstören, unabhängig vom Material. Das betreffende Gerät darf nur installiert werden, wenn im Rohrsystem ein Filter vorhanden ist.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Überblick über die Vorrichtung des Magnetventils:

Aufbau und Funktionsweise eines direktwirkenden Elektroventils für 220 V:

Arten von Magnetventilen nach dem Funktionsprinzip:

Das ferngesteuerte Magnetventil ist anspruchslos und zuverlässig im Betrieb. Es ist für mehrere zehntausend Schaltspiele ausgelegt (funktioniert einwandfrei 20–25 Jahre lang) und erfordert keine spezielle Wartung.

Ein solches Gerät für Wasser kostet zwischen 30 und 60 €, hilft aber, viele Probleme zu lösen. Dabei ist der eigene Einbau nicht schwierig, man muss nur ein passendes Ventil nach den Eigenschaften und Materialien richtig auswählen.

Möchten Sie das oben dargestellte Material mit nützlichen Informationen ergänzen oder auf eine Unstimmigkeit oder einen Fehler hinweisen? Oder möchten Sie Empfehlungen zur Auswahl des optimalen Modells eines Magnetventils geben? Dann schreiben Sie bitte Ihre Tipps und Anmerkungen in den Kommentarbereich.

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