Wat zijn elektromagnetische ventielen?

Elektromagnetische ventielen (ook wel bekend als solenoïdeventielen) worden aangestuurd op basis van elektrische stroom. Ze bestaan uit twee hoofdonderdelen: het ventiellichaam en de solenoïde (spoel). De solenoïde bestaat uit een opgerolde koperdraad die een buis met een beweegbare afsluitzuiger omgeeft. De taak van de spoel is om met behulp van de elektrische stroom een magnetisch veld te creëren dat de zuiger beweegt en het ventiel opent of sluit. Elektromagnetische ventielen gebruiken dus elektrische stroom om om te zetten in lineaire beweging.

Het gebruik van elektromagnetische ventielen is zeer divers. Ze zijn geschikt voor toepassingen met vloeibare en gasvormige media. Ze dienen voor het afsluiten, openen, doseren, distribueren of mengen in distributiesystemen. Klassieke toepassingen zijn verwarmingssystemen, irrigatie, wasstraten, vaatwassers en wasmachines, koel- en airconditioningsystemen, geneeskunde, tandheelkunde, industriële reinigingsapparatuur en watertanks.

Elektromagnetische ventielen zijn verkrijgbaar in de gewone tweerichtingsvariant, maar ook in complexere drieweg- en meerwegconstructies die dienen voor het schakelen van stromen en mengen. Meestal worden de ventiellichamen gemaakt van messing, roestvrij staal, aluminium of zelfs kunststof. Voor de keuze is het altijd goed om te controleren of het materiaal geschikt is voor het beoogde gebruik en compatibel is met het betreffende medium.

Constructie van het ventiel

Een elektromagnetisch ventiel bestaat uit een ventiellichaam waarop de spoel is gemonteerd. De in- en uitgangen zijn voorzien van aansluitingen zodat het ventiel in de leidingen kan worden geïnstalleerd. Binnenin het ventiellichaam vinden we een afschermring, een veer, een zuiger en een afdichting of membraan.

Open of gesloten?

De twee hoofdcategorieën van solenoïdeventielen zijn NO en NC - normaal open en normaal gesloten. Bij het aanleggen van elektrische stroom op de spoel wordt een magnetisch veld gecreëerd, waarvan de sterkte afhangt van de stroom, het aantal windingen van de draad en het materiaal van de beweegbare kern, ook wel zuiger genoemd. Het magnetische veld beweegt deze zuiger en sluit of opent het ventiel. Zonder stroom kan het ventiel dus gesloten of open zijn.

Bij een normaal gesloten ventiel wordt de zuiger omhoog getrokken door het magnetische veld zodra de stroom wordt ingeschakeld. Het ventiel opent en de doorstroming van het medium wordt mogelijk. De kracht van het magnetische veld tilt de zuiger tegen de veer, die hem weer naar beneden duwt. Bij het onderbreken van de stroom verdwijnt het magnetische veld en drukt de veer de zuiger weer in de oorspronkelijke positie. Het ventiel is dan gesloten. Dit is de meest gebruikte variant vanwege de veiligheid bij stroomuitval.

Normaal open ventiel laat het medium stromen zonder dat de stroom is ingeschakeld. De zuiger is dan altijd omhoog getrokken en het medium kan door het ventiel stromen. Als de stroom echter wordt ingeschakeld, drukt het magnetische veld de zuiger naar beneden en sluit het ventiel. Deze variant wordt vooral gebruikt in toepassingen waar het energetisch efficiënter is om het ventiel lange tijd open te houden.

Directe of indirecte bediening van het ventiel?

Solenoïdeventielen verschillen verder in de manier waarop ze worden bediend. Ze kunnen direct worden bediend, waarbij de spoel direct de doorstroomruimte van het ventiel opent, of indirect, waarbij ze worden aangestuurd door het drukverschil tussen de in- en uitgang. In leidingsystemen worden ze altijd zo geïnstalleerd dat de pijl op hun lichaam in de richting van de stroom wijst.

Direct bediende ventielen

Direct bediende ventielen werken volgens een zeer eenvoudig principe. Als voorbeeld nemen we een normaal gesloten ventiel. Bij onderbroken voeding drukt de veer op de zuiger en sluit de doorstroomopening van het ventiel en rust op de afdichting. Bij het inschakelen van de stroom trekt de spoel de zuiger omhoog en opent de ruimte. Bij een normaal open ventiel is het precies andersom.

Deze ventielen worden eerder gebruikt voor kleine doorstromingen, waar de druk niet zo hoog is. Voor de werking is geen druk of drukverschil vereist, zodat ze ook bij nuldruk in de leidingen kunnen worden gebruikt.

Indirect bediende ventielen

Indirect bediende ventielen, soms ook wel pilootventielen genoemd, werken op basis van het drukverschil tussen de in- en uitgang. In dit geval wordt de doorstroomruimte van het ventiel afgesloten door een membraan dat de in- en uitgang scheidt. In het membraan bevindt zich een kleine balansopening waardoor het medium in de kamer boven het membraan kan stromen vanaf de ingang. Hierdoor wordt de druk op het membraan in evenwicht gebracht en blijft het membraan in de afsluitende positie. Als voorbeeld nemen we weer een normaal gesloten ventiel. Als het ventiel niet onder spanning staat, drukt de veer en de druk die in de kamer boven het membraan ontstaat, het membraan naar beneden. Het membraan sluit het ventiel en het medium kan niet stromen. De kamer boven het membraan is verbonden met de uitgang via een klein kanaal (pilootopening), dat door de zuiger wordt afgesloten. Als de spoel onder stroom staat, tilt de zuiger omhoog en laat het medium door de pilootopening naar de uitgang stromen. Omdat de pilootopening groter is dan de balansopening, daalt de druk boven het membraan, terwijl de druk bij de ingang gelijk blijft en nu dus ook groter is. Het tilt het membraan op en laat het medium naar de uitgang stromen. De drukverschillen, ofwel de waarde van het drukverschil, variëren van 0,3 bar tot 1 bar. Bij een normaal open ventiel is het werkingsprincipe precies omgekeerd.

Deze ventielen zijn geschikt voor grotere doorstromingen.

Tweerichtings- of driewegventiel?

Tweerichtingsventielen behoren tot de meest basale elektromagnetische ventielen. Op hun lichaam is een pijl aangegeven die de stroomrichting van het medium aangeeft. Om het ventiel correct te laten functioneren, moet deze richting bij de installatie worden gevolgd. Tweerichtingsventielen worden gebruikt om de doorstroming te openen of te sluiten. Soms zijn echter complexere toepassingen nodig, bijvoorbeeld voor het mengen. Hiervoor dienen drie- en meerwegventielen.

Driewegventielen hebben in totaal drie poorten voor aansluiting op het distributiesysteem. Ze kunnen dus schakelen tussen twee circuits of twee circuits met elkaar mengen. Sommige ventielen kunnen beide functies uitvoeren, afhankelijk van wat op dat moment meer nodig is. Het ventiel is altijd verbonden met slechts twee poorten, waardoor het medium op dat moment stroomt.

Verdeel functie van het ventiel

Het medium stroomt door de ingang. De spoel bepaalt via welke uitgang het medium wegstroomt. Zonder stroom stroomt het medium door de bovenste uitgang. Als de spoel onder stroom staat, wordt de zuiger omhoog getrokken en sluit de weg naar de bovenste uitgang, maar opent de weg naar de onderste uitgang. Het medium wordt zo naar de tweede uitgang omgeleid.

Mengfunctie van het ventiel

Het ventiel heeft in dit geval twee ingangen en één uitgang. De spoel bepaalt uit welke uitgang het medium op dat moment stroomt. Zonder stroom stroomt het medium van de bovenste ingang naar de uitgang. Onder stroom trekt de spoel de zuiger omhoog, waardoor de stroom van de bovenste ingang wordt verhinderd en toegang wordt verleend aan het medium van de onderste ingang.

Universele functie van het ventiel

Het ventiel werkt in beide richtingen. Ofwel als verdeelventiel of als mengventiel. Er zijn echter altijd slechts twee poorten in gebruik.

Elektromagnetisch ventiel Tork direct bediend zonder spanning open voeding 230 VAC water, gas, lucht lichaam van messing Meer informatie

Voeding van de spoelen

Spoelen worden gevoed door gelijkstroom of wisselstroom. Spoelen voor gelijkstroom hebben meer windingen dan spoelen voor wisselstroom. Ze zijn minder gevoelig voor vuil en de hefkracht blijft in zowel de begin- als de geheven positie hetzelfde. Het energieverbruik en de magnetische kracht zijn echter bij gelijkstroomspoelen afhankelijk van de temperatuur. Bij wisselstroomspoelen is de afhankelijkheid kleiner, maar ze zijn gevoeliger voor vuil, wat kan leiden tot het zoemen van de spoel. Ze hebben een snellere schakelsnelheid. Bij blokkering van de zuiger kan de spoel oververhit raken. Bij dezelfde spanning is de weerstand van een wisselstroomspoel kleiner dan die van een gelijkstroomspoel.

Het spanningsbereik van de spoelen is breed. Bij gelijkstroom varieert de spanning tussen 12-48 V, voor wisselstroom zijn de spanningsbereiken tussen 110-230 V. Elektromagnetische ventielen worden meestal verkocht met een spoel, maar het is ook mogelijk om ventielen zonder spoel te vinden. Spoelen zijn volledig vervangbaar en voor elk ventiel kunt u een vervangende spoel vinden als de huidige zou stoppen met werken. Vervanging is snel en eenvoudig.

Elektromagnetisch ventiel Danfoss indirect bediend zonder spanning gesloten voeding 230 VAC water, gas, stoom, olie ingebouwd filter klikbare spoel Meer informatie

Wat zijn de verschillen tussen afdichtingsmaterialen?

Het materiaal van de afdichting en het membraan moet altijd compatibel zijn met het betreffende medium. Voor verschillende media is altijd een ander type afdichting geschikt.

NBR - ofwel nitrilrubber is van synthetische oorsprong. Het kenmerkt zich door een hoge slijtvastheid. Het is een elastomeer met een hoge treksterkte. De kans op vervorming is zeer klein. Het is geschikt voor water- en glycolgebaseerde vloeistoffen, voor oliën en voor gasvormige media zoals lucht. De temperatuur moet variëren van -10 tot +90/100 °C.

EPDM - ethyleen-propyleenrubber. Het kenmerkt zich door een hoge weerstand tegen veroudering, ozon, hitte en ultraviolette stralen. De kans op vervorming is zeer klein. Het temperatuurbereik is breder dan bij NBR, van -30 ° tot +140 °C. EPDM wordt het meest gebruikt voor water- en glycolgebaseerde vloeistoffen en voor stoomtoepassingen.

ViTON - voor toepassingen met een temperatuurbereik van -15 tot 220 °C. Het is een fluorrubbermateriaal met weerstand tegen een groot aantal chemicaliën, zoals minerale oliën, ozon, brandstoffen, organische oplosmiddelen en meer. Het kenmerkt zich door uitstekende isolatievaardigheden en weerstand tegen onderdruk. Het is niet erg flexibel en kan gemakkelijk worden bekrast.

FKM - een ander materiaal van fluorrubber met vergelijkbare eigenschappen als ViTON. Het temperatuurbereik is van 0 tot 100 °C. Het wordt gebruikt in toepassingen met water en glycols, voor oliën en gasvormige media zoals lucht.

PTFE - een zeer duurzaam polymeer met een temperatuurbereik van -10 tot +150 °C. Het wordt gebruikt voor stoomtoepassingen. Het kenmerkt zich door een zeer hoge weerstand tegen veroudering en chemicaliën, hoge treksterkte en lage wrijving.