Pneumatik schulung
Kapitel 3 - Gruppierung und Aufbau von Steuerventilen
Pneumatische Aktoren (Zylinder, Drehantriebe, usw.) werden von Pneumatikventilen gesteuert. Diese regeln Wirkrichtung, Geschwindigkeit (über die Durchflussmenge) und die Kraft (Druckregelventile).
Wir gruppieren die Ventile nach ihrer Funktion:
Das Schaltsymbol stellt die Funktion des Ventils dar. Daraus lässt sich auf die Anwendungsmöglichkeit schließen. Nachstehend sehen Sie verschiedene Schaltsymbole, deren Funktionen anhand von ausgewählten Beispielen erklärt wird.
Wegeventile im Allgemeinen
Wegeventile sind die wichtigsten Elemente einer pneumatischen Steuerung.
Wegeventile dienen in der Fluidtechnik dazu, den Weg für das Medium freizugeben, zu sperren oder die Durchflussrichtung zu ändern. Man verwendet sie zur Steuerung von Zylindern und anderen Aktoren oder von weiteren Steuerventilen.
Wegeventile sind nicht für Regelungszwecke konstruiert worden, sie dienen nicht der Druck- oder Volumenstromänderung.
Wir können die Wegeventile nach verschiedenen Kriterien gliedern:
- Nach dem grundsätzlichen Aufbau
- Kolbenschieberventile
- Sitzventile
- Nach der Betätigung
- Mechanisch betätigt
- Manuell betätigt
- Pneumatisch betätigt
- Elektrisch betätigt
- Nach der Anzahl der (stabilen) Stellungen
- Monostabil (das Ventil hat eine stabile Stellung, Rückstellung durch Federkraft)
- Bistabil (das Ventil hat zwei stabile Stellungen)
- Drei- oder Mehrstellungsventile
- Nach Schaltposition in Grundstellung
- Im Fall von 2/2-Wege und 3/2-WegeVentilen
- In Grundstellung geöffnet
- In Grundstellung geschlossen
- Im Fall von 3/3-Wege, 4/3-Wege und 5/3-WegeVentilen
- In Mittelstellung geschlossen
- In Mittelstellung geöffnet
- In Mittelstellung entlüftet
- Im Fall von 2/2-Wege und 3/2-WegeVentilen
- Nach der Zahl der Anschlüsse und der Stellungen
- 2/2
- 3/2
- 3/3
- 4/2
- 5/2
- 4/3
- 5/3
Daneben gibt es noch Sonderventile für ganz spezielle Anwendungen. Die üblichen Ausführungen sind fett markiert.
Die Struktur und der Aufbau von Wegeventilen
Nachstehend beschreiben wir den Unterschied zwischen den zwei grundsätzlichen Bauarten: Sitzventil und Kolbenschieberventil.
Ein Grundelement von alle Wegeventilen ist der Ventilkörper. Der Ventilkörper hält die anderen Teile des Ventils zusammen. Das zweite wichtige Element ist der bewegliche Teil, das Schließelement, das die Anschlüsse des Ventils öffnet, schließt, bzw. zwei oder mehr Anschlüsse verbindet.
Durch verschieben des beweglichen Teils werden Anschlüsse verbunden oder isoliert. Damit wird die Richtung der strömenden Druckluft bestimmt.
Das Schließelement kann entweder ein Kolbenschieber oder ein Ventilteller sein. Dementsprechend unterscheiden wir in:
- Kolbenschieberventile und
- Sitzventile.
Gruppierung der Wegeventile nach Betätigungsarten
Unter Betätigung eines Ventils verstehen wir die Art und Weise wie Ventilteller oder Kolbenschieber bewegt werden. Wir unterscheiden folgende Formen:
- mechanisch ein Maschinenteil drückt auf den Kolbenschieber / den Ventilteller
- manuellein Mensch drück einen Knopf, bewegt einen Hebel
- pneumatisch ein Drucksignal bewegt den Kolbenschieber
- elektrisch der Anker eines Elektromagneten öffnet einen Ventilsitz
- elektro-pneumatisch der Anker eines Elektromagneten öffnet einen Ventilsitz, die durchströmende Luft bewegt den Kolbenschieber / den Ventilteller
Die Gruppierung nach der Steuerart steht in direktem Zusammenhang mit der Betätigung. Elektrisch betätigte Ventile, im allgemeinen Magnetventile genannt, werden unterschieden in:
- Direkt gesteuerte Ventile
Das Ventil wird direkt durch den Magneten geöffnet, unabhängig von der Energie des Mediums.
- Vorgesteuerte Ventile (Kolbenschieberventile)
Das Hauptventil wird durch ein sogenanntes Vorsteuerventil gesteuert. Durch Betätigung des Vorsteuerventils strömt das Medium in den Ventilkörper und bewegt den Kolbenschieber. Die Energie im Medium wird (teilweise) verwendet, um das Ventil zu schalten. Typisch ist dies bei elektro-pneumatischen Ventilen. Auch Sitzventile oder Membranventile können vorgesteuert werden.
- Vorgesteuert mit Steuerhilfsluftanschluss
Die Funktion ist ähnlich der vorgesteuerten Ventile. In diesem Fall wird jedoch das Stellglied nicht mit der Energie des durch das Hauptventil durchströmenden Mediums bewegt, sondern das Ventil verfügt über einen zusätzlichen Druckluftanschluss im Vorsteuerkopf.
Gliederung der Wegeventile nach (stabilen) Positionen:
- Monostabile Ventile
Wenn die Betätigungskraft weggenommen wird (bspw. pneumatisches Signal entfällt, Strom wird weggenommen, Druckknopf wird losgelassen) fährt das Stellglied in eine Grundstellung. Dies erfolgt in aller Regel durch eine mechanische Feder oder durch die Energie des Mediums („Luftfeder“).
- Bistabile Ventile
Wenn die Betätigungskraft weggenommen wird, verharrt das Ventil in seiner zuletzt eingenommen Stellung.
- Drei- oder mehrstellige Ventile
Diese Ventile haben 3 Stellungen, in seltenen Fällen auch mehr.
Manuell betätigte 3-Stellungsventile werden als federzentrierte oder rastende Version (stabil in allen drei Stellungen) angeboten. Alle anderen Betätigungsarten sind in aller Regel mit einer federzentrierten (Mittel-)stellung ausgestattet.
Gliederung der Wegeventile nach Anschlüssen und Schaltstellungen
Wir greifen an dieser Stelle einer späteren Schulung, in der dieses Thema intensiver erörtert wird, vor.
Die Benennung der Wegeventile erfolgt nach der Anzahl der Anschlüsse im „Hauptventil“.
Praxisbeispiele, Gruppierung der Magnetventile nach Steuerungsarten:
Im nächsten Kapitel werden wir detaillierter auf die Funktion der Wegeventile eingehen.