Schieberventile

Funktionsweise Schieberventil

Elektromagnetische Schieberventile (auch Magnetventile genannt) nutzen einen Elektromagneten, um den Schieber (den beweglichen Teil des Ventils) zu steuern und so den Durchfluss eines Mediums zu öffnen oder zu schließen.

• Durch die Bewegung des Magnetankers wird der Schieber in die Position gebracht, die den Durchfluss entweder freigibt oder blockiert. Bei einem normal geschlossenen (stromlos geschlossen) Ventil bewegt der Magnetanker den Schieber in die offene Position und ermöglicht den Durchfluss; bei einem normal geöffneten (stromlos offen) Ventil wird durch das Magnetfeld der Durchfluss reduziert bzw. unterbrochen.
• Wenn die elektrische Spannung abgeschaltet wird, verschwindet das Magnetfeld, und der Anker kehrt in seine ursprüngliche Position zurück. Dabei wird der Schieber durch eine Rückholfeder oder den Druck des Mediums in die Ausgangsstellung zurückgedrückt, was den Durchfluss entsprechend wieder schließt oder öffnet.
• Elektromagnetische Schieberventile sind daher ideal für Anwendungen, die präzise, schnell und oft aus der Ferne gesteuert werden müssen, wie z.B. in Automatisierungs- und Steuerungssystemen, in industriellen Maschinen oder auch in Haushaltssystemen. Häufig werden elektromagnetische Schieberventile als sogenannte Cartdrige Ventile in der Stationär- oder Mobilhydraulik eingesetzt.

Bauformen und Bauarten Schieberventil

• Vierkant-Schieberventile: Diese Schieberventile besitzen ein rechteckiges Gehäuseprofil. Dank ihrer kompakten Bauweise eignen sie sich besonders gut für Anwendungen mit begrenztem Einbauraum. Sie lassen sich leicht in unterschiedliche Systeme integrieren und bieten eine zuverlässige Funktion für den sicheren Durchfluss von Medien, je nach Ausführung und Betätigungsmechanismus.
• Rund-Schieberventile: Diese Ventile verfügen über ein zylindrisches Gehäuse, was sie oft kosteneffizienter macht, da sie aus einfacheren oder werkzeugfallenden Bauteilen gefertigt werden können.

Leistungsparameter Schieberventil

• Dichtheit: Bei Schieberventilen beschreibt die Dichtheit die Fähigkeit des Schiebers, Leckagen in geschlossenem Zustand zu verhindern. Im Gegensatz zu Sitzventilen, die auf Präzision bei der Dichtfläche angewiesen sind, bieten Schieberventile durch Ihren Aufbau meist eine definierten und akzeptable Leckagerate.
• Durchflussrate: Die Durchflussrate (in L/min) eines Schieberventils wird durch die Bauform und den Ventildurchmesser bestimmt. Schieberventile bieten einen nahezu uneingeschränkten Durchfluss, da der Schieber meist den kompletten Strömungsweg freigibt, was sie besonders für große Leitungsquerschnitte und hohe Volumenströme geeignet macht.

• Druckverlust: Schieberventile weisen in geöffnetem Zustand einen minimalen Druckverlust auf, da der Strömungsweg nahezu ungehindert bleibt. Dies reduziert Energieverluste und erhöht die Effizienz des Gesamtsystems, besonders bei großen Durchmessern.
• Temperaturbereich: Schieberventile sind je nach Material des Gehäuses und der Dichtungen für hohe Temperaturen geeignet. Sie werden häufig in Systemen mit hohen Temperaturanforderungen eingesetzt, wie z.B. in der Petrochemie oder der Energieerzeugung.
• Betätigungskraft: Die Betätigungskraft (in Newton) ist bei Schieberventilen stark abhängig von den Anforderungen und der Ventilausführung. Druckausgeglichene Systeme sind so ausgelegt, dass der Schieber sich nicht gegen den Druck des Mediums bewegen muss und damit druckunabhängig betätigt werden kann.
• Materialien: Die Materialwahl für Schieberventile ist entscheidend für deren Beständigkeit gegenüber korrosiven Medien und hohen Temperaturen. Häufig verwendete Werkstoffe sind Stähle oder andere Eisenwerkstoffe je nach Einsatzgebiet, z.B. in der chemischen Industrie oder im Kraftwerksbau, wo Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit essenziell sind.

Aufbau Schieberventil

• Gehäuse: Das Gehäuse des Schieberventils bildet die äußere Struktur und besteht in der Regel aus widerstandsfähigen Materialien. Es beherbergt alle anderen Komponenten und sorgt für die mechanische Stabilität des Ventils.
• Ventilkörper:  Der Ventilkörper bildet das Gehäuse des Ventils und enthält die Einlass- und Auslassöffnungen, durch die das Medium (z. B. Flüssigkeit oder Gas) strömt. Innerhalb des Ventilkörpers befindet sich der Schieber oder Kolben, der sich bewegt, um den Durchfluss zu regulieren.
• Schieber: Der Schieber ist das bewegliche Teil, das sich orthogonal zur Strömungsrichtung bewegt, um den Durchfluss zu blockieren oder freizugeben. Seine Form, Genauigkeit und Oberfläche sind entscheidend für die Dichtheit, die Regelgüte und den Strömungswiderstand des Ventils.

Anwendungen Schieberventil

• Industrielle Anwendungen: Schieberventile werden zur präzisen Steuerung von Flüssigkeiten und Gasen eingesetzt. Sie finden sich in Heizungsanlagen, Bewässerungssystemen, industriellen Prozesssteuerungen und vielen automatisierten Systemen, bei denen die Steuerung des Durchflusses von Medien erforderlich ist.
• Fahrzeugbau: In Kraftstoffleitungen können Schieberventile eingesetzt werden, um den Fluss des Kraftstoffs zu regulieren und den Druck konstant zu halten. In Klimaanlagen und Heizungssystemen regulieren sie den Fluss des Kältemittels und steuern die Heizung oder Kühlung im Fahrzeug.

• Gebäudetechnik: Schieberventile: Sie werden in Wasseraufbereitungssysteme wie Wasserfiltern, Enthärtungssystemen und Wasserreinigungsanlagen eingesetzt, um den Wasserdurchfluss in bestimmten Phasen der Filterung zu steuern.
• Luft- und Raumfahrt: Elektromagnetische Schieberventile steuern Hydraulikflüssigkeiten in Flugzeugen, z. B. für Fahrwerk, Klappen und andere bewegliche Teile. Sie werden auch genutzt um den Kraftstofffluss zu regulieren und sorgen dafür, dass die verschiedenen Systeme im Flugzeug sicher versorgt werden.
• Lebensmittel- und Getränkeindustrie: In Anlagen, die Flüssigkeiten wie Milch, Saft oder Wasser verarbeiten, werden hygienische Schieberventile verwendet, um den Durchfluss zu steuern und dabei hohe Hygienestandards zu gewährleisten.

Steuerung und Regelung Schieberventil

• Ansteuerung: Elektromagnetische Schieberventile werden hauptsächlich durch elektrische Signale gesteuert, die einen Elektromagneten (Spule) aktivieren und damit den Schieber bewegen. Die Steuerung und Regelung erfolgt typischerweise durch verschiedene elektronische Komponenten und Steuerungssysteme, die je nach Anwendung und Anforderungen variieren können.
• Regelung: In proportional gesteuerten elektromagnetischen Schieberventilen kann der Elektromagnet die Position des Schiebers stufenlos regeln, was eine präzise Steuerung des Durchflusses ermöglicht. Ein variierendes elektrisches Signal (z. B. 0-10 V oder 4-20 mA) steuert die Magnetspule proportional, was bedeutet, dass der Schieber in Zwischenpositionen gebracht werden kann. Vorteil: Der Volumenstrom kann je nach Bedarf gesteuert werden, was ideal für Anwendungen ist, bei denen eine genaue Dosierung oder Regelung erforderlich ist.

Umweltanforderungen Schieberventil

• Temperaturbereich: Schieberventile müssen in einem breiten Temperaturbereich von -40 °C bis +150 °C zuverlässig funktionieren, ohne ihre Leistung zu verlieren. Hohe Temperaturen können die Dichtungen beeinträchtigen, während sehr niedrige Temperaturen die Materialien spröde machen und die Beweglichkeit des Ventils einschränken können. Deshalb müssen die verwendeten Materialien und die Konstruktion des Schieberventils für diese Temperaturbedingungen ausgelegt sein, um eine dauerhafte und sichere Funktion zu gewährleisten.
• Schutzarten: Je nach Einsatzgebiet sind Schieberventile mit Schutzarten wie IP-Klassen ausgestattet, die das Ventil vor Staub, Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen bewahren. Diese Schutzmaßnahmen sind besonders wichtig, um die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Ventils unter rauen Betriebsbedingungen sicherzustellen.