Magnetventil: Aufbau und Funktion in 3D

Magnetventil an der Maschine: Fehlersuche und Auswahl

Zuerst die Elektrik, dann die Mechanik

Schaltet ein Ventil nicht, klärst du zuerst, ob es überhaupt den Befehl bekommt. Viele Gerätesteckdosen haben eine Leuchtdiode, die bei anliegender Spannung leuchtet. Fehlt sie, an der Dose messen. Liegt die Spannung an, zeigt ein einfacher Test, ob die Spule ein Magnetfeld aufbaut: Ein Schraubendreher aus Stahl, an die Haltemutter gehalten, wird bei bestromter Spule spürbar angezogen. Zieht nichts, spannungsfrei den Spulenwiderstand messen. Ist das Magnetfeld da und das Ventil schaltet trotzdem nicht, liegt es an Anker, Feder, Sitz oder Druck.

Wechsel- oder Gleichspannung: nicht vertauschen

Eine Spule für Wechselspannung begrenzt ihren Strom vor allem über ihren Wechselstromwiderstand, der mit dem Eisen von Anker und Kern groß wird. Ihr reiner Drahtwiderstand ist viel kleiner. Legt man sie an Gleichspannung derselben Höhe, wirkt nur dieser kleine Widerstand, es fließt ein viel zu großer Strom, und sie brennt durch. Umgekehrt zieht eine Gleichstromspule an Wechselspannung meist nicht sauber an. Spannung und Stromart vom Spulenaufdruck müssen deshalb genau zur Steuerung passen.

Schutzbeschaltung bei Gleichspannung

Beim Abschalten einer Spule entsteht eine Spannungsspitze. Eaton beschreibt für Schützspulen, dass solche Ausschaltspannungen benachbarte Elektronik stören oder zerstören können, und nennt SPS und Zeitrelais als Beispiele (Schaltungsbuch 10/23, S. 4-4). Bei Ventilspulen ist es genauso. Viele Gerätesteckdosen haben deshalb eine eingebaute Schutzbeschaltung, etwa einen Varistor oder eine Diode. Bei einer Diode zählt die Polung: Falsch herum angeschlossen, schließt sie die Versorgung kurz. Darum Plus und Minus an der Dose nach Aufdruck anschließen.

Direkt oder vorgesteuert

Das Modell zeigt ein direktgesteuertes Ventil, das auch ohne Druck schaltet. Größere Ventile sind oft vorgesteuert: Der Anker öffnet nur eine kleine Steuerbohrung, den eigentlichen Sitz öffnet dann der Druck des Mediums über eine Membran. Solche Ventile brauchen einen Mindestdruckunterschied zwischen Ein- und Ausgang, der auf dem Typenschild steht. Ohne diesen Druck öffnen sie nicht, auch wenn die Spule anzieht. Ein vorgesteuertes Ventil in einer drucklosen Leitung ist deshalb eine häufige Ursache für „Ventil schaltet nicht“.

Wasserschlag und Schmutz

Schließt ein Ventil schnell, wird die strömende Wassersäule schlagartig gebremst. Das gibt einen Druckstoß, der Leitungen und Armaturen belastet und als Schlag zu hören ist. Abhilfe schaffen langsamer schließende Ventile oder Dämpfer in der Leitung. Schmutz ist der zweite Feind: Ein Körnchen auf dem Sitz hält das Ventil einen Spalt offen. Ein Schmutzfänger vor dem Ventil und ein Spülen der Leitung nach Arbeiten am Rohrnetz verhindern das.

Einschaltdauer und Wärme

Eine Ventilspule, die lange eingeschaltet ist, wird warm, bei Dauerbetrieb auch so warm, dass man sie nicht lange anfassen mag. Das ist zunächst normal. Für welche Einschaltdauer die Spule gebaut ist, steht auf ihr oder im Datenblatt. Riecht sie verbrannt, ist der Verguss verfärbt oder ist sie deutlich heißer als baugleiche Ventile, ist die Spannung zu hoch, der Anker klemmt, oder es ist die falsche Spule.

Gerätesteckdose richtig montieren

Die Flachdichtung gehört zwischen Dose und Spule, die Mittelschraube wird fest, aber ohne Gewalt angezogen. Die Kabelverschraubung muss zum Leitungsdurchmesser passen und am besten nach unten zeigen, damit kein Wasser an der Leitung entlang in die Dose läuft. Feuchtigkeit in der Dose führt zu Kriechströmen und Korrosion an den Kontakten, und das Ventil schaltet irgendwann unzuverlässig.

Handbetätigung

Viele Ventile, vor allem in der Pneumatik, haben eine Handhilfsbetätigung: eine kleine Taste oder Schraube, mit der das Ventil ohne Strom geschaltet werden kann. Sie hilft bei der Fehlersuche: Schaltet die Anlage von Hand, ist die Mechanik in Ordnung, und der Fehler liegt in Spule oder Ansteuerung. Danach die Handbetätigung unbedingt zurückstellen, sonst bleibt das Ventil dauerhaft geschaltet.

Dichtung und Medium müssen zusammenpassen

Ein Ventil für Druckluft ist nicht automatisch für Heißwasser, Öl oder Reinigungsmittel geeignet. Der Werkstoff der Dichtung und des Gehäuses muss zum Medium und zu seiner Temperatur passen. Welche Medien erlaubt sind, steht im Datenblatt. Quillt eine Dichtung auf oder wird sie hart, schließt das Ventil nicht mehr dicht, obwohl elektrisch alles stimmt.

An einer SPS

Wird das Ventil von einem SPS-Ausgang geschaltet, zeigt die LED am Ausgang nur, dass die SPS schalten will. Ob die Spannung an der Spule ankommt, zeigt erst die Messung an der Gerätesteckdose. Dazwischen liegen Klemmen, Stecker und oft lange Leitungen an bewegten Maschinenteilen. Ist der Ausgang einer SPS überlastet, etwa weil die Spule mehr Strom zieht, als er liefern darf, schaltet er ab oder geht kaputt.

Stromlos offen bei Ausfall

Ob ein Ventil stromlos geschlossen oder stromlos offen sein muss, hängt davon ab, was bei einem Stromausfall sicher ist. Eine Kühlwasserzufuhr soll vielleicht offen bleiben, eine Gaszufuhr schließen. Beim Tausch deshalb unbedingt dieselbe Ausführung nehmen, die Angabe NC oder NO steht auf dem Typenschild.