Pneumatikschulung

Kapitel 3 - Gruppierung und Aufbau von Steuerventilen

Pneumatische Aktoren (Zylinder, Drehantriebe usw.) werden von Pneumatikventilen gesteuert. Sie regeln Wirkrichtung, Geschwindigkeit (über die Durchflussmenge) und Kraft (Druckregelventile).

Wir gruppieren 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 ausgewählter Beispiele erklärt werden.

Wegeventile

Wegeventile sind die wichtigsten Elemente einer pneumatischen Steuerung. Sie 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, anderen Aktoren oder weiteren Steuerventilen.

Wegeventile sind nicht für Regelungszwecke konstruiert worden. Sie dienen nicht der Druck- oder Volumenstromänderung.

Wir können nach verschiedenen Kriterien unterscheiden:

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

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 spezielle Anwendungen. Die üblichen Ausführungen sind fett markiert.

Die Struktur und der Aufbau von Wegeventilen

Hier beschreiben wir den Unterschied zwischen den zwei grundsätzlichen Bauarten: Sitzventil und Kolbenschieberventil

Ein Grundelement aller Wegeventile ist der Ventilkörper. Er hält die anderen Teile des Ventils zusammen. Außerdem gibt es den beweglichen Teil, das Schließelement. Es öffnet bzw. schließt die Anschlüsse des Ventils oder verbindet zwei oder mehr Anschlüsse miteinander.

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 der Betätigung eines Ventils verstehen wir die Art und Weise, wie Ventilteller bzw. Kolbenschieber bewegt werden. Wir unterscheiden folgende Formen:

Mechanisch: Ein Maschinenteil drückt auf den Kolbenschieber/den Ventilteller.
Manuell: Eine Person drückt einen Knopf bzw. 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 Magnet 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. Dies ist typisch bei elektro-pneumatischen Ventilen. Auch Sitzventile oder Membranventile können vorgesteuert werden.

Vorgesteuert mit Steuerhilfsluftanschluss

Diese Funktion ähnelt den vorgesteuerten Ventilen. Das Stellglied wird jedoch nicht mit der Energie des, durch das Hauptventil strömenden, Mediums bewegt. Stattdessen verfügt das Ventil über einen zusätzlichen Druckluftanschluss im Vorsteuerkopf.

Gliederung der Wegeventile nach (stabilen) Positionen:

Monostabile Ventile

Wenn die Betätigungskraft weggenommen wird (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 drei 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 normalerweise 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 auf die Funktion der Wegeventile eingehen.