Pneumatisk ventil vs. magnetventil: Vilka är skillnaderna

När det gäller att styra vätskan kan man stöta på två typer av styrventiler: den pneumatiska ventilen och magnetventilen. Även om de uppgifter de utför är ganska lika, öppning, stängning och styrning av vätskeflödet, skiljer sig metoderna bakom hur de utför dessa uppgifter kraftigt beroende på deras kapacitet och ideala miljöförhållanden. När det gäller att välja mellan dessa två typer av alternativ som finns tillgängliga för installationer kan ingenjörer och inköpsspecialister bli förvirrade när de ska välja rätt. Det är därför vi har skapat en detaljerad guide om de tekniska skillnaderna mellan pneumatiska ventiler och magnetventiler för att hjälpa dig att göra rätt val för din bransch.

1. Vad är en pneumatisk ventil?

Precis som alla andra ventiler styr även en pneumatisk ventil vätskeflödet. Den största skillnaden mellan en manuell ventil och en pneumatisk ventil ligger i hur vridmomentet appliceras. En manuell ventil använder motorer och kugghjul, eller ibland appliceras vridmoment manuellt för att öppna ventilen eller styra flödet, medan en pneumatisk ventil använder tryckluft eller gas för att ge kraften att öppna eller stänga ventilen, beroende på tryckskillnaden.

Den pneumatiska ventilen består av tre huvuddelar: ställdon, kolv och spole. För att röra ventilen eller styra flödet skickas en signal via pilotluften till ventilens ställdon, som ofta är en kolv eller ett membran. Detta får luften att strömma in i kammaren, som ofta är en kolv eller ett membran, vilket tvingar kolven att röra sig genom att övervinna de interna fjäder- eller friktionskrafterna som hjälper till att röra stången som är ansluten till en spole eller en tallrik. Denna rörelse möjliggör öppning, stängning och förskjutning av vätskans riktning.

Dessa ventiler används inom industrier där vätsketrycket är extremt högt, och det blir praktiskt taget omöjligt att stänga dem manuellt eller med motor. Eftersom pneumatiska ventiler fungerar med hjälp av lufttryck kan de generera enorm kraft, vilket gör dem utmärkta för industrier där högt vätsketryck krävs för att täta eller öppna ventilen.

2. Typer av pneumatiska ventiler

Det finns flera typer av pneumatiska ventiler tillgängliga på marknaden baserat på deras specialiserade funktion och konstruktion som definierar deras användningsområde. Nedan har vi listat några typer av pneumatiska ventiler som kan hjälpa dig att förstå vad varje typ har att erbjuda:

• Riktningsventiler: Dessa är de vanligaste typerna av pneumatiska ventiler. Deras huvudsakliga syfte är att styra luftflödet till olika vägar. Baserat på tillämpningarna klassificeras de ofta utifrån antalet portar och omkopplarlägen, till exempel 5/2-vägs-, 3/2-vägsventiler.

• Backventiler (backventiler): Dessa tillåter tryckluft att flöda i endast en riktning, vilket förhindrar backflöde, vilket kan skada kompressorn eller andra komponenter.

• Flödeskontrollventiler: Dessa reglerar luftvolymen som passerar genom, vilket effektivt styr hastigheten på det pneumatiska ställdonet eller cylindern.

• Övertrycksventiler: Dessa ventiler är viktiga för säkerheten och släpper ut luft om systemtrycket överstiger en inställd säkerhetsgräns.

• Skyttelventiler: Dessa tillåter flöde från en av två källor till ett utlopp, och utför i huvudsak en "ELLER"-logikfunktion i pneumatiska kretsar.

3. Vad är en magnetventil?

En magnetventil är en ventil som helt och hållet förlitar sig på elektromagnetismens lagar. Den grundläggande funktionsprincipen ligger i att elektrisk ström leds genom en solenoid som är lindad runt kolven.

Funktionsmekanismen går ut på att skapa en elektromagnet. När strömmen passerar genom den ferromagnetiska kärnan eller kolven skapas ett magnetfält runt den. Detta gör att den elektromagnetiska metallen drar kolven uppåt och övervinner motståndet från fjädern, vilket gör att ventilen öppnas omedelbart. När strömmen bryts försvinner magnetfältet och den inre fjädern trycker ner kolven och stänger ventilen.

Magnetventiler är ofta nerverna i automationen inom industrin. De tar emot signaler från PLC:n eller en dator, som avgör om tanken är tom eller full, och magnetventilen omvandlar dessa elektriska signaler till fysiska signaler, vilket öppnar eller stänger ventilen. De är utmärkta i områden där hastighet och precision är av yttersta prioritet.

4. Typer av magnetventiler

Vanligtvis klassificeras magnetventiler i två huvudkategorier baserat på hur de hanterar tryck.

• Direktverkande magnetventiler: Detta är den typ där magneten gör allt arbete. Den magnetiska kraften som genereras av solenoiden drar i kolven för att öppna ventilen. Denna funktion gör att magnetventilen kan arbeta oberoende av vätsketrycket, vilket gör den utmärkt för applikationer med lågt flöde och lågt tryck, eller vakuumförhållanden. Men om vattentrycket är extremt högt kanske magneterna inte är tillräckligt starka för att lyfta kolven.

• Pilotstyrda (indirekta) magnetventiler: Denna typ av magnetventiler är utmärkta när magneterna är svaga och man vill öppna ventilen. Det fungerar genom att en magnetventil skapar en liten pilotport eller ett läckage, som sedan använder vattentrycket för att öppna ventilen. Dessa pilotstyrda magnetventiler är utmärkta där det finns högt vätsketryck. Men om det är lågt tryck kanske dessa magnetventiler inte fungerar.

• 2-vägs vs. 3-vägs vs. 4-vägs: Precis som en pneumatisk ventil kan solenoider också klassificeras efter portar. En enkel 2-vägs magnetventil utför funktionerna att stänga av och på ventilen. En 3-vägs och en 4-vägs ventil kan användas för att styra cylindrar eller ställdon.

5. Magnetventil kontra pneumatisk ventil: Vilken är bättre?

När det gäller att välja en vinnare mellan de två typerna av ventiler, antingen en pneumatisk ventil eller en magnetventil, ligger skillnaden stor i vilka specifika krav och tillämpningar som finns i branschen, vilket inkluderar säkerhet, effekttillgänglighet och kraftkrav.

Fördelar med den pneumatiska ventilen

• Säkerhet i farliga miljöer: Eftersom de drivs med luft finns det ingen risk för elektriska gnistor vid ventilplatsen. Detta gör dem till standardvalet för olje- och gasindustrin, gruvdrift och kemisk industri (ATEX-zoner).

• Hög kraftkapacitet: Pneumatiska ställdon kan generera betydligt mer vridmoment/kraft än vanliga solenoider, vilket gör att de kan styra mycket stora rör och högtrycksledningar.

• Hållbarhet: Pneumatiska komponenter är robusta. De tål högre temperaturer och smutsigare miljöer än ömtåliga elektroniska spolar.

• Kostnadseffektivt i stor skala: Om en anläggning redan har ett centralt tryckluftssystem är det ofta billigare att lägga till pneumatiska ventiler än att dra individuella kraftledningar för elektriska ställdon.

Fördelar med magnetventilen

• Hastighet och precision: Magnetventiler har otroligt snabba svarstider, ofta mätta i millisekunder. Detta är avgörande för applikationer som sorteringsmaskiner eller doseringssystem.

• Enkel styrning: De har direktkontakt med elektroniska styrenheter som PLC:er och IoT-enheter. Det finns inget behov av att först omvandla en elektrisk signal till en luftsignal.

• Kompakt design: Solenoider är generellt mindre och lättare än en pneumatisk ställdonuppsättning, som kräver ventilen plus ett ställdon.

• Energieffektivitet (vid användningstillfället): Även om det förbrukar ström att hålla en solenoid öppen, kräver de inte konstant drift av en luftkompressor, vilket är notoriskt ineffektivt när det gäller energiomvandling.

6. Integrering av båda ventilerna i pneumatiska solenoid-pilotsystem

Vid komplexa industriella processer, särskilt sådana med höga flödeshastigheter som kraftverk, oljeraffinaderier och avloppsreningsanläggningar, behöver man pneumatiska solenoidstyrda system. Frågan i sådana tillämpningar är inte vilken ventil som är bäst utan hur de kan fungera tillsammans.

De flesta industriella solenoider arbetar med hög hastighet för på/av-styrning. De saknar dock kraften för att manövrera tunga industriventiler. Därför använder de en liten luftström som utlöser den pneumatiska ventilen. Medan en standardsolenoid antingen är helt öppen eller stängd, kan en pneumatisk ventil i kombination med en lägesställare sväva med en öppning på 25 %, 50 % eller 75 % med jämn och exakt gradering.

Ingenjörer kombinerar användningen av båda ventilerna för att uppnå ett omedelbart elektroniskt svar från solenoiden för att ge en massiv modulerande mekanisk kraft för ett pneumatiskt ställdon.

8. Slutsats

När det gäller att välja mellan en pneumatisk ventil eller en magnetventil handlar det inte alltid om vilken teknik som är bäst, utan snarare vilken som passar bäst för dina branschkrav.

• Välj en magnetventil om du vill ha hastighet, precision, direkt elektrisk integration, kompakt storlek och om din tillämpning innebär att arbeta med mindre rörstorlekar och under standardförhållanden.

• Pneumatiska ventiler kan vara bäst lämpade för applikationer som kräver höga kraftkrav, operationer som inkluderar farliga eller explosiva förhållanden och kräver kontroll av vätskeflödet i stora industriella rörledningar.

Att ha en tydlig förståelse för skillnaderna mellan de två typerna av ventiler är nyckeln till att välja rätt val som bäst passar din industriella tillämpning. Detta säkerställer att ditt automationssystem fungerar säkert, effektivt och kostnadseffektivt.

När du väl har bestämt dig mellan den pneumatiska ventilen och magnetventilen är det sista steget att välja en partner eller leverantör som förstår dina industriella tillämpningar. Vår rekommendation är att välja Titan Automation . De har ett premiumsortiment av riktningsventiler och automationsventiler som bäst passar dina specifika industriella behov, vilket säkerställer att du har rätt ventil för varje utmaning.

9. Vanliga frågor

F1. Är magnetventiler dyrare än pneumatiska ventiler?

Det beror vanligtvis på branschens storlek och tillämpning. Generellt sett är magnetventiler kända för att vara billigare och enklare att installera för små storlekar som är under 2,5 cm eftersom de inte kräver användning av ett luftkompressorsystem. Men när det gäller stora industriventiler som är 10 cm eller större är magnetventiler jämförelsevis dyra och tunga. I sådana tillämpningar anses en pneumatisk ventilinstallation vara ett mer kostnadseffektivt alternativ.

F2. Hur snabbt reagerar magnetventiler jämfört med pneumatiska ventiler?

Öppningen och stängningen av en magnetventil sker nästan omedelbart och tar vanligtvis cirka 5 till 50 millisekunder. En pneumatisk ventil anses också vara snabb, där öppning och stängning tar cirka 100 millisekunder till flera sekunder, allt beroende på luftslangens längd och ställdonets volym.

F3. Kan magnetventiler användas med vilken typ av vätska som helst?

Inte nödvändigtvis. Vätskan måste vara kompatibel med materialet i magnetventilen, som vanligtvis är mässing eller rostfritt stål, och tätningsmaterialen, som vanligtvis är NBR, Viton och PTFE. Dessutom är typiska magnetventiler inte särskilt bra på att hantera smutsiga vätskor eller slam, eftersom vissa partiklar kan fastna i området kring magnetkolven. Det rekommenderas inte att använda magnetventiler i farliga eller explosiva förhållanden. I sådana tillämpningar anses pneumatiska ventiler generellt vara bättre och mer förlåtande för flödet av sådana krävande vätskor.

F4. Hur lång är livslängden på en pneumatisk ventil?

Livslängden mäts vanligtvis i cykler. Vanligtvis kan en pneumatisk ventil av hög kvalitet hålla mellan 10 och 50 miljoner cykler, allt beroende på vilken typ av applikation och vilken vätska den transporterar. Livslängden för en pneumatisk ventil överstiger en magnetventils på grund av att magnetspolarna bränns ut med tiden.