Pneumatisches 3/2-Wege-Ventil - Wie es funktioniert (2024)

Ein 3/2-Wegeventil hat drei Anschlüsse und zwei Stellungen, die pneumatisch, mechanisch, manuell oder elektrisch über ein Magnetventil angesteuert werden können. Sie werden beispielsweise zur Steuerung eines einfachwirkenden Zylinders, zum Antrieb pneumatischer Aktuatoren, zum Abblasen, Druckentlasten und für Vakuumanwendungen verwendet. Über ein Ventil wird der Zylinder gefüllt und anschließend auch wieder entlüftet, so dass ein neuer Arbeitshub realisiert werden kann. Daher wäre ein Ventil mit zwei Anschlüssen nicht passend. Die Entlüftung erfordert einen dritten Anschluss. Es gibt zwei Arten von 3/2-Ventilen: monostabil und bistabil. Monostabile 3/2-Wegeventile können ebenso wie 2/2-Wegeventile stromlos geschlossen oder stromlos offen sein.

Inhaltsübersicht

• Schaltungsfunktion von 3-Wege-Luftventilen
• Design
• Typische Anwendungen
• FAQ

Schaltungsfunktion von 3-Wege-Luftventilen

Das 3/2-Wege-Pneumatikventil hat drei Anschlüsse und zwei Zustände. Die drei Ports sind:

• Einlass (P, 1),
• Ausgang (A, 2)
• Entlüftung (R, 3)

Die beiden Zustände des Ventils sind offen und geschlossen. Bei geöffnetem Ventil strömt Luft vom Einlass (P, 1) zum Auslass (A, 2). Bei geschlossenem Ventil strömt Luft vom Auslass (A, 2) zum Auslass (R, 3). Ein im unbetätigten Zustand geschlossenes Ventil wird als Normal Geschlossen (NG) bezeichnet, das Gegenteil heißt Normal Offen (NO).

Die meisten Ventile sind monostabil und kehren in ihre Ausgangsposition zurück, wenn sie nicht betätigt werden, dies wird durch einen Federmechanismus erreicht. Bistabile 3/2-Wegeventile behalten ihre Position bei Stromausfall bei und erfordern eine separate Aktion, um den Ventilzustand umzuschalten. Daher können sie nicht als Normal Geschlossen oder Normal Offen bezeichnet werden. Bi-stabile pneumatische Magnetventile haben typischerweise eine Spule an jeder Position und werden impulsbetätigt. Zusammengefasst sind die verschiedenen Funktionen des 3/2-Wegeventils:

• 3/2-Wege monostabil NG
• 3/2-Wege monostabil NO
• 3/2-Wege bistabil

Die Schaltungsfunktionen können mit Ventilsymbolen dargestellt werden. Für die drei oben genannten Funktionen ist unten das Symbol eines indirekt betätigten Magnetventils dargestellt. Ausführliche Informationen zu weiteren pneumatischen Ventilsymbolen und deren Erklärung finden Sie in unserem Ventilsymbol-Artikel.

3/2-Wegeventile können auf unterschiedliche Weise betätigt werden wie:

• pneumatisch
• manuell
• mechanisch
• elektrisch (Magnetventil)

Darüber hinaus können die Ventile direkt betätigt oder indirekt betätigt werden. Bei indirektem Betrieb nutzt das Ventil den Eingangsdruck, um den Ventilzustand umzuschalten.

Design

3/2-Wegeventile gibt es in mehreren Ausführungen. Der Dichtungsmechanismus der Ventile kann ein Teller oder eine Spule sein. Die Hauptteile des Ventils sind die folgenden: Gehäuse, Dichtungen, Teller (oder Schieber) und ein Stellglied

Bei direktgesteuerten Ventilen wird der Kolben oder Kegel direkt vom Antrieb bewegt. Es sind mehrere Arten von Aktuatoren möglich:

• Magnet (Spule)
• Druckknopf
• Hebel
• Fußpedal usw.

Das Ventil schließt oder öffnet sich durch Bewegen des Schiebers oder Ventilkegels. Monostabile Ventile kehren durch Federkraft in ihre Grundstellung zurück. Bei indirekter Betätigung wird der Schieber nicht direkt vom Magneten betätigt. Das Ventil nutzt den Systemdruck, um den Schieber zu bewegen. Dazu wird ein zusätzliches Pilotventil verwendet. Dieses Vorsteuerventil ist ein kleines direktgesteuertes 3/2-Wegeventil. Das Vorsteuerventil liefert Druckluft an einen kleinen Luftzylinder im Inneren des Ventils. Die Druckluft in diesem Zylinder drückt gegen den Kolben und betätigt den Magneten, um das Ventil zu schalten. Auf diese Weise kann ein relativ kleiner Elektromagnet zum Schalten des Ventils verwendet werden. Monostabile Ventile werden mit einer Spule gebaut, bistabile Ventile mit zwei Spulen. Mit einem NAMUR-Gehäuse (Gehäuse mit genormter Grundfläche) kann das Ventil direkt an einem Antrieb befestigt werden, der ebenfalls der NAMUR-Norm entspricht. Verteiler können verwendet werden, um Platz zu sparen und Ventile zu gruppieren. Es können nicht nur mehrere 3/2-Wegeventile in einem Verteiler verbaut werden, es besteht auch die Möglichkeit Ventile zu mischen. Sie können zum Beispiel ein 5/2-Wege-Ventil neben einem 3/2-Wege-Ventil montieren. Die möglichen Kombinationen sind abhängig von Art und Ausführung des Verteilers.

Man muss immer die Umgebung einer pneumatischen Anlage berücksichtigen. Bei aggressiven Stoffen in der Umgebung müssen der Ventilkörper und die Dichtungen korrosionsbeständig sein. In Reinraumbereichen, ATEX-Umgebungen und der Lebensmittelindustrie sind Spezialventile einsetzbar.

Ein 5/2-Wegeventil kann als 3/2-Wegeventil verwendet werden, indem nur ein Einlass und der entsprechende Auslassanschluss verwendet werden. Mit zwei 2/2-Wegeventilen kann die Funktion eines 3/2-Wegeventils nachgeahmt werden.

Typische Anwendungen

3/2-Wegeventile eignen sich für mehrere Aufgaben: Ansteuerung pneumatischer Stellantriebe, Abblasen, Druckentlastung und Vakuumanwendungen.

Steuerung eines einfachwirkenden Zylinders

Der Betrieb eines einfachwirkenden Zylinders ist eine typische Anwendung von 3/2-Wegeventilen. Ein einfachwirkender Zylinder hat einen pneumatischen Anschluss zum Füllen und Entleeren der Luftkammer. Der Zylinder bewegt sich durch Füllen der Luftkammer in eine Richtung und kehrt durch Federkraft zurück. Das 3/2-Wegeventil befüllt entweder die Luftkammer oder entlüftet die Kammer zur Atmosphäre. Eine pneumatische Grundschaltung für einen einfachwirkenden Zylinder finden Sie auf dem Bild unten.

Steuerung eines doppeltwirkenden Zylinders

Ein doppeltwirkender Zylinder hat zwei Luftkammern. Der Zylinder wird bewegt, indem eine Luftkammer gefüllt und die andere entlüftet wird. Jede Kammer hat einen eigenen Anschluss, daher wird in den meisten Fällen ein 5/2-Wegeventil verwendet, um einen doppeltwirkenden Zylinder zu betreiben. Es kann aber auch mit zwei 3/2-Wegeventilen erfolgen, die jeweils mit einem Anschluss des Zylinders verbunden sind. Ein Ventil fährt die Kolbenstange in die ausgefahrene Position (a₁), das andere Ventil fährt den Kolben zurück in seine Ausgangsposition (a₀) (siehe Bild unten). Ein Vorteil dieser Schaltungen besteht darin, dass an den Zylinderanschlüssen zwei unterschiedliche Drücke angelegt werden können, ohne dass ein Druckregler zwischen Ventil und Zylinder installiert werden muss. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beide Luftkammern gleichzeitig entlüftet werden können, was zu einer freien Bewegung der Kolbenstange führt. bei einem 5/2-Wegeventil ist dies nicht möglich.

Um den Kolben mit zwei NG-Ventilen von Position a₀ nach a₁ zu fahren, muss ein Ventil bestromt (eingeschaltet, 1) und das andere entregt (ausgeschaltet, 0) werden. Das abgeschaltete Ventil lässt Druckluft am Anschluss (R,3) entweichen. Daher bewegt sich der Kolben in die erforderliche Richtung. Weitere Zustände sind in den Tabellen unten angegeben.

Mindestens eines der beiden Ventile sollte sich in der Position „Auslass“ befinden, um nicht beide Zylinderanschlüsse gleichzeitig mit Druck zu beaufschlagen. Bei Druckbeaufschlagung beider Zylinderanschlüsse ist die Kolbenbewegung abhängig vom Vorzustand des Kolbens, der Höhe des Drucks, des Zylindertyps etc.

Ein pneumatisches NG- und ein NO-Magnetventil steuern einen doppeltwirkenden Zylinder

Zwei pneumatische NG-Magnetventile steuern einen doppeltwirkenden Zylinder

In den obigen Tabellen bedeuten die Zahlen Folgendes:

• 0 = Ventil nicht betätigt
• 1 = Ventil betätigt

Abblasen, Druckentlastung und Vakuumanwendungen

3/2-Wegeventile eignen sich für Abblas-, Druckentlastungs- und Vakuumanwendungen. In den meisten Fällen sind extern vorgesteuerte oder direkt betätigte Ventile erforderlich, da diese keine Mindestdruckdifferenz erfordern. Sehen Sie sich die Schaltungen unten für Abblase-, Druckentlastungs- und Vakuumventile an. Im Vakuumkreislauf wird die Vakuumpumpe an Anschluss (P,1) angeschlossen, der atmosphärische Druck wird an Anschluss (R,3) angeschlossen. Das Vakuum wird unterbrochen, wenn der Anschluss (A,2) mit dem Anschluss (R,3) verbunden wird. Der Vakuumteller nimmt das Objekt auf, wenn die Vakuumpumpe (Anschluss P (1)) eingeschaltet ist.

FAQ

Was ist ein 3/2 Wegeventil?

3/2-Wegeventile haben drei Anschlüsse und zwei Stellungen, die über ein Magnetventil angesteuert werden können. Sie werden zur Ansteuerung eines einfachwirkenden Zylinders, zum Antrieb pneumatischer Aktuatoren, als Abblaseventil, als Druckentlastungsventil und in Vakuumanwendungen eingesetzt.

Wie funktioniert ein 3-Wege-Ventil mit 2 Positionen?

Ein 3-Wege-Ventil mit 2 Positionen hat 3 Anschlüsse und zwei Positionen und kann entweder normalerweise geschlossen oder normalerweise geöffnet sein. Ein normalerweise geschlossenes Ventil öffnet sich, wenn es mit Strom versorgt wird, und schließt durch Federspannung. Ein normalerweise offenes Ventil schließt, wenn es mit Strom versorgt wird, und öffnet wieder durch Federspannung. Der dritte Anschluss wird typischerweise zum Entlüften verwendet.

Was ist der Unterschied zwischen einem 2-Wege- und einem 3-Wege-Ventil?

Ein 2-Wege-Ventil ist jede Art von Ventil mit zwei Anschlüssen: einem Einlass- und einem Auslassanschluss. Ein 3-Wege-Ventil hat drei Anschlüsse im Ventilkörper, die als Einlass, Auslass und Auslass verwendet werden.