Ratgeber
Druckluftventile dienen dazu, die Menge und Fließrichtung von Druckluft in pneumatischen Anwendungen zu regulieren. Sie sind in unterschiedlichen Bauformen erhältlich und eignen sich jeweils für spezifische Einsatzzwecke.
Näheres zur Betätigung, Steuerung und zum Aufbau von Druckluftventilen, erfahren Sie in unserem Ratgeber.
Als Pneumatik (abgeleitet von griechisch pneuma „Hauch, Wind“) bezeichnet man die Lehre aller technischen Anwendungen, die auf Druckluft basieren. Die Druckluft wird dazu genutzt, mechanische Arbeit zu verrichten und Komponenten zu steuern. Zudem kann sie der Kraft- und Signalübertragung dienen.
Im Wesentlichen handelt es sich bei Druckluft um komprimierte Luft. Um sie künstlich zu erzeugen, ist ein Kompressor erforderlich, der die Luft auf einen höheren Druck bringt und sie verdichtet. Kompressoren sind quasi das Äquivalent zu Pumpen, mit denen der Druck von Flüssigkeiten erhöht werden kann. Da die angesaugte Umgebungsluft einen gewissen Anteil an Feuchtigkeit enthält, der beim Abkühlen kondensiert, muss sie nach der Kompression getrocknet werden. Aus diesem Grund sind viele Kompressoren mit einem Kondenswasser-Ablass ausgestattet, der sich beispielsweise über einen Kugelhahn auf- und zudrehen lässt.
Druckluft kommt in vielen technischen Anwendungen zum Einsatz, zum Beispiel in Druckluftmotoren für den Antrieb von Schleifmaschinen, Bohrmaschinen oder Schraubmaschinen, in Reifendrucksystemen, in Hochdruckreinigern, tragbaren Kompressoren oder Lackiergeräten. Mithilfe von Druckluft können unter anderem Trocknungs- und Aufblasarbeiten verrichtet oder auch Ventile geschaltet werden. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig.
Druckluftventile dienen dazu, die Druckluft innerhalb eines pneumatischen Systems zu steuern, indem sie deren Fließrichtung und Menge regulieren. Das pneumatische System kann beispielsweise Bestandteil eines Druckluftwerkzeugs, einer pneumatisch betriebenen Maschine oder Anlage sein. Mithilfe von Druckluftventilen ist es möglich zu bestimmen, wohin die Luft strömt und zu welchen Teilen der Maschine oder Anlage sie gelangt. Auf diese Weise lässt sich Druckluft gezielt zur Kraftübertragung nutzen. Druckluftventile können aus leichten Materialien wie Plastik und Aluminium, aber auch aus robustem Metall hergestellt sein. Je nach Ausführung eignen sie sich für Niedrigdruck- oder für Hochdruckanwendungen.
Druckluftventile können auf unterschiedliche Weise angesteuert werden: elektrisch, pneumatisch, mechanisch oder manuell. Elektrisch betätigte Ventile werden mithilfe elektrischer Spannung über Ansteuerung eines Elektromagneten geschaltet, weswegen man sie auch Magnetventile nennt. Demgegenüber basiert die Ansteuerung pneumatisch betätigter Ventile auf Druckluft, daher verfügen sie über einen Druckluftanschluss. Sie werden auch als Pneumatikventile bezeichnet. Mechanisch ansteuerbare Ventile schalten mithilfe eines beweglichen Teils, beispielsweise eines Pneumatikzylinders. Den mechanischen Ventilen ähnlich sind die manuell betätigten Ventile, die durch Muskelkraft gesteuert werden und dementsprechend mit Tasten, Reglern, Hand- oder Fußhebeln ausgestattet sind.
Druckluftventile lassen sich nicht nur nach ihrer Betätigungs-, sondern auch Steuerungsart einteilen. Unterschieden werden direkt und indirekt gesteuerte Ventile. Erstere werden unmittelbar durch das jeweils zugrundeliegende Betätigungselement geschaltet, beispielsweise eine Magnetspule oder einen Knopf. Das Betätigungselement versetzt die im Ventil befindliche Dichtung oder den mit mehreren Dichtungen bestückten Ventilkolben in Bewegung. Dadurch wird der Luftstrom geöffnet, abgesperrt oder umgeleitet. Indirekt gesteuerte Ventile funktionieren etwas anders. Bei dieser Art von Druckluftventilen wird der Ventilkolben beziehungsweise die Dichtung nur mittelbar durch das Betätigungselement in Bewegung versetzt. Das ist beispielsweise bei Ventilen mit Druckluftanschluss möglich: Das Betätigungselement setzt die Druckluft frei, die wiederum den Ventilkolben oder die Dichtung verschiebt. Indirekt gesteuerte Ventile werden auch als vorgesteuerte Ventile bezeichnet.
Wie Druckluftventile konkret aufgebaut sind, hängt davon ab, um welchen Typ es sich handelt. Gängige Typen von Druckluftventilen sind sogenannte Wegeventile. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, den Luftstrom zu öffnen, zu schließen oder umzuleiten. Außerdem können sie dazu dienen, Aktoren wie Zylinder oder andere Steuerventile zu steuern. Wegeventile sind nach der Anzahl ihrer Anschlüsse und Schaltstellungen benannt. Gängig sind 2/2-, 3/2-, 4/2- und 5/2-Wegeventile. Die erste Ziffer gibt die Anzahl der Anschlüsse an, die zweite die Anzahl der Schaltstellungen.
- 2/2-Wegeventile verfügen über zwei Anschlüsse: einen Arbeitsanschluss und einen Druckluftanschluss. Sie ermöglichen es, den Luftstrom komplett zu sperren oder hindurch zu lassen. Diese Art von Ventilen kommt beispielsweise in Motoren, Werkzeugen und Luftsystemen in Werkstätten zum Einsatz.
- 3/2-Wegeventile sind ähnlich aufgebaut, aber zusätzlich mit einem dritten Anschluss ausgestattet, der dazu dient, Abluft auszustoßen. Sie werden oft zur Steuerung von einfachwirkenden Antrieben verwendet.
- 4/2-Wegeventile haben einen Druckluftanschluss, zwei Arbeitsanschlüsse und einen Entlüftungsanschluss.
- 5/2-Wegeventile sind genauso aufgebaut, haben aber zwei Entlüftungsanschlüsse.
2/2- und 3/2-Wegeventile gibt es in der Regel in zwei Konfigurationen: normal offen (NO = normal open) und normal geschlossen (NC = normal closed). Das bedeutet, dass sich das Ventil in Ruhestellung beziehungsweise ohne Stromversorgung entweder in geöffnetem oder in geschlossenem Zustand befindet. 4/2- und 5/2-Wegeventile sind aufgrund ihrer beiden Arbeitsanschlüsse zur Steuerung doppeltwirkender Antriebe verwendbar.
Die Druckluftanwendung bzw. das pneumatische System gibt vor, wie das Druckluftventil aufgebaut sein muss. Für einfachwirkende pneumatische Antriebe genügt ein 2/2- oder 3/2-Wegeventil, während für doppeltwirkende pneumatische Antriebe nur ein 4/2- oder ein 5/2-Wegeventil in Frage kommt. Ob ein zusätzliches Entlüftungsventil vorhanden sein muss und welche Art der Betätigung und Steuerung die richtige ist, hängt ebenfalls vom jeweiligen Einsatzzweck ab. Wichtig ist außerdem, dass das Druckluftventil die richtigen Anschlüsse bzw. ein Gewinde in der passenden Größe aufweist, damit es überhaupt angeschlossen werden kann.
Darüber hinaus spielen technische Parameter wie der minimale und maximale Betriebsdruck eine Rolle. Für Hochdruckanwendungen sind Druckluftventile aus solidem Metall empfehlenswert, während für Niedrigdruckanwendungen Ausführungen aus Kunststoff meist ausreichend sind. Generell ist darauf zu achten, dass das Material korrosionsbeständig ist, da Druckluft Feuchtigkeit enthalten kann und mitunter Verunreinigungen transportiert, etwa in Form von Kompressoröl. Generell muss das Druckluftventil für das jeweilige Medium geeignet sein. Kommt es beispielsweise nicht nur mit gefilterter Druckluft, sondern auch mit Dampf, Gasen, Flüssigkeiten oder sogar mit aggressiven Medien in Kontakt, muss es dafür explizit ausgelegt sein. Anderenfalls können Ausfälle und Störungen des gesamten pneumatischen Systems die Folge sein.
Beim Gebrauch von Druckluftventilen, die mithilfe eines Elektromagneten angesteuert werden, sollten die Umgebungstemperatur und die Temperatur des Mediums nicht zu hoch ausfallen. Grund hierfür ist, dass die Magnetspule während des Schaltens Wärme erzeugt, die abgeführt werden muss. Wird das Medium zu heiß oder lässt die Umgebungstemperatur keine Abkühlung zu, besteht die Gefahr, dass die Spule überhitzt.
Was ist der Unterschied zwischen monostabilen und bistabilen Ventilen?
Monostabile Ventile benötigen ein Steuersignal, um zu schalten. Fällt das Signal weg, nehmen sie wieder ihre Grundstellung ein. Das geschieht meist mithilfe einer mechanischen Feder. Bistabile Ventile benötigen zwei externe Signale für den Betrieb. Sie schalten sich bei Ausbleiben eines Signals nicht wieder zurück, sondern verharren in ihrer Stellung, bis das Gegensignal eingeht.
Was versteht man unter minimalem Schaltdruck und minimaler Schaltkraft?
Der minimale Schaltdruck ist der Mindestdruck, den ein Druckluftventil zum Schalten benötigt. Ist dieser Druck nicht erreicht, kann das Ventil nicht arbeiten. Von Belang ist der Mindestdruck beispielsweise bei vorgesteuerten Druckluftventilen. Die minimale Schaltkraft bezieht sich auf mechanisch oder manuell steuerbare Ventile. Hierbei handelt es sich um die Kraft, die aufgebracht werden muss, um das Druckluftventil schalten zu können.