Generell informasjon magnetventiler

Introduksjon
Ved dimensjonering av magnetventiler må det tas hensyn til flere fysiske og funksjonsmessige parametre. De fysiske parametrene er f.eks. rørdimensjoner og type medium. Funksjonsparametre omfatter ulike trykk, temperaturer og gjennomstrømning. I dette avsnittet beskriver vi de ulike funksjonsparametrene.

Trykk
Maksimalt differansetrykk (Maks. ΔP)
Når en ventil er stengt, bygges trykket opp foran ventilen. Det er dette trykket som ventilen må klare å åpne mot, det vil si det er denne
kraften som spolens effekt må overvinne for at ventilen skal åpne, og en gjennomstrømning skal oppstå. Dette kalles differansetrykk, og hver ventil
har alltid en angivelse for det maksimale differansetrykk den kan åpne for. Differansetrykksytelse er vanligvis bedre i ventiler med AC-spole enn med DC-spole, men varierer kraftig mellom ulike typer av ventiler.
Det må likevel påpekes at differansetrykket er forskjellen mellom trykket foran ventilen og trykket bak. I visse applikasjoner kan det forekomme et trykk bak ventilen også om ventilen er stengt. Så lenge differansetrykket ikke overstiger det som angis i spesifikasjonen, kan altså ventilen åpne. Forsiktighet bør iakttas i denne typen applikasjoner, dersom differansetrykket skulle overstige det som angis, kan det innebære at ventilen ikke kan åpne, og i AC-utførelser er det da vanlig at spolen brenner i stykker.

Minste differansetrykk (Min. ΔP)
Når en ventil åpner, kan trykkforholdene forandres. Når medium strømmer gjennom ventilen, finnes et trykk etter ventilen (mottrykk). Dette trykket kan variere avhengig av applikasjonen. F.eks. har man ved fylling av en tank et lavt mottrykk, mens forsyning av vann i et overrislingsanlegg får et stort mottrykk. I en del tilfeller har man samme trykk både før og etter ventilen. I slike tilfeller er det ingen gjennomstrømning gjennom ventilen. Visse ventiltyper krever at det finnes et differansetrykk over ventilen for at de skal kunne åpne helt. Om differansetrykket uteblir resulterer det i funksjonsforstyrrelser. I spesifikasjonene til magnetventiler finnes det alltid angitt hva det minste tillatte differansetrykket er. Kontroller alltid at det finnes tilstrekkelig differansetrykk, velg ellers en ventil som er uavhengig av differansetrykk, det vil si ΔP=0. Ved beregning av gjennomstrømningen gjennom ventilen må man vite hvor stort differansetrykket over ventilen er. Jo større differansetrykket er, desto større gjennomstrømning kan man oppnå.

Maksimalt tillatte trykk
Det maksimalt tillatte trykket er det høyeste trykk som en ventil kan utsettes for, i åpen eller stengt tilstand. Dette trykket er oftest høyere enn det maksimale differansetrykket til ventilen. Det er likevel viktig å påpeke at om det maksimale differansetrykket overskrides ved åpning eller stengning, kan ventilens indre deler og spole skades. Til applikasjoner med ekstremt høye trykk, kontakt OEM Automatic, avdeling Trykk & Flow.

Sprengtrykk
Alle ventiltyper er sprengtrykkstestet til fem (5) ganger det angitte maksimalt tillatte trykket. Trykktesten er destruktiv, men sikrer at ventilen ikke sprenges ved trykk som ligger langt over de angitte arbeidstrykkene. Ved trykk som overstiger sprengtrykket, kan ventilhuset sprenges.

Innløpstrykk
Innløpstrykket angis ofte i bar. Om man er usikker på trykket bør man måle det ved hjelp av en trykkmåler eller lignende instrument.

Utløpstrykk
Utløpstrykket kan beregnes på samme måte som innløpstrykket. Utløpstrykket er ofte låst til det maksimalt tillatte trykkfallet i systemet. Om man kjenner til innløpstrykket og differansetrykket over ventilen kan man dermed beregne utløpstrykket for ventilen.

Differansetrykk (Δp)
I store eller kompliserte systemer er det ofte ønskelig å holde differansetrykket over hver ventil til et minimum og ofte finnes maksimalt differansetrykk godt definert i kundens spesifikasjon. I ventiler til væske som åpner mot atmosfæretrykk gjelder: differansetrykk = innløpstrykk. Til damp og gasser kan man bare benytte 50 % av innløpstrykket som differansetrykk ved beregning med hjelp av formlene i denne katalog. I alle andre sammenhenger er differansetrykk det samme som forskjellen mellom innløpstrykk og utløpstrykk.

Anmerking
Det kan være vanskelig å forstå uttrykket ”minste differansetrykk”. De fleste magnetventiler (servostyrte) må ha et minste differansetrykk for å fungere korrekt ettersom de er konstruerte for å utnytte dette i et arrangement av utløpshull og returtømmingskanaler som gjør at ventilen kan åpne respektive stenge. Minste tillatte differansetrykk er stemplet på merkebrikken og må respekteres for å oppnå en pålitelig funksjon.

Om beregningen gir et differansetrykk som er mindre enn det som er angitt for ventilen er denne overdimensjonert. Om dette er tilfelle skal man velge en ventil utformet for lavere differansetrykk alternativt en mindre ventil med en lavere Kv verdi.

Temperatur
Omgivelsestemperatur
Normal omgivelsestemperatur anses i våre spesifikasjoner å være +20 °C.

Høyeste omgivelsestemperatur er den temperatur som en magnetventils spole kan arbeide kontinuerligt under uten å overopphetes, med høyeste tillatte mediatemperatur. Ofte fungerer ventilen også i høyere temperaturer, blant annet avhengig av belastning av spolen. Det er mulig å modifisere ventiler til omgivelsestemperaturer opp til 80 °C, og også høyere enn dette. Kontakt OEM Automatic, avdeling Trykk & Flow.
Laveste omgivelsestemperaturLaveste omgivelsestemperatur settes oftest til -10 °C eller -20 °C, forutsatt at frossen væske/vann ikke forekommer i ventilen..

Spesialventiler til meget lave omgivelsestemperaturer kan fås ved ønsker. Kontakt OEM Automatic, avdeling Trykk & Flow.

Mediatemperatur
Høyeste mediatemperatur er spesifisert med forutsetningen av en omgivelsetemperatur på +20 °C og 100 % RD (Relativ Driftstid). I standardprogrammet klares medium-temperaturer opp til 185°C. Ved spørsmål om mediatemperaturer, kontakt OEM Automatic, avdeling Trykk & Flow.
Laveste mediatemperatur Laveste mediatemperatur er spesifisert med forutsetningen om en omgivelsetemperatur på +20 °C og 100 % RD (Relativ Driftstid). I standardprogrammet spesifiseres mediatemperaturer ned til -10 °C eller -20 °C, og i kryoprogrammet ned til -196 °C. Ved spørsmål om kryoprogrammet kontakt OEM Automatic, avdeling Trykk & Flow.

Viktige merkader ved dimensjonering av magnetventiler:
Det er viktig å dimensjonere magnetventiler på korrekt måte, uønskede effekter kan oppstå både ved under- og overdimensjonering. Dimensjonering gjøres enklest med ASCO:s excel-baserte dimensjoneringsprogram. Kontakt OEM Automatic, avdeling Trykk & Flow for mer informasjon.

Underdimensjonering kan resultere i:
• Ventilen slipper ikke igjennom ønsket gjennomstrømning.
• Flowende medier går over til gassform ved utløpsporten.
• Reduksjon av utløpstrykket.
• Alvorlige trykktap i systemet.

Overdimensjonering kan resultere i:
• Unødige kostnader p.g.a. overdimensjonert utstyr.
• Uregelmessig gjennomstrømning gjennom ventilen noe som kan være vanskelig å kontrollere.
• Forkortet livslengde på visse ventiltyper p.g.a. slitasje på indre deler forårsaket av oscillasjon.

Definisjon av Kv
Gjennomstrømningskapasiteten til en ventil angis i Kv - en koeffisient fastsatt for hver ventil. Dette tilsvarer strømmen av vann i liter per minutt (l/min.) alternativt kubikkmeter per time (m³/h) ved et differansetrykk på 105Pa (1bar) over ventilen med gjennomløpet helt åpent. (Vanntemperaturen er i området +5 °C til +40 °C).

Kv-verdien til en ventil beregnes ved å bruke oppmålte testresultater i følgende ligning:

Kv =

over til gassform ved utløpsporten..

där:
Q = Den oppmålte strømmen (l/min.)
ΔpKv = Det statiske differansetrykket av 105Pa
Δp = Oppmålt differansetrykk (Pa)
ρ = Væskens densitet (kg/m³)
ρw = Densiteten til vann (kg/m³) ifølge IEC 534.

Forutsetninger
Generelt behøver man ha så mye data som mulig rundt applikasjonen for å oppnå optimal funksjon på ventilen. Følgende data bør man ha svar på før man dimensjonerer ventilen:

Ønsket gjennomstrømning
Angis i kubikkmeter/time (m³/h) til vann, til gasser angis det i normalkubikmeter/time (Nm³/h). Til damp angis det i kilo/time (kg/h).
(kg/h).

Viskositet
Viskositet er en væskes resistens mot å flyte på grunn av dens egen friksjon. Viskositeten har stor innvirkning på gjennomstrømningskapasiteten hos en ventil. Strømmen reduseres kraftig når en høyviskøs væske skal passere gjennom en ventil. Det finnes to typer av viskositet:
Dynamisk viskositet;;angis i Pa.s (Pascal-sekunder) eller Poises.
Kinematisk viskositet;;et forhold mellom dynamisk viskositet og en væskes densitet, samt den type viskositet som oppgis i ventilspesifikasjonene. Angis i denne katalog som centiStoke (mm2/s).

Oljeklasser
Både hydraulisk olje og fyringsolje er klassifiserte i ulike viskositetsklasser, hovedsaklig som lett- eller tykkolje. Nedenfor følger en beskrivelse av de vanligste oljeklassene. Ved ønsker om oversetting til andre enheter eller mer informasjon kontakt OEM Automatic, avdeling Trykk & Flow.

1. Lettolje - viskositet ved +20 °C begrenset opp til 65 cSt

2. Fyringsolje grad 2 - viskositet ved +20 °C begrenset innenfor 3,5-8,5 cSt.

3. Fyringsolje grad 4 - viskositet ved +38 °C begrenset innenfor 9-26 cSt

4. Fyringsolje grad 5 - viskositet ved +38 °C Lettolje begrenset innenfor 30-65 cSt Tykkolje begrenset innenfor 75-160 cSt.

5. Fyringsolje grad 6 - viskositet ved +50 °C begrenset innenfor 90-640 cSt

Responstider
Med responstid menes den tid det tar fra det at spolen aktiveres (deaktiveras) inntil trykket etter ventilen stiger (synker) til en forhåndsbestemt prosentvis nivå av dens maksimale verdi, med ventilen tilkoblet til en krets med spesifiserte gjennomstrømningsytelse.
Responstidene gjelder primært 4 faktorer:
• Type spenning (AC eller DC)
• Type væske, trykk og viskositet
• Funksjon på ventilen, direktevirkende eller servo/pilotstyrt
• Størrelse og vekt på de bevegelige delene i ventilen

Omtrentlige responstider for ventiler med AC-spoler i luftapplikasjoner under normalforhold:

Små direktevirkende ventiler 5-25 ms
Store direktevirkende ventiler 20-40 ms

Til servo/pilotstyrte ventiler:
Små membranventiler 15-60 ms
Store membranventiler 40-120 ms
Små stempelventiler 75-100 ms
Store stempelventiler 100-1000 ms

Generelle tidsangivelser med væskemedia er:
Små direktevirkende ventiler 20-30 % lengre enn ovenfor. Store direktevirkende, samt servo/pilotstyrte ventiler 50- 150 % lengre avhengig
av størrelse.

Til ventiler med DC-spole er responstidene ca. 60 % lengre enn ovenfor nevnte.

Tidsangivelser til hver ventil finnes angitt i spesifikasjonene.

Gummi
NBR (nitril/perbunan)
Standardblandning egnet til petroleumoljer, luft, vann, svake syrer, acetylen, parafin, petroleumgasser i væskeform og terpentiner. Anbefales ikke til høyaromatisk bensin eller syrer. NBR kalles vanligvis nitrilgummi og er ASCO NUMATICS standardgummi for å oppnå beste mulige tetningsegenskaper både på setetettinger og pakninger (o-ringer, etc.) NBR passer utmerket til de fleste luft-, vann- og lettoljeapplikasjoner. Passende temperaturområde for nitril er -20 °C til +90 °C.

FPM (fluorelastomer/viton)
Egnet til temperaturer noe høyere enn NBR. Utmerket toleranse mot mange petroleumoljer, bensin, rensevæsker og jetbensin. Ikke egnet til freoner. Viton ble utviklet til bruksområder med hydrokarboner som jetbensin, bensin, etc. hvilke vanligvis foråsaket skadelig svelling på NBR. Viton har i likhet med EPDM et stort temperaturområde men har fordelen av å være noe mer tolerant mot ”tørr varme”. Passende temperaturområde til viton er - 40 °C til +190 °C.

EPDM (etylenpropylen)
Etylenpropylen benyttes i applikasjoner som ligger høyere enn nitril temperaturmessig, så som håndtering av varmtvann og damp. EPDM egner seg til en mengde ulike baser og syrer opp til middels høy konsentrasjon men har den absolutte ulempen at den ikke kan benyttes sammen med petroleumbaserte væsker eller medium forurenset av dette (f.eks. oljesmurt trykkluft). Passende temperaturområde for etylenpropylen er -20 °C til +180 °C.

CR (neopren)
Benyttes vanligvis i kjøleanlegg (Freon 22) som ytre tetning. Neopren benyttes også i oksygenapplikasjoner. Egnet til alkohol, svake syrer, vann, luft, ammoniakk, Argongass og andre gasser. Passende temperaturområde til Neopren er -20 °C til +90 °C.

UR (uretan)
Benyttes med vann og luft ved normale omgivelsestemperaturer, alkohol, ikke aromatiske løsninger, eter, matfett og matoljer samt hydraulikkoljer. Dens største fordel er stor styrke og utmerket toleranse mot slitasje. Passende temperaturområde til uretan er - 30 °C til +40 °C.

VMQ (silikon)
Kjent som den eneste elastomer som, under visse forutsetninger, kan benyttes både til høye og lave temperaturer, noe som er dens vanlige bruksområde. VMQ egner seg også til hydrogenperoksid og visse syrer. Passer likevel ikke til damp (kort livslengde på ventilsetet).

FMQ (fluorsilikon)
God toleranse mot varme og de fleste løsningsmidler. God karakteristikk ved lave temperaturer. Fluorsilikon-blandninger klarer bensin bedre enn silikon.

HYP (hypalon) Benyttes for å håndtere sterkt oksiderende væsker, spisbare væsker, mange kjemikalier, etc. Anbefales ikke til aromatiske eller klorinerte hydrokarboner. Passende temperaturområde til hypalon er -40 °C til +120 °C.

Anmerking
Temperaturområdene for ulike gummimaterialer har visse begrensninger avhengig av hvor de benyttes i ventilkonstruksjonen. Et membran som stivner ved lav temperatur påvirker selvfølgelig ventilens funksjon mens en o-ringstetning i samme materiale fortsatt kan oppfylle sin tettende funksjon ved samme lave temperatur. Generelt kan temperaturer ned til -20 °C aksepteres for standardventiler mens man ved lavere temperaturer må velge spesial-elastomerer som f.eks. silikon eller lavtemperatur- nitril. Disse kan utvide det nedre temperaturområdet ned til omtrent -40 °C avhengig av applikasjon. Den øvre temperaturgrensen til elastomerer er generelt sett ca. +100 °C unntatt til FPM, EPDM og VMQ, som i visse applikasjoner kan benyttes opp til +190 °C. PTFE, noe som ikke anses være en elastomer, benyttes ofte som pakning eller setetetting ved høyere temperaturer. Dette unike kjemikalieresistente materialet kan benyttes til temperaturer fra -270 °C til +250 °C.

Plastsorter
CA (acetal)
Acetalplast (Celcon eller Delrin) termoplastsorter er ekstremt stive uten å være sprø. De gir stor elastisitet, stivhet og livslengde. De er lukt- og smakløse, giftfrie og resistente mot de fleste løsningsmidler. Celcon anses å ha noe bedre varmestabilitet enn Delrin.

PA (nylon)
En polyamidharpiks kjent for å være holdbar og også resistent mot mange kjemikalier. En varmebestandig variant av nylon benyttes i ASCO NUMATICS magnetventiler.

PSU (polysulfon)
Kjent som den mest varmeresistente av termoplastsortene. Den har utmerket resistens mot uorganiske syrer, alkaliske løsninger og alifatiske hydrokarboner.
PTFE
PTFE er i utgangspunktet bestandig mot alle forekommende medier. Dens brede temperaturområde gjør den passende som setetetting i både kryoventiler (f.eks. flytende nitrogen) og i dampventiler. Rulon er en variant av PTFE som er utblandet for å få høyere slitestyrke og mekanisk toleranse. Passende temperaturområde til PTFE er -270 °C til +250 °C.

HYT (hytrel)
Et sterkt høyfleksibelt materiale (termoplast polyester). Benyttes som membran i visse ventiltyper.

PC (polykarbonat)
Bra i saltløsninger og vannapplikasjoner. Anbefales ikke til ikkepolære løsninger. Kjent for å ha stor slagtoleranse og høy toleranse mot uorganiske syrer og alifatiske hydrokarboner.

PVC (polyvinyl klorid)
Kjent for høy toleranse mot kjemikalier men med noe lavere temperaturområde enn andre plastsorter. Utmerket toleranse mot alkaliske løsninger, mineralsyrer og mange andre kjemikalier som påvirker konvensjonelle materialer.

PP (polypropylen)
En termoplast kjent for å ha utmerket toleranse mot uorganiske salter, mineralsyrer og gasser. Den har god toleranse mot fotografiske løsninger og er en av få plastsorter som klarer sterilisering med damp.

PE (polyetylen)
En familie plastsorter som spenner fra lavt smeltepunkt til høy forbrenningstemperatur, fra fleksibel til fast. Selv om de er noe myke, tilbyr de god elektrisk, kjemisk og fuktbestandighet.

PPS (polyphenylensulfid)
Denne (ryton) harpiksen har overlegen kjemisk motstandsdyktighet og påvirkes ikke av noe kjent medium under +200 °C. Den har lav friksjon, god slitestyrke og høy elastisk styrke.

PEI (polyetermid)
Denne harpiksen har god varmeavledningsevne. Den tilbyr god kjemisk toleranse mot ikke-oksiderende syrer og polære løsninger. Bør ikke benyttes med alkaliske løsninger.

Metaller
Al (aluminium)
Benyttes i kortslutningsringen til spesielle medier, som tetningsbrikke etc. Støpte aluminiumhus benyttes ofte til gassventiler og er kun tiltenkt ”vannfrie installasjoner”. Det bør noteres ventilhus støpte i aluminium benyttes med hell i bensin og oljeapplikasjoner.

Cu Zn (messing)
Messingen i ASCO NUMATICS magnetventiler består av 59 % kobber, 39 % sink og 2 % bly.

Cu Sn (bronse)
Benyttes i støpte ventilhus (f.eks. skråseteventlier).

Cu (kopper)
Forekommer primært i kortslutningsringen på vekselspenningsventiler.

Ni Cr (inconel)
Benyttes i fjærer i høytemperaturapplikasjoner f.eks. til dampventiler

Fe (jern)
Benyttes i støpejernsventiler.

Pb (bly)
Benyttes i visse pakninger.

Ni Cu (monel)
Benyttes i stempelrør til medier som er aggressive mot standard austenittisk rustfritt stål.

Ni Fe (nikkel jern))
Kjerne-materiale til medium med lav temperatur (under -100°C) spesielt til spoler med lang slaglengde.

Ag (sølv)
Kortslutningsring i rustfrie magnetventiler.

Fe Cr Ni (austenistiskt rustfritt stål))
Benyttes i ventilhus, fjærer, stempelrør, etc. Er også kjent som 18-8 legering, d.v.s. 18 % krom, 8 % nikkel.

Fe Cr Ni (316 syrefast stål)
Har en annen blanding for å gi økt korrosjonsbestandighet.

Fe Cr (430F magnetisk rustfritt stål)
Benyttes i stempelet og den faste jernkjernen i toppen av stempelrøret. Normal blanding 18% krom resten jern.

Alminnelige installasjons- og vedlikeholdsinstruksjoner

Installasjon
Kontroller merkeplaten: korrekt katalognummer, trykk, spenning, medium og hver annen spesialinstruksjon på eventuell påsatt merkelapp.
Rørtilkobling
Koble til ventilen ifølge markeringen på ventilhuset. Stryk tetningsmiddel sparsomt og kun på de utvendige gjengene (det holder å bestryke de 3-4 ytterste gjengene). Unngå å benytte lim eller annet tetningsmateriale som kan tråde seg. Ved tiltrekking av røret i ventilen skal ventilen ikke benyttes som vektstang. Verktøy som er brukt på ventilhuset eller rørtilkobling anbringes så nær tilkoblingspunktet som mulig.

Minste differansetrykk
Alle ventiler som må ha et minste differansetrykk, må ha fullt dimensjonerte trykk- og tømmingsledninger uten struping. Minimum differansetrykk er stemplet på merkebrikken og må respekteres for å oppnå en pålitelig funksjon.
VIKTIGT! Som beskyttelse for magnetventilen (alle ventiler generelt), installer en sil eller et filter som passer til den beskyttelsen som kreves på innløpsiden så nær ventilen som mulig. Periodisk rengjøring kreves og er avhengig av driftbetingelsene.

Stell
Advarsel!! Bryt den elektriske spenningen og ledningstrykket til ventilen før utførelse av reparasjon eller rengjøring. Til de aller fleste ventilene er det ikke nødvendig å koble ventilen fra ledningsnettet før reparasjon. OBS! Bryt spenningen før spolen løftes av.

Rengjøring
En periodisk rengjøring av alle ventiler er ønskelig. Tiden mellom rengjøringene vil variere avhengig av mediet og driftbetingelsene. Rykkete ventilfunksjon, overdrevet lekkasje eller ulyd samt uteblitt funksjon er eksempel på feil som kan oppstå i forbindelse med at ventilen ikke er rengjort.

Forebyggende vedlikehold
Periodisk inspeksjon (avhengig av medium og driftbetingelser) av indre ventildeler for feil og unormal slitasje anbefales. Gjør alle deler nøyaktig rene. Bytt ut hver del som er slitt eller skadet.

Reservedelsett
Reservedelsett og spoler kan skaffes til ASCO NUMATICS membran- og stempelventiler. Se respektive ventildata.

Bestilling av reservedelsett
Ved bestilling av reservedelsett eller spoler må du angi ventil, katalognummer, serienummer og spenning.