Simplex Ventile 6-1

Wegeventile

Die Wegeventile sind die wohl am häufigsten eingesetzten Ventile. Mit ihnen wird der Weg der Druckluft (oder eines anderen geeigneten Fluids) gesteuert und somit festgelegt, ob z.B. ein Zylinder ein- oder ausfährt.

Bezeichnet werden sie nach der Anzahl der Hauptanschlüsse und der Anzahl der möglichen Schaltstellungen. Die Bezeichnung lautet dann z.B.:

3/2 - Wegeventil

· die erste Ziffer nennt die Anzahl der Anschlüsse am Ventil,
zu erkennen an der Numerierung oder an der Anzahl der Pfeile oder Linien, die die Rahmen für die Schaltstellungen von innen berühren, und

· die zweite Ziffer die Anzahl der Schaltstellungen.
Jede Schaltstellung wird in einem separaten viereckigen Rahmen dargestellt.

Gesprochen wird die Bezeichnung "drei Strich zwei Wegeventil".

Die Darstellung erfolgt mit Hilfe genormter Symbole, die in der DIN ISO 5599 und DIN ISO 1219 festgelegt sind. Ein 3/2- Wegeventil sieht in der Darstellung dann so aus:

Für die Darstellung selbst gelten einige Grundregeln:

· es wird immer die Ausgangsstellung in energielosem Zustand dargestellt und
· die Anschlussbezeichnungen müssen den Angaben auf dem Bauelement und der internationalen Normung nach ISO 5599 entsprechen.

Neben der Funktion entsprechend den Wegen und Schaltstellungen, unterscheiden sich die Wegeventile jedoch in ihren mechanischen und funktionellen Ausführungsarten. Diese haben Einfluss auf die Lebensdauer, die Betätigungskräfte, die Betätigungselemente, die Baugröße und nicht zuletzt auf den Preis eines Ventils.

Folgende Arten sind dabei von Bedeutung:

Sitzventile

Sitzventile sind sehr einfach aufgebaut und dadurch gleichermaßen preisgünstig, langlebig und unempfindlich gegenüber Schmutz u.ä. Darüber hinaus benötigen sie einen sehr kleinen Betätigungsweg, um relativ hohe Durchflüsse freizugeben. Nachteilig ist jedoch, dass Sitzventile relativ hohe Betätigungskräfte erfordern.

Grundsätzlich kann man die Gruppe der Sitzventile in zwei Arten einteilen – die Kugel- und die Tellersitzventile.

Kugelsitzventile

Diese Ventile sind äußerst einfach aufgebaut, recht klein und auch innerhalb der schon preisgünstigen Sitzventile sehr preiswert.
Das zentrale Dichtungselement ist eine Kugel, die durch eine Feder und den Arbeitsdruck am Anschluss 1 permanent in den Dichtungssitz gedrückt wird.

Gegenüber der Kugel befindet sich das Betätigungselement zum Schalten der Arbeitsstellungen – z.B. ein Stößel.

Die Kräfte durch die Rückstellfeder und den Arbeitsdruck auf die Kugel führen dazu, dass das Umschalten der Arbeitsstellungen mit relativ hohen Kräften erfolgen muss. Kugelsitzventile werden deshalb zumeist nicht elektrisch sondern manuell, mechanisch oder pneumatisch betätigt.

Durch die robuste Art der Konstruktion sind Beschädigungen des Dichtungssitzes durch Überlastungen bei der Ventilbetätigung praktisch ausgeschlossen – ein weiterer Vorteil dieser Ventilbauart.

Allerdings weisen Kugelsitzventile eine relativ hohe Leckage auf. Deshalb sollte ihr Einsatz lediglich unkritischen Anwendungen vorbehalten sein.

Kugelsitzventile gibt es als 2/2- und 3/2- Wegeventile.

Tellersitzventile

Hauptdichtungselement sind eine oder mehrere Dichtscheiben. Nach Anordnung und Funktion der Dichtscheiben gibt es drei verschiedene Ausführungen. Die folgenden Abbildungen stellen die einfachste Form der Ausführung dar.

Die Scheiben sind dabei direkt am Steuerschieber angebracht. Im gezeigten Beispiel bringt eine Feder den Steuerschieber in die Ausgangsstellung, in der eine der beiden Dichtungsflächen an einem Dichtungssitz anliegt. Durch das Betätigen des Ventils in der Abbildung wird der untere Dichtungssitz geöffnet und der obere verschlossen.

Bei genauer Betrachtung des Schaltvorgangs stellt sich jedoch eine Schwäche dieser Bauart heraus: Der Steuerschieber durchläuft eine Art Mittelposition, in der der eine Dichtungssitz bereits geöffnet, der zweite jedoch noch nicht verschlossen ist. Damit besteht kurzzeitig eine Verbindung zwischen allen drei Luftkanälen - also auch zwischen Druckluftversorgung und Abluftkanal. Diese Situation nennt man (Kanal-) Überschneidung. Die Folge sind unnötige und relativ hohe Leckagen und eine Geräuschentwicklung durch die ungewollt ausströmende Abluft.

Im Grunde ist dies aber bei den meisten praktischen Anwendungen nicht von Belangen, da der Schaltvorgang in Bruchteilen von Sekunden abläuft.

Problematisch kann es jedoch beispielsweise bei Ventilen mit interner Steuerhilfsluft werden. Dann nämlich, wenn der Druckabfall durch die Verbindung zwischen Druckluftanschluss 3) und Abluftkanal 1 auch eine Wirkung auf den Vorsteuerdruck hat. Sinkt dieser zu sehr ab, wird das Ventil nicht mehr schalten.
Um das Problem der Überschneidung zu lösen, benutzt man eine Dichtscheibe, die nicht mit dem Steuerschieber verbunden ist – die zweite Ausführungsvariante der Tellersitzventile.

Bei der dargestellten Ventilausführung wird durch die Betätigung des Steuerschiebers zunächst die Verbindung der Anschlüsse 2 und 1 geschlossen. Erst danach wird durch die weitere Bewegung des Schiebers der untere Dichtungssitz und damit die Verbindung zwischen den Anschlüssen 3 und 2 geöffnet.

Natürlich lassen sich Tellersitzventile nicht nur als 3/2- Wegeventile ausführen. Um beispielsweise ein 5/2- Wegeventil zu erhalten, benötigt man insgesamt 3 Dichtscheiben. Da die mittlere Dichtscheibe zwischen zwei Dichtsitzen hin und her pendelt bzw. zwischen ihnen "schwebt", bezeichnet man diese dritte Ausführungsvariante auch als Schwebetellerventil.

Die Abbildung zeigt eine reale Konstruktion, an der man die "hin und her schwebende" mittlere Dichtscheibe sehr gut sieht, aber auch die verschiedenen Möglichkeiten der Dichtungsausführungen der drei Teller.

Das im Bild dargestellte Ventil wird pneumatisch betätigt. Wird der Anschluss 14 mit Druckluft beaufschlagt, wird der Schieber in die Arbeitsstellung 2 bewegt und schließt den rechten Dichtungssitz. Gleichzeitig wird der mittlere rechte Sitz geöffnet, der mittlere linke Sitz geschlossen.

Kolbenschieberventile

Diese Ventile benutzen als Steuerelement einen Steuerschieber – eine Art Kolbenstange. Durch das Verschieben der Kolbenstange werden die verschiedenen Luftkanäle getrennt oder miteinander verbunden.

Während bei den Sitzventilen die Betätigungskräfte relativ hoch sind, sind diese bei Kolbenschieberventilen deutlich geringer. Hier muss nämlich nicht gegen Kräfte geschaltet werden, die durch den Arbeitsdruck entstehen.

Ein weiterer Vorteil gegenüber den Sitzventilen ist auch, dass das Problem der Überschneidung hier leicht gelöst werden kann - damit entstehen auch keine unnötige Leckage und Geräusche. Kolbenschieberventile sind in der Regel also überschneidungsfrei.

Den Vorteilen stehen jedoch auch Nachteile gegenüber. So sind die Stellwege zum Umschalten der Arbeitsstellungen länger als bei Sitzventilen. Diese längeren Wege und die Anordnung mehrerer Kolben führen insgesamt zu größeren Abmaßen der Kolbenschieberventile.

Auch aus fertigungstechnischer Sicht sind die Kolbenschieberventile anspruchsvoller. Das trifft insbesondere auf die Dichtungstechnik zu. Im Laufe der Zeit haben sich dabei vier Varianten herausgebildet, die im Folgenden vorgestellt werden.

• Variante 1: Metall-Metall-Dichtungen

Dies sind zwar die haltbarsten Dichtungssysteme, gleichzeitig aber auch die aufwendigsten. Sie erfordern in der Fertigung eine sehr hohe Präzision. So müssen im Pneumatikbereich Kolben und Bohrung mit einem maximalen Spiel von 2 bis 4 µm gefertigt werden – eine Präzision, die man durch Läppen erreicht. Aus wirtschaftlicher Sicht ist es deshalb in der Regel günstiger, den Kolbenschieber nicht direkt im Gehäuse laufen zu lassen, sondern ihn zusammen mit einer Metallhülse in das Aluminiumgehäuse des Ventils einzusetzen.

Hülse und Steuerkolben werden maßlich miteinander gepaart und bilden zusammen den Steuersatz eines Ventils.

Das enge Spiel von nur wenigen Mikrometern erfordert aber eine weitere konstruktive Maßnahme. Die Hülse muss in das Ventilgehäuse mit etwas Spiel eingefügt werden. Damit wird vermieden, dass bei der Montage des Ventils in einer Anlage die Verformungen des Gehäuses durch Festziehen der Schrauben u.ä. Auswirkungen auf die Paarung Hülse und Steuerkolben haben.

Erreicht wird das dadurch, dass man die Hülse schwimmend in den O-Ringen lagert, die man ohnehin zur Abdichtung der Hülse gegen das Gehäuse benötigt.
Hinzu kommt, dass sich bei Temperaturschwankungen Kolben und Bohrung unterschiedlich ausdehnen und so entweder zum Klemmen oder zu ungewollter Leckage führen können. Würde man also einen Stahlkolben direkt in einem Aluminiumgehäuse für das Ventil laufen lassen, wäre mit solchen Ausfällen zu rechnen. Auch aus diesem Grund laufen die Kolben in einer Stahlhülse. Beide bestehen aus gleichem Material und die Ausdehnung bzw. das Zusammenziehen hat dadurch nicht übermäßig negative Folgen.

Beim Wechseln der Schaltstellungen überfahren die Kolben die Kanalbohrungen zu den Luftanschlüssen. Üblicherweise befinden sich an diesen Positionen Einstiche in der Gehäusewandung. Würden die Kolben an ihrem gesamten Umfang über diese Einstiche hinweggleiten, wären sie recht schnell verschlissen. Um das zu vermeiden, versieht man die Hülse an den Positionen der Luftkanäle auf dem Umfang mit Bohrungen. Die verwendete Hülse hat also mehrere Funktionen.

Wie schon erwähnt, sind die Metall- Metall- Dichtungen sehr haltbar. Allerdings weisen sie immer eine geringe Leckage auf und führen (gerade wegen der verwendeten Hülse) allgemein bei gleichen Baugrößen verschiedener Ventile zu geringeren Durchflüssen.

Neben der sehr guten Haltbarkeit liegt die große Stärke dieses hartdichtenden Systems darin, dass die Ventile auch nach längerem Stillstand sofort mit voller Dynamik geschaltet werden können. Weichdichtende Systeme neigen hier hin und wieder zu Haftungseffekten, die bei seltener Betätigung die Dichtungselemente schnell verschleißen lassen oder direkt beschädigen. • Variante 2: Kunststoffdichtungen auf den Kolben

Eine deutlich preisgünstigere Alternative zu den Metall-Metall-Dichtungen ist es, Kunststoff-Dichtungen (O-Ringe oder Elastomer-Formdichtungen) auf den Kolben anzubringen.

Das Verschleißproblem beim Überfahren der Kanalkanten besteht hier ebenfalls. Deshalb kommt hier der Gestaltung der Kanten – der sogenannten Steuerkanten – besondere Bedeutung zu, die durch den Einsatz separater Führungshülsenelemente erreichbar wird. Die Dichtungen sind in der Regel Elastomer-Formdichtungen, deren Form auf die der Steuerkanten optimal abgestimmt ist, um ein weiches Überfahren zu gewährleisten.

Die im Bild gezeigte Lösung ist eine reale Konstruktion mit Formdichtungen auf dem Kolben. Diese Lösung ist modern und preisgünstig. Mit geeigneten Materialien und optimierten Geometrien der Dichtungen werden ca. 15 bis 20 Millionen Schaltspiele erreicht. Das ist für die überwiegende Anzahl der Anwendungen ausreichend.

• Variante 3: Kunststoffdichtungen im Gehäuse

Es gibt jedoch auch eine Alternative, die ohne Hülse auskommt. Hier werden die Dichtungen direkt im Ventilgehäuse montiert.

Auf den ersten Blick sieht diese Möglichkeit recht gut aus – hat jedoch drei Nachteile:

Erstens ist es aus fertigungstechnischer Sicht nicht ganz unproblematisch, die recht genauen Einstiche für die Dichtungen in relativ tiefe und kleine Bohrungsdurchmesser einzubringen – bei sehr kleinen ist es ganz und gar unmöglich. Das gilt erst recht, wenn statt einfacher O-Ringe Formdichtungen verwendet werden sollen, die einen Einstich mit Hinterschneidung erfordern.

Zweitens ist auch die Montage der Dichtungen nicht ganz einfach – allerdings mit entsprechenden Einführhülsen nicht gänzlich unlösbar.

Drittens benötigt man für jeden Kolben soviele Dichtungen, wie es Schaltstellungen gibt. Das ergibt beispielsweise bei 4 Kolben und 2 Arbeitsstellungen 4 × 2 = 8 Dichtungen.

Die Vorteile dieser Bauart sind ein einfacher zu fertigender Steuerkolben und das Wegfallen der Metallhülse, da kein Dichtungselement einen Einstich überfahren muss und auch keine eng tolerierte Passung zwischen Kolben und Gehäuse erforderlich ist wie bei der Metall-Metall-Dichtung.

• Variante 4: Kunststoffdichtungen in der Dichtpatrone (Cartridge)

Um einerseits die Vorteile der besprochenen Dichtungssysteme zu nutzen, andererseits aber deren Nachteile zu umgehen, hat sich der Einsatz sogenannter Dichtungspatronen – oder auch Cartridges – bewährt.

Diese Cartridges sind Metallringe, in denen Kunststoff-Formdichtungen montiert sind.

Dieser Aufbau hat mehrere Vorteile:
Erstens sind in das Ventilgehäuse ausschließlich glatte, tolerierte Bohrungen zum Einpressen der Cartridges einzubringen. Das erleichtert sowohl die mechanische Fertigung als auch die spätere Montage der Ventile.

Zweitens kann man hier Formdichtungen einsetzen, für die man bei direkter Montage in das Ventilgehäuse Einstiche mit Hinterschneidungen benötigt. Wie bereits erwähnt, lassen sich die Hinterschneidungen aber nur schwierig, teilweise gar nicht oder eben nur sehr unwirtschaftlich fertigen.

Der Vorteil der Formdichtungen ist ihr besserer Sitz im Gehäuse und der damit verbundene deutlich geringere Verschleiß. O-Ringe, für die auch keine Hinterschneidungen erforderlich wären, zeigen ein interessantes Phänomen: Durch die am O-Ring vorbeiströmende Luft bilden sich im Raum des Einstichs im Gehäuse unterschiedliche Druckbereiche.

Am Grund des Einstichs herrscht dabei ein höherer statischer Druck als an der Oberkante, die direkt im Luftstrom liegt. Dies führt zu einem leichten Hinausschieben der Dichtung aus dem Einstich.

Die Folge ist, dass ein größerer Teil der Dichtung in den Raum zwischen Kolben und Gehäuse gelangt. Dies führt dann zu stärkeren Belastungen der Dichtung und zu ihrem früheren Lecken bzw. zum gänzlichen Ausfall.

Obwohl dieses Phänomen in der Hauptsache von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft abhängt, kann man als Orientierung sagen, dass es ab einem Betriebsdruck von ca. 8 bar auftritt. Hier werden zwischen den verschiedenen Herstellern schnell die Unterschiede deutlich.

Flachschieberventile

Diese Ventile verwenden einen Flachschieber, um die einzelnen Luftkanäle zu verbinden bzw. voneinander zu trennen. Dieser Flachschieber wird von einem "normalen" Kolben in die einzelnen Schaltstellungen gebracht.

Um die Dichtheit zwischen Flachschieber und Ventilgehäuse zu garantieren, wird der Flachschieber zum einen durch den Druck im Vorsteuerkanal und zusätzlich durch Federn zwischen Kolben und Flachschieber an das Ventilgehäuse gedrückt.

Diese Dichtungsart ist äußerst langlebig, da sie ohne Kunststoffelemente auskommt, damit unempfindlich gegenüber Schmutz und quasi verschleißfrei ist.

Ein weiterer Vorteil dieser Ventile ist ihr geringer Ansprechdruck. Es gibt Lösungen, die bereits mit 0,1 bar auskommen und sicher schalten.

Den genannten Vorteilen stehen jedoch auch einige Nachteile gegenüber. Um die Dichtigkeit des Flachschiebers sicherzustellen, sind die gepaarten Flächen zwischen Schieber und Gehäuse mit einer Oberflächenrauheit von 0,63 bis 1 µm und mit einer sehr geringen Ebenheitstoleranz zu fertigen.

Hinzu kommt, dass man – verglichen mit den Kolbenschieberventilen – neben dem Kolben ein weiteres Bauteil benötigt – den Flachschieber. Damit liegen die Flachschieberventile preislich über den Kolbenschieberventilen mit Kunststoffdichtungen, jedoch insgesamt noch unter den Kolbenschieberventilen mit Metall-Metall-Dichtungen.

Zu beachten ist außerdem, dass Flachschieberventile in der Grundbauweise kein Vakuum schalten können. In diesem Fall würde der notwendige Druck zum Andrücken des Schiebers fehlen. Sonderlösungen bei Magnetventilen benutzen hier auf geschickte Art die Steuerhilfsluft, um das Problem zu lösen.

Obwohl die Flachschieberventile mehr Bauteile als die Kolbenschieberventile benötigen, kommen sie aber durchaus mit den gleichen Baugrößen zurecht. Allerdings eignen sie sich eher als Anschlussplattenventile als in Form von Einzelventilen. Letztere würden aufgrund der Kanalführung u.ä. von der Form her eher asymmetrisch sein.

Momentan findet man die Flachschieberventile im Bereich der Automatisierungstechnik eher selten und bei kleinen Ventilen.

Drehschieberventile

Während die Schieber bei den bisher besprochenen Ventilen zum Wechseln der Schaltstellungen eine Längsbewegung ausführen, erfolgt hier eine Rotation. Zur Betätigung eignen sich die Hand- oder Fußbetätigung am besten; sie sind auch am weitesten verbreitet. Die Verwendung einer magnetischen oder pneumatischen Betätigung würde bei diesen Ventilen recht umständlich ausfallen.

Durch einfaches Drehen des Schiebers werden die Zu- und Abluftkanäle miteinander verbunden oder voneinander getrennt.

Drehschieberventile werden aufgrund der geometrischen Gegebenheiten hauptsächlich als 3/3- (für einfachwirkende Zylinder) und 4/3- Wegeventile (für doppeltwirkende Zylinder) ausgeführt.

Steuerscheibe und Gehäuse werden an den Dichtungsflächen geläppt und miteinander gepaart – es entsteht also eine Metall- Metall- Dichtung. Diese Dichtungsart wird hier eingesetzt, da die Drehschieberventile eher dann Verwendung finden, wenn sie relativ selten betätigt werden. Wie bereits erwähnt, können aber die Metall-Metall-Dichtungen auch nach längerem Stillstand sofort mit voller Dynamik geschaltet werden.

Das dargestellte Ventil ist ein 4/3- Wegeventil. Verschließt man den Anschluss 2 dauerhaft, so kann man dasselbe Ventil als 3/3- Wegeventil benutzen.

Piezoventil

Obwohl der piezotechnische Effekt schon seit über 120 Jahren bekannt ist, gehören die Piezoventile zu den noch relativ jungen Entwicklungen auf dem Ventilmarkt. Piezoaktoren kann man sich als zylindrische oder quaderförmige Keramikelemente im Millimeter- bis Zentimeterbereich vorstellen.
Legt man nun eine elektrische Spannung an diese Aktoren an, dann längen bzw. verkürzen sie sich im µm-Bereich. Um größere Bewegungen zu erhalten bildet man ganze Stapel von solchen Aktoren.

Für die Anwendung in der Ventiltechnik kommen sogenannte Biegeaktoren zum Einsatz, die gegenüber den flachen Aktoren größere Hübe ausführen können.

Sie bestehen im Normalfall aus zwei flachen Keramikschichten mit leitender Oberfläche und einem dazwischen liegenden leitfähigen Träger z.B. aus Kohlefaser.

Legt man nun an die beiden Oberflächen der Piezoelemente und an die Trägerschicht dieser Biegeaktoren eine elektrische Spannung an, entsteht in der Keramik ein elektrisches Feld, das eine Verformung dieser Keramik bewirkt. Je nach Richtung dieses Feldes dehnt sich die jeweilige Keramikschicht aus oder zieht sich zusammen. Im Verbund erhält man dadurch eine Verbiegung des Aktors, wie das z.B. auch bei einem Bimetall der Fall ist.

Zum Aufbau eines Piezoventils wird der Biegeaktor in einem Gehäuse angeordnet, wobei eine Seite fest eingespannt ist. Die frei bewegliche Seite schließt bzw. öffnet zwei gegenüberliegende Dichtungssitze. Der Aktor hat an der entsprechenden Stelle eine Elastomerdichtung oder dichtet mit einer Metall-Metalldichtung (z.B. mit einer Kugel).

Mit diesem Aufbau können 3/2-Wegeventile realisiert werden.

Ein großer Vorteil der Piezoventile ist ihr geringer Energieverbrauch. Der Aktor verhält sich elektrisch betrachtet wie ein Kondensator – er benötigt lediglich im Moment des Schaltvorgangs Strom. Ist dieser Vorgang beendet, muss die Spannung zwar weiterhin anliegen, um die Schaltstellung beizubehalten, aber es fließt, abgesehen von Kriechströmen kein Strom mehr.

Der Aktor "füllt" sich quasi mit Energie, vergleichbar dem Ladevorgang in einem Kondensator. Zum Umsteuern des Ventils muss die im Kondensator gespeicherte Energie beispielsweise durch Kurzschluss entnommen werden. Das elektrische Feld verschwindet und der Aktor bzw. das Ventil geht in die Grundstellung zurück.

Der Vorteil des geringen Energieverbrauchs ist aber bei genauerer Betrachtung von der Schaltfrequenz abhängig. Bei sehr hohen Schaltfrequenzen muss – wie bei jedem anderen Ventil – ständig (Schalt-) Energie zugeführt werden.

Die elektrischen Spannungen zum Betätigen der Ventilaktoren – also zum Schalten der Ventilstellungen – liegen je nach Ausführung bei mehrschichtigen Aufbauten bei ca. 24 bis 100 V und bei einschichtigen bei bis zu ca. 300 V Gleichspannung. Die Schaltenergie beträgt dabei nur einige wenige mWs.

Eine Folge dieser Eigenschaft ist, dass Piezoventile bei normalem Einsatz in der Automatisierungstechnik so gut wie keine Eigenerwärmung aufweisen.

Die Größe und damit die Kraft, die die Aktoren aufbringen müssen, richtet sich nach der Nenngröße des Ventils und nach dem Druckbereich. Je größer der Nenndurchmesser des Ventils ist, desto größer wird auch die Kraft, die zum Verschließen des Dichtungssitzes erforderlich ist.

Durch die kleinen Hübe von wenigen zehntel Millimetern und die schnelle Reaktionszeit der Piezoelemente erreichen die Piezoventile Schaltzeiten zwischen 0,5 und 10 ms und sind damit mit herkömmlichen direkt betätigten Ventilen und Schnellschaltventilen vergleichbar.

Eine weitere wichtige Eigenschaft dieser Ventile ist das proportionale Verhalten. Da die Verbiegung des Aktors abhängig von der angelegten Spannung ist, können die meisten Piezoventile ohne zusätzlichen Aufwand proportional, also mit Zwischenstellungen betrieben werden.

Es gibt aber noch weitere zusätzliche Vorteile von Piezoventilen. Sie können sehr klein bauen, sind antimagnetisch und haben geringes Gewicht.

Mit der Verbindung von geringem Gewicht und geringer Leistungsaufnahme sind Piezoventile ideal für den Einsatz von mobilen, batteriebetriebenen Geräten geeignet.

Piezoventile sind auch aus wirtschaftlicher Sicht recht interessant, da sie sehr kostengünstig herstellbar sind. Insgesamt gesehen sind diese Ventile als "Energiesparer" dort sinnvoll, wo es um kleine Durchflüsse, geringe Drücke und kurze Schaltzeiten geht.

Beispiel eines tragbaren Sauerstoff-Beatmungsgerät

Um transportable Sauerstoff-Beatmungsgeräte ( OCD Oxygene Conserver Device ) effizienter zu machen, wird der Sauerstoff im Gegensatz zu herkömmlichen Geräten nur während der Einatmungsphase verabreicht (rote Kurve im Diagramm).

Damit reicht die Füllung einer Sauerstofflasche bei gleicher Dosierungsmenge ca. sechsmal so lange aus. Das Ventil, das dazu eingesetzt wird, soll möglichst wenig elektrische Ansteuerleistung benötigen, da diese Geräte batteriebetrieben sind.

Durch Verwendung eines Piezoventils wurde die Lebensdauer einer Batteriefüllung bei täglichem Gebrauch von wenigen Monaten bis auf 3 Jahre verlängert, wobei der Hauptanteil der Energie immernoch vom elektronischen Steuergerät verbraucht wird. zum Anfang der Seite