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Magnetventil: Hydraulik-Problem?

  
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  •  MissT
  •   Gold-Award
10.5. - 13.5.2024
32 Antworten | 10 Autoren 32
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Ich habe Probleme mit dem Magnetventil meiner Zisternen-Nachspeisung und hoffe hier auf Hilfe von Usern, die sich mit Hydraulik etwas auskennen.

Die Ausgangssituation: Wie ich hier im Forum schon in anderen Threads zum Thema gemacht habe, habe ich seit Jahren große Probleme mit der automatischen Trinkwasser-Nachspeisung für meine Regenwasser-Zisterne. Es handelt sich um dieses Produkt von Garantia: https://www.garantia.com/de/regenwassertanks/trinkwassernachspeisung/trinkwassernachspeisung.html

Ich versuche das recht komplexe Problem und die lange Vorgeschichte möglichst kompakt zusammenzufassen: Ich kann mich auf die automatische Bewässerung aus der Zisterne heraus absolut nicht verlassen, weil immer wieder die Nachspeisung versagt. Alle ca. 6-15 Wochen ist die Spule des Magnetventils defekt, das Ventil öffnet nicht. Ich habe schon sehr viel probiert, gemessen, mit dem Hersteller Kontakt gehabt und sogar auf Kulanz ein Ersatzprodukt erhalten - das Problem ist einfach nicht zu lösen. Spule und Ventil sind zwar für Dauerbetrieb zugelassen, die Spule wird aber sehr warm und brennt irgendwann durch. Wenn ich es rechtzeitig bemerkt habe und die Stromzufuhr für 15min unterbrochen habe, hat es dann oft wieder funktioniert.

Durch einen Zufall bin ich jetzt darauf gekommen, dass die Ursache möglicherweise nicht an der Spule sondern am Ventil selber liegen könnte: Ich wurde Zeugin, wie die Nachspeisung freigegeben wurde und nach 2min das offene Ventil plötzlich zu ging - trotz durchgehend aktiver Freigabe. Die Spule war einwandfrei in Ordnung und auch nicht heiß. Erst als ich Wasser von der Leitung abgelassen habe und damit den Druck reduziert habe, ging das Ventil wieder auf - und nach ca. 1min erneut ohne erkennbaren Grund zu. Ich konnte es mit der gleichen Vorgehensweise wieder zum Laufen bringen. Manchmal funktioniert es dann auch wieder ohne Probleme und das Ventil bleibt 10-15min offen, bis der Füllstand-Sensor das Ventil wie vorgesehen schließt.

Ich gehe jetzt davon aus, dass das Ventil selber - ganz oder teilweise - die Ursache der Probleme ist. Es handelt sich um dieses Ventil von Gevax mit 1/2“-Anschluss, einer Magnetspule für 24V DC und 6,5W und zugelassen für 0,5-10bar Druck: https://www.shop.gevax.com/solenoid-valves-gevax-1931-kbnd010-120-24dc-12-nc-economical-serie-pilot-operated-nbr-05-10-bar-24vdc-65w196

Ich gehe davon aus, dass es verschiedener Umstände halber ein Druckproblem gibt auf der Wasserleitung in die Zisterne. Ich habe aus meinem beschränkten technischen Verständnis heraus ein paar Vermutungen und hoffe darauf, dass mir jemand die Zusammenhänge erklären und meine Lösungsideen beurteilen kann:

Nach dem Hausanschluss gibt es einen Druckminderer, der auf 4bar eingestellt ist. Dann gibt es einen Abzweig mit einem 1“-PE-Rohr, das um das Haus herum führt und den Großteil der Leitungswasseranschlüsse im Garten versorgt. Der Leitungsverlauf ist wie folgt - Längen und Höhen geschätzt:

Hausanschluss
Druckminderer auf 4bar
Abzweig Gartenwasser (KG des Hauses, Höhe = 0m)
5m Leitung
Zapfstelle (Höhe = +1,20m)
10m Leitung
Abzweig mittels T-Stück > 6m Stich-Leitung > Zapfstelle (Höhe = +2,50m)
4m Leitung
Abzweig mittels T-Stück > 5m Stich-Leitung > Gartendusche (Höhe = +0,5m, mit Druckminderer auf 3bar)
12m Leitung
Abzweig mittels T-Stück > 6m Stich-Leitung > Zapfstelle (Höhe = +1,50m)
1m Leitung
Zisterne (Höhe = 0m): Reduktion auf 3/4“ > Wasserzähler > 90 Grad Bogen > Reduktion auf 1/2“ > Magnetventil > freier Wasserauslauf in die Zisterne


_aktuell/2024051044427.jpg

Woran kann es liegen, dass sich das Ventil im geöffneten Zustand plötzlich von selber schließt und nicht mehr öffnen lässt?
 
  • Kann das an der Reduktion von 3/4 auf 1/2“ unmittelbar vor dem Magnetventil und einem damit erhöhten Druck liegen?
  • Kann das an der hohen Gesamtlänge und dem Höhenverlauf der Leitung liegen?
  • Kann es sein, dass sich die Abzweige und Stichleitungen problematisch auswirken?
 
Eigentlich wäre das Ventil ja für bis zu 10bar zugelassen. Ich kann leider nicht abschätzen, was sich hier durch die geschilderten Gegebenheiten ggf. noch addiert. Ich habe jetzt versuchshalber mal den Druckminderer am Hausanschluss von 4 auf 3,5bar reduziert. Es ist aber noch zu früh, um eine Auswirkung beurteilen zu können.

Meine momentanen Ideen zur Lösung wären:

  • Einen Druckminderer in der Zisterne einbauen.
  • Und/oder Umstieg auf ein 3/4“ Magnetventil.
  • (Ich reiß den ganzen Sch….-Krempel aus der Zisterne heraus, werf ihn in die Feuerstelle, übergieße ihn mit Benzin und zünde ihn an, tanze laut fluchend nackt drum herum und hol mir einen Installateur, der was Neues installiert und den ich für dessen einwandfreie Funktion nach Strich & Faden verantwortlich mache.)
 
Fachkundige Meinungen dazu? Bessere Vorschläge?
 

  •  taliesin
  •   Gold-Award
13.5.2024  (#21)
Damit ich auch meine 2ct dazugebe.

Eine Verschmutzung der 'Überströmer', also in der vorgespannten Mebran, oder im hydraulischen Schaltkreis könnten Ursache für das mechanische Versagen sein. Es kommt auf die Querschnittsverhältnisse (F=p*A) an und die könnten sich z.B. durch Verockerung verschieben. Genau findet man das nur heraus, wenn man diese kleinen Durchbrüche genau untersucht ... schwierig. Recht geringe Ablagerungen können da schon Auswirkungen haben, auch im Geschirrspüler fallen Zulaufventile gerne mal aus.

Wenn das Ventil elektrisch abfackelt, würde ich sagen das ist ein Herstellerproblem. Traue nie einem Datenblatt, das du nicht ...
Relais und auch Ventile sollten mit einer Haltestrombegrenzung betrieben werden, d.h. zum Anziehen ist die Spannung hoch, um Halten wird sie abgesenkt. Auch hier gibt es noch ein paar Dinge zu beachten, z.B. dass sich die Anzugsspuleninduktivität beim Schalten verändert (geschlossener magnetischer Kreis hat einen höhere Induktivität). Bei AC-Relais entsteht der Effekt durch die höhere Induktivität automatisch, bei DC muss der Treiber das können. Durch diese Methode werden die elektrischen Verluste und damit die Temperatur reduziert, die Haltekraft bleibt ausreichend hoch.  Hohe Spulentemperaturen können ev. auch die Haltekraft reduzieren, auch könnten sich durch Dehnung die Ventilnadel verklemmen, aber alles spekulativ.

In Serie geschaltete Ventile (und auch Druckminderer) sorgen manchmal für eigenartige Effekt, weil die Rückwanddrücke 'oszillieren', d.h. einer macht etwas mehr auf, der andere dreht zu, dann macht der erste weniger auf ... die Periodendauer kann Stunden sein! Die Drücke sind aufgrund von Temperaturschwankungen auch nie ganz stabil. Ich habe so ein Problem mit meinem WW WW [Warmwasser]-Boiler und dem Druckminderer davor.

Die Sache mit dem Dauersignal und NC wäre kein Thema, es gibt auch motorische Kugelhähne mit Federrückstellung. Die Schaltzeiten liegen im <1s bis >10s Bereich.

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  •  Stoffal02
  •   Silber-Award
13.5.2024  (#22)
Würd auch zu einem Motorventil mit Federrückstellung raten. Gibt es mit allen Spannungen. Ich hab welche von Belimo seit Jahren im Einsatz, auch im Außenbereich. Bis jetzt ist noch keines ausgefallen

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  •  Akani
13.5.2024  (#23)


Diesen z.B.  https://fsa-valve.com/fsavalve/online-shop/motorkugelhaehne/messing/2-wege/742/fsa-motorkugelhahn-set-messing-1/2-24v-ac-auf/zu-mutter-messing?gad_source=1

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  •  Kleinermuk
  •   Gold-Award
13.5.2024  (#24)

zitat..
MissT schrieb: Passt der Umstand, dass das blockierte Ventil öffnet, sobald der Druck abfällt, in diese Erklärung?

1) Verstehe die Frage nicht ganz, aber ich nehme an, es ist der Eingangsdruck am Magnetventil gemeint.  Nein, das passt nicht ins Fehlerbild. Man muss auch unterscheiden zwischen dem Eingangsstaudruck (Druck am Eingang bei geschlossenem Ventil) und dem Eingangsfließdruck (Druck am Eingang bei geöffnetem Ventil).  Bei einem offenen Ausgang wie bei deinem Ventil, gibt es keinen Ausgangsstaudruck.  Der Ausgangsfließdruck liegt auch bei 0 Bar, da das Wasser ungehindert abfließen kann.  Die Druckbedingungen die ein Ventil dieser Bauart und Einbauposition erfordert ist, dass der Eingangsstaudruck gleich oder größer 0.5 Bar ist (genau sind es 0.35 Bar).  Dieser Druck ist erforderlich, damit die Gegenkraft der Feder in der oberen Kammer überwunden wird und die Membrane durch den Eingangsstaudruck nach oben gedrückt werden kann, und das Wasser durchfließen kann. Wenn die Spule mit Strom versorgt wird, wird Mittels einem kleinen Kolben der sogenannte Pilotkanal geöffnet. Das Wasser von der oberen Kammer fließt nun zum Ausgang des Magnetventil ab. Die Membran wird jetzt nur mehr durch die Federkraft der Druckfeder in der oberen Kammer nach unten gedrückt. In der unteren Kammer liegt Kraft vom Staudruck an. Diese Kraft ist höher als die Gegenkraft der Feder und die Membran wandert nach oben und öffnet den Fließkanal.  Wenn das Wasser fließt liegt am Eingang der Eingangsfließdruck an.
In diesem Fall ist der Eingangsstaudruck 4 Bar und der Ausgangsstaudruck/Fließdruck 0 Bar.  Der Eingangsfließdruck wird nun - ich schätze mal - auf ca. 1 Bar abfallen.  Mit einem
Ausgangsstaudruck von 0 Bar ist noch immer die Bedingung der Druckdifferenz von 0.5 erfüllt und das Ventil bleibt offen.  Solange die Spule den Pilotkanal offenlässt, ist es auch kein Problem, wenn der Eingangsfließdruck, sagen wir mal auf 0.2 Bar absinkt.  Das Ventil würde schließen. Damit steigt der Eingangsstaudruck wieder an und bei 0.5 Bar wird die Membran wieder aufgedrückt. 


_aktuell/20240513430632.jpg
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_aktuell/20240513469316.jpg

https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=O7zTNu3mmSw


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  •  Kleinermuk
  •   Gold-Award
13.5.2024  (#25)
1)Ich verstehe deinen Frust, aber du versuchst ein Problem zu beheben, deren Ursache nicht bekannt ist.  Und mittlerweile bist in den Swap-Mode verfallen😊.  Wenn ich deinen Text richtig verstanden habe, dann hast du die Steuerung und ca. 5 Spulen (alle 16 Wochen eine)  getauscht.Was noch nicht getauscht, bzw. untersucht wurde ist das Steckernetzteil und der Ventilkörper. 
2) Die Steuerung kann auch problemlos das von mir eingestellte "direkt gesteuertes" Ventil betreiben. Der Ausgang für das Ventil wird zu 99,99% mittels Relais geschaltet (mach das Kastl der Steuerung auf und ein Bild davon) Der max. Ausgangsstrom mit 1A wird mit hoher Wahrscheinlich durch das Steckernetzteil vorgegeben. 
3) Den zusätzlichen Druckminderer, den du kaufen willst, ist eignetlich für die "Fische". 


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Hallo MissT,
hier gibt es dazu Erfahrungen und Preise: Magnetventil: Hydraulik-Problem?

  •  MissT
  •   Gold-Award
13.5.2024  (#26)
Danke für die Erläuterungen! Ich kann momentan aus Zeitgründen nicht auf alle Details eingehen und muss mir das später noch einmal in Ruhe alles durchlesen/anschauen. 

Auf die Schnelle:

zitat..
Kleinermuk schrieb: du versuchst ein Problem zu beheben, deren Ursache nicht bekannt ist.

So ist es. Mir fehlt auch die technische Fachkenntnis, soweit ich sie mir nicht selber durch Online-Recherchen anlesen kann.

zitat..
Kleinermuk schrieb: Was noch nicht getauscht, bzw. untersucht wurde ist das Steckernetzteil und der Ventilkörper.

Beim Steckernetzteil bin ich mir nicht sicher, aber ich glaube, dass es nach dem ersten Winter bereits getauscht wurde. Das kann ich aber problemlos noch probieren, ich habe ja eines mit dem kompletten Produkt mitgeliefert bekommen.

Der Ventilkörper wurde zwischenzeitlich auch schon mal eine Zeit lang getauscht - gleiches Ergebnis.

Hier ein Foto von der Platine, das ich beim Austausch einiger Komponenten vor einem Monat gemacht habe - ich hoffe, man kann alle relevanten Teile ausreichend erkennen:


_aktuell/20240513783072.jpg


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  •  Kleinermuk
  •   Gold-Award
13.5.2024  (#27)
Hallo,  
so wie ich es erwartet habe.  Das ist das Relais, das das Magnetventil einschaltet.  Kann es nicht genau erkennen, aber  die Schaltleistung   250V~ liegt bei 5/6A.  Also 2 A Gleichstrom überhaupt kein Problem. 

_aktuell/20240513673160.png
 
Hast noch eine alte (defekte) Spule bei der Hand? 

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  •  MissT
  •   Gold-Award
13.5.2024  (#28)
Die ist zwar nicht defekt, aber genau das gleiche Modell - ich denke, es geht Dir um die aufgedruckten Daten:


_aktuell/20240513621673.jpg



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  •  Kleinermuk
  •   Gold-Award
13.5.2024  (#29)
Danke, nein es geht mir um den Spulenwiderstamd.  Bei 24V und 6.5W  sollte dieser so um die 90 Ohm liegen. Kannst einmal messen.  

_aktuell/20240513512767.png

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  •  MissT
  •   Gold-Award
13.5.2024  (#30)
Ja, das stimmt - ich habe kürzlich ca. 89 Ohm gemessen.

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  •  Kleinermuk
  •   Gold-Award
13.5.2024  (#31)

zitat..
MissT schrieb: a, das stimmt - ich habe kürzlich ca. 89 Ohm gemessen.

Hast du die 90 Ohm auch bei den als defekt (abgebrannt) deklarierten  Spulen gemessen?

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  •  MissT
  •   Gold-Award
13.5.2024  (#32)
Nein, es war ein völlig anderes Messergebnis. Ich weiß nicht mehr, ob es Null oder unendlich war, aber ich hatte dazu mal einen Elektriker befragt.

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