Proportionalventil

Proportionalventile dienen in der Hydraulik zum präzisen und kontrollierten Steuern eines hydraulischen Drucks. Diese Ventile dient nicht allein dem „Öffnen“ und „Schließen“, sondern ermöglichen auch alle anderen Druckzustände zwischen diesen beiden Endpunkten. Das macht die Aktoren, die am Proportionalventil angeschlossen sind, besonders gut steuerbar.

Aufbau und Funktionsweise eines Proportionalventils

Ein Proportionalventil gehört zu der Gruppe der „Stetigventile“. Zu dieser Gruppe gehören auch die Druck-, Drossel-, Stromregel- und Wegeventile. Genau genommen ist das Proportionalventil ein Wegeventil, dass es durch einen internen Schieber gesteuert wird. Weitere Wegeventile sind das Servoventil und das Regelventil.

Die Herausforderung bei der Konstruktion des Proportionalventils besteht darin, den Volumenstrom durch die Schieberbewegung allmählich zu verändern. Das teilweise Öffnen eines normalen Wegeventils ist technisch schwierig, da der Druck dazu beiträgt, das Ventil zu öffnen.

Um eine proportionale Regelung des Volumenstromes zu gewährleisten muss der Schubkraft eine exakte Gegenkraft entgegengesetzt werden. Dies wird in Proportionalventilen wahlweise über Elektromagnete oder über einen separaten hydraulischen Steuerkreis gewährleistet.

Die elektromagnetische Bauweise ist technisch einfacher, sie hat jedoch einen hohen Stromverbrauch. Beim Öffnen des Ventils werden der Volumenstrom und die Position des Sperrkolbens gemessen. Daraus wird seine exakte Position ermittelt. Der Elektromagnet baut eine entsprechend hohe Gegenkraft auf, die ein schlagartiges Öffnen des Kolbens verhindert. So kann das Proportionalventil manuell sehr präzise geöffnet und geschlossen werden. Je weiter sich das Ventil öffnet, desto höher steigt der Druck und desto schneller fließt der Volumenstrom.

Rein hydraulische Proportionalventile haben den Vorteil, dass sie keine zusätzliche elektrische Energie benötigen.

Einsatz des Proportionalventils

Das Proportionalventil wird überall dort eingesetzt, wo die Aktoren keine definierten Zustände einnehmen sollen. Bei Hydraulikzylinder bedeutet dies beispielsweise, dass ihre Ausfahrbewegung bei einer beliebigen Stelle stoppen muss. Außerdem muss die Ausfahrgeschwindigkeit stets präzise steuerbar sein. Rotationsmotoren lassen sich durch das Proportionalventil in der Drehgeschwindigkeit präzise einstellen.

Ein häufiger Einsatz für Proportionalventile findet sich bei der Steuerung von Baumaschinen. Vor allem Bagger haben für die Bewegung des Auslegers und den angeschlossenen Arbeitswerkzeugen jeweils separate Hydraulikkreise mit zwischengeschaltetem Proportionalventil. Dadurch ist es dem Baggerfahrer immer möglich, den gesamten Arm hochpräzise auf die gewünschte Position zu bewegen. Das ist beispielsweise für ein behutsames Abreißen eines Gebäudes, Aufnehmen und Ablassen von Lasten, etc. sehr wichtig.

Wartung von Proportionalventilen

Proportionalventile haben eine zusätzliche Abdichtung zwischen hydraulischem Kreislauf und den beidseitig angebrachten Elektromagneten. Diese müssen stets einwandfrei dicht sein. Wird der Elektromagnet mit hydraulischer Flüssigkeit geflutet, kann dies zu Funktionsstörungen führen. Eine regelmäßige Überprüfung des Proportionalventils ist daher angezeigt.