Proportionalventile: Aufbau und Funktionsweise

Zahlreiche Anwendungen und Systeme erfordern eine hochpräzise Anpassung des Druckes und/oder des Volumenstroms an die Betriebssituation. Diese Aufgabe wird von Proportionalventilen übernommen.

Was sind Proportionalventile?

Anders als Schaltventile nehmen Proportionalventile nicht nur einen geöffneten oder geschlossenen Zustand ein, sondern realisieren beliebige Zwischenstellungen. Die kontinuierliche Zustandsänderung stellt hohe Ansprüche an das Ventil-Design.

Im Falle von elektromagnetischen Proportional-Wegeventilen wirken elektromagnetische Betätigungssysteme auf den Ventilkolben und verändern proportional zum anliegenden Strom die Öffnungsquerschritte gegen die Rückstellfeder und die hydraulischen Kräfte.

Elektromagnetische Proportional-Druckventile hingegen stellen über einen Kegel oder Kolben mit definierten Wirkflächen ein Kräftegleichgewicht zwischen dem Betätigungssystem und den hydraulischen Kräften auf den Wirkflächen her. Somit können Drücke eingestellt, geregelt oder gemindert werden.

Es gibt drei Grundarten solcher Proportionalventile:

• Druckbegrenzungs- und Reduzierventile
• Wegeventile
• Stromregelventile

Diese drei Arten teilen sich dann jeweils in weitere Varianten von Proportionalventilen auf. Viele davon finden Sie auch unter unseren ARGO-HYTOS Proportionalventilen.

Hier erhalten Sie neben direkt gesteuerten Proportional-Wegeventilen wie dem PRM2-04 auch vorgesteuerte Proportional-Wegeventile wie das PRM8-06.

Direktgesteuerte und vorgesteuerte Druckbegrenzungsventile wie SR1P2-A2 und Druckminderventile, beispielsweise SP4P2-B3, sind für die gängigen Formbohrungen ¾ und ⅞ UNF verfügbar. Proportionale Stromventile wie unter anderem das SF32P-C3/H werden als Einschraubventile angeboten.

Wie werden ARGO-HYTOS Proportionalventile angeschlossen?

Wir entwickeln alle ARGO-HYTOS Ventile und damit auch die Proportionalventile in unterschiedlichen Bauformen:

• als Aufflanschventile in der ISO 4401
• als Einbauventile für UNF – Formbohrungen
• als Zwischenplattenventile in der ISO4401
• ergänzend Anschlussplatten, Reihenplatten und Rohrleitungsgehäuse

Regel- oder Steuerungskonzepte der ARGO-HYTOS Proportionalventile

Erhält der Controller des Ventils ein Eingangssignal, dann aktiviert er den entsprechenden Elektromagneten. Dieses reguliert dann das Ventil stufenlos. Die Regelung oder Steuerung kann dabei auf drei Arten erfolgen:

• ohne Rückführung
• mit einer internen Rückführung über einen Schiebepositionssensor
• inklusive einer externen Rückführung mit einem Sensor für einen geschlossenen Regelkreis

Proportional-Wegeventile

Diese Variante gemäß ISO 4401 ist als 4/2 oder als 4/3 Proportional-Wegeventil verfügbar. Sie erhalten diese Ventile in Größen von DN 04 bis DN 10. Jede Größe kann zwei oder drei Volumenstromgrößen regulieren. Über eine Druckwaage lässt sich zusätzlich eine lastunabhängige Volumenstromregelung erwirken.

Typisch ist hier wie bei vielen anderen Ventilen die Direktsteuerung. Sie erfolgt über Kegelsitz- oder Schieber-Elemente. Ebenso haben wir vorgesteuerte Ventile im Programm. Das Stellelement betätigt bei ihnen nur die Steuerstufe. Die Betätigung der Hauptstufe läuft hydraulisch ab. Mit diesem Prinzip lassen sich deutlich höhere hydraulische Leistungen steuern und regeln.

Dies demonstriert eindrucksvoll das vorgesteuerte Proportional-Wegeventil PRM8-06. Dieses Ventil ist auf Höchstleistungen ausgelegt. Es beherrscht bis zu 350 bar Druck und einen Durchfluss von bis zu 130 Litern pro Minute bei einer DN-06-Größe. Benötigen Sie neben hoher Leistung auch moderne digitale Steuerungsmöglichkeiten, dann ist beispielsweise das Proportional-Wegeventil PRM9-06 eine gute Wahl.

Dieses Ventil kommt mit digitaler Onboard-Elektronik inklusive CAN-Bus Kommunikationsschnittstelle zu Ihnen. Damit ist es bereit für die Anforderungen der Industrie 4.0.

Proportionale Druckbegrenzungsventile

Mit Druckbegrenzungsventilen nehmen Sie eine Feineinstellung des Maximaldrucks im System vor. Über einen Stellmagneten können Sie das Ventil auch fernsteuern. Dazu nutzen unsere Druckbegrenzungsventile die Digitalsteuerelektronik EL6 mit DIN-Stecker.

Auch hier haben wir Ventile mit unterschiedlicher Leistungscharakteristika entwickelt. Sie steuern einen Volumenstrom von bis zu 60 Litern in der Minute – bis zu einem Druck von 350 bar.

Proportionale Druckbegrenzungsventile werden in den Ausführungen mit steigender oder fallender Kennlinie angeboten. Ventile mit steigender Kennlinie zeichnen sich dadurch aus, dass mit steigendem Strom im Betätigungsmagnet der Systemdruck proportional steigt.

Im Gegensatz hierzu bewirken proportional arbeitende Druckbegrenzungsventile mit inverser oder fallender Kennlinie den niedrigsten Systemdruck durch maximale Bestromung des Betätigungsmagnetes. Diese wird zum Beispiel für hydraulische Lüfter antriebe in mobilen Arbeitsmaschinen benötigt, da im Falle einer Störung der Lüfter auf maximale Drehzahl beschleunigt wird.

Viele Anwendungen arbeiten aber genauso mit Niederdruck – allen voran Getriebe- oder Kupplungssteuerungen in mobilen Geräten. Dafür benötigen Sie angepasste proportionale Druckreduzierungsventile wie das ARGO-HYTOS PP2P3-W3, die Sie bei uns wahlweise direkt- oder vorgesteuert erhalten. Die Ventile sind für einen Eingangsdruck bis 50 bar ausgelegt und arbeiten mit einem maximalen Regeldruck zwischen 20 und 30 bar.

Stellmagnete

Von ARGO-HYTOS erhalten Sie von einzelnen Komponenten bis zu kompletten Systemlösungen alles für industrielle oder mobile Hydraulik. Für die Steuerung von Proportionalventilen oder anderen Ventilen benötigen Sie vielfach ein elektromagnetisches Betätigungssystem. Unsere Lösungen haben wir eng angepasst an unsere Ventile entwickelt: Die ARGO-HYTOS Betätigungssysteme funktionieren als perfektes Team mit den ARGO-HYTOS Proportionalventilen.

Dazu bringen die ARGO-HYTOS Betätigungssysteme ideale Eigenschaften durch eine hochpräzise Fertigung mit.

Geringe Hysterese erfordert minimale Reibung und eine exakte Führung des Ankers. Hier kommt es auf Details und eine hochwertige Fertigung mit Präzision im Mikrometerbereich an. Unser Design mit gelöteten Polrohren, hochwertige Materialien, moderne Fertigungsprozesse und umfassende Qualitätskontrollen sichern Ihnen die benötigte Präzision und damit Verlässlichkeit bei all unseren Komponenten.

Wir denken weiter – und immer auch an eine möglichst einfache Anwendung oder Wartung innerhalb Ihrer Anlagen und Prozesse. So sind auch unsere Magnetspulen für einen unkomplizierten Einsatz ausgelegt. Die Spulen der Betätigungssysteme lassen sich um die Längsachse drehen, was eine optimale Steckerpositionierung erlaubt. Muss eine Spule ausgetauscht werden, gelingt das leicht, ohne den hydraulischen Kreislauf öffnen zu müssen.

Qualität und Service von ARGO-HYTOS

Unsere Produkte sind das Ergebnis von mehr als 75 Jahren Entwicklungsarbeit. Mit unserer über Jahrzehnte gewachsenen Expertise sind wir zu einem weltweit führenden Unternehmen in den Bereichen Industriehydraulik und mobiler Hydraulik gewachsen.

Neben technischer Innovation und Perfektion legen wir stets großen Wert auf den persönlichen Kontakt zu unseren Kunden. Dazu gehört auch eine intensive Betreuung und Beratung rund um unsere Produkte. Nutzen Sie bei allen Fragen unseren Onlinekontakt oder unseren telefonischen Kundenservice. Wir freuen uns bereits darauf, Sie in einem persönlichen Gespräch kompetent beraten zu dürfen!