Wir wissen bereits, dass der maximale Systemdruck mit einem druckgesteuerten Ventil mit normalerweise geschlossenem Stromkreis geregelt werden kann – sein Primäranschluss ist mit dem Systemdruck verbunden, sein Sekundäranschluss mit dem Tank. Der Kolben (Spool) steuert entsprechend des voreingestellten Drucks: Sobald die primäre und sekundäre Durchflussstrecke einen bestimmten Sollwert erreichen, wird ein Teil des Durchflusses in den Tank umgeleitet. Dieses druckgesteuerte Ventil mit normalerweise geschlossenem Stromkreis ist das Überdruckventil. In diesem Kapitel werden alle Arten von Druckregelventilen behandelt – ihre Konstruktion, Schaltungsanwendungen sowie wesentliche Leistungsmerkmale.

Druckanpassung

Bei einem Druckregelventil erfolgt die Druckeinstellung üblicherweise durch Verstellen der Vorspannkraft der Feder mittels einer Einstellschraube. Der Druck ändert sich beim Drehen der Schraube.

Abbildung 11-1: Druckregelventil mit normalerweise geschlossenem Stromkreis. Die Einstellschraube stellt die Feder-Vorspannung ein, die bestimmt, bei welchem Druck der Kolben (Spool) anhebt und das Ventil öffnet.

Anwendungen von Druckregelventilen mit normalerweise geschlossenem Stromkreis

In hydraulischen Systemen haben normalerweise geschlossene Druckregelventile mehrere Anwendungen. Neben ihrer Verwendung als Sicherheitsventile für das gesamte System können sie auch die Reihenfolge von Aktionen steuern – also sicherstellen, dass eine Aktion vor einer anderen erfolgt. Zudem können sie zur Kompensation externer mechanischer Kräfte eingesetzt werden.

Reihenfolgeventil

Ein normalerweise geschlossenes Druckregelventil, das sicherstellt, dass eine Aktion vor einer anderen erfolgt, wird als Reihenfolgeventil (Sequenzventil) bezeichnet.

Anwendung eines Reihenfolgeventils (Sequenzventils) in einer Schaltungsanordnung

In einem hydraulischen Kreislauf, der sowohl das Spannen als auch das Bohren ausführt, muss der Spannzylinder vor dem Bohrzylinder ausfahren. Um dies zu erreichen, wird das Reihenfolgeventil unmittelbar vor dem Bohrzylinder in den Kreislauf eingebaut. Die Feder im Reihenfolgeventil verhindert, dass der Kolben die primäre und sekundäre Durchgangsöffnung verbindet, bis der Druck so stark ansteigt, dass die Federkraft überwunden wird – bis dahin ist der Durchfluss zum Bohrzylinder gesperrt. Daher fährt der Spannzylinder zuerst aus. Sobald der Spannzylinder das Werkstück berührt, muss die Pumpe einen höheren Druck bereitstellen, um dem Widerstand entgegenzuwirken. Dadurch steigt der Druck über den Pilotdruck an, der auf den Kolben des Reihenfolgeventils wirkt; hierdurch werden primärer und sekundärer Durchgang verbunden, und der Durchfluss gelangt zum Bohrzylinder – der Bohrzylinder beginnt daraufhin mit der Bewegung.

Abbildung 11-2: Schaltplan mit Reihenfolgeventil. Da das Reihenfolgeventil den Durchfluss zum Bohrzylinder solange sperrt, bis sich der Systemdruck aufgebaut hat, schließt die Spanneinrichtung stets vor Beginn des Bohrvorgangs.

Gegenlastventil

Ein normalerweise geschlossenes Druckregelventil, das zur Ausgleichung oder Stützung einer Last (z. B. eines Pressentisches) eingesetzt wird, wird als Gegengewichtsventil bezeichnet.

Anwendungsbeispiel für einen Gegengewichtsventil-Steuerkreis

In einem Pressensteuerkreis fällt bei Ansteuerung des Wegeventils der an die Kolbenstange angeschlossene Pressentisch infolge der Schwerkraft unkontrolliert nach unten, und die Pumpe saugt trocken. Um dies zu verhindern, wird ein normalerweise geschlossenes Druckventil stromabwärts des Pressenzylinders installiert. Der Ventilschieber öffnet die Haupt-zu-Nebenstrom-Passage erst dann, wenn der Bodendruck den durch das Gewicht des Pressentisches erzeugten Druck übersteigt. Mit anderen Worten: Bei Zufuhr von Öl in den Kolbenraum des Zylinders wird das Gewicht des Pressentisches während des gesamten Abwärts-Hubs ausgeglichen.

Das Gegengewichtsventil kann auch zur Bremsung der Rotationsbewegung eines hydraulischen Motors mit schwerer Last eingesetzt werden. Bei einem hydraulischen Motor, der schwere Räder antreibt, kann es nach Erreichen einer gewissen Drehmomentaufnahme zu einer Überschleunigung („Runaway“) des Motors kommen. Wird ein Gegengewichtsventil am Motorauslass installiert, öffnet sich das Ventil erst, wenn der Auslassdruck den eingestellten Wert erreicht. Dieser Gegendruck wirkt der Kraft entgegen, die durch die Umwandlung des Rotationsmoments des schweren Rades entsteht.

Abbildung 11-3 Gegengewichtsventil. (Oben) Verhindert ein unkontrolliertes Absinken der Pressenplatte. (Unten) Verhindert eine Überschleunigung des Motors bei schwerer Last, wenn die Last den Motor antreibt.

Einfaches Sicherheitsventil

Ein einfaches Sicherheitsventil besteht im Wesentlichen aus einem Ventilkörper mit einem Kolben, der durch eine starke Feder vorgespannt wird. Steigt der Druck auf der dem Feder gegenüberliegenden Seite des Kolbens ausreichend an, bewegt sich dieser und öffnet einen Durchlass, um den Pumpenstrom in den Tank umzuleiten.

Im Beispielkreislauf ist das einfache Überdruckventil so eingestellt, dass bei einem Pumpenauslassdruck von 1.000 psi (68,97 bar) ein Entlastungsstrom von 10 gpm (37,9 l/min) auftritt. Dies bedeutet nicht, dass das Ventil plötzlich bei 1.000 psi öffnet – vielmehr beginnt das Ventil bereits bei einem niedrigen Druck unterhalb von 1.000 psi (68,97 bar) zu öffnen und leitet einen Teil des Durchflusses in den Tank um. Je näher der Druck dem Wert von 1.000 psi (68,97 bar) kommt, desto stärker öffnet sich das Ventil schrittweise, um mehr Durchfluss in den Tank zu leiten. Am eingestellten Druckwert von 1.000 psi (68,97 bar) ist die Öffnung des Drosselquerschnitts groß genug, um den vollen Durchfluss von 10 gpm (37,9 l/min) zu ermöglichen. Wenn der Systemdruck unter den Öffnungsdruck des Überdruckventils fällt, verschwindet die vom Ventil gebildete Verbindung zum Tank aus dem Kreislauf.

Temperaturauswirkung auf die Einstellung des Überdruckventils

Die Öffnung eines Überdruckventils stellt im Wesentlichen eine Drosselfunktion dar. Wie bei jedem Drosselgerät wird der Durchfluss durch die Flüssigkeitstemperatur – und damit durch die Viskosität – beeinflusst.

Bei einem Druckbegrenzungsventil, das auf 1.000 psi (68,97 bar) eingestellt ist, um 10 gpm (37,9 l/min) abzuleiten, wird angenommen, dass die Ölviskosität konstant bleibt. Bei Raumtemperatur beträgt die Viskosität des Öls im Ausrüstungsbehälter 400–500 SUS (86,3–107,9 cSt). Bei dieser Viskosität leitet die Einstellung des System-Druckbegrenzungsventils bei 1.000 psi (68,97 bar) 10 gpm (37,9 l/min) durch die Drosselöffnung ab. Sobald sich das Öl erwärmt, kann der Pumpendruck auf 900 psi (62 bar) oder weniger begrenzt werden. Der Grund hierfür ist, dass mit steigender Öltemperatur die Viskosität sinkt – beispielsweise auf 100 SUS (21,6 cSt). Das bedeutet, dass eine geringere Druckkraft ausreicht, um 10 gpm (37,9 l/min) durch die Öffnung des Druckbegrenzungsventils in den Tank zu fördern.

Das Umgekehrte geschieht, wenn das Druckbegrenzungsventil bei der Betriebsviskosität eingestellt wird: Beim Anfahren der Pumpe ist die Öltemperatur niedrig und die Viskosität hoch, wodurch der Pumpendruck möglicherweise 1.100 psi (75,9 bar) erreichen kann. Bei Systemen mit strengen maximalen Pumpendruckgrenzen sollte das System vor der Justierung des Druckbegrenzungsventils auf Betriebstemperatur gebracht werden.

Abbildung 11-5: Temperaturwirkung auf die Einstellung des Sicherheitsventils. Kaltes (hochviskoses) Öl erfordert einen höheren Druck, um denselben Durchfluss zu ermöglichen. Erwärmen Sie das System stets vor der Einstellung des Sicherheitsventils.

Auswirkung des Pumpenverschleißes auf die Einstellung des Sicherheitsventils

Verschleiß der Pumpe wirkt sich ebenfalls auf die Einstellung des Druckbegrenzungsventils aus. Bei einem Druckbegrenzungsventil, das so eingestellt ist, dass es bei 1.000 psi (68,97 bar) 10 gpm (37,9 l/min) umleitet, kann – solange am Eingangsanschluss des Ventils ein Druck von 1.000 psi (68,97 bar) vorliegt – ein Pumpendurchsatz von 10 gpm (37,9 l/min) durch die Drosselöffnung des Ventils in den Tank abgeleitet werden. Wenn die hydraulikpumpe pumpe verschleißt, verringert sich ihr Förderstrom; dadurch sinkt auch der Durchfluss durch das Druckbegrenzungsventil, wodurch zudem der Druck abfällt. Bei einem Ventil, das für eine Umleitung von 10 gpm (37,9 l/min) bei 1.000 psi (68,97 bar) eingestellt ist, beträgt der Systemdruck des Druckbegrenzungsventils beispielsweise nur noch 900 psi (62 bar), sobald der Umleitstrom aufgrund von Pumpenverschleiß auf 5 gpm (18,95 l/min) gesunken ist. Beim Justieren der Einstellung des Druckbegrenzungsventils treten ähnliche Situationen auf.

Einfache Öffnungsdruckeinstellung eines Sicherheitsventils

Der Öffnungsdruck ist der Druck, bei dem das Sicherheitsventil seine Bypass-Passage zu öffnen beginnt. Bei einem einfachen Sicherheitsventil liegt dieser Druck leicht unter dem eingestellten Wert des Sicherheitsventils. Einfache Sicherheitsventile weisen die Eigenschaft des Voröffnungsdrucks auf.

Im Leistungsdiagramm des einfachen Sicherheitsventils ist das Ventil so eingestellt, dass es bei 1.000 psi (68,97 bar) einen Bypass-Strom von 10 gpm (37,9 l/min) ermöglicht. Die Kurve zeigt, dass das Ventil bei 800 psi (55,2 bar) öffnet und dass der Bypass-Strom zunimmt, je näher der Druck an 1.000 psi (68,97 bar) heranreicht – bei 1.000 psi (68,97 bar) ist die Öffnung des Drosselquerschnitts schließlich groß genug, um 10 gpm (37,9 l/min) durchzulassen.

Auswirkung des Voröffnungsdrucks auf das System

Der Voröffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils stellt einen Nachteil für das System dar. Angenommen, die Pumpe/der Motor erzeugt 750 psi (51,7 bar) und fördert 10 gpm (37,9 lpm) zum Aktuator, wobei für die Last 550 psi (37,9 bar) benötigt werden und die verbleibenden 200 psi (13,8 bar) den Strömungswiderstand überwinden. Bei Verwendung eines einfachen Druckbegrenzungsventils, das auf 1.000 psi (68,97 bar) eingestellt ist, bleibt das Ventil an dieser Stelle geschlossen und das gesamte Drucköl fließt direkt zur Arbeitslast.

Steigt der Lastdruck auf 700 psi (48,28 bar), muss die Pumpe/der Motor seine Abgabe auf 900 psi (62,1 bar) erhöhen (unter der Annahme konstanten Förderstroms). Da die Öffnungsdruckstufe des Druckbegrenzungsventils bei 800 psi (55,2 bar) liegt, wird bei dem aktuellen Pumpendruck ein Volumenstrom von 5 gpm (18,95 lpm) umgeleitet, was bedeutet, dass der Aktuator weniger als den vollen Pumpenförderstrom erhält und die Bewegung daher mit reduzierter Geschwindigkeit abgeschlossen wird. Gleichzeitig strömt Öl durch die Drosselöffnung des Druckbegrenzungsventils und erzeugt unnötige Wärme.

Wenn der Lastdruck 750 psi (51,7 bar) beträgt, muss die Pumpe/Motor einen Druck von 950 psi (65,5 bar) erzeugen – bei noch höherem Durchfluss, der über die Überströmventilbohrung abgeleitet wird, sinkt die Aktuatorgeschwindigkeit weiter ab und es entsteht noch mehr unnötige Wärme.

Abbildung 11-7: Einfluss des Vorbruchdrucks. Das einfache Überströmventil leitet bereits vor Erreichen des eingestellten Drucks Durchfluss ab, wodurch die Aktuatorgeschwindigkeit sinkt und bei mittleren Lastdrücken Energie als Wärme verschwendet wird.

Normal geöffnetes Druckventil

Das normal geschlossene Druckregelventil hat im Normalzustand seine Primär- und Sekundäranschlüsse getrennt und misst den Druck am Primäranschluss. Das normal geöffnete Druckventil hat im Normalzustand seine Primär- und Sekundäranschlüsse verbunden und misst den Druck am Sekundäranschluss.

Reduktionsventil

Das Druckminderventil ist typischerweise ein normal geöffnetes Druckregelventil.

Funktionsweise eines Druckminderventils

Ein Druckminderventil arbeitet, indem es den Druck stromabwärts des Ventils erfasst. Sobald der stromabwärtige Druck dem eingestellten Ventilwert entspricht, schließt sich der Kolben teilweise und bildet eine Drosselstelle, die die überschüssige Druckenergie stromaufwärts in Wärme umwandelt. Falls der stromabwärtige Druck absinkt, öffnet sich der Kolben weiter, wodurch der Druck erneut ansteigen kann.

Anwendung eines Druckminderventils in einer Schaltungsanordnung

Die beispielhafte Spannkreisschaltung erfordert, dass der Spannzylinder B eine geringere Kraft als der Spannzylinder A ausübt. Um dies zu erreichen, wird unmittelbar vor dem Spannzylinder B ein Druckminderventil installiert, um den zum Zylinder B führenden Druck auf den eingestellten Wert des Druckminderventils zu reduzieren. An diesem eingestellten Druckpunkt bewirkt die Kolbenbewegung des Druckminderventils eine Drosselstellenfunktion, bei der die überschüssige Druckenergie stromaufwärts in Wärme umgewandelt wird. Der Zylinder B spannt mit dem reduzierten Druck.

Statischer Druckabfall (Offset) am Druckminderventil

Der Druck am Sekundäranschluss des Druckminderventils unter Nennstrombedingungen ist niedriger als bei Nullstrom. Die Differenz zwischen diesen beiden reduzierten Drücken wird als statischer Druckabfall des Druckminderventils bezeichnet. Der statische Druckabfall ist eine inhärente Eigenschaft des Druckminderventils und erklärt weiter, warum der Druck mit zunehmendem Durchfluss ansteigt. Ein Druckminderventil mit einer Nennleistung von 15 gpm (56,85 l/min) weist bei Nennstrom und Nennbetriebsdruck einen statischen Druckabfall von etwa 50 psi (3,45 bar) auf, während ein Druckminderventil mit einer Nennleistung von 100 gpm (379 l/min) einen statischen Druckabfall von bis zu 150 psi (10,3 bar) aufweisen kann.

Abbildung 11-9 Statischer Druckabfall am Druckminderventil. Der Auslassdruck ist während des Durchflusses leicht niedriger als bei gestopptem Durchfluss. Je größer die Nenn-Durchflussleistung des Ventils ist, desto größer ist dieser Abstand.

Entwässerung – intern und extern

Wenn der Drucksteuerventilspule im Ventilkörper bewegt wird, tritt etwas unter Druck stehendes Öl in den Hohlraum oberhalb der Spule aus. Damit das Ventil ordnungsgemäß funktioniert, muss der Hohlraum oberhalb der Spule kontinuierlich entwässert werden, um eine Blockierung der Spulenbewegung zu verhindern. Die Entwässerung erfolgt durch Anlegen eines Entwässerungskanals im Ventilkörper und dessen Verbindung mit dem Öltank.

Innere Entwässerung

Wenn der sekundäre Anschluss des Druckventils mit dem Öltank verbunden ist – wie bei Sicherheitsventilen und Gegengewichtsventilen – wird der Entwässerungskanal intern mit dem sekundären Anschluss (Rücklaufanschluss) verbunden. Dies wird als innere Entwässerung bezeichnet.

Äußere Entwässerung

Wenn der sekundäre Anschluss des Druckventils ein Druckanschluss ist (der Arbeitsanschluss), wie bei Reihenfolgeventilen und Druckminderventilen, führt der Entwässerungskanal als separate Leitung zum Öltank. Dies wird als äußere Entwässerung bezeichnet. Reihenfolgeventile und Druckminderventile sind typischerweise Drucksteuerventile mit äußerer Entwässerung.

Direkte Steuerung und Fernsteuerung

Bisher erfolgte die Druckmessung über Kanäle innerhalb des Ventilkörpers. Bei normalerweise geschlossenen Ventilen erfolgt die Messung in der Regel am Primäranschluss, bei normalerweise offenen Ventilen am Sekundäranschluss. Diese Form der Druckmessung wird als direkte Steuerung oder lokale Steuerung bezeichnet. Ein Druckregelventil kann den Druck aber auch an einer anderen Stelle des Systems über ein externes Rohr erfassen – dies wird als Fernsteuerung oder Pilotsteuerung bezeichnet.

Abbildung 11-10: Direkte Steuerung (links) misst den Druck am eigenen Anschluss des Ventils. Fernsteuerung (rechts) ermöglicht es, ein entferntes Drucksignal zur Öffnung oder Einstellung des Ventils zu nutzen – nützlich bei der Entlastung von Speichervorräten und bei der sequenziellen Ansteuerung mehrerer Aktuatoren.

Entlastungsventil

Ein Entlastungsventil ist ein ferngesteuertes, normalerweise geschlossenes Druckregelventil. Sobald der Systemdruck am Messpunkt einen voreingestellten Wert erreicht, leitet das Ventil den Durchfluss in den Tank um.

Anwendungsschaltung für ein Entlastungsventil

Bei der Akkumulatorschaltung mit einem direktgesteuerten Druckventil kehrt der Pumpenförderstrom zum Tank auf dem Einstelldruck des Überdruckventils zurück, sobald der Akkumulator den vom Ventil eingestellten Druck erreicht hat. Dadurch geht erhebliche Leistung verloren und es entsteht eine große Menge unnötiger Wärme. Durch Anschluss der Steuerleitung an das Rückschlagventil stromabwärts des Entlastungsventils wird erreicht, dass beim Erreichen des vom Ventil eingestellten Drucks im Akkumulator der Steuerdruck das Ventil öffnet und den Pumpenförderstrom bei minimalem Druck in den Tank leitet. Zu diesem Zeitpunkt muss die Pumpe keinen hohen Druck bereitstellen, um das Entlastungsventil offen zu halten, da der Steuerdruck vom durch das Rückschlagventil isolierten Akkumulator stammt. Da der Pumpendruck zu diesem Zeitpunkt vernachlässigbar ist, sind auch die Leistungsverluste nahezu vernachlässigbar.

Abbildung 11-11: Schaltung mit Entlastungsventil. Sobald der Akkumulator geladen ist, isoliert das Rückschlagventil ihn von der Pumpe, und das Entlastungsventil leitet den Pumpenförderstrom bei minimalem Druck in den Tank – wodurch nahezu die gesamte Pumpenleistung im Standby-Betrieb eingespart wird.

Ferngesteuertes Gegengewichtsventil

Ein direktwirkendes Gegengewichtsventil, das stromabwärts des Zylinders installiert ist, der die Pressenplatte trägt, kann das Gewicht der Platte effektiv ausgleichen oder aufheben. Während des Pressvorgangs jedoch, wenn die Platte durch das Material hindurchläuft, sollte das Gewicht der Platte nicht zur gesamten Presskraft beitragen. Falls dies nicht gewünscht ist, muss das Gegengewichtsventil ferngesteuert sein, wobei seine Steuerleitung mit der anderen Arbeitsleitung des Zylinders verbunden ist. Bei Verwendung eines ferngesteuerten Gegengewichtsventils bleibt die Platte während der Abwärtsbewegung weiterhin ausgeglichen, während im Pressvorgang das Gewicht der Platte zur Presskraft beitragen kann. Während des gesamten Abwärtsstreichs erzeugt das Eigengewicht der Platte im Leerlaufstreich eine Zugkraft auf die Kolbenstange; dadurch sinken der stromaufwärts liegende Druck und der Steuerleitungsdruck, wodurch das Gegengewichtsventil dazu neigt, sich zu schließen, den Widerstand erhöht und den Durchfluss behindert, sodass dieser nicht mit der Abwärtsgeschwindigkeit mithalten kann. Im Pressvorgang wird das Gegengewichtsventil durch einen hohen stromaufwärts liegenden Steuerdruck weit geöffnet, wodurch auf der Kolbenstangenseite kein Gegendruck entsteht und das Gewicht der Platte somit zur Presskraft beitragen kann.

Direktwirkendes Gegengewichtsventil in einer Motorschaltung

In der dargestellten Hydromotorschaltung wird ein direktwirkendes Gegengewichtsventil verwendet, um die Rotations-Trägheit der schweren Last abzubremsen. Das Gegengewichtsventil ist auf 800 psi (55,2 bar) eingestellt und erzeugt stets einen Gegendruck an der rotierenden Last, sodass die Lastgeschwindigkeit den Pumpendurchsatz nicht überschreiten und eine Überschleunigung verursachen kann. Dies bedeutet jedoch auch, dass der Eingangsdruck am Motor den Arbeitsdruck der Last plus 800 psi (55,2 bar) übersteigen muss – dies stellt einen Nachteil dar. Um dieses Problem zu umgehen, kann stattdessen ein Bremsventil eingesetzt werden.

Bremsschalter

Ein Bremsventil ist ein normalerweise geschlossenes Druckregelventil mit sowohl direktem als auch ferngesteuertem Steueranschluss. Beide Steuerarten sind gleichzeitig angeschlossen. Bremsventile werden häufig zusammen mit Hydromotoren eingesetzt und ersetzen direktwirkende Gegengewichtsventile in Hydromotorschaltungen.

Aufbau eines Bremsventils

Das Bremsventil besteht aus einem Ventilkörper, einem Kolben, einem Steuerkolben, einer Vorspannfeder und einer Feder-Einstellvorrichtung. Der Ventilkörper verfügt über primäre, sekundäre, interne Steuer- und externe Steuerkanäle.

Funktionsweise des Bremsventils

Das Bremsventil ist ein normalerweise geschlossenes Ventil. Angenommen, die Vorspannfeder ist für eine direkte Steueröffnung bei 800 psi (55,2 bar) eingestellt. Sobald der Druck im internen Steuerkanal 800 psi (55,2 bar) erreicht, bewegt sich der Steuerkolben nach oben und drückt den Spool, wodurch das Bremsventil geöffnet wird. Fällt der Druck unter 800 psi (55,2 bar), schließt sich das Ventil wieder. Dieses Verhalten entspricht dem eines direkt wirkenden Gegengewichtsventils. Die Fläche des internen Steuerkolbens ist deutlich kleiner als die Querschnittsfläche des Spools – das Flächenverhältnis beträgt typischerweise 8:1. Der externe Steueranschluss wird üblicherweise mit der anderen Arbeitsleitung des Motors verbunden. Der externe Druck wirkt auf das gegenüberliegende Ende des Spool-Federraums – nur 100 psi (6,89 bar) sind erforderlich, um das Ventil zu öffnen, da dieser Druck auf das untere Ende des Spools wirkt, dessen Fläche das Achtfache der Steuerkolbenfläche beträgt.

Anwendung des Bremsventil-Kreises

Angenommen, das Bremsventil ist auf 800 psi (55,2 bar) Direktsteuerung eingestellt. Sobald der Druck in der Motoreinlassleitung 100 psi (6,89 bar) erreicht, öffnet sich das Bremsventil und der Motoreinlassdruck wird vollständig zur Drehung der Last genutzt (vorausgesetzt, 100 psi / 6,89 bar ist höher). Wenn die Last überholt, sinkt der Motoreinlassdruck, das Bremsventil schließt sich und der Gegendruck von 800 psi (55,2 bar) öffnet sich erneut, wodurch der Widerstand erhöht und die Last verlangsamt wird.

Das Bremsventil ist ein normalerweise geschlossenes Druckregelventil. Seine Funktion hängt unmittelbar von den Anforderungen der Motorlast ab.

Abbildung 11-13 Bremsventil. Im Gegensatz zu einem einfachen Gegengewichtsventil verfügt das Bremsventil sowohl über eine direkte (innere) als auch über eine ferngesteuerte (externe) Steuerung. Das Flächenverhältnis von 8:1 bedeutet, dass nur ein externer Pilotdruck von 100 psi erforderlich ist, um es zu öffnen – sodass der Motor die Last leicht antreiben kann, während gleichzeitig bei Überschreiten der Drehzahl ein Gegendruck von 800 psi zur Bremswirkung bereitgestellt wird.

Rückstrom durch Druckregelventile

Mit Ausnahme von Sicherheitsventilen und Entlastungsventilen erfordern alle Druckventile typischerweise eine Rückströmung, um frei durchzulassen. Normalerweise geschlossene Druckventile erfassen den Druck am Primäranschluss – bei umgekehrter Strömrichtung sinkt der Druck am Primäranschluss, der Kolben schließt sich, und die Verbindung zwischen Primär- und Sekundäranschluss wird unterbrochen. Da eine Rückströmung normalerweise geschlossene Druckventile nicht durchfließen kann, muss ein Rückschlagventil verwendet werden, um diesen Ventiltyp zu umgehen.

Normalerweise offene Druckventile erfassen den Druck am Sekundäranschluss – solange die Strömrichtung umkehrt und der Druck am Sekundäranschluss unter dem eingestellten Wert bleibt, bleibt die Ventilpassage stets geöffnet; ein Rückschlagventil für die Rückströmung ist daher nicht erforderlich. In der Praxis schließt sich der Kolben jedoch plötzlich, sobald der Druck am Sekundäranschluss den eingestellten Wert überschreitet. Als Vorsichtsmaßnahme werden Rückschlagventile und Druckminderventile häufig gemeinsam eingesetzt, um eine sichere Rückströmung zu gewährleisten.

Zusammenfassung der Druckregelventile

Aus dem Studium dieses Kapitels lassen sich folgende zentrale Regeln für Druckregelventile ableiten:

• Regel A: Druckregelventile mit sekundären Anschlüssen, die an einen Druckkreis angeschlossen sind, erfordern eine externe Entwässerung (Reihenfolgeventile und Druckminderventile).
• Regel B: Druckregelventile mit sekundären Anschlüssen, die typischerweise am Öltank angeschlossen sind, verwenden in der Regel eine interne Entwässerung (Druckbegrenzungsventile, Entlastungsventile, Gegengewichtsventile und Bremsventile).
• Regel C: Um einen freien Rückstrom durch ein Druckregelventil zu ermöglichen, muss ein Rückschlagventil verwendet werden.

Abbildung 11-15: Grafische Symbole für alle Druckregelventile. Hinweis: Reihenfolgeventile und Druckminderventile weisen stets externe Entwässerungsleitungen auf (dargestellt als gestrichelte Linien zum Tank). Druckbegrenzungs-, Entlastungs- und Gegengewichtsventile verwenden eine interne Entwässerung.

Terminologie für Druckregelventile

Wichtige Begriffe im Zusammenhang mit Druckregelventilen:

• Direkte Steuerung — Verwendung von Öl aus dem eigenen Steuerkanal des Ventilkörpers zur Steuerung des Kolbens. „Lokale Wirkung“ — der Kolben wird ausschließlich durch Federdruck vorgespannt.
• Entlastung zum Tank — Der Durchfluss erfolgt über ein Druckbegrenzungsventil.
• Pilot (Führung) — Der hydraulische Druck, der zur Steuerung der Kolbenbewegung verwendet wird. Druckmessung an einem vom Ventil selbst entfernten Ort.
• Öffnungsdruck — Der Druck, bei dem das Sicherheitsventil erstmals die Bypass-Passage zu öffnen beginnt.
• Frühöffnungsdruck — Die Neigung einiger Ventile (insbesondere einfacher Sicherheitsventile), unterhalb des eingestellten Drucks zu öffnen.
• Gegendruck — Der Druck auf der Auslassseite eines Ventils oder Aktuators, der dem Durchfluss oder der Bewegung entgegenwirkt.