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Ventile Einschraubpatronen für grosse Durchflussmengen

| Redakteur: Silvano Böni

Die konstruktiven Möglichkeiten des modernen Maschinenbaus führen zu immer grösseren und leistungsfähigeren Maschinen in den verschiedensten Industriebereichen. Dazu gehört, dass Maschinen und Geräte mehr Möglichkeiten bieten sollen bezüglich Funktionalität, an Gewicht möglichst nicht zulegen sollen. Ziel des Konstrukteurs muss es sein, Funktionalität zu erreichen und trotzdem mit Materialien haushälterisch umzugehen, um die Investitionen in Grenzen zu halten und die benötigte Antriebsenergie möglichst klein zu halten.

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Wandfluh hat sein Einschraubventil-Programm in den ISO-Baugrössen M33 und M42 neu mit einer Schieberventilpatrone ergänzt.
Wandfluh hat sein Einschraubventil-Programm in den ISO-Baugrössen M33 und M42 neu mit einer Schieberventilpatrone ergänzt.
(Bild: Wandfluh)

Bei grossen hydraulischen Verbrauchern ist der Bedarf an Hydraulikflüssigkeit entsprechend gross. Die Ventile müssen die geeignete Baugrösse haben, damit das Volumen mit möglichst wenig Energieverlust durch die verschiedenen Bohrungen und Steueröffnungen in der hydraulischen Steuereinheit und in den Ventilen fliessen kann. Energieverlust bedeutet für den Betreiber der Anlage immer Kosten. Es kann sein, dass ein gewisser Energieverlust in Kauf genommen wird, damit eine Arbeit schneller ausgeführt werden kann. Wenn der Stundensatz der Maschine höher ist als die Kosten des Energieverlusts, bringt das dem Betreiber einen Vorteil. Trotzdem muss der Energieverlust in Grenzen gehalten werden. Der Wunsch nach kompakter Bauweise in mobilen Arbeitsgeräten nimmt stetig zu. Aus diesem Grund hat die Firma Wandfluh das Einschraubventil-Programm in den ISO-Baugrössen M33 und M42 mit einer Schieberventilpatrone ergänzt.

Flexibilität durch Blockbauweise

Die Konstruktion von Ventilfunktionen in Blöcken, aus Stahl oder Aluminium erlaubt eine individuelle Anpassung an vorhandene Platzverhältnisse, ohne Einbussen in der Flexibilität der Funktionen in Kauf nehmen zu müssen. Die bewährte Einschraubventil-Technologie bietet hier die Möglichkeit, flexible, an die Bedürfnisse der Anwendung angepasste Lösungen zu konstruieren. Aufgrund der intern verlaufenden Verbindungen der einzelnen Ventile untereinander hat die Blockbauweise den Vorteil von weniger Leckage-Stellen im Vergleich zu aneinandergereihten und geflanschten Ventilelementen. Diese Blockbauweise vereinfacht die Dezentralisierung der Steuerfunktionen. Damit kann sie der Konstrukteur in der Maschine genau dort platzieren, wo sie gebraucht werden.

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Die Blockbauweise verleiht dem Konstrukteur viel Flexibilität, die passende Ventilgrösse pro Funktion zu wählen. Damit wird zum einen eine der Anforderung exakt angepasste technische Lösung erreicht, und zum anderen können der Platzbedarf und die Kosten optimiert werden.

Passende Lösung für jede Anwendung

Die neuen Schieberventilpatronen entsprechen den Vorgaben, Systeme effizient und wirtschaftlich zu gestalten. Zum Ventilprogramm der Baugrössen M33 und M42 gehören ausserdem vorgesteuerte Druckbegrenzungen und Druckregelventile mit manueller sowie proportionaler Verstellung, manuelle und proportionale Drosseln sowie druckkompensierte Mengenregelventile in 2-Wege- und 3-Wege-Ausführung, ebenfalls manuell und proportional verstellbar.

Für Anwendungen, bei denen eine Last sicher gehalten werden muss, sind vorgesteuerte, leckfreie Sitzventile im Angebot. In anspruchsvollen Lasthalte- und Absenkfunktionen haben sich sitzdichte, proportional verstellbare und lastkompensierte Mengenregelventile bewährt. Die breite Auswahl an Einschraubventilen ist für Arbeitsdrücke bis 420 bar konstruiert. Entsprechend der Baugrösse dieser Ventile sind, je nach Ventiltyp, Volumenströme bis 400 l/min regelbar. Eine sehr gute Steuer- und Regelbarkeit der Einschraubventile im Feinbereich ist die Voraussetzung, damit das System des Kunden mit hoher Genauigkeit und der verlangten Effizienz betrieben werden kann.

Einschraub-Schieberventile

Beim Typ Einschraub-Schieberventil handelt es sich nicht um ein eigenständiges Element, es muss von aussen mit einem hydraulischen Druck vorgesteuert werden. Es braucht also zusätzlich Ansteuerelemente oder Vorsteuerventile. Für die 4/3-Wege-Funktion sind im ISO-Senkungssystem keine Senkungen vorgesehen. Deshalb hat Wandfluh eine eigene Senkungsform erarbeitet. Die Grösse der Ventilpatrone wird bestimmt durch die Grösse der Durchflussmenge und die erforderlichen seitlichen Bohrungen für die Zu- und Abgänge der Rohre.

Das Vorsteuerventil kann direkt bei der Schieberventilpatrone angeordnet werden, muss aber nicht. Die Vorsteuerung kann an einem beliebigen Ort aufgebaut und mit kleinen Steuerleitungen mit dem Steuerblock verbunden sein.

Zur Ansteuerung sind verschiedene Ventiltypen geeignet. Beim Beispiel eines Krans ist es ein kleines Druckreduzierventil, mit dem der Steuerdruck im Bereich bis 20 bar stufenlos geregelt werden kann. Dem Steuerdruck folgend, bewegt sich der Kolben in der Schieberventilpatrone gegen die Federkraft. Je mehr Steuerdruck auf den Kolben wirkt, desto mehr öffnet das Ventil und der Durchfluss verändert sich. Entsprechend der Durchflussmenge und dem Systemdruck dreht sich der Windenmotor.

Das kleine Druckreduzierventil kann von Hand mit einem hydraulischen Joystick direkt betätigt sein oder, mit einem geeigneten Magneten versehen, über eine Elektronik proportional ferngesteuert werden. Von einem Steuerstand aus kann also der Bediener aus Distanz eine Funktion hydraulisch auslösen oder mit einer Elektronik über einem Computer oder Joystick fernsteuern. Wenn ein Operateur das Ventil fernsteuert, kann er sehen, was an der Winde passiert und bei Bedarf Korrekturen ausführen. Das Windensystem arbeitet dann im geschlossenen, kontrollierten Regelkreis. Ohne Sichtkontakt des Bedieners würde die Winde im offenen Regelkreis arbeiten, unerwünschte Bewegungen und Zwischenfälle wären dann möglich.

Fixe Steuerdruckbegrenzung

In anderen Anwendungen kann das Vorsteuerventil durch ein Ein/Aus-Ventil mit fixer Steuerdruckbegrenzung ersetzt werden; dann hat die Schieberventilpatrone ebenfalls eine Ein/Aus-Funktion. Die Ansteuerung mit einer Druckbegrenzung ist auch möglich, ist aber nicht effizient, weil dauernd Steueröl zum Tank abströmt und entsprechend Energie verloren geht.

Für die Schieberventilpatronen sind Kolben für zwei Schaltstellungen (4/2-Wege) und drei Schaltstellungen (4/3-Wege) erhältlich. Bei zwei Schaltstellungen wird nur ein Steuerölanschluss mit Druck beaufschlagt werden. Der andere Steuerölanschluss muss zum Tank verbunden sein, sonst schaltet der Kolben nicht. Bei drei Schaltstellungen werden beide Anschlüsse mit Steueröl versorgt.

Stabil trotz hohen Strömungskräften

Die Schieberventilpatrone ist für hohe Volumenströme vorgesehen, M33 bis 150 l/min, M42 bis 250 l/min. Um die hohen Strömungskräfte zu beherrschen und eine stabile Funktion zu gewährleisten, ist eine hohe Stellkraft von der Vorsteuerung und eine entsprechend starke Rückstellkraft von der Feder nötig. Die Feder ist für eine unbeschränkte Dauerfestigkeit beim vorgegebenen Arbeitsweg ausgelegt. Der zulässige Systemdruck wird mit 315 bar angegeben.

Für den Ventilhersteller liegt die Besonderheit der grossen Patronen in den langen, dünnwandigen Ventilteilen, die in der Fertigung ein hohes Mass an Erfahrung erfordern. Dank des versenkten Einbaus ist die Leckgefahr nach aussen bei der kompakten Blockbauweise mit Einschraubpatronen, verglichen mit aufgeschraubten Ventilen, sehr gering. Weil bei der Schieberventilpatrone nur der Einschraubteil aus dem Block herausragt, ist der Oberflächenschutz einfach zu gewährleisten. Die Ventile sind verzinkt und genügen daher den allgemeinen Anforderungen; sie können zusätzlich, zusammen mit dem Block, mit einem Farbüberzug versehen werden. Auch ein erhöhter Oberflächenschutz wie eine Zn/Ni-Beschichtung oder gegen Rost geschützte Aussenteile sind denkbar.

Mit den Schieberventilpatronen im Besonderen und mit den übrigen Einschraubventil-Typen aus dem Wandfluh-Programm steht dem Blockbauer eine abgerundete Ventilauswahl zur Verfügung, die eine zuvor nicht gekannte Kompaktheit bei der Auslegung der hydraulischen Steuerblöcke erlaubt. <<

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