Fluidtechnik-Lexikon

Proportionalventile [proportional valves]

Stetig verstellbare Druck-, Strom- und Wegeventile, die ein veränderliches Eingangssignal in ein proportionales hydraulisches bzw. pneumatisches Ausgangssignal umwandeln und in der Regel durch einen Proportionalmagneten betätigt werden.
Für die Unterscheidung zu anderen Arten von stetig verstellbaren Ventilen, z. B. den Servoventilen, gibt es keine klaren Festlegungen oder verbindliche Normen. P. sind gut geeignet in der Steuerkette als Stellglied zu arbeiten.
Die Rückführung der Lage des Steuerelements erfolgt entweder durch Feder (barometrische R.) oder elektrisch über induktive Wegaufnehmer (Bild P 24). Diese elektrische Rückführung verbessert das Verhalten der P. erheblich in Richtung auf besseres statisches Verhalten, kleinere Hysterese sowie erhöhte Steifigkeit, Ansprechempfindlichkeit und Reproduzierbarkeit.
P. sind — im Gegensatz zu den Servoventilen — relativ wenig schmutzempfindlich (z. B. empfohlene Filterfeinheit 25 μm gegenüber 3...5 μm) und daher robuster im Betrieb. Aufgrund ihres stationären Verhaltens lassen sich verschiedene Gruppen unterscheiden:

• Proportional-Druckventile,
• Proportional-Stromventile,
• Proportional- Wegeventile,
• Proportional-Einbauventile.

Proportional-Druckventile [proportional relief valves]:
Werden als Vorsteuerventile hergestellt, bei denen gegenüber den normalen Druckventilen die Einstellschraube durch einen weggesteuerten bzw. -geregelten Proportionalmagneten ersetzt wird (Bild P 25). Bei kraftgesteuerten Magneten wirkt dieser direkt auf den Kegel (Bild P 26). Damit wird der Ansprechdruck durch einen proportionalen elektrischen Strom vorgegeben. Braucht man mehrere Drücke, werden mehrere Potentiometer entsprechend eingestellt. P. werden zunehmend mit elektrischer Rückführung ausgerüstet.

Proportional-Stromventile [proportional flow control valves]:
Wie in der konventionellen Hydraulik gibt es Drosselventile (Bild P 27) sowie 2- und 3-Wege Stromregelventile. Dabei wird die Drossel (Meßdrossel) in Form eines 2/2- oder 4/2-Wegeventils durch einen Proportionalmagnet betätigt. P. werden nur relativ selten eingesetzt, da ihre Funktion in den meisten Fällen durch Proportional-Wegeventile wahrgenommen wird.

Proportional-Wegeventile [proportional directional control valves]:
Werden in der Regel als 4/3-Wegeventile ausgeführt und in NG 6 und NG 10 direkt gesteuert (Bild P 28). Darüber hinaus dienen die NG 6-Ventile als Vorsteuerventile. Durch die stetige Verstellung kann das P. auch eine Drosselfunktion übernehmen. Daher werden seine Steuerkolben mit Feinsteuernuten ausgeführt. Bei Bedarf kann eine Druckwaage nachgeschaltet werden, so daß man zusätzlich zur Richtungsfunktion auch eine Stromregelfunktion erhält.
P. werden grundsätzlich mit positiver Überdeckung hergestellt (wenn sie Nullschnitt haben, werden sie Regelventile genannt). Damit erhalten sie eine Totzone im Bereich von ca. ±200 mA Steuerstrom, in der sich der Steuerkolben schon bewegt, ohne daß ein Volumenstrom fließt. Der relativ große Hub eines Proportionalmagneten erlaubt neben dieser Überdeckung noch eine genügend großen Weg des Steuerkolbens so daß man die P. mit einem Druckabfall von 5 bar pro Steuerkante bei Nenndurchfluß betreiben kann. Trotzdem ergeben sich Eigenfrequenzen von 20 bis 50 Hz bei 90° Phasennacheilung. Wo das nicht ausreicht, kann man Regelventile einsetzen.
P. großer Nenngrößen benutzen zur Vorsteuerung entweder zwei Proportional-Druckventile oder ein Proportional-Wegeventil NG 6 und ein normales Wegeventil als Hauptstufe (Bild P 29).
Daneben werden auch P. angeboten, die ein Servoventil als Vorsteuerung benutzen. Diese Kombination wird auch als Regelventil bezeichnet.
Bei elektrischer Rückführung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn beide Ventile einen Wegaufnehmer erhalten (s. Bild P 27).

Proportional-Einbauventile [proportional cartridge valves]:
Auch bei 2- und 3-Wege-Einbauventilen erweitert die Ansteuerung mit Proportionalventilen die Einsatzbreite, wobei auch hier dem Feinsteuerbereich besondere Bedeutung zukommt (Bild P 30).