Definition Was ist ein Hydraulikventil?

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Hydraulikdruck kann viel Power aufbringen. Damit die Kraft bzw. Energie in die richtigen Bahnen gelenkt wird, braucht es Hydraulikventile, die aus zahlreichen Fluidsystemen nicht mehr fortzudenken sind. Wie funktionieren Hydraulikventile und welche Typen gibt es?

Hydraulikventile sind gewissermaßen universelle Komponenten von Fluidsystemen. Sie steuern primär einen Flüssigkeitsstrom und dienen zur Druckregulierung sowie zur Richtungsänderung eines hydraulischen Arbeitsmediums, in den meisten Fällen Öl.

Solche Lösungen lassen sich in vielfältiger Weise einsetzen und sind in sehr vielen Branchen unverzichtbar, z. B. in der Fertigungsindustrie, der Luft- und Raumfahrt, im Maschinenbau, in der Automobilindustrie, in etlichen Industrieanlagen sowie in der Landwirtschaft und im Baugewerbe, um nur einen kleinen Querschnitt zu liefern.

Was heißt Hydraulik und wie funktioniert eine Hydraulikanlage?

Der Begriff „Hydraulik“ stammt aus dem Griechischen und setzt sich aus den Worten „Hydro“ (Wasser) und „Aulos“ (Rohr) zusammen. Die Bedeutung ist also, dass Wasser über ein Rohr, einen Kanal oder eine Leitung in Bewegung versetzt wird.

In hydraulischen Systemen wird Hydraulikflüssigkeit unter Druck gesetzt. Hierzu wird die Flüssigkeit in einem geschlossenen Raum oder in einem Leitungssystem komprimiert. Je mehr Raum der Flüssigkeit zum Ausdehnen genommen wird, desto höher wird der Druck. Dieser Druck wird schließlich in Energie bzw. Strömungsenergie umgesetzt, die sich dazu nutzen lässt, große Kräfte zu übertragen, um z. B. schwere Lasten zu heben oder Maschinenteile bzw. Werkzeuge zu bewegen.

Hierzu als Beispiel das Funktionsprinzip eines hydraulischen Antriebs: Eine von einem Motor angetriebene Pumpe versetzt eine Flüssigkeit unter Druck, wodurch ein sogenannter Volumen- oder Förderstrom entsteht. Dieser Strom wird zusammen mit der gespeicherten Druckenergie zu einem Hydraulikmotor oder Hydraulikzylinder bzw. Arbeitszylinder mit einem Kolben weitergeleitet und dort in mechanische Energie umgewandelt.

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Was ist eine Hydraulikpumpe?

Welche Bauarten von Hydraulikventilen gibt es?

Die Funktionsweise eines Hydraulikventils hängt im Wesentlichen von der Art des Ventils und damit von seinen potenziellen Einsatzbereichen ab. Es gibt eine Fülle an verschiedenen Formen von Hydraulikventilen. Sie alle detaillierter zu beschreiben, würde den Rahmen dieses Beitrags sprengen. Daher konzentrieren sich die nachfolgenden Ausführungen auf die verschiedenen Arten von Hydraulikventilen.

Zu den Haupttypen von Hydraulikventilen gehören:

• Schieberventile (Wegeschieberventile)

• Sitzventile (Wegesitzventile )

Wegesitzventile und Wegeschieberventile werden im Allgemeinen unter der Bezeichnung Wegeventile zusammengefasst.

Weitere gängige Formen und Bezeichnungen von Hydraulikventilen sind:

• Druckventile (Druckregelventile)

• Stromventile (Strömungsventile, Durchflussregelventile)

• Kartuschenventile

– Schieberventile

Sie werden eingesetzt, einen Flüssigkeitsstrom zu starten, zu stoppen oder die Richtung des Stroms zu ändern. Wie der Name schon sagt, integrieren solche Ventile einen Schieber, der je nach seiner Position den Flüssigkeitsstrom durch Öffnungen zulässt oder sperrt.

Eine Variante der Wegeschieberventile bzw. Wegeventile sind hydraulische Magnetventile: Diese Ventile arbeiten mit einem Magneten und einer elektrischen Spule, die in ihrem Zentrum um einen ferromagnetischen Kern gewickelt ist. Das Ventil besteht aus verschiedenen Kammern. Die Magnetspule erfüllt die Aufgabe, den Schieber im Ventil zu verschieben und die Anschlüsse zu öffnen oder zu schließen. Der Schieber ist das zylindrische Bauteil, das die Funktion des Ventils erfüllt, indem es den Flüssigkeitsstrom durch die Öffnungen der Kammern je nach Position entweder sperrt oder freigibt.

Schieberventile sind weit verbreitet, etwa in der Kraftwerks- oder Prozessindustrie, da sie eine bewährte, zuverlässige Technik zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms darstellen. Hydraulische Magnetventile werden z. B. in der Fertigungsindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie im Baugewerbe eingesetzt.

Pneumatik

Pneumatikzylinder – Aufbau, Funktion, Anwendung

– Sitzventile

Sitzventile bzw. Wegesitzventile steuern hingegen den Flüssigkeitsstrom, indem sie den Weg des Hydraulikmediums in eine bestimmte Richtung leiten. In hydraulischen Antrieben, wie weiter oben als Beispiel beschrieben, werden zumeist solche Wegesitzventile eingesetzt. Wie die Bezeichnung schon sagt, verwenden Wegesitzventile einen Ventilsitz und ein abdichtendes Element, um einen Durchfluss zu öffnen oder zu schließen. Dies geschieht durch Heben oder Senken des Ventilsitzes, um den Volumenstrom bzw. den Druck und damit die Geschwindigkeit von Aktoren anzupassen. Ventilsitze sind in verschiedenen Materialien und Ausführungen erhältlich, z. B. mit Dichtringen oder plattenförmigen Dichtelementen.

Wegesitzventile und Wegeschieberventile können einen Flüssigkeitsstrom steuern. Die Wahl des jeweiligen Ventiltyps hängt hierbei von den spezifischen Anforderungen der hydraulischen Anwendung ab.

– Stromventile

regulieren die Durchflussmenge des Hydrauliköls und beeinflussen somit bspw. die Geschwindigkeit eines Hydraulikzylinders. Zur Gruppe der Stromventile zählen z. B. Drosselventile, die dazu dienen, den Volumenstrom bei einfach- und doppeltwirkenden Verbrauchern (z. B. Hydraulikzylinder) zu beeinflussen. Drosselventile sind somit keine Wegeschieberventile, können aber als Sitzventile eingesetzt werden, da viele Arten von Drosselventilen wie z. B. Absperrklappen oder Nadelventile zur Steuerung und Abdichtung des Durchflusses einen Ventilsitz haben.

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Was ist eigentlich eine Axialkolbenpumpe?

– Druckventile

regulieren in hydraulischen Systemen den Druck, wobei es eine ganze Reihe unterschiedlicher Lösungen gibt, darunter:

• Druckminderventile: Sie reduzieren in einem hydraulischen System den Druck auf ein konstantes Niveau, unabhängig von etwaigen Schwankungen im Eingangsdruck. Sie halten somit den Systemdruck stets auf einem einheitlichen Level.

• Druckbegrenzungsventile: Sie begrenzen den Druck in einem hydraulischen System und schützen es somit vor einem Überschreiten des maximal zulässigen Drucks, damit u.a. keine Schäden entstehen.

• Druckreduzierventile: Sie mindern den Druck in einem Teil eines hydraulischen Systems. Sie ermöglichen es daher, den Systemdruck auf ein spezifisches Niveau zu senken, um die Anforderungen bestimmter Systemkomponenten zu erfüllen.

Druckventile stellen sicher, dass der Druck in einem hydraulischen System auf einen bestimmten Wert begrenzt ist und hierbei konstant gehalten wird, um die Stabilität und Sicherheit eines Hydrauliksystems zu gewährleisten. Druckventile in allen ihren unterschiedlichen Variationen werden in einer Vielzahl von hydraulischen Anwendungen eingesetzt, angefangen von vielen Maschinen in der Schwerindustrie bis hin zu diversen mobilen Arbeitsmaschinen.

– Kartuschenventile (hydraulische Kartuschenventile)

Diese Ventile unterscheiden sich von anderen Hydraulikventilen in ihrer Bauform und in ihren Anwendungsbereichen. Sie sind auch als sogenannte Patronenventile bekannt, da sich die sehr kompakten Lösungen direkt in einen Ventilhohlraum schrauben lassen. Sie dienen z. B. dazu, einen Kanal oder eine Leitung für einen Flüssigkeitsstrom zu öffnen, zu schließen oder einen Durchfluss zu steuern.

Kartuschenventile finden u.a. Einsatz in schweren Industriemaschinen und mobilen Arbeitsmaschinen.

Vor- und Nachteile von Hydraulikventilen

Auf Hydraulikventile kann in vielen Industriebereichen nicht verzichtet werden. Gründe hierfür sind u.a. die zahlreichen Vorteile, die die Hydraulik für verschiedenste Anwendungen bietet. Hier nur einige wenige Beispiele:

• stufenlose Geschwindigkeitsstellung des Abtriebes in sehr weiten Grenzen, einfache Umkehr der Bewegungsrichtung

• Erzeugung linearer Abtriebsbewegungen mit einfachen technischen Bauelementen bei sehr hohen Wirkungsgraden

• einfache Erzeugung sehr großer Kräfte und Drehmomente

• sicherer und schnell wirkender Überlastungsschutz durch Druckbegrenzungsventile

• hohe Leistungsdichte trotz vergleichsweise kleiner Bauelemente

• hohe Lebensdauer, da die Hydraulikflüssigkeit selbstschmierend ist und sich als Kühlmedium eignet

• Anfahren aus dem Stillstand bei Volllast

• hohe Stellgenauigkeit

Es gibt auch einige Nachteile, die die Hydraulik mit sich bringt:

• hohe Anforderung an die Reinheit der Hydraulikflüssigkeit

• Schaltgeräusche der Ventile

• Gefahr von Leckagen, Ölverluste

• Temperaturabhängigkeit der Hydrauliköle, da sich deren Viskosität z. B. bei sinkenden Temperaturen verringert

• Strömungsverluste, die in Wärme umgesetzt werden und eine Anlage aufheizen können (Energieverlust)

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Was ist eigentlich ein Sicherheitsventil?

Anbieter von Hydraulikventilen

• Abitek

• AMR-Hydraulik

• Andrea Lupold Hydrotechnik

• Beckmann-Feige Hydraulik

• Bosch

• Brickmann

• Busch Hydraulik

• EMG-Automation

• Finotek

• FK-Söhnchen

• Grunemeyer Hydraulik

• Hawe Hydraulik

• Hydac

• Hytek Hydraulik

• Jung-Fluidtechnik

• Lippold

• Ludwig Meister

• Norgren

• Rapa Rausch & Pausch

• Rexroth

• Tameson

• Weber-Hydraulik

Bei dieser Aufzählung handelt es sich um einen Auszug ohne Anspruch auf Vollständigkeit.

Quellen: Beckmann-Fleige Hydraulik,Hydromot, Finotek, Hefel Technik, Tameson, Busch Hydraulik, Hydrobar Hydraulik und Pneumatik, Hytec Hydraulik, Hawe Hydraulik, Hydrauliktechnik24, Wikipedia

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