Der dritte Durchmesser: 3D-2/2-Wege-Sitz-Einbauventile

Die Umlenkung und Beeinflussung der Hydraulikflüssigkeit für Druck- und Mengenreglung erfolgt über Kolbenschieber in Bohrungen mit kleinsten Toleranzen und feinsten Oberflächen. Die Hydraulikflüssigkeit fließt an einer Stelle im Ventil zu und mit veränderten Eigenschaften (Druck, Geschwindigkeit, Volumen) an einer anderen Stelle wieder ab.

Sitz und Form des Kegels

Der Kolben mit einer Kegel-Sitzfläche, auch Ventilkegel genannt, hat verschiedene Formen. Entweder hat er seinen Sitz nahe beim Kolben-Durchmesser oder mehr zur Mitte hin. Man kann ein Verhältnis der aktiven Flächen bilden. Nahe beim Kolben ist das Verhältnis circa 1:1. Kolbenfläche ≈ Sitzfläche. Ist der Ventilsitz mehr zur Mitte hin, wird die Kolbenfläche in eine Ring- und eine Kreisfläche aufgeteilt. Die Kolbenfläche ist dabei 100 Prozent. Sind Ring- und Kreisfläche gleich groß, dann ist das Verhältnis von Kolbenfläche : Sitzfläche = 2 : 1. Wenn das Ventil senkrecht auf dem Sitz aufliegt, dann soll der Zufluss zunächst von unten sein. Der Abfluss erfolgt zuerst nach oben, wird aber dann in die Horizontale umgelenkt (Quellströmung). In der Regel fließt das Öl in einen Ringkanal und von dort in eine Bohrung. Damit das Ventil von der Seite schließen kann, hat der Ventilkegel in der Mitte von oben eine Sackbohrung und vier seitliche kleinere Bohrungen. Beim Öffnen und Schließen wird Öl verdrängt. Es kann dann durch diese Bohrungen fließen.

Wird der Ventilkegel in der Bohrung abgedichtet und entfallen die seitlichen Bohrungen, kann das Ventil fremdgesteuert werden. Dann ist es ein Logik-Ventil. Es kann mit Druck von oben geschlossen und bei Wegschalten des Druckes von unten geöffnet werden.

Quelle und Druck des Steueröls

Es stellt sich jetzt die Frage, wo das Steueröl herkommt und wie hoch der Druck sein muss. Fließt das Öl der Pumpe von unten zu, kann aus diesem Kanal Steueröl entnommen werden. Es kann aber durch eine Druckübersetzung (etwa Druck aus dem Ringraum eines Zylinders) sein, dass das Ventil nicht schließt, weil nun der seitliche Druck höher ist als der Pumpendruck. Mit Hilfe eines Wechselventiles wird der höhere Druck bereitgestellt. Es entsteht ein Problem, wenn alle Drücke gleich sind. Dann kann nur noch die Ventilfeder das Ventil schließen.

Dieser Nachteil wurde 2005 von Lemacher-Hydraulik beseitigt. Es wurde der Ventilkegel mit einem zusätzlichen Durchmesser versehen. Der entstandene Ringraum unterhalb dieses Durchmessers wurde mit dem Tank verbunden. Jetzt stand eine zusätzliche hydraulische Schließkraft zur Verfügung. Aus baulichen Gründen konnte der dritte Durchmesser bei den mittlerweile genormten Ventilen nicht beliebig groß gewählt werden. Die Sicherheit beim Schließen ist aber gewährleistet. Vergrößert man den dritten Durchmesser, ist es möglich, zum Beispiel 700 bar mit 350 bar zu steuern. In der Hebetechnik sind 700 bar bei Hubzylindern gängig. Im Druckbereich der Industriehydraulik von 350 bar gibt es eine große Auswahl an Pumpen und Ventilen.
Durch die Vergrößerung der Schließkraft können Wechselventile komplett entfallen. Alle Logik-Ventile lassen sich dann mit dem Pumpendruck sicher schließen. Es können Module erstellt werden, die man zu Steuerblöcken verschrauben kann. Über eine gemeinsame Steuerleiste werden die aufgeschraubten Magnet-Wegeventile versorgt. Die Module ermöglichen es, sehr komplexe Steuerblöcke aus einfach herzustellenden Grundelementen und Zusatzelementen zusammenzustellen. Dazu gehören auch Rückschlagventile, entsperrbare Rückschlagventile und klassische Druck- und Stromregelventile.