Inverse Proportional-Druckventile in der Mobilhydraulik

Inverse proportionale Druckventile sind für sicherheitsrelevante Anwendungen bestimmt. Bei Stromausfall oder bei Ausfall der elektronischen Ansteuerung bleibt der maximale Systemdruck vorhanden. Durch den Einsatz inverser Druckventile kann bei gewissen Anwendungen auf aufwendigere elektronische Ansteuerungen verzichtet werden. Typische Anwendungen sind die Absicherung von Hydromotoren in Lüfterantrieben und Bremsfunktionen mit Druckregelventilen. Im Wandfluh-Programm sind direktgesteuerte Druckbegrenzungspatronen bis 315 bar und 20 L/min sowie vorgesteuerte Druckbegrenzungspatronen bis 350 bar und 100 L/min. Weiter steht die direktgesteuerte und vorgesteuerte Druckregelpatrone bis 350 bar und 6-60 L/min zur Verfügung. Bei allen Patronen sind diverse Druckstufen erhältlich. Explosionsgeschütze Ausführungen sowie spezielle Oberflächenbehandlungen sind auf Anfrage ebenfalls erhältlich.

Der maximale Druck kann durch eine Verstellspindel am Magneten im Bereich von ±20 bis 25 % des Nenndrucks manuell justiert und somit an die Anwendungen angepasst werden. Der Proportional-Zugmagnet bildet die Kernkomponente der inversen proportionalen Druckventile und passt zu den bereits vorhandenen Ventilelementen. In der Kombination sind Komponenten für diverse Anwendungen wie zum Beispiel für hydraulisch angesteuerte Lüftersysteme bei Staplern, Baumaschinen, Lastwagen, aber auch für Spann- und Hebesysteme entstanden. Die Patronen für die Senkung M16x1,5 (Wandfluh-Norm) und M22x1,5 (ISO 7789) sind für den Blockbau geeignet und in diversen Sandwich-, Flansch- und Gewindekörperausführungen erhältlich.

Digitale Technik wird für mobile Geräte erfolgreich eingesetzt. Ein Beispiel: Die Drehzahl des hydraulisch angetriebenen Lüfters eines Dieselmotors wird abhängig von Öl- und Wassertemperatur geregelt. Dabei wird die gesamte Regelfunktion vom Ventil autark ohne zusätzliche äußere Elektronik übernommen.

Die Hydraulikversorgung erfolgt über eine Konstantpumpe, die an den Dieselmotor gekoppelt ist. Die Drehzahl der Hydromotor-Lüftereinheit ist im wesentlichen linear abhängig vom Versorgungsdruck. Bei diesen Randbedingungen kann die Drehzahl über die Regelung des Versorgungsdruckes verstellt werden, zum Beispiel durch ein Proportional-Druckbegrenzungsventil im Bypass.

Als Druckbegrenzungsventil kommt eine inverse proportionale Druckbegrenzungspatrone zum Einsatz. Die inverse Funktion bewirkt, dass die Patrone bei null Magnetstrom den maximalen Druck einstellt und bei maximalem Magnetstrom den minimalen Druck. Mit dieser speziellen, konstruktiv erreichten Funktion werden die Sicherheitsanforderungen erfüllt. Bei Stromausfall, Ausfall der Elektronik oder Kabelbruch wird die maximale Lüfterdrehzahl eingestellt und so ein Überhitzen des Dieselmotors vermieden.

Zur Regelung der Lüfterdrehzahl und somit der Motortemperatur stehen der Elektronik verschiedene Signale zur Verfügung: Öl- und Wassertemperatur je als Analogsignal und zusätzlich ein Digitalsignal „Zusatzlast“, welches eine erhöhte Belastung des Dieselmotors zum Beispiel durch Klimaanlage oder Retarder signalisiert.

Die Signale der Temperatursensoren (Spannungs- oder Strom-Signal) werden über A/D-Wandler eingelesen, linearisiert und direkt in Temperaturwerte umgerechnet. Für jeden der Sensoren wird einzeln eine Stellgrösse ermittelt. Die beiden Stellgrössen werden addiert und in einen Sollmagnetstrom umgerechnet. Bei minimaler Stellgröße (geringe Temperatur) wird ein hoher Magnetstrom (kleiner Druck, geringe Kühlleistung) ausgegeben und bei maximaler Stellgröße wird ein niedriger Magnetstrom (hoher Druck, grosse Kühlleistung) ausgegeben.

Ist der Digitaleingang Zusatzlast aktiviert, beginnt bei einer geringeren Temperatur des Kühlwasser-Sensors die Regelung, da mit einer größeren Erwärmung des Kühlwassers zu rechnen ist. Alle Parameter, wie der Betrag der Kennlinienverschiebung und die verschiedenen Temperaturschwellen, sind in der Software anzupassen.

Die Umsetzung dieser Regelaufgabe wird durch verschiedene spezielle Leistungsmerkmale der DSV-Elektronik ermöglicht. So hat jede DSV-Elektronik zwei Analogeingänge. Der digitale Eingang wird als Signal Zusatzlast genutzt. Zusätzlich ist der Temperaturregler in die Software intergiert. Da der Prozessor mit genügend Reserveleistung für solche Zusatzaufgaben ausgerüstet ist, kann dies ohne Leistungseinbußen an anderer Stelle realisiert werden. Für den Kunden zahlt sich die Verfügbarkeit dieser Elektronik auf verschiedenen Ventiltypen aus. wk