Steuerventile: Bis zu zehn Prozent Kraftstoff sparen

Das Unternehmen Linde Hydraulics hat eine neue Generation seiner Steuerventile auf den Markt gebracht. Der neue Ventilblock VW 22/18 M5-03 für den offenen Kreislauf zeichnet sich durch sein modulares System aus, wobei der Monoblock mit fünf Sektionen plus Druckabsicherungssektion das Grundgerüst darstellt. Optional können auf jeder Seite des Blocks drei weitere Sektionen angebaut und somit spezielle Anforderungen erfüllt werden.

Für die zusätzlichen Sektionen können Anwender verschiedene Funktionen wählen, die auf die Anforderungen in einem Mobilbagger ausgelegt sind. Neben bewährten Optionen wie der Ausleger- beziehungsweise Hubregeneration, der Lasthaltung und dem Rücklauf-Bypass, bietet der Hersteller nun auch erstmals die Eilgangschaltung sowie eine spezielle Schwimmfunktion für den Bagger an.

Die Schwimmfunktion (Floatfunction) wird bisher hauptsächlich in Anwendungen mit Aushubfunktionen verwendet, beispielsweise im Hub oder der Schaufel eines Radladers – nun kann sie auch ohne großen Aufwand in Baggern verwendet werden.

Bei konventionellen Steuerventilen ist der Aktuator eingespannt. Auf diese Weise ist er starr und kann sich den äußeren Begebenheiten nicht anpassen. In bestimmten Anwendungen ist es aber gewünscht, dass ein Zylinder äußeren Kräften nachgibt, indem er ein- und ausgefahren werden kann – das ist die sogenannte Schwimmfunktion. Diese ist besonders wichtig, wenn entweder ein erhöhter Verschleiß des Anbauteils auf einer harten Oberfläche oder die Beschädigung einer empfindlichen Oberfläche durch das Anbaugerät vermieden werden soll. Ein typisches Beispiel ist das Entladen von Schüttgut auf einem Schiff ohne Beschädigung des Decks.

Im Zusammenhang mit Regelventilen bezeichnet der Begriff „Schwimmer“ den schwimmenden Zylinder, der sich aufgrund von beidseitiger Tankentlastung ohne Widerstand bewegen lässt. Somit ermöglicht die Funktion einen reibungslosen Arbeitsablauf und weniger Verschleiß des Materials. Das Unternehmen realisierte diese Schwimmfunktion im Bagger mit nur einem kleinen Zusatzkolben im Ventil. Damit ist die Umsetzung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen platzsparender und kann dazu auch bereits bei geringeren Geschwindigkeiten genutzt werden.

Die optionale Eilgangschaltung (Rod-to-Head-Regeneration) wird für Zylinderfunktionen mit hohem Durchfluss und hoher Aktuatorgeschwindigkeit bei gleichzeitig niedrigem Druckniveau eingesetzt, beispielsweise beim Stiel des Baggers. Wenn in einem Bagger der Bediener den Joystick für schnelle und leichte Bewegungen einsetzt, würden herkömmliche Systeme den vollen Pumpenstrom benötigen. Genau diesen Effekt vermeidet die Eilgangschaltung und macht einen hohen Pumpenstrom überflüssig: Die Pumpe muss nur noch den Differenzstrom zwischen Stange und Kopf bereitstellen. Jeder zusätzliche Pumpenstrom, der über diese Menge hinausgeht, wirkt sich nun positiv auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Zylinders aus. Auf diese Weise sind wesentlich dynamischere Bewegungen bei gleichzeitig geringerem Pumpenaufwand im System möglich. Sobald die Belastung des Zylinders steigt, wird die Eilgangschaltung automatisch abgeschaltet.

Symmetrische Ventile mit Rücklauf-Bypass (Return-flow-Bypass) werden verwendet, wenn Funktionen lange betrieben werden und hohe Durchflüsse erfordern. Das ist beispielsweise bei Fahrantrieben in Mobilbaggern der Fall. Ein großer Teil des Volumenstroms fließt dabei direkt durch den Rücklauftank-Bypass, der von einem einfachen Stift gesteuert wird, über die Nachladeventile in den Tank – laut Hersteller ohne nennenswerte Strömungsverluste. Dadurch lassen sich Kraftstoffeinsparungen realisieren.

Zudem kann bei dieser Funktion durch die Nachladeventile (Make-up-Valves) während der Bergabfahrt zusätzlich benötigter Volumenstrom aus dem Tank gesaugt und dadurch Kavitation vermieden werden.

Die Lasthaltung (Anti-Drift) wird bei Hubfunktionen eingesetzt, wenn eine bestimmte Position gesichert und garantiert über einen längeren Zeitraum gehalten werden muss – zum Beispiel im Kranbetrieb eines Baggers. Die Lasthaltung verhindert dabei mit Hilfe eines zusätzlichen Ventils den Leckageverlust, der in üblichen Steuerventilen vorkommt. Dieses Ventil befindet sich zwischen dem Steuerkolben und dem Aktuator und sorgt für eine Abdichtung in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Sektion.

Die Ausleger-/Hubregeneration (Boom-or-Lift-Regeneration) wird für Hubfunktionen eingesetzt wie beispielsweise beim Ausleger des Baggers. Bei dieser Funktion wird die Gewichtskraft beim Absenken genutzt und der Ölstrom aus dem Rücklauf des Hubzylinders teilweise auf die Gegenseite umgeleitet. Auf diese Weise wird der hier benötigte Durchfluss bereits weitgehend ohne Pumpenaufwand bereitgestellt. Außerdem wird die Neigung zur Kavitation eliminiert. Der bei diesem Vorgang eingesparte Förderstrom steht somit direkt für andere Funktionen zur Verfügung.

„Wie sehr ein Hydraulikventil als Kernbauteil des Baggers nicht nur Funktion und Performance, sondern auch den Kraftstoffverbrauch des Gesamtfahrzeugs bestimmt, konnten wir bei einem ersten Pilotkunden zeigen. Verbrauchseinsparungen um bis zu 10 Prozent konnten im Feldversuch gesehen werden“, erläutert CEO Matthias Schreiber.

Die dritte Generation der Ventiltechnik ist aufgrund des kompakten Monoblocks mit fünf Sektionen eine passende Ergänzung zur bestehenden zweiten Generation (drei Sektionen) und ist zudem auf den Mobilbagger abgestimmt. Das Steuerventil ist in zwei Nenngrößen erhältlich: in der Nenngröße 18 mit einem maximalen Volumenstrom von 250 l/min und in der Größe 22, die einen maximalen Volumenstrom von 350 l/min ermöglicht.

Im Monoblock wird das Linde Synchron Control (LSC) als Standard eingesetzt (post-compensated), während für die Optionssektionen zwischen pre- und postcompensated entschieden werden kann. Sowohl hydraulische als auch elektrohydraulische Verstellungen sind möglich.

Der Ventilblock ist bereits bei einem Pilotkunden im Mobilbagger im Einsatz und auch für Material-Handler einsetzbar.