Ventil an Rohr, Bild: © beermedia.de - Fotolia

Durch eine Verengung des Durchflussquerschnittes des Ventils wird der Volumenstrom des Flüssigkeitsstroms beeinflusst. Es ist die einzige Möglichkeit den Volumenstrom, mit ventiltechnischer Möglichkeit zu beeinflussen. Bild: © beermedia.de - Fotolia

Durch eine Verengung des Durchflussquerschnittes des Stromventils wird der Volumenstrom des Flüssigkeitsstroms beeinflusst. Es ist die einzige Möglichkeit den Volumenstrom, mit ventiltechnischer Möglichkeit zu beeinflussen. Hierfür gibt es viele Anwendungen in der Hydraulik. So gilt dieses Prinzip nicht nur für klassische Drosselventile, sondern auch für halb geöffnete Kugelhähne, teilweise geöffnete Wegeventile mit Handhebeln oder Proportionalmagneten, Düsen und reduzierte Verschraubungen usw. Die dadurch entstehende Reibung und Abführung des Überschussstromes über das Druckbegrenzungsventil, erzeugt hohe Verlustenergie.

Wird an einem Verbraucher eine konstante Geschwindigkeit unabhängig von der anliegenden Last gefordert, ist ein reines Drosselventil ungeeignet, da sich bei wechselnder Belastung die Druckdifferenz bei diesem Ventil vergrößert oder verkleinert und sich dadurch der Volumenstrom ändert.

Hierfür sind Stromregelventile besser geeignet. Diese Ventile sind in der Lage die Druckdifferenz an der Drossel konstant zu halten und damit die Gleichmäßigkeit des Durchflusses zu gewährleisten.

Aufbau und Funktion eines Stromregelventils

Das Stromregelventil besitzt zu ihrer eigentlichen Drosselstelle (Messdrossel genannt) eine zweite variable Drossel. Sobald Druckdifferenzschwankungen an der Messdrossel auftreten werden diese damit sofort korrigiert und der Durchflussstrom bleibt konstant. Diese zweite Drosselstelle ist eine Druckwaage.

Das Regelprinzip wird durch einen Kolben realisiert, dessen gleich große Stirnflächen mit dem Druck pDBV vor und pLast hinter der Messdrossel beaufschlagt werden. Die konstant zu haltende Druckdifferenz Δp wird ständig abgetastet. Da der Druck hinter der Messdrossel kleiner ist, muss die Druckwaage auf der entsprechenden Seite durch eine Feder unterstützt werden, sodass immer ein Gleichgewicht erhalten bleibt.

Aufbau Stromregelventil, Bild: IHA
Das Regelprinzip im Stromregelventil wird durch einen Kolben realisiert, dessen gleich große Stirnflächen mit dem Druck pDBV vor und pLast hinter der Messdrossel beaufschlagt werden. Bild: IHA

Diese Feder bestimmt die Druckdifferenz an der Messdrossel und ist für den Durchflussstrom ebenso wie der Querschnitt an der Messdrossel von entscheidender Bedeutung. Die Druckdifferenz liegt bei etwa 6 bis 10 bar.

Stromregelventile arbeiten nur in einer Flussrichtung lastunabhängig. Werden sie entgegengesetzt durchströmt, wirken sie als Drossel und sind damit lastabhängig. In den meisten Fällen sind die Ventile aber mit Umgehungs-Rückschlagventilen ausgestattet.

Im Prinzip kann die Druckwaage vor und hinter der Messdrossel angeordnet sein. In Ruhestellung, das heißt solange das Stromregelventil nicht durchflossen wird, ist sie voll geöffnet. Die Einstellung des Durchflussstromes erfolgt durch eine Änderung der Messdrossel von außen.

Praktische Tipps zur richtigen Ventil-Auswahl

Bei Proportionalwegeventilen kann eine separate Druckwaage unter das Ventil gebaut werden. Bild: IHA
  • Bei der Auslegung müssen Sie beachten, dass die Druckdifferenz Δp wie zum Beispiel 10 bar eingehalten wird, da sonst ein Regelverhalten des Ventils nicht gewährleistet ist.

Beispiel für eine falsche Einstellung:

max. Lastdruckdruck                     pLast = 180 bar

max. Betriebsdruck                       pDBV = 185 bar (Δp ist zu klein, p mind.= 191 bar)

  • Beim Einsatz von Proportionalwegeventilen ist es möglich, eine separate Druckwaage unter das Ventil zu bauen. Dadurch erhält man ein Proportional-Stromregelventil.
  • Beim Zuschalten der Stromregelung ist mit einem Anfahrsprung zu rechnen. Gestalten Sie Ihre Schaltung so, dass dieser Effekt nicht auftreten kann. Hierfür ist es Stromregelventile, die mit einer externen Zuhaltung ausgestattet sind. Mehr Informationen zu diesem Thema finden Sie in den Schulungen der IHA Dresden.

Energieverlust an Stromventilen

Wärmetechnisch verhalten sich Stromregelventile wie Drosselventile. Das heißt, dass der nicht über das Ventil fließende Volumenstrom beim Einsatz einer Konstantpumpe über das DBV in den Tank gefördert wird. Die Drucksituation wird an einem Beispiel deutlich: Hier zeigen sich Energieverluste, die beim Einsatz von Stromregelventilen mit Konstantpumpen auftreten.

Berechnungen, Bild: IHA
Bei diesen Beispielen werden die Energieverluste deutlich. Bild: IHA

Fazit

Stromventile sollten immer sparsam eingesetzt werden. Es gibt energiewirtschaftlichere Steuerungen wie LS-geregelte Verstellpumpen oder Frequenzgeregelte Konstantpumpen die wesentlich bessere Wirkungsgrade haben. hei