Das Proportionalventil: Funktion und Anwendung.

Genauso wie andere Ventile, regelt ein Proportionalventil die Menge und Richtung der Flüssigkeit oder des durchströmenden Gases in einer Leitung. Das Besondere ist allerdings, dass die Auslassmenge direkt proportional zur Eingangsmenge gesteuert werden kann. Diese Art von Ventilen finden vor allem in der Fluidtechnik, also in der Pneumatik und Hydraulik vielfältige Einsatzbereiche: Prozess- und Präzisionsinstrumente, Druck- und Durchflussregelungen, Positionier-Systeme, Dosier-Systeme, Medizintechnik, Industrieanwendungen und Industrieautomation.

Anders als „normale“ Ventile, die lediglich geöffnet oder geschlossen werden, können Prop Ventile mit einem veränderbaren Ansteuerungswert am Eingang, den Volumenstrom am Ausgang proportional zum Eingangswert erhöhen oder verringern. Bei einem durch elektrischen Strom angesteuerten Ventil bedeutet dies, dass eine große Spannung am Ventileingang für einen großen Durchfluss des Gases oder der Flüssigkeit am Ventilausgang sorgt und eine kleinere Spannung für einen kleineren Durchfluss. Da diese Ventilart stetig variabel in Ihrer Durchflussmenge ist, nennt man sie unter anderem auch „Stetigventile“.

Proportionalventile kommen also dann zum Einsatz, wenn ein regelbarer Volumenstrom für die Funktion des Apparates erforderlich ist, sprich, die Regelung des Ventils muss anpassbar sein. Mit der besonderen Funktionsweise ist diese Art von Ventilen in diversen Anwendungen ein wichtiges Bauteil für die Regelung von z. B. der Beschichtungsdicke bei der Reifenherstellung, bei Werkzeugmaschinen, Wassermengenzufuhr bei Kehrfahrzeugen, Gasdruck beim Laserschneiden oder CO2 Menge bei endoskopischen Operationen.

Ansteuerung von Proportionalventilen.

Ventile dieser Art werden auf unterschiedliche Weisen angesteuert:

• Elektromagnetisch über einen Proportionalmagneten (proportional Magnetventil)
• Elektromotorisch mit einem Schrittmotor
• Mediumgesteuert mit Hydraulikflüssigkeit Auch in der Pneumatik gibt es Proportionalventile - hier regelt dann das Ventil die Menge der Druckluft – eine pneumatische Ansteuerung der Ventile ist allerdings nicht üblich.

Arten, Varianten und Aufbau

Am verbreitetsten ist die Ansteuerung von einem Proportionalventil mit elektrischem Strom. Sie werden aus diesem Grund dann auch oft Stromventil genannt. Proportional-Wegeventile und Proportional-Druckventile sowie motorgesteuerte Proportionalventile sind weitere Varianten.

Das Proportional-Stromventil

Auch als Drosselventil oder Proportional Magnetventil bekannt, haben Sie zwei Anschlüsse. Ein Eingang und ein Ausgang für die durchzulassende Flüssigkeit, die über einen teller-, kegel- oder kolbenförmigen Absperrkörper in der Durchflussmenge gesteuert wird. Dieser Absperrkörper ist mit eine Federvorrichtung verbunden, die dafür sorgt, dass in der neutralen Position der Durchlass blockiert ist. Erst wenn der Proportionalmagnet durch elektrischen Strom aktiviert wird, kann die Feder proportional zur Stromstärke zurückgezogen und der Absperrkörper lässt die nötige Menge des Fluids hindurch.

Das Proportional-Wegeventil

Proportional-Wegeventile gibt es mit 2 oder mehr Anschlüssen. Innerhalb eines Steuerungssystems erfüllen proportionale Wegeventile unterschiedliche Aufgaben. Beim Proportional-Wegeventil unterscheidet man unter anderem die Art der Betätigung. So gibt es Wegeventile die per Hand, über ein hydraulisches System, durch Elektromagnetik oder durch Elektrohydraulik betrieben werden. Auch in der Steuerungsart hat man die Wahl zwischen direktgesteuerten oder vorgesteuerten Ventilen und kann hier nochmals zwischen Ventilen mit oder ohne integrierter Elektronik entscheiden. Wird auf kleinen Verkabelungsaufwand und einfachere Handhabung wert gelegt, bietet sich die Bauart mit integrierter Elektronik an, vor allem für geschlossene Kreisläufe.

Das Proportional-Druckventil

Auch wenn alle Druckregelventile proportional arbeiten, wird nur bei ganz bestimmten Bautypen von einem echten Proportional-Druckregelventil (Proportional Regelventil) gesprochen. Diese Bezeichnung wird nur für elektrisch angesteuerte Regler verwendet. Bei Proportional-Druckregelventilen wird der Eingangswert permanent mit dem Ausgangswert abgeglichen. Tritt hier eine Abweichung außerhalb der Normwerte auf, wird diese Abweichung vom Ventil ausgeglichen.

Das motorgesteuerte Proportionalventil

Bei einem motorgesteuertem Proportionalventil – oder elektromotorischem Proportionalventil – sorgt ein Schrittmotor für die richtige Funktionsweise. Ein Motor verschiebt dabei den Absperrkörper im Ventil. Motorgesteuerte Proportionalventile benötigen nur eine sehr geringe Spannung, da für das Halten der Ausgangsposition des Absperrkörpers, anders als bei magnetgesteuerten Ventilen, kaum elektrische Spannung nötig ist. In der Stellperiode ist der Motor des Absperrkörpers dann auf die höhere Spannung angewiesen.

Vorteile und Nachteile von Proportionalventilen

Je nach Einsatzbereich eignen sich Proportionalventile besser oder schlechter als andere Ventilarten. So sind zum Beispiel bei der Regelung von Geschwindigkeiten, Kraft oder Lage sicherlich Servoventile die passendere Lösung, bei der Volumenstromregelung haben Proportionalventile die Nase vorn. Servoventile sind jedoch ungleich empfindlicher in Bezug auf Verunreinigungen, bzw. Schmutzeinwirkung und zudem noch weitaus teurer in der Anschaffung. Proportionalventile offenbaren Ihre Vorzüge besonders als Stellglied bei aufeinanderfolgenden Steuerprozessen (zum Beispiel bei einer pneumatischen Schaltung als Druckregelventil in der Pneumatik). Zu den weiteren Vorteilen von Proportionalventilen zählen:

• Hohe Wiederholungsgenauigkeit
• Große Ansprechempfindlichkeit
• Steifigkeit in der Bauart
• kleine Hysterese (verzögerte Wirkungsentfaltung, bzw. Wirkungsänderung am Ausgang nach der Änderung der Kraft am Eingang).

BIBUS Proportionalventile

Insbesondere die premium Proportionalventilen von BIBUS zeichnen sich aus durch

• Sehr lange Lebensdauer
• Kompakte Abmessungen
• Kurze Schaltzeiten
• Hohe Frequenzen möglich sowie PFM / PWM Steuerung
• Unempfindlich gegenüber Erschütterungen
• Geringe Leistungsaufnahme
• Hohe Präzision, Reproduzierbarkeit und Flexibilität

Bei der Herstellung von unseren Proportionalventilen achten wir auf hochwertigste Materialien, damit Installation, Inbetriebnahme und Wartung einfach und ausfallarm ablaufen. Ventilkörper, Ventilflansche werden aus Aluminium gefertigt und Dichtungen aus haltbarem NBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, bzw. Nitrilkautschuk, leitet sich von der englischen Bezeichnung Nitrile Butadiene Rubber ab).

Wie finde ich das passende Ventil für eine Anwendung in Pneumatik oder Hydraulik?

Eines vorweg: Bei BIBUS finden Sie immer das passende Ventil. Sicher ist es nicht unbedingt einfach bei der großen Auswahl von Ventilen genau das richtige zu finden.

Deswegen stehen wir Ihnen zur unseren Beratungszeiten – und bei Bedarf auch darüber hinaus – mit Rat und Tat zu Seite. Abmessungen, Druckbereiche, Schutzklassen oder Durchflussleistungen: unsere Produktmanager verfügen über umfassendes Produkt- und Technologie-Know-how, damit Sie so schnell wie möglich das perfekte Ventil bekommen.

Nehmen Sie noch heute Kontakt mit uns auf. Wir freuen uns darauf Sie Beraten zu dürfen.

Tel. +49 731 20 76 90
Fax +49 731 20 76 96 20
E-mail: info@bibus.de