Geschwindigkeitsventil

Ein Geschwindigkeitsventil spielt in der Hydraulik eine zentrale Rolle, wenn Bewegungen von Zylindern und Motoren präzise, reproduzierbar und energieeffizient ablaufen sollen. In Werkzeugen und Anbaugeräten für den Rückbau und die Felsbearbeitung – etwa Betonzangen oder Stein- und Betonspaltgeräte im Überblick – bestimmt es maßgeblich die Vorschub- und Schließgeschwindigkeit. In Verbindung mit Hydraulikaggregaten für präzise Taktzeiten und den im Einsatz üblichen Steuerblöcken ermöglicht ein passendes Geschwindigkeitsventil kurze Taktzeiten, kontrollierte Lastbewegungen und ein feinfühliges Anfahren des Werkstoffs, ohne dabei werblich verstanden werden zu wollen.

Definition: Was versteht man unter Geschwindigkeitsventil

Unter einem Geschwindigkeitsventil versteht man ein hydraulisches Ventil, das den Volumenstrom zu einem Aktor gezielt beeinflusst und damit dessen Geschwindigkeit steuert. Es handelt sich dabei je nach Ausführung um Drosselventile, stromkompensierte Durchflussregler, Drosselrückschlagventile, proportionale Durchflussventile oder um Eilgang- beziehungsweise Regenerationsventile. Anders als Wegeventile, die primär die Richtung des Ölstroms schalten, regeln Geschwindigkeitsventile die Menge des Ölstroms und damit die Bewegungsdynamik. In Werkzeugen wie Betonzangen oder Stein- und Betonspaltgeräten wird damit die schnelle Anfahrphase vom eigentlichen Arbeitsvorschub mit höherer Kraft sauber getrennt.

Funktionsweise und hydraulische Grundlagen

Die Geschwindigkeit eines Hydraulikzylinders ergibt sich aus der Beziehung v = Q/A. Entscheidend sind somit der zugeführte Volumenstrom Q und die wirksame Kolbenfläche A. Ein Geschwindigkeitsventil beeinflusst Q und damit unmittelbar die Bewegung. Drosselnde Lösungen erzeugen einen definierten Druckabfall, der die Durchflussmenge begrenzt. Stromkompensierte Varianten halten den Volumenstrom auch bei schwankendem Systemdruck weitgehend konstant. Bei Regenerations- oder Eilgangschaltungen wird der Rücklauf vom Stangenraum auf den Kolbenraum geführt. Dadurch addieren sich Volumenströme, die Geschwindigkeit steigt deutlich, während die verfügbare Kraft in dieser Phase sinkt. In der Praxis erfolgt bei Erreichen eines bestimmten Druckniveaus die Umschaltung von Eilgang auf Kraftgang, um den eigentlichen Spalt- oder Quetschvorgang mit maximaler Kraft auszuführen.

Typen und Bauarten von Geschwindigkeitsventilen

Je nach Aufgabe, Lastfall und Aggregat unterscheiden sich Bauart und Regelcharakteristik:

• Drosselventil: Einfache, robuste Durchflussbegrenzung über verstellbare Blende. Kostengünstig, aber last- und viskositätsabhängig.
• Drosselrückschlagventil: Drossel in eine Richtung, freier Durchfluss in Gegenrichtung. Ideal für gesteuerte Senk- oder Schließbewegungen, schnelle Rückstellung.
• Stromkompensiertes Durchflussregelventil: Druckkompensiert, hält den Volumenstrom weitgehend konstant. Geeignet für gleichmäßige Vorschübe.
• Proportionales Durchflussventil: Elektrisch ansteuerbar, für feinfühlige, reproduzierbare Geschwindigkeitsprofile.
• Regenerations- bzw. Eilgangventil: Schaltet eine Regenerationsschaltung für schnellen Eilhub. In Verbindung mit Drucksignalen erfolgt die Umschaltung auf Kraftgang.
• Senkbrems- und Lasthaltefunktion (in Kombination): Begrenzen Absenkgeschwindigkeit bei hängenden Lasten und verhindern unkontrollierte Bewegungen.

Abgrenzung zu weiteren Ventilfunktionen

Geschwindigkeitsventile arbeiten oft mit Wegeventilen, Druckbegrenzungsventilen, Stromteilern oder Lasthalteventilen zusammen. Wegeventile wählen den Pfad, Druckventile sichern das System ab, Stromteiler teilen Volumenströme auf. Die Geschwindigkeitsregelung bleibt jedoch Aufgabe der Durchflussregelung beziehungsweise der Regenerationslogik.

Anwendung in Betonzangen und Stein- und Betonspaltgeräten

Bei Betonzangen ist ein schneller Eilgang zum Anfahren des Bauteils sinnvoll, gefolgt von einem fein regelbaren Arbeitsvorschub, um Risse kontrolliert zu initiieren und den Bruchverlauf zu steuern. Ein stromkompensiertes Geschwindigkeitsventil oder eine proportionale Lösung sorgt hier für ruhige, ruckfreie Bewegungen selbst bei wechselnden Gegenkräften. Bei Stein- und Betonspaltgeräten ermöglicht eine definierte Vorschubgeschwindigkeit des Spaltzylinders das reproduzierbare Aufweiten der Spaltfuge bei geringem Begleitschaden. In Kombination mit passenden Hydraulikaggregaten lässt sich so das Verhältnis aus Eilgangzeit und Arbeitszeit optimieren.

• Schnelles Anfahren mit Regenerationsschaltung, Umschaltung auf Kraftgang ab definiertem Druckniveau.
• Konstante Vorschubgeschwindigkeit trotz wechselnder Materialdichte und Bewehrungsanteile.
• Feinfühliges Dosieren der Schließbewegung zur Minimierung unerwünschter Abplatzungen.
• Geringere Wärmeentwicklung durch passende Dimensionierung und kurze, zielgerichtete Hübe.

Auch bei Kombischeren, Multi Cutters, Stahlscheren, Tankschneider sowie Steinspaltzylindern unterstützen Geschwindigkeitsventile die Balance aus zügigem Zyklus und kontrollierter Kraftentfaltung – insbesondere im Wechsel zwischen leerem Schließen und kraftintensivem Schneiden oder Spalten.

Auslegung, Dimensionierung und Auswahlkriterien

Die korrekte Dimensionierung orientiert sich an den hydraulischen Eckdaten und den Anforderungen der Anwendung. Wichtige Einflussgrößen sind Volumenstrom, Betriebsdruck, Zylinderflächenverhältnis, Ölviskosität sowie die thermischen Randbedingungen.

• Erforderliche Geschwindigkeit und Hublänge (Zykluszeit, Taktzahl).
• Verfügbarer Volumenstrom des Hydraulikaggregats und zulässiger Druckabfall über dem Ventil.
• Stabilität bei Lastschwankungen: Bedarf an stromkompensierter oder proportionaler Regelung.
• Rücklaufdrücke, Leckagepfade und Kavitationstendenz bei hohen Geschwindigkeiten.
• Ölqualität, Filtration, Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzung.
• Umgebungseinflüsse: Temperaturbereich, Staub, Feuchtigkeit, Vibrationen.

1. Zielgeschwindigkeit festlegen und Volumenstrom berechnen (Q = v × A).
2. Ventilgröße anhand des erforderlichen kv-Werts beziehungsweise Durchflusskapazität auswählen.
3. Zulässige Druckdifferenz und Wärmebilanz prüfen; gegebenenfalls größere Nennweite wählen.
4. Bei wechselnden Lasten stromkompensierte oder proportionale Variante vorsehen.
5. Umschaltkriterien für Eilgang/Kraftgang definieren (Druckschwelle, Positionssignal).
6. Erprobung unter realen Lastfällen, Feinjustage der Drossel und Dokumentation der Einstellungen.

Kurzes Rechenbeispiel

Ein Zylinder mit 80 mm Kolbendurchmesser hat eine wirksame Kolbenfläche von rund 50 cm². Für einen Vorschub von 30 mm/s ergibt sich ein Volumenstrom von etwa 9 l/min auf der Kolbenseite. Soll die gleiche Achse im Eilgang 100 mm/s erreichen, sind ungefähr 30 l/min erforderlich. Das Geschwindigkeitsventil und die Leitungen müssen diesen Durchfluss mit vertretbarem Druckabfall bereitstellen, ohne Kavitation im Rücklauf zu provozieren.

Schaltbeispiele und Praxislösungen

In der Praxis haben sich einige Standardschaltungen bewährt, die auch in den Einsatzbereichen der Darda GmbH vorkommen:

• Eilgangschaltung (Regeneration): Rücklauf vom Stangenraum auf die Kolbenseite, schnelles Anfahren mit reduzierter Kraft; Umschaltung auf Kraftgang bei Erreichen einer Druckschwelle.
• Drosselrückschlag gesteuerter Vorschub: Geregelt drosseln in Arbeitsrichtung, freier Rückfluss beim Öffnen der Zange oder beim Rückhub des Spaltzylinders.
• Absenk- und Senkbremsfunktion: Bei hängenden Lasten oder vertikalen Bewegungen verhindert die Kombination aus Geschwindigkeits- und Lasthalteventil ein unkontrolliertes Nachlaufen.
• Zweistufenbetrieb am Hydraulikaggregat: Umschaltung zwischen hohem Volumenstrom bei niedrigem Druck (Eilgang) und niedrigem Volumenstrom bei hohem Druck (Arbeitsgang).

Einfluss auf Produktivität, Verschleiß und Sicherheit

Richtig ausgelegte Geschwindigkeitsventile verkürzen Taktzeiten und erhöhen die Prozesssicherheit. Übermäßige Drosselung erzeugt jedoch Wärme, kann das Öl schneller altern lassen und Dichtungen belasten. Ein ausgewogenes Verhältnis von Durchflussquerschnitt, Leitungsdimension und Druckbegrenzung ist daher entscheidend. Sicherheitstechnisch sind definierte Geschwindigkeiten bei Annäherung an das Werkstück wichtig, um unkontrollierte Bewegungen zu vermeiden – gerade bei Arbeiten im Betonabbruch und Spezialrückbau: Einsatzbeispiele, in der Entkernung oder im Tunnelbau.

Fehlerbilder und Diagnose

Typische Symptome einer fehlerhaften Geschwindigkeitsregelung sind ruckartige Bewegungen, schwankende Vorschübe, überhöhte Öltemperaturen oder Kavitation (pfeifende Geräusche, schäumender Rücklauf). Ursachen liegen oft in Verschmutzung, fehlerhaften Einstellungen, verschlissenen Dichtsystemen oder unpassender Viskosität. Abhilfe bieten saubere Filtration, Überprüfung der Druck- und Durchflusswerte, Einmessen der Umschaltpunkte für Eilgang/Kraftgang sowie eine stufenweise Anpassung der Drossel.

Wartung, Einstellung und Betrieb

Für einen stabilen Betrieb sollten Einstellungen dokumentiert, Sicherungsmuttern korrekt angezogen und Verstellbereiche gegen unbeabsichtigte Änderungen gesichert werden. Bei saisonalen Temperaturunterschieden kann eine Anpassung der Viskosität und Feinjustierung sinnvoll sein. Regelmäßige Funktionsprüfungen – insbesondere der Umschaltlogik in Regenerationsschaltungen – sowie der Zustand von Filtern, Dichtungen und Leitungen tragen zur Lebensdauer der Komponenten bei. Hinweise zu Einstellarbeiten sollten generell und unter Beachtung der jeweiligen Betriebsanleitungen erfolgen.

Relevanz in den Einsatzbereichen

Im Betonabbruch und Spezialrückbau erlaubt ein geschwindigkeitsgeregelter Vorschub, Bewehrungen kontrolliert zu erfassen und Bauteile gezielt zu öffnen. In der Entkernung und beim Schneiden erleichtert ein ruhiger Schließvorschub die genaue Trennung, ohne angrenzende Strukturen unnötig zu belasten. Beim Felsabbruch und im Tunnelbau sind reproduzierbare Bewegungsprofile wichtig, um Schwingungen zu reduzieren und die Stabilität des Umfelds zu wahren. In der Natursteingewinnung unterstützt eine konstante Spaltbewegung das saubere Öffnen der natürlichen Klüfte. Bei Sondereinsätzen helfen definierte Geschwindigkeiten, unvorhersehbare Lastwechsel abzufangen und die Werkzeuge sicher zu führen.

Begriffliche Einordnung in der Praxis

Im deutschsprachigen Umfeld werden Geschwindigkeitsventile je nach Funktion auch als Durchflussregler, Drosselrückschlagventile, Eilgang- oder Regenerationsventile bezeichnet. In technischen Unterlagen ist die genaue Schaltsymbolik maßgeblich, da identische Begriffe in unterschiedlichen Kontexten verschieden interpretiert werden können. Für die Anwendung in Betonzangen, Stein- und Betonspaltgeräten und weiteren Werkzeugen der Darda GmbH ist entscheidend, ob eine konstante Vorschubregelung, eine Eilgangumschaltung oder eine Kombination aus beidem verlangt wird.