Hydraulikventile steuern drei Größen des Öls in einer Hydraulikanlage: Strömungsrichtung, Druck und Volumenstrom. Von ihnen hängt ab, ob ein Zylinder mit der richtigen Kraft und Geschwindigkeit ausfährt, ob das Schwenkwerk sanft abbremst und ob die Pumpe vor Überlastung geschützt ist.
In diesem Ratgeber stellen wir die Arten von Hydraulikventilen vor, die in Baggern, Radladern und Kranen eingesetzt werden, und erklären ihre Funktionsweise. Außerdem beschreiben wir typische Fehlerbilder und zeigen, wann sich eine Instandsetzung des Ventils lohnt und wann ein Austausch nötig ist.
Hydraulikventile in Baumaschinen
Die Hydraulikanlage einer Maschine besteht aus Pumpe, Steuerblock, Verbrauchern (Zylinder, Hydraulikmotoren) und einem ganzen Netz von Ventilen, die dafür sorgen, dass das Öl mit dem richtigen Druck dorthin gelangt, wo es gebraucht wird. In Baumaschinen arbeiten Ölhydraulikventile. Sie sind für Mineralöl oder biologisch abbaubares Öl, Drücke oft über 300 bar und Dauerbetrieb ausgelegt. Ventile für Wasser- oder Heizungsanlagen sind eine völlig andere Kategorie und eignen sich nicht als Ersatz.
Ein Ventil kann als eigenständige Einheit auf eine Anschlussplatte geschraubt werden (Plattenaufbau) oder als Einschraubventil (Cartridge-Ventil) in einen Block eingesetzt sein. Häufig ist es auch Teil einer größeren Baugruppe: eines Steuerblocks, eines Pumpenreglers oder des Ventilblocks eines Fahrmotors.
Arten von Hydraulikventilen – Einteilung nach Funktion
Hydraulikventile werden grundsätzlich nach ihrer Aufgabe im System eingeteilt. Man unterscheidet drei Gruppen:
- Wegeventile: Steuerblöcke bzw. Wegeventile, Absperrventile, Rückschlagventile und entsperrbare Rückschlagventile.
- Druckventile: Druckbegrenzungsventile (Sicherheits- und Überströmventile), Druckminderventile, Zuschaltventile und Senkbremsventile.
- Stromventile: Drosselventile, Stromregelventile und Stromteiler.
Die zweite Einteilung betrifft die Arbeitsweise. Schaltventile haben definierte Schaltstellungen, z. B. offen oder geschlossen. Stetigventile, also Proportional- und Servoventile, stellen Volumenstrom oder Druck stufenlos entsprechend dem Steuersignal ein.
Druckventile – Druckbegrenzungs-, Druckminder- und Zuschaltventile
Druckbegrenzungsventile unterteilt man in Sicherheitsventile und Überströmventile. Das Sicherheitsventil begrenzt den Systemdruck und schützt Pumpe, Leitungen und Verbraucher vor Zerstörung – deshalb muss jede Anlage mindestens eines haben. Das Überströmventil regelt den Druck in der Zulaufleitung: Ist zu viel Öl vorhanden, leitet es den Überschuss in den Tank ab. Solche Ventile werden auch als Ablass-, Entlastungs- oder Überdruckventile bezeichnet.
Das wichtigste Bauteil ist eine Feder, die einen Ventilkegel oder eine Kugel auf den Sitz drückt. Ihre Vorspannung, eingestellt über eine Stellschraube, bestimmt den Öffnungsdruck. Bei großen Volumenströmen kommen vorgesteuerte Ventile (mit Pilotventil) zum Einsatz, die stabiler arbeiten.
Im Bagger arbeitet meist ein Hauptdruckbegrenzungsventil am Steuerblock sowie Sekundärventile (Schockventile) an den einzelnen Sektionen, oft kombiniert mit Nachsaugventilen. Sie schützen den Zylinder z. B. dann, wenn der Löffel gegen ein Hindernis schlägt. Weitere Druckventile sind:
- Druckminderventil – senkt den Druck in einem bestimmten Kreis, z. B. im Vorsteuerkreis der Joysticks.
- Zuschaltventil (Folgeventil) – gibt den Durchfluss zum nächsten Verbraucher erst frei, wenn ein eingestellter Druck erreicht ist.
- Senkbremsventil – hält die Last, verhindert unkontrolliertes Absinken des Auslegers und das Durchgehen des Fahrmotors bei Bergabfahrt.
Rückschlagventile und entsperrbare Rückschlagventile
Ein Rückschlagventil lässt Öl in eine Richtung durch und sperrt den Rückfluss. Nach der Bauart unterscheidet man Kegel-, Kugel-, Membran- und Klappenrückschlagventile. Außerdem gibt es federbelastete und unbelastete Ausführungen.
Ein entsperrbares Rückschlagventil, einfach oder doppelt, arbeitet im Normalfall wie ein gewöhnliches Rückschlagventil. Wird Steuerdruck angelegt, öffnet es und erlaubt den Rückfluss. Es dient dazu, Abstützzylinder, Planierschild oder Ausleger in einer bestimmten Position zu halten. Ein undichter Sitz zeigt sich daran, dass der Zylinder unter Last langsam „absackt“.
Stromventile
Diese Ventile bestimmen die Ölmenge, die zum Verbraucher fließt, und damit dessen Bewegungsgeschwindigkeit. Ein Drosselventil verändert den Durchflussquerschnitt. Es ist einfach aufgebaut, doch die Geschwindigkeit des Verbrauchers ändert sich mit der Last. Ein Stromregelventil hat eine eingebaute Druckwaage und hält die Bewegungsgeschwindigkeit unabhängig von Störgrößen konstant. Stromregelventile werden in 2-Wege- und 3-Wege-Ausführungen (mit Überschussabfuhr) unterteilt.
Ein Stromteiler teilt den Ölstrom in einem festen Verhältnis auf zwei Zweige auf, z. B. damit zwei Zylinder synchron arbeiten.
Der Steuerblock – ein Wegeventil
Das Wegeventil leitet das Öl zu einem bestimmten Verbraucher und kann in Neutralstellung die Pumpe entlasten, indem es das Öl in den Tank zurückführt. Ohne Wegeventil gibt es keine Hydraulikanlage. Da es ununterbrochen arbeitet, gehört es zu den am stärksten beanspruchten Bauteilen. Die häufigsten Schäden sind ein verschlissener oder beschädigter Steuerschieber, ein durch Verschmutzung klemmender Schieber, undichte Dichtungen und gebrochene Zentrierfedern.
Nach der Bauart unterscheidet man Wegeventile in:
- Schieberventile – in Baumaschinen am weitesten verbreitet,
- Sitzventile – in geschlossener Stellung besonders dicht,
- Drehschieberventile.
Eine Bezeichnung wie 4/3 oder 2/2 gibt die Anzahl der Anschlüsse (Wege) und die Anzahl der Schaltstellungen an. Genauso werden Ventilsymbole in Hydraulikschaltplänen gelesen.
Ventilbetätigung und Funktionsweise des Magnetventils
Ventile können mechanisch (per Hebel, wie bei älteren Maschinen), hydraulisch (über Vorsteuerdruck vom Joystick) oder elektrisch betätigt werden. Beim Magnetventil erzeugt die bestromte Spule ein Magnetfeld, das den Anker und mit ihm den Schieber oder Ventilkegel bewegt. Wird der Strom abgeschaltet, drückt eine Feder das Ventil in die Ausgangsstellung zurück.
Bei Proportionalventilen regelt die Maschinensteuerung den Spulenstrom, und die Magnetkraft – also die Ventilöffnung – steigt proportional zu diesem Strom. So entstehen feinfühlige, ruckfreie Bewegungen. In neueren Konstruktionen findet man auch Ventile mit eigener Elektronik, die über einen Bus mit der Steuerung kommunizieren und Fehler melden.
Symptome eines defekten Hydraulikventils
- Kraftverlust bei einer Funktion oder in der gesamten Anlage – das Hauptdruckbegrenzungs- oder Sekundärventil ist undicht oder verstellt.
- Überhitzung des Öls – ein Ventil leitet ständig Öl in den Tank ab und wandelt Energie in Wärme um.
- Absinken von Ausleger oder Abstützungen unter Last – undichtes Senkbremsventil, entsperrbares Rückschlagventil oder undichter Steuerschieber.
- Ruckeln, Vibrationen, Pfeifen – flatternder Ventilkegel, verschlissene Feder, Luft im System.
- Funktion fällt komplett aus – defekte Spule, keine Spannungsversorgung oder klemmender Schieber.
Dieselben Symptome kann auch eine verschlissene Pumpe verursachen. Deshalb sollte man vor dem Ventiltausch ihren Zustand prüfen. Mehr dazu im Artikel Wie oft sollten Pumpen in Baggern gewartet werden.
Diagnose – so prüfen Sie ein Ventil
- Messen Sie den Druck mit einem Manometer an den Messanschlüssen und vergleichen Sie den Wert mit der Maschinendokumentation.
- Führen Sie einen Absenktest durch: Last anheben, Zylinderweg über eine bestimmte Zeit messen und Bauteile schrittweise ausschließen.
- Prüfen Sie die Temperatur der Ventilgehäuse. Ein deutlich wärmeres Ventil zeigt an, dass Öl hindurchströmt.
- Beim Magnetventil Spannung am Stecker und Widerstand der Spule prüfen.
- Nach dem Ausbau Schieber und Sitz begutachten: auf Riefen, Verschleißspuren und Metallspäne achten.
Erhöhen Sie die Einstellung des Druckbegrenzungsventils nicht „probeweise“. Höherer Druck überlastet Pumpe, Leitungen und Zylinder und beseitigt den eigentlichen Fehler nicht. Ein Beispiel für eine vollständige Systemdiagnose beschreiben wir in unserem Projektbericht zum Schreitbagger Menzi Muck A91.
Ventil reparieren oder austauschen?
Eine Instandsetzung lohnt sich, wenn das Ventil verschmutzt ist, beschädigte Dichtungen, eine gebrochene Feder oder einen leicht eingeschlagenen Kegelsitz hat, der sich einschleifen lässt. Ein Austausch ist nötig bei verschlissenem Schieber und Gehäuse (zu großes Spiel), gerissenem Gehäuse oder zerstörtem Sitz. Einschraubventile werden in der Regel komplett ersetzt. Im WIBAKO-Shop finden Sie neue und gebrauchte Komponenten, z. B. das Hydraulikventil Vickers CVU25UB29W25011 oder den Hydraulikmotor Hydromatik A6VE107 mit Ventilblock.
Nach der Reparatur muss ein Druckventil am Manometer eingestellt werden. Außerdem muss die Schadensursache beseitigt werden: Meist ist es verschmutztes Öl – daher Filter und Öl wechseln und bei Metallspänen die Anlage spülen.
WIBAKO übernimmt Diagnose und Service von Hydraulikanlagen sowie die Generalüberholung von Hydraulikpumpen und Hydraulikmotoren. Die Diagnose vor Ort berechnen wir nach Arbeitsstunden (230 PLN netto pro Mechaniker) und Anfahrt (3 PLN netto pro km, Hin- und Rückweg). Kontaktieren Sie uns und beschreiben Sie die Symptome – wir helfen Ihnen herauszufinden, ob das Ventil die Ursache ist.
Häufig gestellte Fragen
Welche Arten von Hydraulikventilen gibt es?
Nach ihrer Funktion werden sie in drei Gruppen eingeteilt. Die erste sind Wegeventile: Steuerblöcke, Absperr- und Rückschlagventile. Die zweite sind Druckventile: Druckbegrenzungs-, Druckminder-, Zuschalt- und Senkbremsventile. Die dritte sind Stromventile: Drosselventile, Stromregelventile und Stromteiler.
Wie funktioniert ein Druckbegrenzungsventil in der Hydraulik?
Eine Feder drückt einen Ventilkegel oder eine Kugel auf den Sitz. Übersteigt der Systemdruck den über die Federvorspannung eingestellten Wert, öffnet das Ventil und leitet das überschüssige Öl in den Tank ab. So schützt es Pumpe, Leitungen und Verbraucher vor Überlastung.
Warum sinkt der Baggerausleger nach dem Abstellen des Motors von selbst ab?
Häufigste Ursachen sind ein undichtes Senkbremsventil oder entsperrbares Rückschlagventil, ein verschlissener Steuerschieber oder verschlissene Kolbendichtungen im Zylinder. Ermittelt wird das mit einem Absenktest unter Last und dem schrittweisen Ausschließen einzelner Bauteile.
Wie prüft man ein Hydraulik-Magnetventil?
Prüfen Sie zuerst, ob bei aktivierter Funktion Spannung am Stecker anliegt. Messen Sie dann mit einem Multimeter den Spulenwiderstand und vergleichen Sie ihn mit den Herstellerangaben. Ist die Spule in Ordnung, schaltet das Ventil aber nicht, klemmt meist der Schieber – in der Regel wegen Verschmutzung im Öl.
Kann man ein Hydraulikventil reparieren oder muss es ausgetauscht werden?
Ein Ventil mit Verschmutzungen, beschädigten Dichtungen, gebrochener Feder oder leicht eingeschlagenem Sitz lässt sich meist instand setzen. Ein Austausch ist nötig, wenn Schieber und Gehäuse verschlissen sind, das Gehäuse gerissen oder der Sitz zerstört ist. Nach jeder Reparatur muss ein Druckventil am Manometer eingestellt werden.
