Proportionalventil

Ein Proportionalventil ist ein hydraulisches oder pneumatisches Stellventil, das den Durchfluss oder den Druck eines Mediums in Abhängigkeit von einem elektrischen Eingangssignal proportional regelt. Es dient als Zwischenstufe zwischen einfachen On/Off-Ventilen und hochpräzisen Servoventilen und wird in der Automatisierung häufig eingesetzt.

Aufbau und Funktionsprinzip: Im Ventilkörper befindet sich typischerweise eine Spindel oder ein Poppet, der von einer Proportionalspule (oder einem anderen elektrischen Antrieb) bewegt wird. Das Eingangssignal steuert die Verschiebung des Ventilelements, wodurch Öffnung und Fließweg variieren. Dadurch lässt sich der Durchfluss oder der Druck an einem Port stufenlos einstellen. In vielen Systemen kommt eine Rückführung zum Einsatz, um Abweichungen zu korrigieren (geschlossene Regelung).

Varianten: Proportionale Richtungsventile regeln den Fluss zwischen Ports, während proportionale Druckventile den Druck an einem Ausgang regulieren. Proportionale Ventile können offen oder geschlossen betrieben werden; bei der geschlossenen Regelung kommt häufig eine Sensorik zur Positions- oder Druckmessung und eine Regelstrategie (typisch PID) zum Einsatz.

Anwendungen: Steuerung von Zylinder-Geschwindigkeit und Kraft in Maschinen, Roboteranwendungen, Spritz- und Formpressen, Werkzeugmaschinen, sowie in pneumatischen Positionier- und Greiflösungen.

Vor- und Nachteile: Vorteile sind eine sanfte, kontinuierliche Regelung mit großem Dynamikbereich und guter Linearität bei geeigneter Auslegung. Nachteile sind höhere Komplexität und Kosten, temperaturabhängige Eigenschaften, Verschleiß, Leckage sowie Bedarf an sauberem Hydraulik-/Pneumatiköl und Signalkonditionierung.

Signaltechnik und Normen: Typische Eingangssignale sind 0–10 V oder 4–20 mA, zudem werden PWM- oder digitale Ansteuerungen verwendet. Hydraulische Proportionalventile fallen oft unter ISO- bzw. Kundenspezifikationen für Ventile (z. B. ISO 4401).