Was ist die Funktion von einem Senkbremsventil in der Hydraulik?

Senkbremsventile (auf Englisch: Overcenter Valve oder auch Counterbalance Valve) sind im Prinzip entsperrbare Rückschlagventile mit entsprechenden Drossel- und Dämpfungseinrichtungen. Diese Hydraulikventile regeln die Absenkgeschwindigkeit entsprechend des auf der Gegenseite des Verbrauchers zugeführten Volumenstromes. 

Senkbremsventile werden eingesetzt, wenn ziehende Lasten sicher gehalten und kontrolliert verfahren werden müssen. Dazu wird das Senkbremsventil auf einen höheren Druck als den vorgespannt, der der größten zulässigen Last entspricht.

Senkbremsventile werden oft als Sicherheitsventile eingesetzt, deshalb ist eine starre Verbindung zum Verbraucher (Hydrozylinder oder Hydromotor) notwendig. Zwischen Ventil und Verbraucher darf keine Schlauchleitung verwendet werden. 

Bei Hydraulikmotoren gilt es folgendes zu beachten: Durch die funktionsbedingte Leckage ist ein Halten der Last im Stillstand nicht möglich. In einem solchen Anwendungsfall ist eine zusätzliche Haltebremse einzusetzen. Diese wird beim Anfahren des Hydromotors hydraulisch gelüftet.

Typische Einsatzbereiche für Senkbremsventile sind z.B. Seilwinden, Hebebühnen, Krane u.s.w.

Hydraulikschaltbild eines Senkbremsventils:

Senkbremsventil einfachwirkend

Einfach wirkende Senkbremsventile sind nur für eine Aktionsrichtung eines Verbrauchers geeignet. Bei Hydraulikzylindern sind das zum Beispiel nur ziehende Lasten. Gleiches gilt bei Hydraulikmotoren, z.B. bei Seilwinden. Das Schaltbild zeigt ein einfach wirkendes Senkbremsventil für einen Hydraulikmotor (in Anschluss „A“ wirkend). Zusätzlich ist der Anschluss „C“ vorhanden. Hier wird der Lüftanschluss einer hydraulisch lüftbaren Lamellenbremse angeschlossen.

Senkbremsventil doppelt wirkend

Doppelt wirkende Senkbremsventile wirken bei Hydraulikmotoren in beide Drehrichtungen. Bei Hydraulikzylindern funktionieren doppeltwirkende Ventile sowohl bei ziehenden als auch bei drückenden Lasten. Das Schaltbild zeigt das doppelt wirkende Senkbremsventil für einen Hydraulikmotor. Hier ist ebenfalls zusätzlich der Bremsenlüftanschluss „C“ vorhanden.

Was bedeutet das Aufsteuerverhältnis bei einem Senkbremsventil?

Das Aufsteuerverhältnis gibt das Verhältnis zwischen Druckbegrenzungsfläche und Aufsteuerfläche an. Das Aufsteuerverhältnis ist also die Aufsteuerfläche geteilt durch die Druckbegrenzungsfläche.

Beispiel:  Ein Senkbremsventil hat ein Aufsteuerverhältnis von 4:1. Die Druckeinstellung des Ventils beträgt 210 bar, die Last beträgt 140 bar. Der benötigte Aufsteuerdruck beträgt dann (210bar – 140 bar)/4 = 17,5 bar.

Im allgemeinen bieten kleine Aufsteuerverhältnisse eine genauere und stabilere Bewegungssteuerung. Dies gilt insbesondere für „instabile“ Antriebe mit großen Lasten. Durch größere Aufsteuerverhältnisse wird der Wirkungsgrad in hydraulischen Antrieben verbessert (geringere Wärmeentwicklung). Nachteil: Das höhere Aufsteuerverhältnis kann negative Einflüsse auf Stabilität und Genauigkeit der Bewegungssteuerung bewirken.

Bei Hydraulikmotoren werden in der Regel Senkbremsventile mit etwas größerem Aufsteuerverhältnis eingesetzt. Wie bereits oben erwähnt, sollten bei Hydromotoren hydraulisch entsperrbare Feststellbremsen verwendet werden, um Lasten zu halten.

Wie kann man ein Senkbremsventil einstellen? 

Damit Senkbremsventile ordnungsgemäß funktionieren, müssen diese richtig eingestellt werden. Die Einstellung sollte mindestens das 1,3fache des erwarteten Lastdrucks betragen. Da es sich bei Senkbremsventilen um eine Sicherheitseinrichtung handelt, darf die Einstellung nur von geschultem Personal vorgenommen werden! Die richtige Justierung kann in der Hydraulikanlage durchgeführt werden und erfolgt in 6 Schritten:

1. Senkbremsventil auf Maximaldruck einstellen, dabei ist die Drehrichtung der Einstellschraube zu beachten (s. Herstellerangaben)
2. Anheben der Last mittels Hydrauliksystem um wenige Millimeter. Wird die Last zu weit angehoben besteht die Gefahr, dass sich der Monteur beim Einstellvorgang verletzt
3. Abschalten der Hydraulikanlage. Das Ventil darf beim Einstellvorgang nicht mit dem Steuerdruck beaufschlagt werden. Dann die Position des Hydraulikzylinders mit einem wasserfestem Stift o.ä. markieren
4. Vorläufige Einstellung des Senkbremsventils genau auf den Lastdruck. Dazu wird am Ventil ganz langsam die Druckeinstellung verringert (Drehrichtung beachten). Sobald sich die Kolbenstange des Zylinders bewegt, wird die Druckeinstellung wieder erhöht, bis die Last wieder stehen bleibt. Erfolgt das Verringern des Einstelldruckes zu schnell, senkt sich die Last beim Erreichen des Lastdrucks schlagartig ab. Das kann beim Einsatz von mehreren Zylindern die Mechanik beschädigen.
5. Die Druckeinstellung im Senkbremsventil steigt proportional mit der Federvorspannung (annähernd linearer Anstieg). Deshalb kann die Vorspannung bei der Einstellung auf den Lastdruck um ⅓ erhöht werden.
   Dies wird folgendermaßen durchgeführt:
   Zunächst muss gezählt werden, wie viele Umdrehungen das Ventil vorgespannt ist, um die Last gerade zu halten. Dabei ist zu beachten, dass die Last vorher gegen unbeabsichtigtes Absenken zu sichern ist.
   Anschließend das Ventil voll aufdrehen (Minimale Druckeinstellung) und dabei die Umdrehungen exakt zählen. Dann die Einstellschraube wieder um die vorher gezählten Umdrehungen eindrehen und 30% dazugeben, um die gewünschte Sicherheit vom 1,3-fachen des Lastdrucks zu erreichen. Beispiel: Die Anzahl der Umdrehungen bis zum Halten der Last beträgt 5 Umdrehungen. Um den 1,3-fachen Lastdruck zu erreichen beträgt die Anzahl der Umdrehungen dann 5 + 30% = 6,5 Umdrehungen 
6. Sichern der Einstellung: Zum Schluss ist die Sicherung der Einstellschraube gegen eine unberechtigte Verstellung zu sichern. Dies kann durch Verplombung oder mit Schraubensicherungslack erfolgen.

Was ist der Unterschied zwischen einem Senkbremsventil und einem Lasthalteventil?

Senkbremsventile werden auch als Senkbremshalteventile bezeichnet. In das Ventil ist ein Rückschlagventil integriert, welches die Lasthaltefunktion übernimmt.

Als reines Lasthalteventil, ohne bremsende Wirkung bei ziehenden Lasten, wird ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil eingesetzt. Dieses Rückschlagventil hat also eine rein haltende Funktion und wird in allen Bereichen der Hydraulik eingesetzt, wo eine Last gehalten werden muss. Die Entsperrfunktion wird dabei benötigt, um die Last abzusenken.

Hersteller von Senkbremsventilen

Es gibt eine Vielzahl von Anbietern für Senkbremsventile. Die Tabelle zeigt eine Auswahl einiger der bekanntesten Hersteller: