Wenn Menschen nach Informationen über das Wegeventil WE 5 für Rexroth suchen, möchten sie in der Regel verstehen, was dieses Ventil leistet, wie es funktioniert und ob es ihren Anforderungen entspricht. Die Bezeichnung WE 5 bezieht sich auf eine bestimmte Größenkategorie im Ventilsortiment von Rexroth, die Geschichte ist jedoch interessanter als nur ein Ventilmodell.
Was ist das Wegeventil WE 5?
Das ursprüngliche WE 5 von Rexroth war ein Wegeventil, das nach dem NG5-Größenstandard gebaut wurde. Diese Ventile steuerten den Hydraulikflüssigkeitsfluss in Systemen, die moderate Drücke und Durchflussraten erforderten. Der herkömmliche WE 5 konnte Drücke bis zu 250 bar und Durchflussraten zwischen 14 und 20 Litern pro Minute bewältigen. Dieses Leistungsniveau funktionierte viele Jahre lang gut für kleinere Hydrauliksysteme wie kompakte Maschinen und leichte Industrieanlagen.
Moderne Industrieanwendungen erfordern jedoch mehr Leistung und höhere Durchflussraten. Hier kommt der Weiterentwicklung des Wegeventils WE 5 eine besondere Bedeutung zu. Rexroth hat die 5X-Serie entwickelt, die die Modelle 5-.WE 10 umfasst. Diese neueren Ventile behalten die Designphilosophie des ursprünglichen WE 5 bei, sind jedoch auf die Größe NG10 skalierbar. Das Ergebnis ist ein Ventil, das bis zu 160 Liter pro Minute bei Drücken von bis zu 420 bar verarbeiten kann. Wenn Ingenieure heute nach einem Wegeventil WE 5 suchen, entscheiden sie sich oft für diese NG10-Modelle, weil sie den aktuellen Leistungsanforderungen entsprechen.
Die Wegeventilfamilie WE 5 folgt internationalen Standards wie ISO 4401-05 und NFPA D05. Diese Standardisierung bedeutet, dass die Ventile auf Standard-Unterplatten montiert werden können und ähnliche Ventile anderer Hersteller ersetzen können, ohne dass das gesamte System neu konstruiert werden muss.
Wie das Ventil im Inneren funktioniert
Der Grundaufbau eines Wegeventils WE 5 ist unkompliziert. Im Inneren des Ventilkörpers sitzt eine Schiebespule, die sich hin und her bewegt, um verschiedene Anschlüsse zu verbinden. Wenn die Spule ihre Position verschiebt, ändert sie, welche Anschlüsse miteinander verbunden sind. Beispielsweise könnte die Spule Anschluss P (Druck) mit Anschluss A verbinden, während sie Anschluss B mit Anschluss T (Tank) verbindet. Wenn sich die Spule in die andere Richtung bewegt, werden diese Verbindungen umgekehrt.
Was bewirkt, dass das Wegeventil WE 5 diese Spule bewegt? Die Antwort ist ein elektromagnetischer Magnet. Rexroth verwendet ein sogenanntes „nasses“ Magnetdesign. Der Magnet sitzt in der Hydraulikflüssigkeit und ist nicht von dieser abgedichtet. Das hört sich vielleicht riskant an, sorgt aber tatsächlich für eine bessere Kühlung und eine längere Lebensdauer. Die Hydraulikflüssigkeit leitet die Wärme von der Spule ab und ermöglicht so einen kontinuierlichen Betrieb des Magneten ohne Überhitzung.
Wenn Sie die Stromversorgung des Magnetventils ausschalten, drücken Federn im Ventil den Schieber zurück in seine Mittelposition. Unterschiedliche Federkonfigurationen erzeugen unterschiedliche Verhaltensweisen. Bei der Standardkonfiguration werden auf beiden Seiten Rückholfedern verwendet. Einige Versionen verwenden stärkere Federn, um die Ventilumschaltung schneller zu machen. Andere Versionen verzichten vollständig auf Federn für spezielle Anwendungen, bei denen die Spule in der Position bleiben soll, in die sie sich zuletzt bewegt hat.
Viele WE 5-Wegeventilmodelle verfügen über eine manuelle Übersteuerungsfunktion. Dabei handelt es sich um einen Druckknopf oben auf dem Ventil, mit dem jemand die Spule von Hand bewegen kann. Bei der Einrichtung oder Fehlerbehebung erweist sich diese manuelle Steuerung als sehr nützlich. Sie können das System testen, ohne Strom anzulegen.
Leistungsfähigkeit und -grenzen
Die modernen NG10-Varianten des Wegeventilsystems WE 5 überzeugen mit beeindruckenden Leistungswerten. Standardmodelle arbeiten mit einem Druck von 350 bar, Sonderausführungen sind für 420 bar ausgelegt. Die Durchflusskapazität erreicht 160 Liter pro Minute bei Gleichspannungsbetrieb oder 120 Liter pro Minute bei Wechselspannung nach Gleichrichtung.
Der Temperaturbereich reicht von minus 30 Grad Celsius bis plus 80 Grad Celsius. Das Ventil funktioniert mit Hydraulikflüssigkeiten, die von sehr dünn (2,8 Millimeter im Quadrat pro Sekunde) bis ziemlich dick (500 Millimeter im Quadrat pro Sekunde) reichen. Diese Flexibilität bedeutet, dass ein Ventildesign viele verschiedene Anwendungen abdeckt.
Eine hohe Leistung bringt jedoch einige Überlegungen mit sich. Wenn Flüssigkeit mit maximaler Geschwindigkeit durch das Ventil fließt, werden die auf den Schieber wirkenden hydraulischen Kräfte erheblich. Diese Kräfte können zu Instabilität oder Vibrationen führen. Um dies zu bewältigen, bietet Rexroth Drosselpatronen zum Einbau in die Anschlüsse an. Diese Patronen drosseln den Durchfluss leicht, was dynamische Kräfte reduziert und den Betrieb reibungsloser macht. Der Kompromiss ist ein höherer Druckabfall am Ventil, aber die verbesserte Stabilität lohnt sich normalerweise.
Ein weiteres Merkmal der Bauart des Wegeventils WE 5 ist die interne Leckage. Bei allen Schieberventilen tritt etwas Flüssigkeit an der Spule vorbei aus, da die Spule Spiel benötigt, um sich frei bewegen zu können. Diese Leckage nimmt mit der Abnutzung des Ventils über Tausende von Zyklen hinweg allmählich zu. Für Anwendungen, bei denen es darum geht, Lasten über einen längeren Zeitraum in Position zu halten, bietet das Wegeventil WE 5 allein möglicherweise nicht genügend Haltekraft. Das Hinzufügen externer Rückschlagventile oder die Wahl einer Spulenkonfiguration mit geschlossener Mitte hilft, dieses Problem zu lösen.
Elektrische Steuerung und Reaktionszeit
Die elektrische Seite des Wegeventils WE 5 wird mit industrieüblichen Spannungen betrieben. Gleichstromversionen akzeptieren 12, 24, 110 oder 220 Volt, wobei 24 Volt am gebräuchlichsten ist. AC-Versionen benötigen einen Gleichrichteranschluss, um Wechselstrom in den vom Magnetventil benötigten Gleichstrom umzuwandeln.
Der Stromverbrauch liegt je nach Modell zwischen 17 und 38 Watt. Die Ventile sind für eine Einschaltdauer von 100 Prozent ausgelegt, was bedeutet, dass sie ohne Beschädigung kontinuierlich unter Spannung bleiben können. Diese kontinuierliche Bewertung ist wichtig, da viele Hydrauliksysteme über längere Zeiträume ihre Position halten.
Die Reaktionszeit variiert aufgrund mehrerer Faktoren. Standardmagnete benötigen zwischen 65 und 150 Millisekunden zum Einschalten und zwischen 48 und 104 Millisekunden zum Ausschalten. Diese Zeiten mögen schnell erscheinen, aber einige Anwendungen erfordern eine noch schnellere Reaktion. Rexroth bietet Pulsweitenmodulationsmodule an, die die Schaltzeit halbieren. Diese PWM-Kartuschen pulsieren die Magnetspannung schnell und in einem kontrollierten Muster, was die Spulenbewegung beschleunigt.
Eine weitere PWM-Option reduziert den Energieverbrauch, anstatt die Geschwindigkeit zu verbessern. Diese Energiereduzierungspatrone senkt die Spulentemperatur um mindestens 30 Grad Celsius. Eine niedrigere Temperatur verlängert die Lebensdauer des Ventils in heißen Umgebungen oder Hochleistungsanwendungen. Ingenieure müssen zwischen der Optimierung der Geschwindigkeit oder der Optimierung des Wärmemanagements wählen. Das Wegeventilsystem WE 5 bietet Optionen für beide Prioritäten.
Wenn der Magnet abschaltet, erzeugt das kollabierende Magnetfeld eine Spannungsspitze. Diese Spitze kann empfindliche Elektronik beschädigen, die an dasselbe Netzteil angeschlossen ist. Standard-K4-Magnetspulen erfordern externe Unterdrückungsdioden, um diese Spannung unter 500 Volt zu halten. Die Magnetversion K72L verfügt über einen integrierten Schutz, der die Verkabelung vereinfacht und die Einhaltung elektrischer Sicherheitsstandards gewährleistet.
Auswahl der richtigen Spool-Konfiguration
Der Schieber im Inneren eines Wegeventils WE 5 bestimmt, was das Ventil in jeder Position tut. Am gebräuchlichsten sind Vierwege-Spulen mit drei Positionen. Diese Spulen haben vier Anschlüsse (P, T, A, B) und drei verschiedene Positionen (links, Mitte, rechts).
Besonders wichtig ist das Mittellagenverhalten. Ein „E“-Kolben verschließt in Mittelstellung alle vier Anschlüsse. Dadurch entsteht ein geschlossenes Zentrum, das die Last an Ort und Stelle fixiert und Druck an der Pumpe aufbaut. Die E-Konfiguration bietet maximale Lasthaltung, erfordert jedoch ein Überdruckventil, um die Pumpe vor Überdruck zu schützen.
Ein „H“-Kolben schließt die Anschlüsse P, A und B, während er T in Mittelstellung verbindet. Dadurch wird die Pumpe zum Tank entlastet und die Energieverschwendung verringert, wenn das Ventil zentriert ist. Die Ladung bleibt verriegelt, da A und B geschlossen sind, die Haltekraft ist jedoch nicht so stark wie bei einer E-Spule.
Eine „J“-Spule schließt P und verbindet gleichzeitig A, B und T in der Mittelposition. Dadurch kann die Ladung frei schwimmen und die Wärmeausdehnung kann zum Tank entweichen. Die J-Konfiguration ist nützlich für Systeme, die sich leicht in die neutrale Position bewegen müssen oder um einen Druckaufbau aufgrund von Temperaturänderungen zu verhindern.
Die Wahl des falschen Spulentyps führt zu Problemen. Beispielsweise könnte die Verwendung einer H-Spule bei einer vertikalen Hubanwendung dazu führen, dass die Last aufgrund interner Leckagen langsam nach unten driftet. Eine E-Spule würde besser halten. Andererseits würde die Verwendung einer E-Spule auf einer horizontalen Achse, die sich frei bewegen muss, dazu führen, dass sich das System steif anfühlt und Energie verschwendet wird. Das Verständnis Ihrer Anwendung hilft Ihnen bei der Auswahl der richtigen Konfiguration des Wegeventils WE 5.
Überlegungen zur Installation und Wartung
Bei der Installation eines Wegeventils WE 5 müssen einige wichtige Punkte beachtet werden. Das Ventil wird auf einer Unterplatte montiert, die den ISO 4401-05-Standards entsprechen muss. Rexroth-Anschlussplatten haben spezifische Teilenummern und müssen separat bestellt werden. Stellen Sie vor der Installation des Ventils sicher, dass die Unterplatte sauber und ordnungsgemäß am Verteiler oder Block installiert ist.
Für den elektrischen Anschluss werden Standardsteckverbinder nach DIN EN 175301-803 verwendet. Der Stecker kann um 90 Grad gedreht werden, um unterschiedlichen Anforderungen an die Kabelführung gerecht zu werden. Einige Steckverbinder verfügen über eingebaute Gleichrichter für den Wechselstrombetrieb, während andere über LED-Anzeigen zur visuellen Bestätigung des Magnetzustands verfügen.
Die Sauberkeit der Flüssigkeiten ist wichtiger, als den meisten Menschen bewusst ist. Die Spaltmaße im Wegeventil WE 5 betragen nur wenige Mikrometer. Schmutzpartikel können die Spule verstopfen und dazu führen, dass das Ventil klemmt oder sich nicht verschiebt. Eine Filtration auf 25 Mikrometer oder feiner wird dringend empfohlen. Regelmäßige Filterwartung verhindert die meisten Ventilprobleme.
Das Ventil funktioniert mit Hydraulikölen auf Mineralbasis und verschiedenen Arten biologisch abbaubarer Flüssigkeiten. Dichtungsmaterialien gibt es in NBR (Nitril) für Standardöle oder FKM (Viton) für synthetische Flüssigkeiten und hohe Temperaturen. Stellen Sie sicher, dass das Dichtungsmaterial zur Flüssigkeit in Ihrem System passt.
Die Wartung ist relativ einfach. Die Magnetspulen sind austauschbar, ohne dass das Ventil aus dem System entfernt werden muss. Überprüfen Sie den Spulenwiderstand regelmäßig, um eine Verschlechterung zu erkennen, bevor ein Fehler auftritt. Wenn das Ventil langsam reagiert oder sich nicht bewegt, ist die wahrscheinlichste Ursache eine Kontamination. Durch Spülen des Systems und Ersetzen der Filter lässt sich das Problem normalerweise lösen. Verschlissene interne Komponenten können durch Original-Rexroth-Ersatzteile ersetzt werden, die in der Regel zehn Jahre nach der Produktion verfügbar sind.
Die Kaufentscheidung treffen
Wenn Sie sich für den Kauf eines Wegeventils WE 5 oder seines modernen NG10-Äquivalents entscheiden, beeinflussen mehrere Faktoren die Wahl. Überprüfen Sie zunächst Ihre Durchfluss- und Druckanforderungen. Wenn Sie bei mäßigem Druck weniger als 20 Liter pro Minute benötigen, könnte eine herkömmliche NG5-Größe ausreichen. Für höhere Leistung sind die NG10-Modelle der 5X-Serie der aktuelle Standard.
Berücksichtigen Sie zweitens die in Ihrer Einrichtung verfügbare elektrische Spannung. Die 24-Volt-Gleichstromversion wird am häufigsten in der Industrieautomation eingesetzt, während 110- oder 220-Volt-Optionen für verschiedene Regionen und Anwendungen geeignet sind.
Drittens prüfen Sie, ob Sie spezielle Funktionen wie schnelles Schalten, Energiereduzierung oder Positionsüberwachung benötigen. Diese Optionen erhöhen die Kosten, bieten aber bei anspruchsvollen Anwendungen echte Vorteile.
Der Preis variiert je nach Spezifikationen und Anbieter erheblich. Autorisierte Händler und Industrielieferanten führen diese Ventile, oft mit technischem Support, der bei der Auswahl hilft. Bei Großeinkäufen gibt es in der Regel Mengenrabatte. Der offizielle Rexroth-Katalog bietet detaillierte Spezifikationen und Bestellcodes, um sicherzustellen, dass Sie genau das richtige Ventil erhalten.
Alternative Anbieter bieten kompatible Ventile zu günstigeren Preisen an, Kompatibilität und Zuverlässigkeit können jedoch variieren. Für kritische Anwendungen bieten Original-Rexroth-Ventile einen besseren langfristigen Wert durch konstante Leistung und Teileverfügbarkeit.
Praktische Anwendungen und Erfolgsfaktoren
Das Wegeventil WE 5 und seine Nachkommen finden in unzähligen Anwendungen ihren Platz. Spritzgießmaschinen steuern damit Formklammern und Auswerfer. Robotersysteme sind für eine präzise Bewegungssteuerung auf sie angewiesen. Gabelstapler sind für Lenk- und Hubfunktionen auf sie angewiesen. Metallumformpressen, Werkzeugmaschinen und Materialhandhabungsgeräte sind alle mit diesen Ventilen ausgestattet.
Der Erfolg einer WE 5-Wegeventilinstallation hängt von der Anpassung des Ventils an die Anwendungsanforderungen ab. Anwendungen mit hohem Durchfluss benötigen Drosselpatronen, um die Stabilität aufrechtzuerhalten. Umgebungen mit hohen Temperaturen profitieren von Magnetspulen zur Energiereduzierung. Lasthalteanwendungen erfordern Spulen mit geschlossener Mitte und möglicherweise externe Rückschlagventile.
Das elektrische System muss die richtige Spannung liefern und über einen Schutz gegen Spannungsspitzen verfügen. Bei der Auslegung des Hydrauliksystems sollten Druckverluste durch das Ventil berücksichtigt und eine ausreichende Filterung gewährleistet werden.
Regelmäßige Wartung verlängert die Lebensdauer des Ventils und verhindert unerwartete Ausfallzeiten. Einfache Verfahren wie die Überwachung des Filterzustands, die Prüfung auf externe Leckagen und das Testen der Magnetreaktion sorgen dafür, dass das System zuverlässig läuft.
Die Entwicklung vom ursprünglichen WE 5 zur modernen 5X-Serie zeigt, wie sich industrielle Hydraulikkomponenten weiterentwickeln, um den sich ändernden Anforderungen gerecht zu werden. Das Verständnis sowohl der Tradition als auch der aktuellen Fähigkeiten hilft Ingenieuren, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, welche Variante des Wegeventils WE 5 für ihre Anwendung am besten geeignet ist. Bei richtiger Auswahl, Installation und Wartung leisten diese Ventile jahrelang zuverlässigen Dienst in anspruchsvollen Industrieumgebungen.
