Check-Q-Meter

Een Sperr-Q-meter is een gestuurde, lekvrije terugslagklep voor hydraulische installaties, die de terugstroom vanuit een verbruiker onafhankelijk van de belasting regelt en tegelijkertijd fungeert als bescherming tegen leidingbreuk. Het regelt de uitstroom in functie van de toegevoerde stroomsnelheid aan de andere kant van de actuator, zodat hangende of trekkende lasten gecontroleerd en zonder vooruit te lopen kunnen worden verplaatst. In industriële en mobiele hydraulische systemen beschermt het cilinders en motoren tegen ongecontroleerde versnelling.

Werkingsprincipe en opbouw van de Sperr-Q-Meter

De Sperr-Q-Meter combineert twee hydraulische basisfuncties in één onderdeel: het lekvrije afsluiten van de terugstroom en de debietafhankelijke regeling van de uitstroom. Deze combinatie onderscheidt hem wezenlijk van eenvoudige terugslagkleppen, die slechts in één richting afsluiten en in de andere richting vrij doorlaten.

Pilotgestuurde regeling van de terugstroom

De kernfunctie van de Sperr-Q-meter bestaat erin de afvloeiende volumestroom van de verbruiker zodanig te regelen dat deze altijd in een gedefinieerde verhouding staat tot de toegevoerde volumestroom aan de andere kant. Bij cilinders gaat de hoofdzuiger in de doorstroomrichting open met een gering drukverlies. Aan de terugstroomzijde doseert de klep de opening zo nauwkeurig dat de beweging van de actuator niet door de belasting wordt versneld. Het regelproces verloopt pilotgestuurd: een stuurdeel en een pilotzuiger zorgen voor het ontgrendelen, terwijl een meeschuifklep het openingsgedrag aanpast aan de aanwezige stuurstroom.

Hoofdcomponenten en hun functie

Een afsluit-Q-meter bestaat uit meerdere functionele modules die samen het geregelde afsluit- en smooreffect bewerkstelligen:

• Behuizing: Bevat alle onderdelen en biedt de drukaansluitingen. Afhankelijk van de uitvoering zijn SAE-flenzen, subplaat-aansluitingen of cartridge-uitvoeringen verkrijgbaar.
• Hoofdkegel of hoofdzuiger: Zorgt in geopende toestand voor een vrije doorstroming en sluit bij het afsluiten lekvrij.
• Voorstuurdeel: genereert de pilootgestuurde ontgrendelingsdruk die de hoofdkegel omhoog brengt.
• Stuurschuif: Leidt de stuurdruk naar het stuurvlak van de hoofdzuiger om de opening gedoseerd in gang te zetten.
• Meeloopschuif: koppelt de terugstroomregeling aan de toevoerstroom en zorgt ervoor dat de klep evenredig met het toegevoerde volume opengaat.
• Stuurdemping: Voorkomt trillingen en zorgt voor een soepele, stabiele respons bij wisselende belastingsomstandigheden.

Belastingonafhankelijke snelheidsregeling

Het belangrijkste kenmerk van de Sperr-Q-Meter is de lastonafhankelijke beïnvloeding van de snelheid van de verbruiker. Zonder dit ventiel zou een trekkende last de cilinder of motor versnellen zodra de hydraulische weerstand in de terugstroomleiding onvoldoende is om de beweging af te remmen. De Sperr-Q-Meter voorkomt dit zogenaamde „voorlopen“ door de terugstroom slechts zo ver vrij te geven als de toevoer aan de andere kant toelaat.

Werking bij hydraulische cilinders

Bij cilinders werkt de Sperr-Q-Meter tussen de retourleiding en de tank of het omleidingspad. Bij het uitschuiven van de cilinder stroomt de drukolie via het ventiel in de zuigerruimte, terwijl het ventiel aan de ringruimtezijde de afvloeiende volumestroom regelt. Aangezien de werkzame oppervlakken aan de zuiger- en ringkamerzijde verschillend zijn, moet de klep de afvoercapaciteit aanpassen aan de oppervlakteverhouding van de cilinder. De sleepschuif neemt deze taak op zich door de stuurstroom van de tegenoverliggende zijde te gebruiken om de opening van de hoofdkegel proportioneel bij te stellen.

Werking bij hydromotoren

Bij hydromotoren waarborgt de blokkeerbare Q-meter het toerental bij wisselende belastingen. Als bijvoorbeeld de aansturing uitvalt of de voedingsdruk daalt, sluit de klep onmiddellijk en houdt de motor in zijn positie. Dit voorkomt dat de motor doorloopt wanneer de belasting trekkend wordt en de terugstroom ongeremd zou wegstromen. Typische toepassingen zijn lieren, rij- en zwenkaandrijvingen op mobiele machines, waarbij de belastingsdynamiek sterk fluctueert.

Leidingbreukbeveiliging als geïntegreerde beschermingsfunctie

Naast het regelen van de terugstroom fungeert de Sperr-Q-Meter als leidingbreukbeveiliging. Als er een leiding in het terugstroompad breekt, daalt de druk aan de verbruikerszijde plotseling. De klep detecteert dit drukverschil en sluit het terugstroomtraject af, zodat de last niet ongecontroleerd daalt of wegloopt. Deze beveiligingsfunctie is met name van belang bij hijswerktuigen en werkmachines, waar een leidingbreuk tot gevaren voor personen en materiaal kan leiden.

Aanvulling door een secundaire drukbegrenzingsklep

In sommige uitvoeringen, zoals de FB-variant van de Rexroth FD-serie, is bovendien een secundaire drukbegrenzingsklep geïntegreerd. Deze beschermt de verbruikerszijde tegen ontoelaatbare drukpieken die kunnen ontstaan door inwerkende externe krachten of traagheidsmomenten bij het sluiten. De instelbereiken voor dit ventiel liggen, afhankelijk van de bouwgrootte, bij 200, 300 of 400 bar.

Technische eigenschappen en bouwgroottes

De gangbare Q-meter-afsluitkleppen, zoals de Rexroth FD-serie, zijn geschikt voor een breed spectrum aan industriële en mobiele toepassingen. De bouwgroottes 12, 16, 25 en 32 komen overeen met de nominale diameters die vaak in hydraulische systemen worden gebruikt. De maximale werkdruk op de aansluitingen bedraagt 350 bar, de maximale volumestroom 560 l/min. De pilotgestuurde ontgrendeling vereist een stuurdruk die ligt tussen 20 en 50 bar.

Aansluitvarianten en uitvoeringen

Fabrikanten bieden verschillende uitvoeringen aan om de klep flexibel in bestaande circuits te kunnen integreren:

1. Cartridge-uitvoering (KA): als inschroefventiel voor inbouw in een blok, compact en ruimtebesparend.
2. SAE-flens zonder secundaire drukbegrenzingsklep (FA): Voor directe aansluiting op SAE-flenzen, zonder extra drukbegrenzingsklep.
3. SAE-flens met secundaire DBV (FB): Zoals FA, maar met geïntegreerde secundaire drukbegrenzingsklep voor extra bescherming.
4. Subplaat (PA): Voor montage op subplaten, zonder secundaire drukbegrenzingsklep.

Bedrijfsomstandigheden en vloeistofvereisten

Sperr-Q-Meter zijn ontworpen voor gebruik met minerale oliën volgens DIN 51524 (type HL en HLP). Sommige uitvoeringen zijn ook geschikt voor moeilijk ontvlambare vloeistoffen van de groep HFD-R. De bedrijfstemperatuur ligt tussen -20 en +80 °C, het toegestane viscositeitsbereik ligt tussen 10 en 800 mm²/s. Aangezien het om een pilotgestuurde precisieklep gaat, is de zuiverheid van de drukvloeistof van cruciaal belang. De fabrikanten eisen een olieverontreiniging volgens ISO 4406 in klasse 20/18/15 of beter.

Onderscheid met andere ventieltypes

Afsluitkleppen en terugslagkleppen behoren tot de basiscomponenten in hydraulische systemen, maar verschillen qua werking aanzienlijk van de afsluit-Q-meter.

Een eenvoudige terugslagklep blokkeert de terugstroom en gaat open door een stuurdruk. Deze houdt de belasting vast, maar heeft geen invloed op de bewegingssnelheid. De terugslag-Q-meter gaat nog een stap verder door de terugstroming actief te regelen en zo de beweging van de actuator te controleren. Pas deze combinatie van vasthouden en regelen maakt het geschikt voor toepassingen met hoge veiligheidseisen.

Typische toepassingsgebieden

Sperr-Q-Meters worden overal ingezet waar lasten gecontroleerd moeten worden bewogen en vastgehouden, zonder dat de bewegingssnelheid afhankelijk is van de last. Het toepassingsgebied reikt van mobiele werktuigen en hijstechniek tot stationaire industriële installaties.

Mobiele machines

In graafmachines, kraanarmen, wielladers en bosbouwmachines zorgen Sperr-Q-meters voor het gecontroleerd laten zakken van lasten. Met name bij gebruik op hefcilinders die grote hoogtes overbruggen, voorkomt de klep dat de cilinder ongecontroleerd samentrekt wanneer de toevoerdruk afneemt. Bij mobiele werkmachines houdt deze de toerental van hydromotoren stabiel, zelfs wanneer de last verandert.

Industriële hef- en transporttechniek

In de industriële transporttechniek zorgen Sperr-Q-Meters voor de positionering van hefplatforms, rollenbanen en spaninrichtingen. Kraaninstallaties gebruiken het ventiel om de daalbeweging van lasten te koppelen aan het ingestelde debiet van de pomp. Als een leiding breekt, sluit het ventiel en voorkomt het dat de aangekoppelde last zakt.

Persmachines en spuitgietmachines

Bij persen en spuitgietmachines waarborgen Sperr-Q-Meters de beweging van sluit- en uitwerpcilinders. De pilotgestuurde regeling zorgt ervoor dat de beweging ook bij hoge tegenkrachten gelijkmatig verloopt. De secundaire drukbegrenzingsklep beschermt daarbij de verbruikerszijde tegen drukstoten die bij plotseling sluiten kunnen optreden.

Onderhoud en inbedrijfstelling

Het onderhoud van een Sperr-Q-Meter richt zich op de slijtageonderdelen in het pilotgestuurde gedeelte en op de afdichtingselementen. Een correcte inbedrijfstelling waarborgt de werking en voorkomt schade door verkeerde aansturing.

Controle van de slijtageonderdelen

De slijtdelen van een Sperr-Q-meter omvatten de glijvlakken van de hoofdzuiger, de meeschuiver en de stuurzuiger, evenals de afdichtingen in het voorstuurdeel. Slijtageverschijnselen zoals groeven, putjes of verhoogde speling uiten zich in een onregelmatig regelgedrag, pulseren van de belasting of een haperende sluiting van de klep. Regelmatige inspectie en tijdige vervanging van de slijtageonderdelen voorkomen gevolgschade aan cilinders en motor.

Zuiverheid van de drukvloeistof

Aangezien de pilootgestuurde functie gevoelig reageert op verontreinigingen, is het van cruciaal belang dat de door de fabrikant voorgeschreven olereinheidsklasse wordt nageleefd. De smooropeningen in het voorstuurdeel zijn smal en zelfs kleine deeltjes kunnen de werking al beïnvloeden. De smoorinzetstukken zijn verkrijgbaar in verschillende maten om de regelkarakteristiek aan te passen aan de betreffende toepassing. Zo bedraagt de diameter, afhankelijk van de bouwgrootte, bijvoorbeeld 0,3 mm voor de maten 12 en 16, 0,4 mm voor maat 25 en 0,6 mm voor maat 32. Deze fijne doorsneden onderstrepen de noodzaak van een effectieve oliefiltratie.