Fragen Sie einen Ingenieur

Was ist die Funktion eines hydraulischen Bypass-Ventils?

Sie sind wichtige Mechanismen zur Steuerung des Flusses und des Drucks von Flüssigkeiten…

Von Sarah Jensen

Das Letzte, was Sie mitten in einer Überlandfahrt – oder einer Fahrt zum Markt in der Nähe – erleben möchten, ist ein Leck in der Bremsflüssigkeit. Zum Glück ist Ihr Fahrzeug mit einem hydraulischen Bypass-Ventil ausgestattet, das die Bremsflüssigkeit umleitet, wenn Sie den Druck in den vorderen Bremsen verlieren, so dass Sie sicher zum Stehen kommen können.

„Die vorderen Bremsen übernehmen den größten Teil der Bremsarbeit. Wenn also ein Leck in Ihrem Bremssystem zu einem Druckverlust führt, könnten Sie auch Ihre gesamte Bremskraft verlieren“, sagt Amos Winter, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter der Singapore University of Technology and Design-MIT International Design Center, der in diesem Sommer zur Fakultät für Maschinenbau stoßen wird. „Das hydraulische Bypass-Ventil in dem System, das die vorderen und hinteren Bremsen miteinander verbindet, leitet die Bremsflüssigkeit bei Druckverlust zu den hinteren Bremsen um, so dass man das Auto immer noch anhalten kann.“

Das Bypass-Ventil wird durch einen federbelasteten Mechanismus ausgelöst, der sich öffnet, wenn der Flüssigkeitsdruck zu hoch oder zu niedrig wird, sagt Winter. Solange der Druck auf der Einlass- und auf der Auslassseite der Feder gleich ist, bleibt der Schalter geschlossen. Wenn sich jedoch der Druck auf einer Seite zu stark aufbaut, wird die Feder zusammengedrückt, wodurch sich der Schalter öffnet.

Das Prinzip ist dasselbe wie bei einem Atemregler an einer Tauchflasche, sagt Winter. „Wenn man zum Atmen einsaugt, senkt man den Druck im Mundstück“, erklärt er. „Das wirkt auf eine Membran, die ein Ventil öffnet, damit Luft aus der Flasche in die Lunge strömen kann. Wenn du auspustest, schließt sich das Ventil und die Luft strömt ins Wasser.“

Umgehungsventile sind in jedem System, durch das Wasser oder Öl gepumpt wird, wichtig, um einen gleichmäßigen Druck aufrechtzuerhalten und das System in Betrieb zu halten. Vor allem Baumaschinen sind auf Bypass-Ventile angewiesen, um den Druckaufbau zu entlasten. „Wenn Sie einen Schaufellader bedienen“, erklärt Winter, „öffnen Sie ein Ventil, das Öl in den Arm pumpt, der ein Stück Beton anhebt. Wenn Sie fertig sind, schließen Sie das Ventil, aber die Pumpe läuft weiter und versucht, Flüssigkeit in ein geschlossenes Ventil zu pumpen.“ Da das Öl nirgendwo hinfließen kann, könnte ein zu hoher Druck entstehen, der zum Abwürgen des Motors – oder zu einer Explosion – führt. Doch bevor das passiert, öffnet sich das Bypass-Ventil, um den Druck abzulassen und das Öl zurück in den Vorratsbehälter der Pumpe zu leiten.

Ingenieurbereiche wie der Maschinen- und Flugzeugbau und die Strömungsdynamik nutzen die Bypass-Ventiltechnik ebenso wie Winters Forschungsschwerpunkte, Mobilitätshilfen für den Einsatz in rauer Umgebung und Unterwasser-Grabungstechniken. „Bypass-Ventile sind im Grunde dazu da, Druck abzulassen“, sagt er. „Hydraulische Systeme arbeiten mit 2.000 Pfund pro Quadratzoll, und man will nicht, dass so etwas explodiert.“

Danke an den 30-jährigen Matt Miller aus Derby, England, für diese Frage.

Posted: März 27, 2012