Für den Einsatz in Regelungen konzipierte Gruppe von Stetigventilen, bei denen ein stetiges Eingangssignal ein proportionales hervorruft. Man unterscheidet zwischen mechanisch-hydraulischem Servoventil (Kopierventil) und elektrohydraulischem Servoventil: Mit hoher Präzision hergestelltes Ventil mit einem elektro-mechanischen Umformer (z. B. Torquemotor) als Eingangsstufe, der einen sehr schwachen Steuerstrom in einen Weg umformt, der vom hydraulischen Steuerteil übernommen wird. Man unterscheidet zwischen einstufigen und zwei- bzw. dreistufigen Servoventilen.
- Bei einstufigen Servoventilen wirkt die elektrische Eingangsstufe (Torquemotor, Tauchspule) direkt auf den hydraulischen Steuerkolben (Bild S 49). Beide arbeiten in einer Steuerkette, d. h. ohne Rückführung, so dass Störeinflüsse nicht berücksichtigt werden. Sie werden bis ca. 20 l/min Volumenstrom eingesetzt.
- Die meist benutzten zweistufigen Servoventile verfügen über eine Vorsteuerstufe, bestehend aus dem elektromechanischen Umformer (meist ein Torquemotor) und einer hydraulischen Verstärkerstufe (meist einem Düsen-Prallplatten-System), die den Kolben der Hauptsteuerstufe proportional dem Eingangssignal verstellt (Bild S 50). Zur Lagerückführung wird gewöhnlich eine Rückführfeder benutzt.
- Für Volumenströme über 150 bis 200 l/min. werden dreistufige Servoventile eingesetzt, bei denen die 3. (Hauptsteuer-)Stufe durch ein zweistufiges Servoventil vorgesteuert wird (Bild S 51). Hiermit werden Gesamtverstärkungen bis zum 108-fachen erreicht.
Das Servoventil bestimmt mit seinen Qualitäten weitgehend das Verhalten eines Antriebes. Das gilt vor allem für dessen dynamische Eigenschaften. Daher werden heute von einem Servoventil Frequenzen über 150 Hz bei einer Dämpfung um 0,6 erwartet. Das ist jedoch nur mit extrem kurzen Steuerwegen von nur einigen Zehntel Millimetern zu erreichen. Deshalb wird eine hohe Druckdifferenz an den Steuerkanten benötigt, um den gewünschten Volumenstrom durch diesen Spalt hindurch zu drücken.
Servoventile arbeiten nach dem Prinzip der Drosselsteuerung. Bei diesem Steuerungsprinzip wird dann die max. hydraulische Nutzleistung vom Ventil an den Verbraucher weitergeleitet, wenn ca. 1/3 des verfügbaren Systemdrucks p max als Druckdifferenz am Ventil abfällt und ca. 2/3 als Lastdruck am Verbraucher zur Verfügung stehen. Die Dimensionierung von Servoventilen erfolgt i a. für diesen Betriebspunkt (Bild S 52).
Man muss also seine gute Dynamik mit relativ hohen Verlusten bezahlen.
Abbildung S 49: Einstufiges Servoventil
Abbildung S 50: Zweistufiges Servoventil
Abbildung S 51: Dreistufiges Servoventil
Abbildung S 52: Nutzleistung und Volumenstrom abhängig von Δp bei Servoventilen