Hydraulikaggregat-Hawe-Hydraulik-web

Bild: Hydraulikaggregat - Hawe Hydraulik

| von Dörte Neitzel
Hydraulische Systeme werden über­all dort eingesetzt, wo große Kräfte in kleinem Einbauraum umgesetzt werden müssen. Das steckt auch hinter dem häufig verwendeten Begriff der Leistungsdichte. Die Hydraulik bietet hierfür drei besondere Vorteile:

1. Die Leistungserzeugung kann räumlich getrennt vom Verbraucher (Aktor) angeordnet sein.
2. Die Regelung der Kraft und der Bewegungsgeschwindigkeit kann sehr präzise umgesetzt werden.
3. Linearbewegungen werden mithilfe von Zylindern einfach umgesetzt.

Stätionäre oder tragbare Aggregate

Dabei kann die Hydraulik für Hauptfunktionen in stationären Anlagen zum Einsatz kommen, die mit sehr großen Kräften und Leistung bis zu mehreren 100 kW arbeiten, wie zum Beispiel in Pressen oder Walzen. Die dafür verwendeten Hydraulikaggregate werden üblicherweise in kleinen Stückzahlen und auf die spezielle Anwendung hin ausgelegt. Demgegenüber stehen Nebenfunktionen beispielsweise in Werkzeugmaschinen oder Prüfmaschinen wie Klemmen, Spannen oder Betätigen, bei denen es auf eine präzise und sichere Ausführung ankommt. Auch tragbare Aggregate für hydraulische Werkzeuge wie Rettungsscheren und Drehmomentschrauber zählen dazu. Diese sind sehr gut mit Kompakt­aggregaten umzusetzen, die aus einem Baukasten heraus konfiguriert werden.

Optimale Auslegung erhöht Wirtschaftlichkeit

Die technischen Parameter, wie der erforderliche Betriebsdruck, der Volumenstrom und die Behältergröße, werden mit der Auslegung des Systems durch den Konstrukteur festgelegt. Mit diesen Angaben kann eine erste Vorauswahl für die Verwendung eines Mini-Power-Packs, eines Unterölaggregates oder eines klassischen Hydraulikaggregates bereits gefällt werden.

Betrachtet man jedoch nur die drei genannten Parameter, läuft man schnell Gefahr, das Hydraulikaggregat zu groß und damit unwirtschaftlich auszulegen. Die zusätzliche Betrachtung der relativen Einschaltdauer und damit der Anzahl und Dauer der Schalt­spiele pro Zeiteinheit können helfen, das zu verhindern. Diese als Nennbetriebsarten in der internationalen Norm IEC 60034-1 beschriebene Beanspruchung ist von der Auswahl geeigneter Motoren bekannt und kann auch bei der Auswahl von Hydraulikaggregaten angewendet werden.

Bild: Hydraulikaggregat – Hawe Hydraulik

Aussetzbetrieb bietet vielfältige Einsparpotenziale

Das Ansteuern von Spannfunktionen oder die Bedienung von hydraulischen Werkzeugen sind typische Anwendungen, bei denen kein kontinuierlicher Volumenstrom benötigt wird. Für solche Anwendungen sind Kompaktaggregate, die im Aussetzbetrieb arbeiten, ideal geeignet. Die Anschaffungskosten sind gegenüber einem größer dimensionierten Durchlaufaggregat geringer. Die kompakte Bauweise ermöglicht die Integration ins Maschinengehäuse und reduziert dadurch für den Endkunden Platzkosten. Zusätzlich spart der Aussetzbetrieb Energiekosten, da die Pumpe nur dann läuft, wenn Öl zum Verbraucher gefördert werden muss.
Das benötigte Ölvolumen ist geringer, da sich das Öl im Aussetz­betrieb nicht so stark erwärmt und in den Zykluspausen sogar abkühlen kann. Wird noch ein Hydraulikspeicher dazu geschal­tet, ist es möglich, Motor und Pumpe kleiner zu dimensionieren, da die Spitzenleistung aus dem Speicher abgerufen werden kann. Bei Aggregaten, die im Aussetzbetrieb arbeiten sollen, ist es sinnvoll, Sitzventiltechnik statt der konventionellen Schieberventile einzusetzen. Die Anschaffungskosten sind zwar etwas höher, aber interne Leckagen werden vermieden. Das bedeutet Einsparung von Energiekosten. Kombinationen aus Kompakt­aggregaten mit Sitzventilverbänden lassen sich aus den umfangreichen Baukästen der Fa. HAWE Hydraulik sehr einfach zusammenstellen. Es stehen Aggregate im Leistungsbereich bis 5 kW und Sitzventile bis 20 l/min und 700 bar in unterschiedlichen Bauformen zur Verfügung.

Geregelte Pumpenantriebe

Der Aussetzbetrieb stößt an seine Grenzen, wenn das System bzw. die Hydraulikfunktionen einen kontinuierlichen Volumenstrom benötigen. In solchen Anwendungen sind vielfach geregelte Pumpenantriebe die erste Wahl. Es können zum Beispiel Flügelzellenpumpen verwendet werden, die den Volumenstrom über eine hydraulische Regelung an den Betriebsdruck anpassen. Nachteilig bei diesen Systemen ist, dass der Wirkungsgrad im unteren Leistungsbereich sehr schlecht wird.

Drehzahlregelung erhöht Effizienz bei Dauerbetrieb

Aggregate mit Konstantpumpen und einem drehzahlgeregelten Motor bieten hier die effizientere Lösung. In diesen Aggregaten misst ein elektronischer Sensor den Druck und ein Frequenzumrichter passt die Drehzahl des Motors in Bruchteilen von Sekunden so an, dass auch bei wechselnden Volumenströmen der Druck stets konstant bleibt. Da elektronische Bauteile am Markt immer günstiger werden, sinken auch die Mehrkosten der elektronisch geregelten gegenüber den konventionellen Aggregaten. Die Vorteile überwiegen die etwas höheren Beschaffungskosten deutlich.

Noch komfortabler: Anpassen einen Prozessverlauf

Aggregate mit Frequenzumrichter können sogar noch mehr. Mit der elektronischen Regelung kann der Druck- und Volumenstromverlauf an einen gewünschten Prozessverlauf angepasst werden. Dadurch kann in vielen Fällen zusätzliche Ventiltechnik entfallen, was die Anschaffungskosten nochmals reduziert. Darüber hinaus vermeiden elektronisch geregelte Verdrängersteuerungen Verluste an Drosselstellen und bieten so einen zusätzlichen Effizienzgewinn.

Predictive Maintenance erhöht Verfügbarkeit

Die Verfügbarkeit des Hydraulikaggregates ist ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Auswahl. Jeder ungeplante Stillstand kostet wertvolle Produktionszeit. Um das zu vermeiden, werden zum Beispiel die Aggregate für Anlagen in der Automobilproduktion mit zusätzlicher Sensorik ausgestattet. Ölniveau, Öltemperatur aber auch Filterverschmutzung werden durch zusätzliche Schalter überwacht, die frühzeitig auf einen Wartungsbedarf hinweisen. Unter dem Stichwort „Predictive Maintenance“ wird diese Zustandsüberwachung in Zukunft weiter ausgebaut und wird eine noch größere Rolle spielen.

Fazit

Diese kurze Zusammenfassung zeigt bereits, dass sich eine detailliierte Analyse des Anwendungsfalls beim Endkunden lohnt. Mit den drei Kennwerten „Druck – Volumenstrom – Behältergröße“ kann zwar eine sehr grobe Vorauswahl des Hydraulikaggregates getroffen werden. Liegen dem Hydraulikanbieter jedoch weitere Systemdetails vor, kann das Aggregat optimal auf den Anwendungsfall zugeschnitten und Einsparpotenziale hinsichtlich Lebenszykluskosten, Lebensdauer und Verfügbarkeit identifiziert werden. Eine beispielhafte Zusammenstellung dieser Details finden Sie auch in der nachfolgenden Checkliste. Hilfreich ist es, Anwendungsspezialisten eines Herstellers von Hydraulikaggregaten frühzeitig in der Auslegungsphase hinzuzuziehen.

Autoren: Axel Grigoleit, Key Market Manager Machine Tools bei Hawe Hydraulik SE, und Kathrin Irmer

 


Checkliste für den Einkauf von Kompressoren

 

haken1

Welche technische Parameter, wie erforderlicher Betriebsdruck, Volumenstrom und Behältergröße, müssen erfüllt werden?

haken2

Welche Nennbetriebsart ergibt sich aus der Einschaltdauer sowie der Anzahl und Dauer der Schaltspiele pro Zeiteinheit?

haken3

Welche Motorspannung und Ventilspannung liegen am Einsatzort vor?

haken4

Welche max. und min. Umgebungstemperatur ist zu erwarten?

haken5

Welches Hydraulikmedium soll eingesetzt werden?

haken6

Welche Schutzklasse (IPxx) muss erfüllt werden?

haken7

Welche zusätzlichen Bedingungen (Umgebung, Geräuschpegel, Einbauraum (HxBxT)) müssen beachtet werden?


Drei Fragen an Thomas Ambos, ISOG Technology

Welche Hydraulikaggregate kaufen Sie ein und für welche Anwendung?

Wir kaufen von Hawe Kompakt-Pumpenaggregate des Typs KA. Sie haben eine kompakte Bauweise und sind preisgünstig im Vergleich zum Wettbewerb. Diese verwenden wir als Aggregat in unserem ISOG 22 Schleifzentrum zum Spannen des Werkstücks und des Werkzeugs.

Wie wichtig ist Ihnen eine anwendungsbezogene Beratung?

Eine anwendungsbezogene Beratung ist für uns sehr wichtig, da der Hersteller der Produkte immer tieferes Detailwissen hat als wir. Ein guter Außendienst, der eine gute Produktberatung macht, erleichtert unsere Arbeit ungemein.

Sind Ihnen Serviceleistungen des Herstellers wichtig?

Schnelle Serviceleistungen sind uns sehr wichtig , da diese Aggregate sich in einem Preisbereich bewegen, in dem sich Reparaturen für unsere Kunden auf jeden Fall rechnen.


Einkaufsführer in Zusammenarbeit mit HAWE Hydraulik SE:

Die HAWE Hydraulik SE ist ein verantwortungsbewusster Entwicklungspartner mit Anwendungskompetenz und Erfahrung in mehr als 70 Branchen des Maschinen- und Anlagenbaus. Das Produktprogramm umfasst Hydraulikaggregate, Konstant- und Verstellpumpen, Ventile, Sensoren und Zubehör. Auf die Hydraulikkomponenten ideal abgestimmte Elektronikkomponenten ergänzen den System-Baukasten und erleichtern die Ansteuerung, Signalauswertung und Fehlererkennung. Die intelligenten Systemlösungen reduzieren Energieverbrauch und Betriebskosten. Kompakte Antriebe sparen Platz und erlauben ein innovatives Maschinendesign. Rund 2.000 Mitarbeiter in 15 Ländern und über 30 Vertriebspartner weltweit erwirtschaften einen Umsatz von  305 Mio Euro.
Mehr Informationen unter www.hawe.com