Tuning-Tipps

Hydraulikspeicher - Richtiger Umgang mit Hydraulikspeichern verbessert Konstruktionen von Maschinen und Anlagen. Die kleinen Kraftpakete können dort eingesetzt werden, wo Energie benötigt wird oder beherrscht werden muss.

08. Mai 2006

Parker Hannifin liefert Speicher sowohl für mobile als auch für stationäre Hydraulikanwendungen. Man nutzt sie in der Technik zur Energiespeicherung, als Schwingungsdämpfer und als kurzfristige Leistungsverstärker für Belastungsspitzen in Maschinen und Anlagen.

»Die Schlussfolgerung daraus ist, dass Anlagen durch den Einsatz von Hydraulikspeichern kompakter ausgeführt werden können«, betont Bernd Killing, Produktmanager Hydrospeicher bei Parker Hannifin in Europa. Steigt kurzzeitig die benötigte Flüssigkeitsmenge während einer Bewegung über die Leistungsfähigkeit der Pumpe, gleichen Speicher diese ›Leistungslücke‹ hervorragend aus.

»Das ist aber nur ein Anwendungsfall von vielen«, ergänzt Bernd Killing. Hydraulikspeicher spielen eine wichtige Rolle zur Aufrechterhaltung des Systemdrucks oder zur Kompensation von Verlusten durch Leckage. In vielen Anwendungen besitzt die Hydraulikpumpe nicht die erforderliche Reaktionsgeschwindigkeit. Zur kurzzeitigen Überbrückung sind Hydraulikspeicher unverzichtbar.

Ein weiterer Pluspunkt: Treten zum Beispiel aufgrund mechanischer Stoßbelastungen innere oder äußere Kräfte auf, übernehmen Hydraulikspeicher eine ausgleichende und dämpfende Funktion und schützen so das Gesamtsystem vor Schäden. Ganz abgesehen davon, dass Maschinen und Anlagen dadurch deutlich ruhiger arbeiten, wenn Hydraulikspeicher als Schwingungsdämpfer Verwendung finden.

Es gibt im Wesentlichen drei unterschiedliche Speichertypen. Der Blasenspeicher enthält eine mit Gas gefüllte Blase. Über einen Anschlussstutzen am Gehäuse wird er mit dem Hydraulikkreislauf verbunden. Steigt der hydraulische Systemdruck, strömt Hydraulikflüssigkeit in den Speicher und komprimiert das Gas in der Blase. Hydraulikspeicher sind mit Stickstoff vorgefüllt. Der Vorfülldruck wird über den gasseitigen Anschluss am Hydraulikspeicher eingestellt.

Drei unterschiedliche Typen

Wird der Speicher mit dem Druck des Hydrauliksystems beaufschlagt, stellt sich im Gas unverzüglich der gleiche Druck ein, so dass Gasdruck und Flüssigkeitsdruck im Gleichgewicht sind. Sobald der Hydraulikdruck sinkt, wirkt die gasgefüllte Blase wie eine Feder und das Gas drückt die Flüssigkeit zurück in das Hydrauliksystem.

Ein weiterer Speichertyp ist der Kolbenspeicher. Statt einer gasgefüllten Blase nutzt er einen mit Gasdruck beaufschlagten Kolben. Diese Bauart wird häufig in mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt. Kolbenspeicher lassen sich sehr individuell in Baugröße, Volumen und Vorspanndruck an die Gegebenheiten anpassen. Die dritte Variante ist der Membranspeicher. Statt einer geschlossenen Blase verwendet diese Bauart eine Membran aus einem Elastomer, das das Gehäuseinnere je zur Hälfte in eine Gasseite und eine Flüssigkeitsseite trennt.

Kolbenspeicher werden häufig in Bremsanlagen von Baumaschinen und anderen mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt. Dort speichern sie die Energie, die für den Bremsvorgang notwendig ist.

Blasenspeicher zeichnen sich durch ihre hohe Reaktionsgeschwindigkeit, ihre hysteresefreie Arbeitsweise sowie eine hohe Toleranz bezüglich des Verschmutzungsgrads der Hydraulikflüssigkeit aus. Im Vergleich zu Kolbenspeichern weisen sie jedoch ein begrenztes zulässiges Druckverhältnis (Gasfülldruck zu höchstem Systemdruck) von maximal 1:4 auf sowie einen relativ niedrigen zulässigen Volumenstrom. Am zuverlässigsten arbeiten Blasenspeicher dann, wenn sie vertikal eingebaut werden. Dagegen leiden Leistungsfähigkeit und Lebensdauer sobald sie Beschleunigungs-, Verzögerungs- oder Zentrifugalkräften unterworfen sind. Sie eignen sich für Maschinen und Anlagen mit hohen Zykluszahlen.

Typisch für diese Art der Hydraulikspeicher ist, dass sie nicht ›schleichend‹, sondern ›ohne Vorwarnung‹ ausfallen. Wer also über den Preis an der Qualitätsschraube dreht, riskiert viel.

Kolbenspeicher erlauben extrem hohe Volumenströme, große Betriebstemperaturbereiche, ein außerordentliches Druckverhältnis von bis zu 1:10 sowie eine exzellente Robustheit gegen äußere Kräfte. Zudem ist für Konstrukteure deren Flexibilität in der Gestaltung und beim Einbau von besonderer Bedeutung. So lassen sie sich zum Beispiel in nahezu beliebigen Größen herstellen.

Membranspeicher können bis zu einem Druckverhältnis von 1 :6 eingesetzt werden. Ansonsten besitzen sie die gleichen Vorteile wie Blasenspeicher. Allerdings zeigen sie sich robuster gegen äußere dynamische Kräfte. Ebenso wie bei den Blasenspeichern gibt es auch bei den Membranspeichern die Erscheinung, dass Gas durch die Elastomerhülle diffundiert, was über entsprechende Gasanschlüsse in regelmäßigen Abständen wieder aufgefüllt werden muss. Fällt ein Membranspeicher aus, geschieht dies ebenso plötzlich und ohne Vorwarnung wie beim Blasenspeicher. Bernd Killing rät: »Der sicherste Weg eine deutliche Leistungssteigerung von Maschinen oder Anlagen zu erreichen ist, externen Rat einzuholen und einen Speicherspezialisten möglichst frühzeitig mit in die Entwicklung des Systems einzubeziehen.«

Gerhard Vogel

Erschienen in Ausgabe: 03/2006