Zehn Schritte zum optimalen Hydraulik-Steuerblock

Hydraulik-Steuerblöcke findet man in zahlreichen Anwendungen des täglichen Lebens. Da ist zum einen die Mobilhydraulik, über die Maschinen, Anlagen und Zusatzgeräte in der Bau-, Landwirtschafts- und Logistikbranche gesteuert werden. Es erklärt sich dabei von selbst, dass es sich hier um äußerst robuste Einsätze handelt, wie etwa bei Baggern oder in der Landwirtschaft bei großen Schleppern mit riesigen Pflugscharen. Trotz hoher Ansprüche benötigen Anwender relativ leichte und kompakte Steuerblöcke. Je nach Anforderung bietet sich ein Steuerblock aus Werkstoffen wie Aluminium oder Grauguss und Stahl an. Insbesondere ist bei den gegossenen Steuerblöcken auf eine absolute Lunkerfreiheit zu achten.

Über die funktionale Sicherheit hinaus müssen Steuerblöcke für die Mobilhydraulik unterschiedlichen Umwelteinflüssen und Witterungsbedingungen standhalten – egal ob der Einsatz in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit, auf hoher See oder unter extremen Temperaturschwankungen beispielsweise von -40 Grad Celsius bis 80 Grad Celsius stattfindet.

Die Anwendungsbedingungen, wie etwa Druckschläge oder Vibrationen, sollten schon bei der Materialauswahl für einen Steuerblock mit einbezogen werden. In vielen Fällen kann eine Oberflächenbehandlung des Steuerblocks erforderlich sein – je nach äußeren Gegebenheiten. Typisch für die Mobil-Hydraulik sind die hohen Stückzahlen in denen sie gefertigt werden.

Parallel zur Mobilhydraulik gibt es mit der Industriehydraulik ein zweites großes Anwendungsspektrum für Hydraulik-Steuerblöcke. Prinzipiell entsprechen die Anforderungskriterien denen der Mobilhydraulik. Sie sind aber aufgrund der Einsatzorte weniger den Witterungseinflüssen als vielmehr dem jeweiligen Kleinklima an ihrem und um ihren Einsatzort ausgesetzt. Daraus lässt sich schließen, dass jeder Steuerblock für seine spezifische Anwendung ausgelegt sein muss. Im Regelfall werden dafür Qualitätsstähle oder hochwertige Gusswerkstoffe verwendet, die wie bereits erwähnt absolut lunkerfrei sein müssen.

Steuerblöcke für die Industriehydraulik kommen meist auf niedrigere Stückzahlen im Vergleich zur Mobilhydraulik. Nicht selten wird sogar Stückzahl Eins benötigt. Für Anwender ist hier neben der Qualität des Bauteils interessant, wie flexibel ein Steuerblockhersteller ist und wie schnell das Unternehmen liefern kann.

Wer als Konstrukteur auf der sicheren Seite bei der Auswahl von Steuerblöcken sein möchte, lässt sich sinnvollerweise beraten, am besten durch ein Unternehmen, das über langjährige Erfahrung verfügt. Bei Schnupp Hydraulik ist das beispielsweise der Fall. Jeder Steuerblock stellt praktisch ein Unikat dar. In der Regel kommt der Anwender quasi mit „leeren Händen“ zum Hersteller, vielleicht weiß er gerade mal, welche Bewegungen er haben will, vielleicht noch die Tonnage, die bewegt werden soll und mehr nicht. Andere, zum Beispiel Stammkunden mit permanent hohem Bedarf an Steuerblöcken, bringen möglicherweise auch ihre eigenen Hydraulik-Erfahrungen in die gemeinsame Lösungsfindung mit ein.

Mit allen Informationen die ein Hersteller vom Anwender bekommt und mit dem Input der eigenen Erfahrung erstellen Hydraulik-Konstrukteure mit 3D-Software den ersten Entwurf. Dabei gibt es viele Dinge zu berücksichtigen (siehe Tabelle). So ist es von enormem Vorteil, zu wissen, welchen Belastungen und Bedingungen der Steuerblock ausgesetzt ist. Die Materialauswahl wird je nach den gewünschten beziehungsweise erforderlichen Drücken getroffen: Aluminium bis 250 bar, Guss bis 420 bar und Stahl bis 2000 bar. Danach wird die Frage nach den Anschlüssen für Ventile, Sensoren und Signalgeber sowie den damit verbundenen Fertigungsschritten beantwortet.

So ein Hydraulik-Steuerblock hat nicht selten das Aussehen eines „Schweizer Käse“. In einem Steuerblock finden sich eine Vielzahl von Bohrungen und Gewinden unterschiedlichster Art. Diese werden so in den Steuerblock eingebracht, dass sie parallel verlaufen und gewisse Mindestabstände einhalten. Wichtig ist der optimale Strömungsverlauf, denn darüber lässt sich in der Anwendung viel Energie einsparen.

Montagerecht sind Steuerblöcke dann, wenn Ventilsitze, Verschlauchung und Verrohrung sich nicht gegenseitig behindern. Komponenten sollten schnell und reibungslos getauscht werden können. Ein entscheidendes Kriterium ist die absolute Gratfreiheit, welche sich in nicht unerheblichem Maße auf die Dichtheit des gesamten Systems Steuerblock auswirkt. Gratfreiheit erreicht ein Hersteller unter anderem auch durch eine exakte, saubere und glatte Oberfläche, welche ein an jedem Punkt gleichmäßiges Berühren der Ventil- und Steuerblockflächen sicherstellt. Darüber hinaus sind die richtigen Einschraub-Drehmomente zu berücksichtigen.

Ein Strömungsverlauf ist dann optimal, wenn das Medium möglichst wenigen Reibungsverlusten unterliegt. Je nach Anforderungen und Einsatzgebieten werden hier in der Regel Mineralöle in unterschiedlichen Qualitäten und Gemischen verwendet. Als entscheidender Faktor gilt das ΔP, also das Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsdruck, als Druckverlust. Im (unrealistischen) idealen Fall läge dieser Wert bei null.

Dies sind einige Punkte, die in den Vorüberlegungen für eine optimale Steuerblock-Konstruktion eine Rolle spielen sollten. Bei den Herstellern der Blöcke erhalten Anwender weiterführende Unterstützung und Entscheidungshilfen. do