Um die jeweiligen Vorteile von Polymer- und Elastomer-Schläuchen für die Hydraulik zu kombinieren, wurden in den vergangenen Jahren auch sogenannte Hybridschläuche entwickelt. Diese vereinen zum Beispiel die geringe Permeationsraten oder Beständigkeit von bestimmten Polymerseelen mit den flexibleren Eigenschaften der Elastomermaterialien. - (Bild: Polyhouse Germany)
Die Bauräume werden immer kleiner. Dabei soll die Leistung potenziell nach oben wachsen. Konstrukteure stehen unter diesen Voraussetzungen vor der Herausforderung, die Hydraulikanlage bestmöglich zu planen. Neben Pumpe, Zylinder, Kolben und Öltank, gilt es die vielen kleinen, aber nicht minder wichtigen Komponenten zu integrieren. Auch Hydraulikschläuche und Rohrleitungen müssen entsprechend klein dimensioniert werden.
Welchen Planungsfehler von Hydraulikschlauchleitungen gibt es?
Konstrukteure sollten bei der Leistungsbemessung der Hydraulikkomponenten jedoch immer die Grenze des Vertretbaren kennen. Tritt ein Defekt an der Anlage auf, fehlt oft das passende Ersatzteil. Dann kann es schnell passieren, dass der Monteur die Hydraulikschlauchleitungen mit Adaptern in viel zu kleinem Innendurchmesser verbaut. Eine fatale Entscheidung!
Wie wird die Strömungsgeschwindigkeit berechnet?
In der Strömungslehre gibt es die laminare sowie die turbulente Strömung. Die bevorzugte Strömungsart ist die laminare. Ist die Strömungsgeschwindigkeit in einem Leitungssystem so hoch, dass die Strömung von laminar in turbulent übergeht, ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass die Schlauchleitung zu klein dimensioniert wurde.
Um Strömungsgeschwindigkeit in Hydraulikleitungssystemen zu beurteilen, nutzt man die 6-3-1-Regel. Sie gibt Richtwerte vor, die Erfahrungswerten aus der Praxis entsprechen. 6 m/s in Druckleitungen, 3 m/s in Rücklaufleitungen und 1 m/s in Saugleitungen.
Was passiert bei einem zu kleinen Querschnitt der Hydraulikleitung?
Dieselbe Menge Hydraulikflüssigkeit muss durch einen kleineren Rohr- oder Schlauchquerschnitt fließen. Als Beispiel: Ein Volumenstrom Q von 40 l/min bewegt sich bei 200 bar durch eine Hydraulikleitung mit einem Innendurchmesser von 13 mm mit einer Geschwindigkeit von circa 5 m/s. Durch einen Sprung nach unten auf einen Innendurchmesser von 10 mm erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit auf circa 8,5 m/s, was einem Anstieg um 70 Prozent entspricht. Der 6-3-1-Regel nach ist die Strömungsgeschwindigkeit in dieser Leitung deutlich zu hoch.
Welche Folgen hat die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit?
Die innere Reibung des Mediums wie auch die Reibung im Leitungssystem steigen, was zu erhöhter Wärmeentwicklung führt. Hydraulikschlauchleitungen härten durch die höhere Temperatur schneller aus. Man spricht hier von der Nachvulkanisation. Die erhöhte Reibung durch die höhere Strömungsgeschwindigkeit führt zu Druckverlusten im Hydrauliksystem. Die Effizienz der Maschine sinkt drastisch! Die Geräuschentwicklung nimmt zu. Der Reibverschleiß (Sandstrahleffekt) verstärkt sich. Der Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit lässt Feststoffpartikel, bei nicht anforderungsgerechter Verlegung der Hydraulikleitungen, mit erhöhter Geschwindigkeit auf Metalle und/oder Elastomere prallen, sodass weitere Partikel gelöst werden, die das Fluid und die Komponenten verunreinigen. All diese Faktoren begünstigen die vorzeitige Alterung der Hydraulikflüssigkeit und des Leitungssystems. Zusätzlich bewirken sie eine Schädigung von Ventilen und anderen Komponenten im Hydrauliksystem.
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