Vorspanndruck einfach prüfen

Hydrospeicher sind Druckbehälter, die Energie in Form von komprimiertem Gas speichern und bei Bedarf wieder an das Hydrauliksystem abgeben. Sie stabilisieren den Systemdruck, glätten Druckschwankungen, fangen Druckspitzen, Vibrationen und hydraulische Stöße ab und sorgen so für einen gleichmäßigen Betrieb. Darüber hinaus dienen Hydrospeicher dem Volumenausgleich, indem sie Temperaturschwankungen oder auch durch Leckagen entstehende Ungleichmäßigkeiten kompensieren. Sie decken kurzzeitige Spitzenlasten und erfüllen eine wichtige Notfunktion bei Strom- oder Pumpenausfall.

Damit diese Funktionen zuverlässig erfüllt werden, muss der Stickstoff-Vorspanndruck innerhalb eines definierten Bereichs liegen. Ein falscher Vorspanndruck kann zu Ausfällen, Sicherheitsrisiken und hohen Folgekosten führen. Ist der Druck zu niedrig, sinkt die nutzbare Speicherkapazität zum Ausgleich von Druckschwankungen oder -spitzen. Die Pumpe muss dann öfter nachregeln, läuft häufiger an und verschleißt entsprechend schneller. Besonders in der Mobilhydraulik führt das zu Systemausfällen und Maschinenstillständen. Ist der Vorspanndruck hingegen zu hoch, verringert sich das verfügbare Ölvolumen, sodass Druckspitzen schlechter abgefangen werden. Das führt unter Umständen zu ungedämpften Stößen, die beispielsweise in Pressen Werkstücke oder Maschinen beschädigen können. In Windkraftanlagen führt die Destabilisierung des Hydraulikkreislaufs bei der Rotorverstellung zu besonders hohen Stillstands- und Reparaturkosten. Unter falschen Druckverhältnissen kann es je nach Speichertyp zu Membran- oder Blasenschäden bis hin zum Totalausfall des Hydrospeichers kommen. In vielen Anwendungen ist daher eine regelmäßige, zu dokumentierende Prüfung Bestandteil der vorbeugenden Instandhaltung und oftmals durch Normen oder Betriebsanweisungen vorgegeben.

Grenzen klassischer Prüfmethoden

Üblicherweise wird der Vorspanndruck über klassische Messwerkzeuge kontrolliert: Adapter, Schlauch und Manometer werden an den Gasfüllanschluss des Speichers angeschlossen, der Druck wird abgelesen und das Ergebnis manuell protokolliert. Jeder Anschluss bedeutet dabei eine kurzzeitige Entlüftung am Ventil, bei der Stickstoff entweicht und der Vorspanndruck schrittweise sinkt. Der Zeitbedarf pro Speicher liegt je nach Zugänglichkeit und Dokumentationsaufwand bei typischerweise 10 bis 15 Minuten. In Anlagen mit vielen Speichern führt dies zu erheblichen Stillstandszeiten, während die Messgenauigkeit durch Ablesefehler, ungünstige Einbausituationen oder fehlende Rückverfolgbarkeit der Daten eingeschränkt sein kann. Dies führt gelegentlich dazu, dass Anwender die Prüfung seltener durchführen oder sie sogar vollständig einstellen. Die meisten Betriebe beschäftigen kein für diese Art der Prüfung zugelassenes Fachpersonal. 

Berührungslose Überwachung mit PT‑RF

Stauff adressiert diese Schwachstellen mit Speicheradaptern der Baureihen SBAA-P für Blasenspeicher und SDAA-P für Membranspeicher in Kombination mit den Druckaufnehmern PTRF und einem zugehörigen Lese- und Anzeigegerät. Der Adapter wird einmalig durch geschultes Fachpersonal auf den Gasanschluss des Hydrospeichers geschraubt. Das serienmäßige Füllventil bleibt am oberen Anschluss in Betrieb und vorhandene Befüllgeräte können weiterhin wie gewohnt genutzt werden. Seitlich am Adapter wird der kompakte PTRF Druckaufnehmer montiert. Ohne dass sich der grundsätzliche Aufbau des Speichers ändert, ist dieser nun dauerhaft mit einem Sensor für den Gasdruck ausgerüstet. Auch eine Nachrüstung bestehender Anlagen ist damit ohne Eingriff in die Rohrleitung oder den hydraulischen Teil des Systems möglich und lässt sich in regulären Wartungsstillständen umsetzen. Die Druckaufnehmer decken die in der Hydraulik üblichen Messbereiche von 0 bis 16 bar bis 0 bis 600 bar (relativ) ab und erreichen dabei eine Messgenauigkeit von maximal ±0,5 Prozent des Messbereichsendwerts. Damit lassen sich sowohl niedrige Vorspanndrücke in kleineren Speichergrößen als auch hohe Drücke in anspruchsvollen Hochdruckanwendungen erfassen. Durch die feste Zuordnung von Adapter und Sensor zu einem konkreten Speicher entsteht eine dauerhaft messbare und eindeutig identifizierbare Messstelle, die ohne zusätzliche Verschraubungen oder Schläuche auskommt und mechanisch robust ist. 

Funktionsprinzip der RFID-basierten Sensorik

Das Funktionsprinzip des PTRF Lesegeräts basiert auf RFIDTechnologie: Das Lese und Anzeigegerät erzeugt beim Messen ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld, dessen Energie über die integrierte Antenne kontaktlos in den Sensor übertragen wird. Der Druckaufnehmer benötigt daher weder eine eigene Stromversorgung noch eine Kabelverbindung. Energie und Daten werden während des Messvorgangs ausschließlich über das Funkfeld übertragen. Nach Betätigung der Taste am Sensor erfasst dieser innerhalb von etwa einer halben Sekunde den aktuellen Druck, moduliert die Messdaten in das Feld und übermittelt sie zurück an das Handgerät, wo sie auf einem beleuchteten Display angezeigt und gleichzeitig im internen Speicher abgelegt werden.

Neben dem eigentlichen Druckwert werden bei jeder Messung weitere Informationen übertragen: Datum und Uhrzeit, Temperatur, die eindeutige Seriennummer des jeweiligen Druckaufnehmers und damit indirekt die zugehörige Messstelle. Dadurch entsteht eine klare Zuordnung von Messwert, Speicher und Zeitpunkt, ohne dass der Bediener zusätzliche Angaben erfassen muss. Mehr als 15.000 solcher Datensätze können im internen Speicher des Lesegeräts abgelegt und später über eine USB-Schnittstelle an PC oder Notebook übertragen werden. Die mitgelieferte Software erlaubt die Auswertung, Archivierung und Weiterverarbeitung der Daten, etwa für Trendanalysen, Wartungsprotokolle oder Auditnachweise. 

Praktische Vorteile im Betrieb

Im Vergleich zur konventionellen Messung reduziert das System den Aufwand pro Speicher deutlich, da kein Auf und Abschrauben von Messschläuchen erforderlich ist und die Dokumentation automatisch erfolgt. Die berührungslose Abfrage verhindert Druckverluste am Gasfüllventil und vermeidet damit eine schleichende Absenkung des Vorspanndrucks durch häufige Prüfungen. Gleichzeitig sinkt das Risiko von Leckagen oder Beschädigungen am Ventilsitz, da die Anzahl der mechanischen Eingriffe reduziert wird. Für Betreiber mit vielen Speichern – beispielsweise in Presswerken, Stahlwerken, großen Testständen oder Windenergieanlagen – lassen sich Inspektionsrouten effizienter planen, Messungen standardisieren und Wartungsintervalle anhand belastbarer Daten definieren. Die eindeutige Identifikation jeder Messstelle über die Seriennummer des Sensors schafft Transparenz über den Zustand der einzelnen Speicher und unterstützt eine zustandsorientierte Instandhaltung. Auffällige Speicher lassen sich frühzeitig erkennen, bevor Störungen oder Sicherheitsrisiken auftreten, während unauffällige Speicher länger im Betrieb bleiben können. Damit trägt das System dazu bei, die Verfügbarkeit hydraulischer Anlagen zu erhöhen, Prüfaufwände zu senken und gleichzeitig die Dokumentationspflichten gegenüber internen Richtlinien oder externen Prüfinstanzen zu erfüllen, ohne den Charakter eines einfachen, robusten Prüfwerkzeugs zu verlieren.