Energieeffiziente Auslegung von Rohr- und Schlauchleitungen

Das Thema Energieeffizienz begegnet uns im täglichen Leben an den unterschiedlichsten Punkten. Kauft man zum Beispiel einen Kühlschrank, ein Fahrzeug oder einen Autoreifen geben die Hersteller die Energieeffizienzklassen anhand einer Skala an.
Beim Bau und der Auslegung von industriellen Anlagen oder Maschinen und deren Komponenten ist Energieeffizienz heutzutage ebenfalls ein großes Thema.

Elektromotoren und Ventilblöcke in einer hydraulischen Anlage werden energie- und strömungstechnisch entwickelt und ausgelegt. Allerdings finden Verbindungkomponenten wie Hydraulik-Schlauchleitungen, Rohrleitungen und beispielsweise Verschraubungen in vielen Fällen wenig Beachtung. Hydraulikblöcke oder Ventileinheiten werden so im CAD konstruiert, dass sie in die jeweilige Maschine oder Anlage passen.

Wenn ein Lieferant von hydraulischen Verbindungselementen dann dem Konstrukteur die Schlauch-, Rohr- und Verbindungsteile anhand von Nomogrammen oder durch Berechnungen auslegt, stoßen die Hersteller oftmals an ihre einbautechnischen Grenzen. Häufig kommen Aussagen wie: „Diese Hydraulik-Schlauchleitung ist zu dick – die bekommen wir nicht in der Maschine verlegt.“

Die Praxis zeigt dann, dass zum Beispiel aus einer Rohr- oder Schlauchdimension DN40 gerne eine DN31 oder sogar DN25 gemacht wird, um diese einbauen zu können. Sprung- und Sonderarmaturen werden dann die teilweise nicht anforderungsgerecht angewendet.

Durch diesen Umstand erhöht sich die empfohlene maximale Strömungsgeschwindigkeit massiv. Daraus resultierend erwärmen sich die Bauteile und – nicht zu vergessen – das Medium sowie die Elastomere der Hydraulik-Schlauchleitungen altern und verschleißen rasch. Unplanmäßige Ausfälle von schwer zugänglichen Rohr- und Schlauchleitungskomponenten sind dann die Folge.

Dass aufgrund von vorgegebenen Maschinen- und Anlagengrenzen Vorschrift und Realität teilweise sehr weit auseinander gehen, ist vollkommen klar. Druckverluste in einer hydraulischen Anlage sind immer vorhanden; der Ansatz sollte hier aber sein, diese auf ein Minimum zu reduzieren und das ∆p und damit die Verlustleistung so gering wie möglich zu halten.

Viele Elemente der Hydraulik werden anhand von Katalogangaben ausgewählt. Die Anlage hat, als Beispiel, ein Qmax von 60 Liter pro Minute. In der Lieferantenangabe findet man sehr schnell den Passus: „maximaler Durchfluss 80 Liter pro Minute“. Hier gilt es dann, die Druckverlustdiagramme der einzelnen Bauteile unter die Lupe zu nehmen. Ein genauer Blick auf die dazugehörigen Druckverlustdiagramme zeigt oftmals einen tatsächlichen Druckverlust von mehr als 40 Bar.

Verbindungselemente wie Verschraubungen sind bei diesem Thema übrigens nicht zu unterschätzen. Bei 50 Liter pro Minute Durchflussvolumen kann eine Verschraubung in der Größe 12L je nach Ausführung bis zu circa vier Bar Druckverlust generieren.

Die Internationale Hydraulik Akademie IHA bietet zum Thema „Energieeffiziente Auslegung von Rohr- und Schlauchleitungen“ Seminare in Dresden sowie Inhouse-Schulungen an. In diesen Seminaren werden explizit die Aspekte der strömungstechnischen Auslegung und Gestaltung von Rohr- und Schlauchleitungen und Verbindungselementen auch anhand von Berechnungsbeispielen erläutert. Die Teilnehmer erhalten zu jedem Seminar ein Zertifikat.