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Überdenken des Hydraulikbehälters

Jeder Motor- oder Gerätehersteller wird dem zustimmen: Raum ist eine wertvolle und begrenzte Ressource.

Aus diesem Grund weisen Konstrukteure bei der Auslegung von Hydrauliksystemen dem Flüssigkeitsbehälter oft eine untergeordnete Rolle zu, und das zu Recht: Er wird als passives Gefäß angesehen, das das überschüssige Hydrauliköl aufnimmt, wenn es vom System nicht benötigt wird. Daher wird der Hydraulikbehälter in den letzten Phasen der Fahrzeug- oder Systemkonstruktion häufig dort platziert, wo Platz ist.

Dieses Denken ist bis zu einem gewissen Grad nachvollziehbar. Der Hydraulikölbehälter sollte einem effizienten System nicht im Wege stehen. Er muss groß genug sein, um sich ändernden Flüssigkeitsständen und Durchflussraten Rechnung zu tragen, und wenn dies bedeutet, dass er an einem für die Konstruktion ungünstigeren Ort platziert wird, wird dies oft als akzeptabler Kompromiss angesehen.  Aber man könnte argumentieren, dass es von Wert ist, jede Komponente – auch die, denen eine untergeordnete Rolle zugewiesen wird – so effizient wie möglich zu machen.

Also stellten wir die Frage: Was wäre, wenn es einen besseren Weg gäbe?

Eine passgenaue Behälterlösung kann kleiner und formflexibler sein als herkömmliche Behälterkonstruktionen.

Was wäre, wenn der Hydraulikbehälter ein Nettobonus für das gesamte Hydrauliksystem sein könnte und das Leben des Ingenieurteams erleichtert? Das alte Sprichwort „Repariere nichts, was nicht kaputt ist“ wird hier in der Regel angewandt; Konstrukteure richten ihre Aufmerksamkeit meist wichtigeren Dingen zu. Aber eine fertige Hydraulikbehälterlösung, die effizienter ist und mehr Leistung und Zuverlässigkeit bietet, ist etwas, auf das sich jedes Konstruktionsteam stürzen würde. Durch die Schaffung eines Behälters, der speziell auf das System zugeschnitten ist und aus aufeinander abgestimmten Komponenten besteht, ist es möglich, das gesamte System effizienter zu gestalten und gleichzeitig den vorhandenen Platz optimal zu nutzen. Diese Idee verringert die Herausforderungen, die mit dem Einpassen des Behälters und seiner verschiedenen Komponenten in diesen Raum einhergehen.

Groß aus gutem Grund

Viele Behälter weisen meist größere Ausmaße auf, da die Behälterkapazität üblicherweise durch die Verweilzeit der zurückfließenden Flüssigkeit bestimmt wird. Das bedeutet, dass bei einem Durchfluss von 378 Litern pro Minute ein Behälter mit einem Durchflussverhältnis von 2:1 ein Fassungsvermögen von 189 Litern haben müsste. Jeder Liter, der in den Behälter zurückfließt, verbleibt mindestens eine Minute lang bewegungslos, bevor er wieder in das System zurückkehrt, so dass mitgeführte Luft die Möglichkeit hat, aus der Flüssigkeit auszutreten.

Integrierte Behälterlösungen können dazu beitragen, die Gesamtleistung des Hydrauliksystems zu verbessern.

Bei diesen Zahlen handelt es sich lediglich um Beispiele, nicht um konkrete Fälle. Der Punkt ist der, dass die Verweilzeit die Größe des Behälters bestimmt, da die Systemkonstrukteure Zeit für das Austreten der Luft mit einplanen müssen. In vielerlei Hinsicht kann mitgeführte Luft – freie Luft, die normalerweise am Pumpeneinlass oder über verschlissene Zylinderdichtungen in das System eingedrungen ist und sich mit dem Öl vermischt, wenn dieses unter Druck gesetzt wird – ebenso schädlich für das System sein wie Verunreinigungen durch Schmutz und Wasser. Am wenigsten erwünscht wäre es, wenn Luft in das System zurückgeführt wird, wo sie Vibrationen, übermäßige Geräuschentwicklung, unnötigen Verschleiß, erhöhte Flüssigkeitsoxidation und verminderte Präzision bei der Verwendung von Steuerungen verursachen kann.

Einfach besser sein

Bei genauerer Betrachtung können wir die den Behälter für die Ausübung seiner Funktion effizienter machen. Traditionell ist die Schadstofffiltration ein von der Entlüftung getrennter Prozess. Verunreinigungen werden am Einlass des Reservoirs herausgefiltert und die Luft tritt selbstständig aus, während die Flüssigkeit im Behälter verbleibt. Aber bei diesem natürlichen Entlüftungsprozess sind den Ingenieuren bei der Entscheidung über die Größe des Reservoirs oft die Hände gebunden.

Angenommen Sie möchten einen Behälter mit halber Größe bei einem Flussverhältnis von 6:1 verwenden: Sie könnten auf einen Behälter mit einem Fassungsvermögen von 75 Litern für ein Durchflusssystem mit einem Durchfluss von 454 Litern pro Minute verkleinern. Traditionell ist dies eine Herausforderung, denn wenn der Behälter kleiner ist, steht weniger Zeit zur Verfügung, damit Luftblasen in der Flüssigkeit auf natürliche Weise aufsteigen können. Wenn Sie jedoch einen Multifunktions-Hydraulikfilter verwenden, der mitgeführte Luft und gleichzeitig die Verunreinigungen herausfiltert, müssen Sie die Flüssigkeit nicht so lange ruhen lassen, was bedeutet, dass Sie kleinere Behälter entwerfen können.

Entlüftung von Hydrauliköl in Prozent
Ein niedrigerer Belüftungsprozentsatz führt zu einer besseren hydraulischen Leistung. Donaldson Entlüftungsfilter halten die Belüftung bei maximal 1,5 %. Höhere Belüftungsniveaus führen zu Effizienzverlust und Geräuschentwicklung.*

Im Vergleich zu herkömmlichen Behältern bietet dieser kleinere, effizientere Behälter sowohl für den Hersteller von Originalausrüstungen (OE) als auch für seine Endbenutzer zahlreiche Vorteile. Für die Erstausrüstung kann ein kleinerer und in der Größe flexiblerer Behälter an mehreren Stellen innerhalb des Systems Platz finden, wodurch die Konstruktionseffizienz maximiert wird. Außerdem verbraucht er weniger Material, was die Kosten senkt. Und wenn der Behälter nur halb so viel Flüssigkeit enthält, wird im gesamten System viel weniger Flüssigkeit benötigt, was die Produktionskosten (oder First Fit) weiter senkt.

Für Anlagenbesitzer bedeutet weniger Flüssigkeit in einem System, dass über die Lebensdauer des Systems weniger Hydrauliköl erworben werden muss. Anlagenbesitzer und -betreiber sprechen oft darüber, wie eine effiziente Entlüftung der Hydraulikflüssigkeit zu einer leiseren Maschine, einer präziseren Steuerung und weniger Verschleiß führt, was eine längere Lebensdauer der Anlage und geringere Betriebskosten bedeutet. Dies sind alles Vorteile, die direkt auf das effiziente und intelligente Design des OE zurückzuführen sind.

Einfacher. Kleiner. Intelligenter.

Unsere Hydraulikbehälter sind so konzipiert, dass Platz und Leistung optimiert werden – bis zu 50 % kleinere Behältergröße. Durch die Anpassung an den verfügbaren Platz in der Anlage und die Integration der Entlüftungsfiltration in das System sind unsere Behälter optimal für Ihre Plattform dimensioniert.

Die Technologie ist hier

Die gute Nachricht für Gerätehersteller ist, dass dieses fiktiven Hydraulikbehältersystem schon Realität sind. Es besteht nicht mehr die Notwendigkeit, zusätzlichen Platz für einen sperrigen, unflexiblen, würfelförmigen Behälter zu schaffen, noch besteht die Notwendigkeit, Komponenten zu beschaffen, nur um einen Behälter in einen Raum einzubauen, für den er nicht bestimmt ist.

Also, gibt es einen besseren Weg für den Bau von Hydraulikflüssigkeitsbehältern? Ja. Es ist möglich, nicht nur kleinere Behälter, sondern Behälter mit der „richtigen Größe“ zu bauen, indem man einfach den gesamten Prozess neu überdenkt. Es ist jetzt möglich, die Konstruktion von Ausrüstungen für den Bau von schlüsselfertigen Behältersystemen speziell für diese Konstruktion zu verwenden. Hierdurch haben Ingenieure mehr Kontrolle und weniger Zwang Platz für einen sperrigen, schwerfälligen Behälter zu schaffen, wodurch sichergestellt wird, dass dieser Behälter ein integraler Bestandteil des Systems ist.

Stellen Sie sich einen Hydraulikbehälter vor, der vollständig realisiert ist und problemlos in Ihren Raum eingebaut werden kann – alle Komponenten inbegriffen. Und bietet zusätzliche Schutzebenen sowohl gegen Lufteinschlüsse als auch gegen andere Schadstoffe.

Das ist ein Umdenken des Hydraulikbehälters.

 

*Der Test wurde in einer Laborumgebung durchgeführt und es wurde ein kontinuierlicher Luftaustritt in das System für 30 aufeinanderfolgende Minuten simuliert.
Dieser Artikel wurde ursprünglich im Juli 2020 im FluidPowerJournal.com veröffentlicht.

 

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