Druckverstärker erhöhen die Wirtschaftlichkeit hydraulischer Aggregate in Arbeitsmaschinen

2022-09-24 05:58:41 By : Mr. Jason Zhou

Druckverstärker senken die Kosten hydraulischer Aggregate in Arbeitsmaschinen, weil sie hoher Drücke nahe am Verbraucher erzeugen. Dadurch wird Energie gespart und die Funktionssicherheit erhöht. Häufig lassen sich sogar die Aggregate für Niederdruck-Anwendungen auslegen. All das trägt zur Kostenreduzierung bei, die in der Mobilhydraulik mit einem Druckverstärker mit wenig Aufwand erreichbar ist.

In der Ölhydraulik offenbaren sich die Potenziale zur Energieeinsparung nicht immer auf den ersten Blick. Daher schickt die Koenig Verbindungstechnik GmbH, Illerrieden, einen Fachmann zum Kunden. Er zeigt, wie sich durch Einbau eines Druckverstärkers in hydraulischen Maschinen Energie einsparen lässt.

Dabei kann häufig das komplette Hydraulikaggregat eine oder mehrere Druckstufen niedriger ausgelegt werden. Das ist bei mobilen Arbeitsmaschinen möglich, wird jedoch meist stationär praktiziert, zum Beispiel bei einem Aggregat für Spannfunktionen. Insbesondere für die Mobilhydraulik hat der schwäbische Spezialist für Verbindung, Befestigung und Automation die Baureihe Minibooster um den kompakten Druckverstärker HC7 in Leichtbauweise ergänzt (Bild 1).

Beim Einsatz eines Druckverstärkers besteht der größte Vorteil darin, dass er unmittelbar vor dem Verbraucher platziert werden kann. Das heißt: Alle Schaltventile und Zuleitungen davor entsprechen den Anforderungen für Niederdruckaggregate.

Gerade bei beweglichen Komponenten, die mit flexiblen Schlauchleitungen verbunden sind, ist das ein wichtiger Schritt in Richtung Sicherheit gegen Schlauchplatzer. Somit wird mit einem Druckverstärker nicht nur Energie eingespart, sondern auch die Funktionssicherheit erhöht.

Dazu kommen sehr kurze Reaktionszeiten, wie sich am Beispiel eines Spannwerkzeugs für Werkzeugmaschinen zeigen lässt: Das verbleibende Volumen, das noch auf Hochdruck gepumpt wird, ist erheblich kleiner, schnelle Reaktionen sind daher garantiert. Außerdem gilt: Je höher der Druck ist, um so kleiner sind die Bauteile. Somit ist mehr Freiraum für die zu spannenden Werkstücke vorhanden.

Der geforderte Hochdruckvolumenstrom QH min entscheidet in erster Linie über den Einsatz eines Druckverstärkers. Ist er klein genug, wie bei Spannfunktionen, hat der Einbau einen Sinn. Je nach Übersetzungsverhältnis und Baureihe lässt sich mit einem Druckverstärker ein Hochdruckvolumenstrom von 0,3 bis 11 l/min erreichen. Sogar bis zu 56 l/min (Verstärker HC6D) sind möglich. Bei einem höheren Bedarf ist die Verwendung einer leistungsstärkeren Pumpe nicht zu vermeiden.

Außerdem kann ein Kostenvergleich für alle Einzelkomponenten eines Hydraulikaggregats ausschlaggebend sein. Ist zum Beispiel ein Hochdruck von 700 bar erforderlich, bedeutet das: Die Pumpe, alle Schaltventile und die gesamte Verrohrung des Aggregats müssen diesem Betriebsdruck entsprechen. Das schlägt sich in höheren Komponentenkosten als bei Niederdruckaggregaten nieder.

Darüber hinaus ist bei Hochdruck die Anfälligkeit der Schaltventile und Zylinderdichtungen für Störungen größer. Das lässt laut Koenig Verbindungstechnik bleibende Betriebskosten und Stillstandszeiten im Dauerbetrieb erwarten.

Bei hydraulischen Aggregaten in bestehenden Maschinen ist wenig Aufwand zum Einbau eines Druckverstärkers erforderlich. Auch das lässt sich anhand eines Spannsystems zeigen: Zuleitung zum System kappen, einen Druckverstärker dazwischenschalten, Rückleitung zum Öltank legen und fertig. Der Druckverstärker ist betriebsbereit.

Er kann den Eingangsdruck ohne Fremdenergie um das Vielfache des eingestellten Verstärkungsfaktors steigern. Beim Druckverstärker Minibooster gibt es bis zu elf Stufen: von 1,2 bis 20. Das reicht aus, um zum Beispiel ein Werkstück trotz starker Vibrationen sicher auf der Werkzeugmaschine zu fixieren. Starke Vibrationen am Werkstück erfordern häufig das Abschalten der Maschine: Der vorhandene Hydraulikdruck reicht nicht zum optimalen Spannen des Werkstücks aus.

Druckübersetzer unterteilen sich nach dem Wirkprinzip in zwei Varianten. Es gibt den einfach wirkenden und den kontinuierlich fördernden Druckverstärker. Beim einfach wirkenden Verstärker wird wie beim Hydraulikzylinder eine große Kolbenfläche mit niedrigem Druck beaufschlagt und über eine kleinere Kolbenfläche im nachfolgenden Bauraum verdichtet. Es entsteht ein höherer Druck.

Dieses Verfahren ermöglicht eine große Druckübersetzung. Der Nachteil: Je nach Übersetzungsverhältnis sind diese Verstärker meist recht groß gebaut, und das Fördervolumen ist vom nach vorne gerichteten Hub abhängig. Bei Leckagen im System oder beim Nachlassen des Spanndrucks am Werkstück durch Setzverhalten lässt sich dieser in der Kolbenendlage nicht aufrecht erhalten.

Die Alternative ist ein kontinuierlich fördernder Druckverstärker, wie er von Koenig Verbindungstechnik unter der Bezeichnung Minibooster angeboten wird. Herzstück dieses Übersetzers ist eine patentierte oszillierende Pumpeinheit und ein bistabiles Wechselventil.

Bis zum Erreichen des gewünschten Druckes wird mit bis zu 30 Hz Frequenz das Hydrauliköl auf das hohe Niveau getaktet. Das kleine Einzelfördervolumen je Hub bewirkt laut Anbieter, dass sich kaum Druckstöße im Hochdruckraum erkennen lassen. Ist der vorgewählte Druck (Eingangsdruck PIN × Übersetzungsverhältnis i) erreicht, schaltet der Druckverstärker automatisch ab. Bei Druckabfall von 5 bis 10 bar auf der Hochdruckseite taktet der Druckverstärker bis zum Enddruck nach.

Voraussetzung ist, dass auf der Eingangsleitung kontinuierlich der Niederdruck ansteht. Somit lassen sich Reparaturen an Hydraulikkomponenten, die leichte Leckagen haben, in die Stillstandszeiten am Schichtende verlegen.

Bild 2 zeigt das Schaltbild eines kontinuierlich fördernden Druckverstärkers der Baureihe Minibooster. Durch den Eingang IN gelangt Öl über die Rückschlagventile KV1 und KV2 sowie über das Rücklaufventil DV zum Hochdruckausgang H. Außerdem strömt das Öl durch den Verstärker OP, was jedoch noch keine Auswirkung in puncto Druckerhöhung hat. In dieser Phase befindet sich der Druckverstärker in der Eilgangsfunktion.

Ist das angegebene Volumen für den Eilgang nicht ausreichend, kann durch eine Bypassleitung mit eingebautem Rückschlagventil um den Druckverstärker herum jedes gewünschte Volumen erreicht werden. Trifft der Kolben des Zylinders 1 auf Widerstand, baut sich Druck im System auf: Die Ventile KV1, KV2 und DV schließen. Die oszillierende Pumpeinheit OP (inklusive bistabilem Wechselventil) pulsiert auf Hochdruck. Bei dynamischen Anwendungen bleibt die Pulsation bestehen.MM

Weitere Informationen: Koenig Verbindungstechnik GmbH, 89186 Illerrieden,

Alle kontinuierlich fördernden Varianten des Druckverstärkers Minibooster sind für einen Eingangsdruck von 20 bis 200 bar ausgelegt. Der Hochdruck wird ausschließlich über den Eingangsdruck geregelt, der eingestellte Verstärkungsfaktor i bleibt konstant. Die Außengeometrie aller Varianten ist bei jedem Übersetzungsverhältnis gleich. Außerdem empfiehlt Koenig Verbindungstechnik, vor jedem Verstärker eine Filtereinheit vozuschalten (10 µm nominale Partikelgröße), um eine höhere Lebensdauer zu gewährleisten. Zusätzlich zu den Standard-Übersetzungsverhältnissen kann jeder beliebige Faktor dazwischen ermöglicht werden:

Die baulich kleinste Version ist mit maximal 38 mm Gehäusedurchmesser und 110 mm Baulänge der Druckverstärker HC1. Es gibt diesen Verstärker ab dem Übersetzungsverhältnis 1,2 mit insgesamt neun Standard-Verstärkungsfaktoren. Er wird häufig für Spannaufgaben bei beengten Bauraumverhältnissen direkt auf der Trägerpalette installiert – aber auch für den direkten Einbau in Handwerkzeugen wie Betonbrecher und Rettungsscheren.

Als Version HC2 deckt der Druckverstärker Minibooster das breiteste Anwendungsspektrum bezüglich Fördervolumen (0,3 bis 2,5 l/min) und Größe (50 mm Durchmesser, 110 mm Länge) ab. In dieser Ausführung wird er in Werkzeugmaschinen (Drehen, Bohren, Fräsen) zum Spannen von Werkstücken und Reitstöcken verwendet, aber auch in Druckgießanlagen für Aluminiumteile und in Kunststoff-Spritzgießmaschinen zum Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge. Elf Übersetzungsverhältnisse stehen zur Verfügung.

Für Anwendungen in Blockbauweise ist der Verstärker HC3 konzipiert – im Gegensatz zu den anderen Druckverstärkern der HC-Baureihe, die mittels Verrohrung direkt ins Hydrauliksystem integriert werden. Das Anschlussbild entspricht dem NG-6-Standard. Die durchgängigen Bohrungen ermöglichen auf der Oberseite des Blockes die Montage von Schaltventilen oder den Verschluss über einen Enddeckel, der den Ölfluss direkt in den Verstärker einspeist. Der Grundaufbau gleicht der Version HC2.

Der Druckverstärker HC4 schafft bis zu 5 l/min Hochdruckvolumen (maximal 800 bar) – bei einem maximalen Eingangsstrom von 35 l/min. Mit 70 mm Außendurchmesser und 141 mm Baulänge ist diese Version mit 3 kg Eigengewicht für die stationäre Montage in Anlagen mit größerem Volumenbedarf ausgelegt, beispielsweise für Verschiebefunktionen, wie sie in Recyclingpressen vorkommen.

Im Gehäuse des Druckverstärkers HC5 (70 mm Durchmesser, 115 mm Länge) ist die oszillierende Pumpeneinheit doppelt vorhanden. Die beiden Übersetzungsverhältnisse i1 und i2 können verschieden gewählt werden. Anwendungen gibt es in Anlagen und Werkzeugen, die im Hochdruckbereich unterschiedliche Drücke für Zug- und Druckfunktionen erfüllen müssen, zum Beispiel bei Abbruchscheren für Baumaschinen: Durch langsamen Vorschub wird die Stahlarmierung im Beton durchtrennt und später zusammenhängende Reststücke mit der Spreizfunktion des Werkzeugs bei schnellerem Vorschub vereinzelt.

Der Druckverstärker HC6 ist für 70 l/min Eingangsvolumen konzipiert. Er erzeugt ein Hochdruckvolumen bis zu 11 l/min bei einem maximalen Hochdruck von 800 bar. Diese 9,4 kg schwere Version (90 mm Durchmesser, 233 mm Länge) wird den Anforderungen dynamischer Anwendungen gerecht. Greifen und Klemmen von Rammen in schweren Baumaschinen zählen zu den häufigen Anwendungen.

Mit dem Druckverstärker HC7 wurde eine Leichtbauversion für Drücke bis zu 200 bar am Markt eingeführt : vor allem für Anwendungen in mobilen Arbeitsmaschinen und Werkzeugen, aber auch für die Spannhydraulik. Der Verstärkungsfaktor liegt je nach Einstellung bei 5 bis 20. Zur Ausstattung gehört umfangreiches Zubehör, wie Halte- und Montagevorrichtungen, Ventile und Filter.

Wenn richtig Druck benötigt wird, kommt der Verstärker HC8 ins Spiel. Er verstärkt mit einem Überzetzungsverhältnis von 6,6 bis 20 den Eingangsdruck auf bis zu 2000 bar und bei Sonderanfertigung auch darüber. Der Hochdruckvolumenstrom ist auf 0,3 bis 1,3 l/min begrenzt. Bei dieser Version steht die Kraft und nicht die Geschwindigkeit im Vordergrund.

Eine Drucksteigerung bietet der Verstärker HC9 mit bis zu 5000 bar.

Abgerundet wird diese Bauhreihe mit den Ausführungen HC2D und HC6D. Deren technische Daten entsprechen dem Verstärkern HC 2 beziehungsweise HC6. Sie ermöglichen jedoch, auf der Hochdruckseite ein vielfaches Volumen zu erhalten. Eine Modifikation dieser Typen sind die Varianten HC2D2 und HC6D2, die mit zwei Medien arbeitet können, zum Beispiel auf der Niederdruckseite mit Öl, auf der Hochdruckseite mit Wasser. Die meisten der vorgestellten Druckverstärker sind sowohl in der Öl- als auch in der Wasserhydraulik einsetzbar.

Eine neu patentierte Variante von Koenig Verbindugnstechnik ist der Verstärer HC2P, eine selbstansaugende Druckverstärkerpumpe, die mit einem Akkuschrauber und entsprechender Umdrehung einen Druck bis zu 800 bar erzeugen kann.

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Es ist für uns eine Selbstverständlichkeit, dass wir verantwortungsvoll mit Ihren personenbezogenen Daten umgehen. Sofern wir personenbezogene Daten von Ihnen erheben, verarbeiten wir diese unter Beachtung der geltenden Datenschutzvorschriften. Detaillierte Informationen finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.

Ich bin damit einverstanden, dass die Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, Max-Planckstr. 7-9, 97082 Würzburg einschließlich aller mit ihr im Sinne der §§ 15 ff. AktG verbundenen Unternehmen (im weiteren: Vogel Communications Group) meine E-Mail-Adresse für die Zusendung von redaktionellen Newslettern nutzt. Auflistungen der jeweils zugehörigen Unternehmen können hier abgerufen werden.

Der Newsletterinhalt erstreckt sich dabei auf Produkte und Dienstleistungen aller zuvor genannten Unternehmen, darunter beispielsweise Fachzeitschriften und Fachbücher, Veranstaltungen und Messen sowie veranstaltungsbezogene Produkte und Dienstleistungen, Print- und Digital-Mediaangebote und Services wie weitere (redaktionelle) Newsletter, Gewinnspiele, Lead-Kampagnen, Marktforschung im Online- und Offline-Bereich, fachspezifische Webportale und E-Learning-Angebote. Wenn auch meine persönliche Telefonnummer erhoben wurde, darf diese für die Unterbreitung von Angeboten der vorgenannten Produkte und Dienstleistungen der vorgenannten Unternehmen und Marktforschung genutzt werden.

Falls ich im Internet auf Portalen der Vogel Communications Group einschließlich deren mit ihr im Sinne der §§ 15 ff. AktG verbundenen Unternehmen geschützte Inhalte abrufe, muss ich mich mit weiteren Daten für den Zugang zu diesen Inhalten registrieren. Im Gegenzug für diesen gebührenlosen Zugang zu redaktionellen Inhalten dürfen meine Daten im Sinne dieser Einwilligung für die hier genannten Zwecke verwendet werden.

Mir ist bewusst, dass ich diese Einwilligung jederzeit für die Zukunft widerrufen kann. Durch meinen Widerruf wird die Rechtmäßigkeit der aufgrund meiner Einwilligung bis zum Widerruf erfolgten Verarbeitung nicht berührt. Um meinen Widerruf zu erklären, kann ich als eine Möglichkeit das unter https://support.vogel.de abrufbare Kontaktformular nutzen. Sofern ich einzelne von mir abonnierte Newsletter nicht mehr erhalten möchte, kann ich darüber hinaus auch den am Ende eines Newsletters eingebundenen Abmeldelink anklicken. Weitere Informationen zu meinem Widerrufsrecht und dessen Ausübung sowie zu den Folgen meines Widerrufs finde ich in der Datenschutzerklärung, Abschnitt Redaktionelle Newsletter.

Link: Kompaktaggregat senkt Energieverbrauch bei Spannfunktionen

Wirtschaftlich entgraten und reinigen in einem Prozess

Mit mehr Dampf in die Zukunft der Schaumteilfertigung

Cookie-Manager Leserservice AGB Hilfe Abo-Kündigung Werbekunden-Center Mediadaten Datenschutz Impressum Abo Autoren

Copyright © 2022 Vogel Communications Group

Diese Webseite ist eine Marke von Vogel Communications Group. Eine Übersicht von allen Produkten und Leistungen finden Sie unter www.vogel.de

Roll; Fraunhofer-ICT; HBS; ACE Stoßdämpfer GmbH; Archiv: Vogel Business Media; Trumpf; VCG; F. Schnebel; BLM; Martin Weinhold und Fraunhofer IPA; SPI; gemeinfrei // Unsplash; Bosch Rexroth; P. E. Schall Messen; Fraunhofer IPA; RTL; Martin Witzsch; Filtration Group Industrial; G. Chiung; Thunderpic; gemeinfrei; fischer-cg.de - stock.adobe.com; SD Worx; ©Eisenhans - stock.adobe.com; EU-Kommission; iFactory3D; Formlabs; 3D Systems; HP; Mesago / M. Kutt; Datron