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Hydraulikpumpen und Aggregate

In der Werkstatthydraulik werden Hydraulikpumpen zum Betreiben von Zylindern oder Werkzeugen eingesetzt. Pumpen können wahlweise von Hand, pneumatisch oder elektrisch angetrieben werden. Hierbei eignen sich Handpumpen besonders für Reparaturen oder schnelle ortsungebundene Einsätze. Pneumatik-Pumpen sind günstige alternativen zu kleinen Elektropumpen. Aggregate erbringen große Förderleistungen und erlauben es beispielsweise große Schwerlastzylinder anzusteuern.

Hydraulikpumpen und ihre Kennwerte

Beim Kauf einer Hydraulikpumpe muss diese auf die Bedürfnisse und Eigenschaften der Hydraulik-Werkzeuge und Zylinder angepasst werden. Förderleistungen und Kapazitäten der Komponenten sollten aufeinander abgestimmt sein, um ein Maximum an Kraft und Effizienz zu erzielen. Hierbei sind die technischen Möglichkeiten der Hydraulikpumpe mit denen der anderen Komponenten abzugleichen. Im Folgenden führen wir einige Kennwerte auf, die mit der Pumpe einhergehen.

Das Fördervolumen

Fördervolumen

Das Fördervolumen gibt an, wie viel Flüssigkeit die Pumpe pro Zyklus fördert. Handpumpen arbeiten in aller Regel mit einer Kolbenpumpe. Hier wird das verdrängte Öl pro Kolbenhub als Fördervolumen gewertet. Bei Hydraulikaggregaten wird das Fördervolumen pro Umdrehung der Antriebswelle gemessen.

Das Fördervolumen wird auch als Fördermenge oder Volumenstrom bezeichnet und ist beispielsweise für die Ausfahrgeschwindigkeit eines Hydraulikzylinders verantwortlich. Um schnellere Ausfahrgeschwindigkeiten zu erreichen, sind Pumpen mit höherem Fördervolumen erforderlich. Durch einen höheren Öl-Durchfluss erhöhen Sie die Arbeitsgeschwindigkeit und optimierten die Leistung Ihres hydraulischen Systems.

Für Hubanwendungen mit mehreren Hebepunkten, empfehlen sich Pumpen mit geteiltem Fördervolumen. Pumpen mit geteiltem Fördervolumen verteilen das Hydrauliköl gleichmäßig auf mehrere Ausgänge. Beispielweise werden Zylinder an den verschiedenen Lastpunkten synchron mit gleichem Fördervolumen versorgt. Ein Anheben und Absenken schwerer Lasten ist hierdurch optimal kontrollierbar.

Ein- oder zweistufige Pumpen

Ein- oder zweistufige Pumpen

Handpumpen können mit ein oder zwei Förderstufen ausgelegt sein. Einstufige Pumpen eignen sich für kleine Zylinder, da sie immer nur im Lastgang arbeiten und pro Pumpenschlag nur geringe Ölmengen fördern. Für Arbeiten, bei denen ein Zylinder oder ein anderes Werkzeug große Hübe überwinden muss, kann dies zu zeitaufwändig und mühsam sein. Hier kann eine Pumpe mit zwei Geschwindigkeiten den Tag retten.

Die einstufige Hydraulikpumpe

Eine einstufige Pumpe fördert mit jedem Hub des Pumpenhebels eine bestimmte Menge an Flüssigkeit. Sie liefert einen geringen Durchfluss bei hohem Druck. Der Zylinder fährt pro Pumpenschlag mit gleicher Geschwindigkeit aus, ob unbelastet oder unter Last. Für einige Anwendungen ist genau dies erforderlich, beispielsweise für Hydraulikzylinder mit kleinerem Hub, Spreizer und Abzieher. Eine hydraulische Handpumpe mit nur einer Geschwindigkeit ist eine einfache und relativ kostengünstige Option. Wählen Sie Einstufen-Pumpen, wenn ein konstanter Ölfluss unabhängig vom Druck vorausgesetzt wird.

Die zweistufig Hydraulikpumpe

Zweistufige Pumpen fördern in der ersten Stufe eine größere Menge an Öl als in der Zweiten. Pumpen mit zwei Geschwindigkeiten bieten einen zweistufigen Förderstrom. Ohne Last arbeitet die Pumpe in der ersten Stufe mit erhöhtem Förderstrom. Das große Fördervolumen im Niederdruck ermöglicht schnelle Leerhübe. Die erste Stufe wird beispielsweise zum schnellen Ausfahren eines unbelasteten Zylinders genutzt. Sobald der Zylinderkolben auf die Last stößt, steigt der Druck im System an. Bei Erreichen eines vordefinierten Umschaltdrucks schaltet die Pumpe automatisch von Nieder-auf Hochdruck um. Zwar fährt der Zylinder im Lastgang bedeutend langsamer aus, das Pumpen fällt hier aber wesentlich leichter, selbst unter dem hohen Druck.

Eine hydraulische Handpumpe mit zwei Geschwindigkeiten kann für Anwendungen wie Druckprüfungen, hydraulische Pressen und Zylinder mit langem Hub vorteilhafter sein als eine mit einer Geschwindigkeit. Allerdings sind sie nicht für Arbeiten geeignet, die viel Druck erfordern.

Beide Pumpentypen sind mit unterschiedlichen Kapazitäten und in vielfältigen Konfigurationen erhältlich, die für Werkzeuge geeignet sind, die sowohl einfach- als auch doppeltwirkenden Hydraulikfluss erfordern.

Das Tankvolumen

Enerpac Pumpen mit unterschiedlichem Tankvolumen

Hydraulikzylinder variieren in ihrer Größe. Mit zunehmender Kapazität steigt ihr Durchmesser mit zunehmendem Hub ihre Bauhöhe. Beim Kauf einer Hydraulikpumpe muss das Tankvolumen an die erforderliche Ölmenge angepasst werden. Alle Verbraucher wie auch Schläuche und Ventile müssen hierbei berücksichtigt werden.

Für die Kalkulation ist die Angabe des "nutzbaren Ölvolumens" ausschlaggebend. Obwohl der Ansaugstutzen bodennah angebracht ist, verbleibt eine Restmenge im Tank. Auch soll der Tank nicht zu 100% mit Öl gefüllt werden, da sich das Öl bei Erwärmung ausdehnen kann.

Betriebsdruck von maximal 700 bar

Der Betriebsdruck bezeichnet den an einer bestimmten Stelle vorherrschenden Druck in einer Anlage. Er entspricht dem Istdruck, der zu einer bestimmten Zeit an einem bestimmten Ort anliegt.

In der Hydraulik werden vier Druckbereiche grob unterschieden, innerhalb derer die Übergänge ein wenig fließend sind:

  • Niederdruck: Drücke bis ca. 100bar,
  • Mitteldruck: 100 bis 200 bar,
  • Hochdruck bis ca. 500...700 bar,
  • Darüber sehr hoher Druck.

Für die Werkstatthydraulik ist der hohe Druck von 700bar äußerst vorteilhaft. Mit der Werkstatthydraulik sollen vor allem schwere Gewichte kraftvoll auf engstem Raum präzise bewegt werden. Besonders geeignet sind hierfür Hochdruckkomponenten, da diese gewichts- und bauraumoptimiert gebaut werden können. Dadurch zeichnen sich Hochdruckkomponenten wie Pumpen, Schläuche und Zylinder vor allem durch ihre kompakte und robuste Bauweise aus.

Den durchschnittlich vorkommenden Druck bei normalen Betriebsbedingungen bezeichnet man als Normaldruck. Der höchst zulässige Druck, der am Druckbegrenzungsventil voreingestellt wird, wird maximal Druck genannt.

Hydraulikpumpen und ihre Antriebsarten

Hydraulikpumpen lassen sich auf verschiedenste Weisen antreiben, ob von Hand, Druckluft, Benzin oder Strom. Der Handantrieb ist günstig und leicht, aber nur für kleine Werkzeuge und Zylinder ratsam. Von Druckluft oder von kleinen Elektromotoren angetriebene Hydraulikpumpen, werden meist für ortsgebundene Werkzeugpressen oder hydraulische Werkzeuge verwendet. Hingegen benötigen akkubetriebene Hydraulikpumpen keine externe Antriebsquelle und sind äußerst flexibel und ortsungebunden einzusetzen. Aggregate sind schwer, groß, aber leistungsstark. Sie werden für hohe Förderleistungen und große oder häufige Anwendungen aufgestellt.

Die Wahl der Antriebsart einer Hydraulikpumpe

Bei dieser Vielzahl an Hydraulikpumpen ist für nahezu jede erdenkliche Anwendung eine Alternative lieferbar. Beim Kauf einer Hydraulikpumpe muss zunächst geklärt werden, von was die Pumpe angetrieben werden soll. Ausschlaggebend für diese Entscheidung ist der Ort, an dem Sie die Arbeiten ausführen werden. Wenn Sie beispielsweise in einer gefährlichen Umgebung arbeiten, bietet eine „funkenfreie“ ATEX-zertifizierte, luftbetriebene Hydraulikpumpe eine sicherere Lösung

Wollen Sie an einem abgelegenen Ort ohne Zugang zu Druckluft oder Strom arbeiten, ist eine batteriebetriebene Pumpe die richtige Wahl. Handbetriebene Pumpen, wie Fußpumpen und Handpumpen, bieten eine einfache Lösung für kleinere Arbeiten. Besonders diejenigen, bei denen der Vorgang nicht viele Male wiederholt werden muss oder wenn in einer Testumgebung ein sehr langsames Kraftniveau erforderlich ist.

Hydraulikpumpen für welche Werkzeuge oder Zylinder ?

Planen Sie den Einsatz einer Pumpe mit Hydraulikzylinder? Die Hauptüberlegung ist, ob Sie eine Pumpe benötigen, die für eine einfach- oder doppeltwirkende Anwendung ausgelegt ist. Wenn der Zylinder doppeltwirkend ist, benötigt die Pumpe mindestens zwei Anschlüsse. Eine für die Vorlaufleitung – zum Ausfahren des Zylinders, die andere für die Rücklaufleitung – zum Einfahren.

Pumpen für einfach- oder doppeltwirkende Zylinder

Eine Hydraulikpumpe für einen einfachwirkenden Zylinder muss Öl fördern und wieder ablassen können. Doppeltwirkende Zylinder bestehen allerdings aus zwei voneinander getrennten Kammern. Zum Ausfahren wird die eine Kammer befüllt, während die andere das Öl ablässt. Folglich muss hinter der Pumpe ein 4/3 Wegeventil installiert werden. Einzige Voraussetzung für die Pumpe ist ein direkter Tankanschluss für das zurückströmende Öl.

Hydraulische Handpumpen

Hydraulikhandpumpe von Ernerpac P142

Eine hydraulische Handpumpe hat die Aufgabe, das Medium Hydrauliköl zu fördern (Leerhub) und den Druck zu erzeugen, der durch den Hydraulikzylinder in Kraft umgesetzt wird (Lasthub). Diese Hydraulikpumpen sind energieunabhängig und überall einsetzbar, sie sind leicht zu tragen und ermöglichen in Verbindung mit einem entsprechenden Hydraulikzylinder eine extrem hohe Krafterzeugung.

Aufgrund des Nachteils der zu erbringenden menschlichen Arbeitsleistung werden Handpumpen bei Dauereinsätzen bzw. bei großen Ölmengen durch Motorpumpen ersetzt.

Motorpumpen und Aggregate

Pumpenaggregat E-Pulse mit Akkubetrieb

Fest verbaute Motorpumpen und Aggregate werden meist mit Druckluft oder Strom betrieben. Druckluftbetriebene Hydraulikpumpen eignen sich am besten für niedrige oder mittlere Arbeitszyklen. Elektrisch angetriebene Pumpen werden für Anwendungen mit hoher Einschaltdauer und Automatisierung empfohlen. Sie bieten große Vielseitigkeit, geringe Geräuschentwicklung und ein Höchstmaß an Leistung und Langlebigkeit.

Motorisierte Hydraulikpumpen fördern einen Ölstrom, sobald die Pumpeneinheit von dem Elektromotor angetrieben wird. Er versiegt erst wieder, wenn der Motor ausgeschaltet wird. Im Gegensatz zu einer Handpumpe ist der Ölstrom also auch vorhanden, wenn der Hydraulikzylinder nicht bewegt werden soll (Arbeitspausen).

Das Hydrauliköl

Hydraulikölgebinde

Hydrauliköl eignet sich als Druckflüssigkeit, da es nahezu inkompressibel ist und eine gute thermische wie auch hydrolytische Stabilität aufweist. Die hydrolytische Stabilität steht für die Fähigkeit, einer chemischen Zersetzung durch Wasser zu widerstehen. Durch die guten Eigenschaften des Öls wird der Verschleiß, die Erosion und Korrosion der inneren Bauteile wirksam verhindert und die Abnutzung der Hydraulikpumpe und anderer hydraulischer Komponenten reduziert.

Der einwandfreie Zustand des Hydrauliköls ist mitentscheidend für die Lebensdauer Ihres Hydrauliksystems. Öle mit maximaler Schmierfähigkeit, verhindern Schlammbildung und halten die Oxidation gering. Ein Ölwechsel sollte turnusmäßig, mindestens jedoch einmal jährlich durchgeführt werden.

Die Viskosität des Hydrauliköls

Das Hydrauliköl wird primär nach seiner Viskosität ausgewählt. Die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit hat in mehrfacher Hinsicht einen großen Einfluss auf ein Hydrauliksystem. Je zäher- oder dickflüssiger das Öl ist, desto höher ist dessen Viskosität; je dünnflüssiger, desto niedriger ist sie. Zudem ist die Viskosität eines Öls temperaturabhängig. Bei Temperaturabfall wird Öl dickflüssiger; die Viskosität steigt.

Eine zu niedrige Viskosität kann zu übermäßigem Verschleiß, Undichtigkeiten oder internen Leckagen führen. Eine zu hohe Viskosität kann dazu führen, dass das System an Ölmangel leiden. Eine Kavitation der Pumpe hätte interne Schäden an Pumpenkomponenten, eine unzureichende Schmierung und eine verringerte Pumpeffizienz zur Folge.

Der Viskositätsindex

Der Viskositätsindex gibt die Veränderung der Zähflüssigkeit zwischen zwei Temperarturen wieder. Öle mit hohem Viskositätsindex behalten ihre Viskosität bei Temperaturänderungen gut bei. Wenn Sie also beabsichtigen, in Umgebungen mit extremen Temperaturschwankungen zu arbeiten, sind Hydrauliköle mit einem höheren Viskositätsindex die beste Wahl.

Additive in Hydrauliköl

Nicht nur die Viskosität beeinflusst die Leistung eines Öls – auch Additive spielen eine Rolle und bieten folgende Vorteile:

  • Verschleißschutz verhindert den Kontakt von Metall zu Metall
  • Korrosionsinhibitoren helfen dem Öl, eine dünne Schicht auf den Komponenten zu bilden, um Rost zu verhindern.
  • Oxidationsinhibitoren (Antioxidantien) verzögern die Öloxidation (Ölalterung) und die Bildung von Alterungsprodukten
  • Antischaum-Zusätze verhindert die Schaumbildung, die durch das Bewegen und Belüften von Öl entstehen kann.

Arten von Hydrauliköl für Pumpen

Für den Betrieb von hydraulischen Werkzeugen stehen verschiedene Pumpentypen zur Verfügung. Jeder hat spezifische Anforderungen – zum Beispiel hat eine angetriebene Pumpe viele bewegliche Teile und hat daher anspruchsvollere Anforderungen als eine einfache Handpumpe, die mit einem hydraulischen Hubzylinder verwendet wird.

Wann steht ein Ölwechsel an ?

Im Laufe der Zeit und durch wiederholten Gebrauch wird das Hydrauliköl in Ihren Werkzeugen abgebaut und weniger effektiv. Dies ist ein normaler Vorgang und geschieht aus mehreren Gründen.

Je höher der Druck in einem Hydrauliksystem ist, desto mehr wird das Öl komprimiert und abgebaut. Aber der häufigste Grund ist wohl die Kontamination. Wenn Sie die Warnzeichen ignorieren und das Hydrauliköl nicht ersetzen, kann die Leistung Ihrer Ausrüstung beeinträchtigt werden und das Öl verliert seine Widerstandsfähigkeit gegen Reibung und Korrosion.

Arten von Hydraulikölverunreinigungen

Wasser

Wasser gelangt entweder durch Unachtsamkeit im Umgang mit dem Öl, über beschädigte Dichtungen oder durch Kondenswasser in das Hydrauliksystem. Wie Sie wissen, vermischen sich Öl und Wasser nicht – und in einem unter Druck stehenden Hydrauliksystem verursachen sie zusammen Schaumbildung und Kavitation. Das Wasser führt auch zu verstopften Filtern, verminderter Schmierung und Korrosion.

Belüftung

Belüftung tritt auf, wenn Luft durch Dichtungen und Armaturen oder Wartungsarbeiten in das System gelangt. Die im System eingeschlossene Luft kann zu Kavitation führen und eine schwammige oder langsame hydraulische Reaktion verursachen. Die Hydraulik beruht darauf, dass Flüssigkeiten nicht komprimiert werden können und ein System, das Luft enthält, elastischer ist. Darüber hinaus kann jede resultierende Oxidation aus der Luft die Viskosität erhöhen, Schlamm erzeugen, Additive abbauen und den Säuregehalt des Öls erhöhen.

Andere Ursachen der Ölzersetzung

Hohlraumbildung: Kavitation ist die Erzeugung von Dampfblasen als Ergebnis einer schnellen Änderung des Flüssigkeitsdrucks. Diese Blasen kollabieren dann und verursachen kleine Vibrationen und Schockwellen. Wenn dies wiederholt vorkommt, können Metallteile im System beschädigt werden.

Überhitzung: Wenn Hydrauliköl überhitzt wird, erhöht es die Oxidation. Ursachen für Überhitzung sind eingeschränkter Durchfluss oder übermäßiger Durchfluss.

So erkennen Sie, dass es Zeit ist, das Hydrauliköl zu wechseln

Welche Farbe soll das Öl haben?

Wenn Sie eine Enerpac-Handpumpe mit der richtigen Ölsorte verwenden, ist diese wahrscheinlich bernsteinfarben. Die Ölsorte von Enerpac, die für angetriebene Hydraulikpumpen verwendet wird, ist zähflüssiger und an der blauen Farbe zu erkennen.

Was sind die Warnzeichen, dass es an der Zeit ist, das Hydrauliköl zu wechseln?

  • Wenn das Öl verschmutzt, schlammig und dunkel geworden ist.
  • Wenn Sie Rückstände im Behälter finden.
  • Wenn das Öl schaumig ist – (mit Luft verunreinigt).
  • Wenn es milchig ist – (mit Wasser verunreinigt).

So verlängern Sie die Lebensdauer Ihres Hydrauliköls

  • Der beste Weg, die Lebensdauer von Hydrauliköl zu verlängern, ist die Minimierung von Verunreinigungen. Sie können dies erreichen, indem Sie sauber arbeiten und besonders vorsichtig vorgehen, wenn Sie Ihr System einrichten und anschließen. Stellen Sie vor dem Anschließen Ihrer Hydraulikschläuche sicher, dass Sie Schmutz und Feuchtigkeit von den Anschlüssen und anderen Komponenten entfernen.
  • Bauen Sie einen Ölfilter in Ihr System ein. Beispiele sind das PF-25-Ersatzfilterkit und der ZPF-Rücklauffilter


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