Hydraulikkreise verstehen: Typen, Funktionen und Anwendungen

In der Hydraulikbranche ist der Begriff „Hydraulikkreis“ jedem geläufig. Fragt man einen Einsteiger nach Hydraulikkreis-Typen, antworten die meisten mit Offenem Kreis und Geschlossenem Kreis. Doch es gibt viele Arten von Hydraulikkreisen – einige werden hier vorgestellt.

Was ist ein Hydraulikkreis?

Ein Hydraulikkreis enthält verschiedene Komponenten wie Behälter, Pumpen, Zylinder, Ventile, Aktuatoren, Akkus, Filterelemente, Dichtungslösungen u. v. m. – miteinander über Schläuche/Rohre verbunden, um den druckbeaufschlagten Flüssigkeitsstrom durch das System zu ermöglichen. Dieses System funktioniert, um mechanische Energie in hydraulische Energie umzuwandeln, indem jede Komponente entsprechend Zielen und Spezifikationen angeordnet wird, um Energieeffizienz, Wartungsfreundlichkeit, sichere und optimale Leistung, reibungslose Bewegungsfähigkeit u. v. m. zu erreichen.

Wie wird hydraulische Leistung berechnet?

Die erzeugte hydraulische Leistung ist direkt proportional zu Druck und Durchflussrate. Ausgedrückt als:

L(kW) = P × Q ÷ 60 ; P = Druck (MPa), Q = Durchflussrate (l/min)

Die verschiedenen Hydraulikkreise:

1. Freilaufkreise (Unload Circuits): Das primäre Ziel eines Freilaufkreises ist, die Pumpe in einem lastfreien Betriebszustand zu halten. Dies wird erreicht, indem das Öl bei intermittierender oder stillstehender Aktuatorarbeit unter sehr niedrigem Druck von der Pumpe zum Behälter zurückfließt. Wichtige Vorteile: Effizienz, verbesserte Produktlebensdauer, geringer Stromverbrauch, minimale Wärmeentwicklung. Typen: Freilaufkreis mit 3-Wege-Umschaltventil, mit Akkumulator, mit Magnet-Überdruckventil, mit druckkompensierter Verstellpumpe u. v. m.
2. Drucksteuerkreise (Pressure Control Circuits): Ein Drucksteuerkreis in der Hydraulik dient dazu, den erforderlichen Druck für Systemkomponenten bereitzustellen, indem das System vor Über- oder Unterdruck geschützt wird. Es gibt Hydrauliksysteme mit Komponenten, die unterschiedliche Drücke für den Betrieb benötigen. Zweidruckkreis mit Dekompression und Rückschlagventilen, Dekompressionskreis und Lastausgleichskreis sind gängige Drucksteuerkreise.
3. Geschwindigkeitssteuerkreise (Speed Control Circuits): Geschwindigkeitsänderungskreis (1), Kreis mit proportionalem elektrohydraulischem Richtungs- und Durchflusssteuerungsventil (2), Differenzialkreis (3) und Vorfüllventilkreis (4) sind gängige Typen. Der Geschwindigkeitsänderungskreis umfasst zwei Durchflusssteuerungsventile zur Änderung der Zylindergeschwindigkeit. Im Kreis (2) wird optimale Geschwindigkeit durch Steuerung des Kolbenhubs im proportionalen Ventil erzeugt. Der Differenzialkreis erzeugt schnelleren Zylindervorlauf im Vergleich zu Kreisen mit einzelnen Einlaufkanälen. Der Vorfüllventilkreis nutzt Hilfszylinder und ein Vorfüllventil für die Pumpfunktion.
4. Filterkreise (Filter Circuits): Das Hauptziel des Filterkreises ist das Filtern von Verunreinigungen, um den Flüssigkeitsstrom auf einem bestimmten Niveau zu halten. Wenn das Filterelement verstopft, gibt es negative Auswirkungen. Verschiedene Kreise: Pumpenfilterkreis, Druckleitungsfilterkreis, Rücklauf-Filterkreis, Druckleitungs-Bleed-Off-Filterkreis und Offline-Filterkreis.
5. Synchronisationskreise (Synchronizing Circuits): Dieser Kreis synchronisiert die Bewegung mehrerer Aktuatoren. Synchronisationsfehler werden minimiert, indem jeder Fehler am Ende des Hubs korrigiert wird statt durch wiederholte Bewegung. Synchronisationskreise lassen sich weiter unterteilen: mit mechanischen Kombinationen, mit Durchflusssteuerungsventilen, mit Durchflussteilern, mit synchronisierten Hydraulikmotoren, mit synchronisierten Zylindern und mit Servoventilen.
6. Intensivierkreise (Intensifying Circuits): Hydraulikkreise, die einen Zylinder als Intensivierer nutzen, verstärken den Druck durch den Unterschied zwischen Kolben- und Stangenfläche des Zylinders.