Im aktuellen Geschäftsumfeld werden Fertigungsanlagen ständig bis an ihre Grenzen beansprucht und es wird erwartet, dass sie kontinuierlich laufen, um den Betrieb ohne Unterbrechung aufrechtzuerhalten.
Maschinenbesitzer sind sich zunehmend der Gesamtbetriebskosten bewusst, was zu einer Nachfrage nach Maschinen geführt hat, die wenig Wartung erfordern, äußerst zuverlässig und präzise sind und kurze Zykluszeiten sowie einen geringen Energieverbrauch aufweisen.
Eine in Zusammenarbeit mit Schoen + Sandt Machinery, einem führenden deutschen Hersteller von Hydraulikpressen, durchgeführte Studie ergab, dass sich durch die Verwendung einer Hydraulikflüssigkeit mit hohem Viskositätsindex (VI) die Energieeffizienz um bis zu 10 Prozent senken lässt und der Verbrauch an Kilowattstunden (kWh) sinkt.
Diese Spezialisten für Hydraulikmaschinen beschränken sich nicht auf die Entwicklung und Herstellung von Hydraulikschneidern und Steuerungssystemen der Spitzenklasse, sondern gehen noch einen Schritt weiter und sorgen für kontinuierliche Einsparungen durch geringeren Energieverbrauch, höhere Leistung durch verbesserte Maschinengenauigkeit und Maschinenzuverlässigkeit mit längerer Lebensdauer.
Viskosität beeinflusst maßgeblich Effizienz und Energieverbrauch
Auf dem heutigen Markt für hydraulische Schneidemaschinen ist Energieeffizienz fast ebenso wichtig geworden wie technische Innovation. Hydraulikflüssigkeit überträgt Kraft und ist damit eine der Schlüsselkomponenten eines Hydrauliksystems. Die Verwendung einer Einbereichs-Hydraulikflüssigkeit führt zu schlechter Wärmeübertragung, Kraftübertragungsverlusten, verringerter Reaktionsfähigkeit auf Steuerungen und oxidativem Stress im Hydrauliksystem.
Wenn Hydraulikflüssigkeit kalt ist, ist sie dickflüssig und hat eine hohe Viskosität. Diese erhöhte Viskosität erzeugt hohe Reibung. Heiße Hydraulikflüssigkeit wird jedoch dünnflüssig und ihre verringerte Viskosität kann zu Durchflusslecks und Verschleißschäden führen. In beiden Fällen leidet die Leistung. Diese Art von Hydraulikflüssigkeit, deren Viskosität je nach Temperatur stark variiert, wird als Einbereichsflüssigkeit bezeichnet.
Hohe Temperaturen sind der Feind einer stabilen Viskosität. Bei steigenden Temperaturen wird die Flüssigkeit dünnflüssiger, sodass in manchen Fällen Metall auf Metall stößt. Diese Flüssigkeit mit niedriger Viskosität führt zu erhöhtem Verschleiß, was wiederum kostspielige Reparaturen und Maschinenausfallzeiten zur Folge hat.
Hydraulikflüssigkeiten, die speziell dafür entwickelt wurden, über einen weiten Temperaturbereich hinweg ein optimales Viskositätsniveau aufrechtzuerhalten, werden als Mehrbereichsflüssigkeiten bezeichnet. Mehrbereichsflüssigkeiten schützen Maschinen, indem sie den hydromechanischen und volumetrischen Wirkungsgrad der Ausrüstung ausgleichen.
Lass es fließen
Ohne Ausgleich können Hydrauliksysteme mit dem Dilemma hydromechanischer Verluste bei Flüssigkeiten mit hoher Viskosität und volumetrischer Leistungsverluste bei Flüssigkeiten mit zu niedriger Viskosität konfrontiert sein. Einerseits würde die mechanische Effizienz des Hydrauliksystems von einer Flüssigkeit profitieren, die sehr dünn und leicht fließend ist.
Allerdings führt eine zu dünne Flüssigkeit zu einem schlechten volumetrischen Wirkungsgrad, da interne Leckagen einen Großteil der Energie der Pumpe verbrauchen und die Flüssigkeit eine schlechte Schmierung bietet.
Andererseits ist eine dicke Flüssigkeit gut für den volumetrischen Wirkungsgrad, da der Verlust durch interne Pumpenleckagen minimal ist. Diese dicke Flüssigkeit würde jedoch schwer fließen und zu hydrodynamischer Reibung und Planschverlusten im System führen. Die Wahl der idealen Flüssigkeit ist ein Kompromiss.
Mission und Maschinerie
Die Flüssigkeitstests wurden an einer Hydraulikpresse vom Typ 6005BA mit einer Schneidkraft von 1.250 Kilonewton (kN) durchgeführt. Solche Hydraulikstanzen mit einziehbaren Balken sind universell einsetzbare Stanzpressen für kleine und mittlere Losgrößen zur Verarbeitung von Platten- und Rollenmaterialien.
Für den Versuch wurden die kW-Leistung, der Pumpendruck in bar sowie die Öl- und Umgebungstemperatur als Parameter gemessen, um den Einfluss der Viskosität auf die Maschinenleistung zu ermitteln.
Der Erstausrüster (OEM) verglich in dieser Fallstudie zwei Mehrbereichshydraulikflüssigkeiten mit einem Einbereichsreferenzöl. Das Referenzöl war eine typische Flüssigkeit mit einer üblichen Viskositätsklasse von ISO 46 und einer Viskosität, die nicht dafür ausgelegt war, Betriebstemperaturschwankungen standzuhalten.
Das erste Testöl, Flüssigkeit A, war dasselbe wie die Referenzflüssigkeit, außer dass es so formuliert war, dass es die Viskosität über einen Temperaturbereich stabilisierte. Das zweite Testöl, Flüssigkeit B, hatte eine ISO-Viskositätsklasse von 32 und war eine dünnere Hydraulikflüssigkeit, die ebenfalls in der Lage war, die Viskosität über einen Temperaturbereich zu stabilisieren.
Erfolgsformel
Das Mehrbereichsöl A zeigte im Vergleich zum konventionellen Einbereichsöl keine nennenswerten Vorteile. Dies lässt sich dadurch erklären, dass der Einfluss der mechanischen Verluste auf den Gesamtwirkungsgrad des Hydrauliksystems viel größer ist als der Volumenwirkungsgradgewinn.
Die Wahl der Flüssigkeit trägt zu einer verbesserten Zuverlässigkeit und Produktivität bei und reduziert gleichzeitig die Ausfallzeiten der Ausrüstung und die Gesamtbetriebskosten. Daher hat die Viskosität der Flüssigkeit einen großen Einfluss auf die Effizienz des Systems.
Das Mehrbereichsfluid B zeigte Effizienzsteigerungen von bis zu 10 Prozent im Vergleich zum herkömmlichen Einbereichs-Referenzfluid. Wenn ein Hydrauliksystem Hitze und Druck ausgesetzt ist, transportiert ein viskositätsoptimiertes Fluid wie Fluid B aufgrund der höheren Viskosität und geringerer Leckageverluste mehr Pumpenergie. Bei normalen Temperaturen fließt es besser und erzeugt weniger Widerstand für die Pumpe.
Fokus auf Zuverlässigkeit und Ressourceneffizienz
Im Labor nachgewiesen und durch die Gerätetests des OEMs selbst sowie vor Ort durch die Endbenutzer bestätigt, können Leistung und Einsparungen durch die Verwendung einer Hydraulikflüssigkeit nach ISO 32, die so formuliert ist, dass sie der Viskosität über einen breiten Temperaturbereich standhält und diese stabilisiert, zuverlässig vorhergesagt werden.
Im Vergleich zu Einbereichs-Referenzflüssigkeiten wurden durchgängig Effizienzsteigerungen von 4–11 Prozent gemessen, zusammen mit weiteren Vorteilen wie niedrigerer Öltemperatur, Geräteschutz und längeren Ölwechselintervallen.
Die Vorteile sind zahlreich. Jetzt besteht die Möglichkeit, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, die Lebensdauer der Geräte zu verlängern, die Gesamtbetriebskosten zu senken, die Ölwechselintervalle zu verlängern und Trendsetter in Sachen Energieeffizienz zu werden.
