Hydraulikschläuche und -rohre

Andreas Mühlbauer,

10 Regeln für die Hydraulik-Installation

Der Ausfall von Hochdruck-Hydraulikschläuchen oder -rohren verursacht hohe Kosten durch Produktivitätsverluste, negative Umwelteinflüsse, Kollateralschäden und birgt erhebliche Sicherheitsrisiken.

Durch die richtigen Verlegetechniken lassen sich Häufigkeit und Auswirkungen der Ausfälle von Hydraulikschläuchen erheblich reduzieren. © Eaton

Durch die richtigen Verlegetechniken lassen sich Häufigkeit und Auswirkungen der Ausfälle von Hydraulikschläuchen erheblich reduzieren. Eaton zeigt 10 wichtige Regeln auf, um die Sicherheit der Installation zu gewährleisten.

Bei hydraulisch gesteuerten und betriebenen Maschinen lassen sich einige Komponenten nicht verändern, da die Struktur der Maschine ihre Lage vorgibt. Andere Komponenten können und sollten jedoch dort platziert werden, wo sie leicht zu verbinden, gut zugänglich und servicefreundlich sind.

Systementwickler sollten möglichst auf Fluidleitungen verzichten und stattdessen bei der Verbindung von Komponenten Verteiler nutzen. In den meisten Fällen ist eine äußere Verrohrung erforderlich. Das Ziel eines jeden Konstrukteurs muss es sein, mögliche Leckagestellen zu reduzieren und die Wartung so einfach wie möglich zu gestalten. Bei der Konstruktion der Basismaschine sollten die Ingenieure darauf achten, dass ausreichend Platz für die Verlegung von Schläuchen und Rohren vorhanden ist und potenzielle Leckagestellen reduzieren. Wichtig ist es auch, die Planung des Hydrauliksystems mit anderen Systemplanungen, beispielsweise für Elektrik, Schmiermittel oder Kraftstoffzufuhr an der Maschine zu koordinieren.

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Parallele Verlegung spart Kosten

Wann immer möglich, sollten Hydraulikleitungen parallel im Maschinenraum verlaufen und dessen Konturen folgen. Das lässt sich mit einem durchdachten Layout und einer korrekten Klemmung leicht erreichen. Um die Leitungen parallel zu halten, müssen die Positionen der Anschlüsse an den Komponenten und die Anordnung von Ventilen, Filtern, Wärmetauschern und Speichern sorgfältig geplant werden.

Die parallele Verlegung spart häufig Kosten durch reduzierte Leitungslängen und eine geringere Anzahl von Adaptern. Zudem gestaltet dies die Maschine servicefreundlicher und trägt zum Schutz der Leitungen vor Beschädigung bei. Ebenso sollten die Komponenten in einem ausreichenden Abstand angeordnet werden, um Platz für die ordnungsgemäße Installation der Adapter und Armaturen an Verbindungsschläuchen und -rohren zu schaffen.

Die Systementwickler müssen zunächst festlegen, ob Schläuche, Rohre oder eine Kombination beider für eine bestimmte Anwendung am besten geeignet ist. Schläuche und Rohre haben jeweils spezifische Vorteile. Rohre lassen sich zum Beispiel auf kleinere Radien biegen und in engeren Räumen verlegen. Außerdem sind sie weniger empfindlich gegen höhere Umgebungswärme und eignen sich für heißere Flüssigkeiten als Schläuche.

Andererseits können Rohre durch Schläge flachgedrückt oder beschädigt werden, während Schläuche elastisch sind und nach dem Absorbieren eines Schlags ihre ursprüngliche Form wieder annehmen. Rohre können auch ermüden, wenn sie mit hochfrequenten vibrierenden Komponenten verbunden sind, während Schläuche die Vibrationen absorbieren. Bei langen Leitungen können Rohre eine Reihe komplizierter Biegungen mit geringer Toleranz erfordern, welche die Installation erschweren. Die Biegeeigenschaften von Schläuchen hingegen ermöglichen eine Anpassung an die gewünschte Kontur. Schläuche können zudem einige kurzzeitige Überdruckschläge absorbieren, woraus ein gleichmäßigeres Strömungsverhalten und ein glatterer, leiserer Betrieb resultiert. Wenn eine hydraulische Steifigkeit erforderlich ist, sind Schläuche aufgrund ihrer Tendenz zur Dehnung unter Druck nicht geeignet.

Gutes Design begünstigt gute Instandhaltung

Bei der Verlegung und Installation von Fluid-Förderkomponenten im Rahmen eines Maschinen-Prototyping sollten Monteure grundsätzlich die folgenden zehn Regeln befolgen:

1. Größere Leitungen zuerst

Bei der Installation sollten zunächst die Leitungen mit größerem Duchmesser verlegt werden, da diese am schwierigsten zu biegen und zu manövrieren sind. Kleinere Leitungen bieten mehr Flexibilität bei der Verlegung und lassen sich leichter auf engem Raum montieren. Nach Installation der großen Leitungen können die kleineren möglichst platzsparend verlegt werden. Dies macht auch zukünftige Änderungen oder Ergänzungen von Zubehör einfacher und wirtschaftlicher.

2. Richtige Schlauchlänge

Das Erscheinungsbild und der effiziente Betrieb eines Systems sind häufig abhängig von der richtigen Schlauchlänge. Unnötig langes Schlauchmaterial erhöht den Druckverlust und die Anlagenkosten. Bei der Berechnung der Schlauchlänge sollte unbedingt bedacht werden, dass sich der Schlauch um bis zu zwei Prozent ausdehnen oder um bis zu vier Prozent zusammenziehen kann.

3. Schlauchbiegung

Ein Schlauchsystem sollte immer so konstruiert werden, dass es sich biegen, jedoch nicht verdrehen kann. Wenn ein Hochdruckschlauch mit großem Durchmesser um 7° verdreht wird, kann dies seine Nutzungsdauer erheblich verkürzen, in einigen Fällen sogar um bis zu 90 Prozent. Ein Hochdruckschlauch muss so verlegt werden, dass er sich in nur einer Ebene biegt. Wenn die Installation erfordert, dass der Schlauch durch einen zusammengesetzten Bogen geführt wird, sollte der Schlauch in zwei oder mehrere Abschnitte „gebrochen“ werden, sodass sich jeder Schlauch nur in einer Ebene biegt. Ein Federschutz verhindert, dass sich der Schlauch über den minimalen Biegeradius an der Armatur hinaus verbiegt, er verhindert jedoch nicht, dass sich der Schlauch verdreht.

4. Drehpunkte

In einer Installation dürfen Schläuche gebogen montiert werden, sich jedoch nicht verdrehen. © Eaton

Um den Schlauch zu biegen, wird er durch den Drehpunkt geführt, um den sich die Komponente bewegt. Das Ergebnis ist die beste und effizienteste Biegung der Schlauchleitung bei geringstem Schlauchbedarf sowie das Halten des Schlauchs innerhalb der Maschinenkontur. Um dies zu erreichen, wird der Schlauch so positioniert, dass er sich wie ein Scharnier biegt. Andernfalls könnte sich der Schlauch zu einem S-Bogen verbiegen. Eine S-Bogen-Installation führt zu einer übermäßigen Schlauchbewegung und somit zu einer verkürzten Nutzungsdauer. Bei der Verlegung einer flexiblen Leitung durch einen Drehpunkt ist die relative Positionierung der Endstücke zu berücksichtigen, um einen S-Bogen zu vermeiden. Dafür wird der bewegliche Teil bis zu seinem weitesten Punkt geschwenkt, wobei der Schlauch die breiteste Biegung erfährt. Wenn die Armaturen an dieser Stelle in parallelen Ebenen angeordnet sind, neigt der Schlauch dazu, sich scharnierartig zu biegen, wenn die Komponente zum entgegengesetzten Ende des Verfahrweges hin verschoben wird.

5. Wechselbewegung

Abgesehen von der Biegung ist es möglich, dass auch die Schlauchenden bewegt werden müssen. Dafür sind verschiedene Konstruktionsmethoden verfügbar:

  • Schlauchhaspeln: Zur Verwendung mit Hochdruck-Hydraulikschläuchen sind die Haspeln mit Hochdruck-Drehgelenken und einem Federrückzug zum Aufrollen des Schlauchs ausgestattet.
  • Festooning: Der Schlauch wird in Schlaufen an einem Stahlseil aufgehängt. Wenn sich ein Schlaufenpunkt vom anderen entfernt, öffnen sich die Schlaufen und bilden eine fast gerade Linie.
  • Rollen: Der Schlauch ist in einer unsymmetrischen U-Form mit klappbaren Führungen angeordnet, die ihn aufnehmen. Ein Bein ist fest und länger als das zweite, welches sich parallel zum ersten Bein hin- und herbewegen kann.

6. Drehbewegung

Um Drehbewegungen zu ermöglichen, werden meist Drehverbindungen oder -gelenke verwendet. Drehverbindungen werden vor allem bei einer kontinuierlichen 360°-Bewegung eingsetzt, während bei einer umgekehrten Bewegung das Drehgelenk die bessere Wahl ist. Bei Anwendungen mit Schläuchen verhindert das Drehgelenk ein Verdrehen oder Verbiegen des Schlauchs an der Armatur.

7. Öl-Spraylenkung

Bei der Verlegung von Hydraulikleitungen in der Nähe von heißen, potenziell gefährdeten Bereichen sind Brandschutzmaßnahmen zu ergreifen. Diese verhindern beispielsweise, dass Öl aus einer defekten Leitung auf eine mögliche Zündquelle versprüht wird. Hierfür stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung:

  • Umlenken der Leitung durch einen Tunnel aus Stahlrohr, einen Kanal oder ein Winkeleisen
  • Installieren eines Leitblechs zwischen den Leitungen und der potentiellen Zündquelle.
  • Verlegen der Leitungen durch einen großen, offenen Schlauch oder eine Muffe, damit das Öl bei einem Leitungsbruch an den Enden herausfließen kann.
  • Brandschutzmanschetten, die entweder über den Schlauch passen oder in die Schlauchabdeckung integriert sind.
  • Zum Schutz vor einem defekten Schlauch, der Hydrauliköl über eine Zündquelle versprühen könnte, kann dieser an der Komponente, mit der er hydraulisch verbunden ist, verankert werden.

8. Mindestbiegeradien

Jeder Schlauch ist unter Berücksichtigung seines spezifischen Mindestbiegeradius zu verlegen. Das Unterschreiten dieses Radius kann zu einem Abknicken des Schlauchs und/oder zu einer zusätzlichen Beanspruchung der Schnittstelle führen. Dadurch wird die Schlauchdecke leichter rissig oder die innere Drahtverstärkung ermüdet schneller.

9. Verhindern von Abrieb

Die meisten Hydraulikschläuche sind mit einer robusten Decke versehen, um die Schlauchverstärkung vor Abrieb oder Feuchtigkeitsschäden zu schützen. Ein ständiger Abrieb an einem Punkt kann jedoch die Außenhülle beschädigen. Dies ist die häufigste Ursache für Feldausfälle von Hydraulikschläuchen. Hier schaffen eine gute Fixierung und gegebenenfalls eine Schutzabdeckung Abhilfe. Schutzabdeckungen können Spiralfedern, Spiralbandstahl, spiralförmiger Kunststoff oder Kabeltüllen aus Nylon sein.

10. Spannen

Ein minimaler Biegeradius darf bei der Installation nicht unterschritten werden, um die Schläuche vor Überlastung und Beschädigung zu schützen. © Eaton

Die Installation einer Leitung ist erst dann abgeschlossen, wenn sie ordnungsgemäß aufgespannt ist. Die Wahl der richtigen Klemme ist sehr wichtig und kann sogar kritisch für die Funktionalität sein. Herkömmliche Blechklemmen halten beispielsweise keinen großen Hochdruckschlauch. Gute Klemmen können günstig sein und dennoch gut geeignet für Hochdruckanwendungen mit pulsierenden Leitungen. Bei Hochdruckleitungen sollten mögliche Längenveränderungen von 2 Prozent Zuwachs bis 4 Prozent Rückgang eingeplant werden. Ist die Klemmengröße richtig gewählt, hält die Klemme den Schlauch sicher, ohne ihn zu quetschen. Um zu verhindern, dass sie den Schlauch abscheuert, sollte der Innendurchmesser der Klemme etwa 1/32 Zoll kleiner sein als der Außendurchmesser des Schlauchs.

Gute Installation verlängert Nutzungsdauer

Gute Installationstechniken sind für den effizienten Betrieb und die maximale Nutzungsdauer eines Hydrauliksystems unerlässlich. Hydraulikschläuche und -rohre sind Ermüdungselemente mit einer begrenzten Nutzungsdauer. Irgendwann werden diese Verschleißteile ausfallen, und grundlegende Instandhaltungstechniken reichen nicht aus, um Ausfälle ausreichend zu verhindern – weder durch regelmäßige Sichtkontrolle noch bei zeitabhängigen Vorbeugeplänen. Die durchschnittliche Dauer bis zum Ausfall (Mean Time to Failure, MTTF) einer Komponente kann je nach Einsatzdauer, Installation, Umgebung und Robustheit des Produkts stark variieren.

Auch bei einem regelmäßigen Austausch der Komponenten alle drei Jahre besteht keine Gewährleistung dafür, dass das Produkt diese drei Jahre auch hält. Im Gegenzug könnte die entsprechende Komponente bis zu sechs Jahre halten. Das heißt, sie wurde bei einer Restnutzungsdauer von 50 Prozent ausgetauscht. Bei diesem Leistungsbereich ist es schwierig, das genaue Intervall zum Wechseln des Hydraulikschlauchs zu bestimmen, ohne entweder einen einwandfreien Schlauch auszutauschen oder zu verhindern, dass ein Defekt auftritt.

Nach Unterlagen von Eaton / am

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