Die Effizienz der Wasserhydraulik bei hydraulischen Schmiedepressen

In der Industrie sind hydraulische Schmiedepressen für eine hohe Vielfalt an Produkten wie Turbinengehäuse oder Kurbelwellen (Schiffsmotoren) die effizienteste und einzig sinnvolle Produktionslösung. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo für den Produktionsprozess lange Arbeitswege und große Kräfte erforderlich sind. Denn ihr hydraulisch unbegrenztes Arbeitsvermögen erlaubt schnelle Schmiedezyklen mit maximaler Kraft über den gesamten Hub. Zudem können hydraulische Pressen beim Pressvorgang nicht überlastet werden. Neben dieser enormen Leistungsfähigkeit müssen hydraulische Schmiedepressen, bspw. von Presstec Pressentechnologie GmbH, aber auch effizient sein.

Ein Indikator für die Effizienz von hydraulischen Pressen ist die Beschaffenheit der verwendeten Hydraulik. In direkter Konkurrenz stehen hier die Ölhydraulik und die Wasserhydraulik. Klassisch ist die Mehrzahl der hydraulischen Pressen wasserhydraulisch angetrieben. Denn das Medium Wasser ist umweltfreundlich und nicht brennbar. Aufgrund des Ausschlusses von Brand- und Umweltgefahren sind für Arbeitsschutz und die Betriebssicherheit bei der Wasserhydraulik im Vergleich mit der Ölhydraulik eine Vielzahl an einzuhaltenden Vorschriften obsolet. Eine Ölhydraulik führt damit zu höheren Kosten bei den Investitionen in die Betriebssicherheit.

Die herkömmliche Wasserhydraulik steht jedoch bei den Life-Cycle-Costs (Lebenszykluskosten) unter einem ständig steigenden Kostendruck. Denn im Gegensatz zur Ölhydraulik erfordern wasserhydraulische Systeme ein sehr aufwendiges Systemdesign, welches zu hohen Energiekosten und zu langen Reparaturzeiten führt. Im Hinblick auf diesen Kostendruck liegt es daher nahe, bei der Modernisierung von wasserhydraulischen Pressen die Wasserhydraulik durch eine Ölhydraulik zu ersetzen, umso die Kosten für den Betrieb und den Lebenszyklus der hydraulischen Pressen zu senken.

Technologieneutral betrachtet, ist eine Ölhydraulik aber nur bedingt effizient. Die Effizienz der Wasserhydraulik ergibt sich insbesondere aus den physikalischen Eigenschaften der beiden hydraulischen Systeme. Denn das Medium Wasser beinhaltet gegenüber dem Medium Öl eine geringere Viskosität. Im Vergleich mit der Wasserhydraulik fließt bei der Ölhydraulik rund 50 % weniger Öl durch den gleichen Querschnitt. Die Wasserhydraulik besitzt damit bessere Regelungseigenschaften und kann sowohl mit höherer Geschwindigkeit als auch mit schnellerer Reaktion der Aktuatoren angetrieben werden. Zudem nimmt Wasser 80 % weniger Luft als Öl auf. Wasserhydraulische Systeme bieten somit auch eine effizientere Regelungsgenauigkeit. Denn ein hoher Anteil an Luftblasen in einem hydraulischen System erhöht die Kompressibilität des Systems.

Neben der Viskosität sind bei einer Wasserhydraulik ebenfalls die Leitungswiderstände deutlich geringer als bei einer Ölhydraulik. Wasserhydraulische Systeme bieten hier einen höheren Wirkungsgrad beim Pressvorgang. Darüber hinaus besitzt Wasser eine vier- bis fünffach bessere Wärmeleitfähigkeit. Tendenziell muss eine Wasserhydraulik wenig bis gar nicht gekühlt werden. Aus dieser geringeren Kühlleistung ergibt sich beim Betrieb eine Kostenersparnis. Ebenso sind Leckagen bei wasserhydraulischen Systemen im Hinblick auf die Umweltfreundlichkeit von Wasser unproblematisch.

Regelmäßig wird die Effizienz der Wasserhydraulik aber wesentlich durch Kavitationen des Wassers reduziert. Kavitationen sind Hohlräume, die Schäden im wasserhydraulischen System verursachen. Zudem können für die Druckerzeugung ausschließlich verschleißanfällige Pumpen verwendet werden.

 


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