Druckkompensator ermöglicht präzise Druckweiterleitung
Der Druckkompensator ist eine Vorrichtung in hydraulischen Anlagen, welche den Druck auf ein ganz bestimmtes Niveau regelt und hält. Technisch stehen für diesen Zweck unterschiedliche Ansätze zur Verfügung. Der Druckkompensator wird deshalb nur selten als separates Bauteil sondern meistens als integrierte Funktion in einer hydraulischen Vorrichtung eingesetzt.Druckkompensator: die Notwendigkeit, Drücke zu definieren
Die Notwendigkeit, Drücke exakt zu definieren und zu halten liegt vor allem an der Natur hydraulischer Systeme. Die Hydraulik ist die Übertragung von Kräften mittels Flüssigkeiten. Im Gegensatz zu Gasen lassen sich Flüssigkeiten nicht komprimieren. Das bedeutet, dass jeder entstehende Druck an irgendeiner Stelle vom hydraulischen System aufgefangen werden muss. Falls Druckspitzen entstehen, für die es keine Kompensation gibt, ist eine innere Beschädigung des Systems nahezu unvermeidlich.
Darüber hinaus ist der Druckkompensator eine einfache Möglichkeit, den Volumenstrom mit allen angeschlossenen Aktoren gemäß der Auslegung des hydraulischen Systems zu steuern. Es ist wesentlich einfacher, einen Druck über einen Kompensator zu regulieren anstatt permanent die Drehzahl der Hydraulikpumpe zu verändern. Hinzu kommt, dass Druckkompensatoren den Druck an einer exakt definierten Stelle regeln können. Würde der Druck immer über die Hydraulikpumpe gesteuert, würden sich die Druckschwankungen gleichmäßig im ganzen System auswirken.
Technische Ansätze zur Druckkompensation
Technisch stehen zum Einfügen eines Druckkompensator-Moduls verschiedene Möglichkeiten offen. Üblich sind drei Ansätze:
- Überströmventile
- Hydropneumatische Elemente
- Verstellpumpe mit Regler
Die Überströmventile dienen vor allem zur Abriegelung eines Überdrucks. Hat ein Druck einen bestimmten Wert erreicht, strömt ein Teil des Volumens über das Überströmventil in den Tank zurück. Diese technisch sehr einfachen Systeme bestehen in der Regel aus einem Ballventil mit einstellbarer Feder. Je nachdem wie stark die Feder auf den Ball gepresst wird, ändert sich der eingestellte Gegendruck zum Innendruck des hydraulischen Systems. Wird der Gegendruck der Feder erreicht oder überschritten, wird der Ball zurück gedrückt und ein Teil des Volumens kann abfließen.
Ein klassisches hydropneumatisches Element als Druckkompensator findet sich beispielsweise in der berühmten hydropneumatischen Dämpfung in Citroen-Automobilen. Hier sind es Kugeln mit einem vorgespannten Gas und einer Gummimembran, die an das hydraulische Dämpfungssystem angeschlossen sind. Überfährt das Fahrzeug eine Unebenheit, taucht der Stoßdämpfer in das hydraulische System ein. Der so entstehende Überdruck wird dann durch das komprimierbare, vorgespannte Gas in den Kugeldämpfern kompensiert. Das Ergebnis ist ein sehr exakt ausgependelter Innendruck im hydraulischen Dämpfungssystem - und eine sehr komfortable Fahrt über unebenen Untergrund.
Die Verstellpumpe mit Regler ist die anspruchsvollste Form des Druckkompensators. Sie hat jedoch gegenüber den anderen beiden Ansätzen einen entscheidenden Vorteil: Sie kann auch einen Unterdruck kompensieren. Die Verstellpumpe besteht aus einem Modul, welches einen vorhandenen Druck auf einem bestimmten Niveau hält. Ist der Druck zu niedrig, öffnet die Pumpe ein wenig bzw. steigert ihre Leistung so dass der gewünschte Druck erreicht wird. Ist er zu hoch, reduziert die Pumpe ihre Leistung wieder. Diese Technik ist sehr anspruchsvoll und verschleißanfällig, führt aber zuverlässig zu einem konstanten Druck der sich bei geänderten Anforderungen schnell anpassen lässt. Für den zuverlässigen der Verstellpumpe mit Druckkompensator sind jedoch Sensoren (Druckmesser) und Aktoren (Verstellmotoren am Regelventil bzw. Drehzahlregler für den Pumpenantrieb) erforderlich.