Hydropneumatische Federung – das Beste aus zwei Welten

Hydraulik und Pneumatik verbindet, dass sie Kräfte über Medien aufnehmen können. Hydraulik zeichnet sich durch die sichere Handhabung besonders hoher Drücke aus. Pneumatik ist für das sanfte Abfedern hoher Kräfte bekannt. In Kombination bieten beide technischen Ansätze die Lösung, um tonnenschwere bewegte Lasten sanft und materialschonend zu bewegen. Das führt im Maschinenbau zu den unterschiedlichsten Ansätzen für preisgünstige und hocheffiziente Lösungen, wie z.B. bei hydropneumatischen Federungen.

Das Grundprinzip der hydropneumatischen Federung

Hydropneumatische Federungen besteht aus folgenden Komponenten:

• pneumatischer Druckspeicher
• Membran
• angeschlossene Hydraulik.

Der Druckspeicher ist ein gasgefüllter Behälter. Er steht unter hohem Druck bzw. ist „vorgespannt“, wie es in der Fachsprache heißt. So stark das Gas auch unter Druck steht – solange es im gasförmigen Aggregatszustand ist, kann es weiter komprimiert werden. Das ist der wesentliche Unterschied zu der Flüssigkeit in einem Hydrauliksystem.

Die Membran im Druckspeicher trennt die Gasseite von der Ölseite. Der Druck der Hydraulik wird über die Membran in den Gasraum weitergeleitet. Aus diesem Grund sind pneumatische Druckspeicher meist kugelförmig oder zylindrisch. Die kreisrunde Querschnittsfläche macht die Herstellung der Gummimembranen besonders einfach und nimmt die Kräfte optimal auf.

Als Federung ausgelegt, ist die Aufgabe des Druckspeichers, stoß- und schlagförmig auftretenden Druckspitzen aufzunehmen und abzufedern. Das Ergebnis ist eine besonders sanfte und materialschonende Ableitung von unregelmäßigen Kräften.

Weitere Verwendungen der Hydropneumatik neben einer hydropneumatischen Federung

Die Hydropneumatik wird neben der Verwendung als Federung noch für viele andere Anwendungen eingesetzt. Typische Einsätze dieses technischen Prinzips sind:

• Druckspeicher für Notbetriebe
• Hybridzylinder

Ein Druckspeicher kann eine gewisse Menge an Restenergie bevorraten. Diese kann bei einem Ausfall der Hydraulikpumpe dazu genutzt werden, die Maschine in einen sicheren Zustand zu fahren. Sie werden auch gerne als Notöffnung oder -verschluss von Klappen und Türen verwendet.

Hybridzylinder sind in Baumaschinen, insbesondere Abbruchbaggern sehr beliebt. Sie nutzen die Gewichtskraft der aufgenommenen Last dazu, den Druckspeicher vorzuspannen. Die so gewonnene Energie wird zum Heben des leeren Auslegers verwendet. Bagger mit Hybridzylindern arbeiten damit sehr effizient und kraftstoffsparend.