Hydraulikspeicher: Druckenergie bevorraten
Ein Hydraulikspeicher ist ein Bauteil in hydraulischen Systemen, in dem Druck gespeichert werden kann. Dabei wird die Tatsache genutzt, dass Gase im Gegensatz zu Flüssigkeiten kompressibel sind. Je stärker ein Gas zusammen gepresst wird, desto größer wird sein Gegendruck. Durch zusätzliche Maßnahmen, beispielsweise eine Erwärmung von außen, kann der Gasdruck noch weiter gesteigert werden.Hydraulikspeicher und seine Funktionsweisen
Ein Hydraulikspeicher besteht aus einem Behälter mit zwei Kammern. Die Kammern sind durch eine Membran voneinander getrennt. In eine Kammer wird Gas eingefüllt, bis es eine definierte Spannung erreicht hat. Die andere Hälfte wird mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Nach dem Befüllen der Hydraulikkammer ist der Hydraulikspeicher betriebsbereit. Der Anschluss an das Hydrauliksystem wird mit einem Ventil verschlossen. So bleibt der Druck aus dem Hydraulikspeicher abrufbereit.
Alternativ zum Zweikammersystem kann ein Hydraulikspeicher auch mit einem Kolben ausgestattet werden.
Hydraulikspeicher und seine Bauformen
In der Praxis kommen folgende Bauformen von Hydraulikspeichern zum Einsatz:
- Membranspeicher
- Blasenspeicher
- Kolbenspeicher
Der Unterschied zwischen Membran- und Blasenspeicher besteht in der Form des Gas aufnehmenden Elements und der daraus resultierenden Bauform des Hydraulikspeichers. Membranspeicher haben eine flächige Gummimembran, die sich unter Druck verformt. Die Bauform dieser Hydraulikspeicher ist daher meist zylindrisch. Bei einem Blasenspeicher wird der Gasdruck in einer Blase aus Gummi oder GFK erzeugt. Sie dehnt sich kugelförmig aus. Entsprechend sind auch die Behälter in ihrer Form sphärisch. Kolbenspeicher sind hingegen stets zylindrisch, da sie den linearen Bewegungsweg des Kolbens ermöglichen müssen.
Einsatzgebiete von Hydraulikspeichern
Hydraulikspeicher spielen bei komplexen hydraulischen Systemen eine große Rolle. Sie halten Energie "auf Abruf" bereit. Da sie sich recht einfach in Reihe schalten lassen, kann die Summe der abrufbaren Energie beträchtlich sein. Sie sind für Not- und Sicherheitsschaltungen in hydraulischen Systemen sehr wichtig. Mit ihrer Hilfe lassen sich beim Ausfall der Stromversorgung wichtige Prozesse kontrolliert zu Ende führen. Typische Beispiele sind Kräne und Bagger, die mit Hilfe von Hydraulikspeichern Lasten kontrolliert ablassen können oder das Gerät sich in einen definierten Ruhezustand begeben kann. Bei Schleusen und Türen können Sie als Notsicherung für Öffner oder Schließer eingesetzt werden. Sie ermöglichen jedoch in der Regel nur eine einzige Aktion. Ist der Druck abgebaut, ist der Hydraulikspeicher funktionslos.
Eine weitere wichtige Funktion von Hydraulikspeicher ist ihre Fähigkeit der Schwingungsdämpfung. Liegt an der hydraulischen Seite ein starker Druckwechsel vor, kann der Hydraulikspeicher diesen Druckwechsel automatisch abdämpfen. Eines der berühmtesten Beispiele von Kugelspeichern als Schwingungsdämpfer findet sich in der hydropneumatischen Stoßdämpfung von Fahrzeugen. Die Hydraulikspeicher sind das Kernstück der "Citroen DS", die durch ihr besonders sanftes Fahrverhalten ein dem Fliegen ähnliches Fahrgefühl ermöglicht hat.
Hybridsysteme mit Hydraulikspeichern
Mehrere Hersteller von Baufahrzeugen bieten heute schon Arbeitsgeräte an, die durch den Einsatz von Hydraulikspeichern deutliche Effizienzvorteile generieren. Die sogenannten "Hybridsysteme" nutzen bei Baggern die Absenkung einer Last, um einen Hydraulikspeicher vorzuspannen. Nach dem Ablegen der Last wird die vormals gespeicherte Energie dazu genutzt, den nun leeren Ausleger wieder anzuheben. Andere Systeme unterstützen die Drehbewegung eines Baggers durch Hydraulikspeicher.
Was in der Theorie gut klingt, kann in der Praxis aber einige Probleme verursachen: So kann es bei Baggern mit unterstütztem Hubsystem bei heißer Witterung dazu kommen, dass sich der Ausleger von selbst anhebt. Die Maschinen müssen für diesen Fall mit entsprechenden Sicherungssystemen ausgestattet sein.