Rückstellkraft für das Zurückstellen von Hydraulikzylindern
Die Rückstellkraft ist die Gegenkraft zum hydraulischen Druck, die auf den Linearzylinder wirkt. Wenn dieser ganz ausgefahren ist, braucht es diese Gegenkraft, um den Linearzylinder wieder in seine Ausgangsposition zu bringen. Dazu gibt es in der Hydraulik verschiedenen Lösungen. Man kann bei der Rückstellkraft zwischen äußeren und innen wirkenden Kräften unterscheiden.Merkmale der äußeren Rückstellkraft
Äußere Rückstellkräfte können sein:
- Gewichte
- Zugfedern
- zweiter Hydraulikzylinder
- pneumatischer Druck
Die von außen wirkende Gewichtskraft ist die einfachste und preisgünstigste Lösung, um den Hydraulikzylinder wieder in die Grundstellung zu bringen. Dazu wird zunächst das Hydrauliksystem entlastet und anschließend der senkrecht stehende Kolben über ein äußeres Gewicht wieder zurück in den Zylinder gedrückt. Die dabei verdrängte Hydraulikflüssigkeit läuft dabei in den Tank zurück. Diese Lösung ist beispielsweise bei manuellen Hydraulikgeräten üblich wie Motorheber, Wagenheber, Getriebeheber oder manuell-hydraulische Pressen.
Zugfedern zur Rückstellung von Kolben sind selten, sie werden aber gelegentlich verwendet. Sie haben den Vorteil, dass sie einen Zylinder auch in liegender oder sogar hängender Position wieder zurückstellen können. Jedoch sind sie nicht besonders effizient, da die Federkraft die Kraft des ausfahrenden Kolbens reduziert.
Ein zweiter äußerer Hydraulikzylinder ist ebenfalls selten. Diese Lösung wird gelegentlich bei einer Klappensteuerung eingesetzt. Die Zylinder sitzen sich gegenüber und können ein zentrales Element präzise und kraftvoll in einen bestimmten Winkel schieben.
Ein pneumatischer Druckspeicher in Form eines Kolben- oder Ballonspeichers kann ebenfalls zur Rückstellung eines Kolbens von außen dienen.
Die innere Rückstellkraft
Für die innere Rückstellkraft stehen zwei konstruktive Lösungen zur Auswahl:
- Umschaltung des Volumenstroms als Saugstrom
- Umschaltung des Volumenstroms als Druckstrom
Der gerichtete Volumenstrom drückt den Kolben eines Linearzylinders nach außen. Kehrt man den Strom um, kann man ihn zu einem Saugstrom wandeln. Dieser zieht den Kolben wieder in seine Grundstellung zurück. Diese Lösung klingt einfach, ist technisch aber schwierig umzusetzen. Tatsächlich drückt der äußere Luftdruck den Kolben wieder zurück. Die Saugkraft unterstützt dieses nur. Deshalb wird diese Lösung nur bei geringen Drücken eingesetzt, wie beispielsweise bei einer Servolenkung. Im großen technischen Maßstab mit Hunderten Bar Betriebsdruck hat sich die Volumenstromumkehr zu diesem Zweck nicht bewährt.
Die innen wirkende Kraft ist bei doppelt wirkenden Zylindern durch das Umschlagventil und die zweite Hydraulikleitung gewährleistet. Sie ist eleganter, präziser und zuverlässiger als die von außen wirkenden Lösungen, jedoch ist sie auch teurer. Erkennbar ist dies technische Umsetzung an der zweiten Hydraulikleitung zur Spitze des Zylinders. Soll der Kolben wieder eingefahren werden, wird ein Umschlagventil betätigt. Dieses leitet den Volumenstrom vom Ende zur Spitze des Hydraulikzylinders und drückt den Kolben wieder in seine Grundstellung zurück.