Servohydraulik - Definition, Aufbau & Vorteile
Die Servohydraulik ist ein Teilbereich der hydraulischen Technologie. Sie umfasst alle Ansätze, bei denen gesteuerte und geregelte Volumenströme zum Einsatz kommen. Der besondere Vorteil der Servohydraulik besteht in ihrer Energieeffizienz. Sie kann gegenüber der ungeregelten Hydraulik bis zu 80 % Energie einsparen.Aufbau von Servohydraulik Systemen
Wie konventionelle hydraulische Systeme besteht eine Servohydraulik aus folgenden Komponenten:
- Pumpe mit Antrieb
- Leitungen
- Ventile
- Aktoren
- Tank
Vorteile und Unterschiede der Servohydraulik zur ungeregelten Hydraulik
Der wesentliche Unterschied der Servohydraulik gegenüber der ungeregelten Hydraulik besteht beim Antrieb. In ungeregelten Systemen läuft der Motor, welcher die Servopumpe antreibt, in einer konstanten Geschwindigkeit. Das ermöglicht nur gleichförmige Bewegungen ohne Bedarfsabgleich. Die einzige Steuerungsmöglichkeit in diesen Systemen besteht darin, den Motor an- oder abzuschalten. Ein typischer Einsatz ist die hydraulische Hebebühne. Durch den kurzzeitigen Einsatz von wenigen Sekunden zum Hochfahren der Plattform ist eine Regelung nicht erforderlich. Anders sieht es hingegen beispielsweise bei Baufahrzeugen aus. Hier kommen ständig andere Aktoren zum Einsatz, welche mit unterschiedlichen Drücken und Volumenströmen beaufschlagt werden sollten, um effizient zu arbeiten. In diesen Fällen ist der Einsatz einer Servohydraulik sinnvoll. Sie gewährleistet, dass sich die Aktoren stets in optimaler Geschwindigkeit und Kraftentfaltung bewegen und bei geringerem Bedarf die Leistung des Motors entsprechend herunter geregelt wird. Das kann dazu beitragen, den Bedarf an elektrischer Energie und Kraftstoff erheblich zu senken.
Nachteile der Servohydraulik
Der wesentliche Nachteil der Servohydraulik besteht in den höheren Kosten. Ein Gerät zur Drehzahlsteuerung eines Elektromotors - der sogenannte Frequenzumrichter - ist bereits eine sehr teure Komponente. Hinzu kommt ein erheblicher Bedarf an Sensoren, die Volumenstrom und Innendruck überwachen. Die Daten dieser Sensoren müssen wieder in einer programmierbaren Steuerung überwacht und ausgewertet werden. Das treibt die Kosten für servohydraulische Systeme weiter in die Höhe. In Summe ergibt sich daraus ein Lastenheft, welches für die Planung einer Servohydraulik herangezogen werden sollte:
- Größe und Komplexität des hydraulischen Systems
- Grund-, Spitzen-, und Dauerlast
- Einsatzdauer
Die Servohydraulik reicht über den Frequenzumrichter hinaus
Der Frequenzumrichter zur Steuerung der Drehzahl des Pumpenantriebs ist nur der Beginn einer Servohydraulik. Sie lässt sich mit einer Vielzahl von zusätzlichen Komponenten ergänzen, um Leistung und Kapazität zu steigern. Neben elektrischen Komponenten wie dem Frequenzumrichter oder den Sensoren kommen auch auf hydraulischer Seite dazu einige Lösungen zum Tragen. Dazu zählen zum Beispiel die Stetigventile, welche den Volumenstrom unter allen Umständen aufrechterhalten. Darüber hinaus können sie als elektrohydraulisch ausgelegtes Stetigventil die Effizienz und Präzision eines servohydraulischen Systems signifikant steigern. Für die professionelle Hydraulik in mittleren und großen Formaten werden Stetigventile deshalb allmählich zum neuen Standard, welche die alten und manuellen Ventile verdrängen.