Hydraulikdruck vs. Durchfluss: Den Unterschied verstehen

Als Hydraulikausbilder und -berater habe ich Tausende von Menschen kennengelernt, deren Arbeit zumindest zum Teil aus der Wartung und Reparatur von Hydrauliksystemen besteht. Die Anzahl der hydraulischen Problemlöser, denen ich begegnet bin, kann ich jedoch an den Fingern einer Hand abzählen.

Im Großen und Ganzen habe ich eine Menge ausgezeichneter hydraulischer Teilewechsler kennengelernt. Das sind Leute, die so lange an und mit Hydrauliksystemen gearbeitet haben, dass sie wissen, dass der Austausch eines bestimmten Teils ein bestimmtes Problem behebt. Sie wissen vielleicht nicht genau, warum das so ist, aber sie wissen aus Erfahrung, dass der Austausch dieses Teils das Problem behebt.

Das meine ich jetzt nicht abwertend. Jemand mit dieser Erfahrung ist wertvoll, aber es geht nicht um Fehlersuche, sondern um den Austausch von Teilen. Es funktioniert immer dann gut, wenn der Austausch eines Teils das Problem tatsächlich behebt.

Das Problem kommt, wenn ein Teilewechsler ein Teil austauscht und das Problem nicht behebt. Was glauben Sie, was der Teilewechsler als nächstes tun wird? Wenn Sie sagen würden „etwas anderes austauschen“, hätten Sie recht.

Häufig wird der Teilewechselprozess fortgesetzt, bis eines von zwei Dingen eintritt: Entweder wird die Maschine repariert, und alle freuen sich, oder das System wird in einen solchen Zustand versetzt, dass jemand gerufen werden muss.

Ganz oft bin ich dieser jemand. Es ist zwar möglich, das System auf diese Weise zu reparieren, aber es ist auch möglich, ein oder zwei Probleme hinzuzufügen, wenn eine Komponente ersetzt wird, die nicht defekt war. Wenn ich zu Hilfe gerufen werde, sind in der Regel schon viele Teile ausgetauscht worden, und was als einfaches Problem begann, kann sich zu mehreren Problemen entwickeln, deren Diagnose sehr zeitaufwendig sein kann.

Druck oder Durchfluss?

Wenn ich ein einziges Konzept herausgreifen müsste, das die meisten Teilewechsler davon abhält, zu Fehlersuchern zu werden, dann wäre es das Unverständnis für den Unterschied zwischen Druck und Durchfluss. Es ist nicht ungewöhnlich, dass die Begriffe austauschbar verwendet werden, als ob sie Synonyme wären. Das sind sie aber nicht. Ich höre oft die Beschwerde, dass eine Pumpe nicht so viel Druck liefert, wie sie sollte, was impliziert, dass die Pumpe Druck liefern soll.

Eine weit verbreitete Annahme ist, dass, wenn der Druck niedrig ist, die Pumpe schlecht sein muss. Das ist aber nicht der Fall. Die Pumpe fördert keinen Druck. Die Pumpe liefert eine Durchflussmenge. Die einzige Funktion der Pumpe besteht darin, Flüssigkeit von einem Ort zu einem anderen zu befördern. Druck ist das Ergebnis des Strömungswiderstands. In unseren Schulungen verwenden wir das oben gezeigte einfache Schema, um dieses Konzept zu erklären.

Eine Pumpe mit festem Hubraum ist der einfachste Typ einer Hydraulikpumpe. Sie wird von einem Primärantrieb angetrieben, in der Regel ein elektrischer Antriebsmotor oder, bei mobilen Geräten, derselbe Motor, der auch die Maschine antreibt. Die Fördermenge wird durch das Hubvolumen und die Drehzahl des Antriebsmotors bestimmt. Mit „Verdrängung“ meine ich die Flüssigkeitsmenge, die bei jeder vollen Umdrehung der Pumpe gefördert wird.

In typischen industriellen Systemen wird die Pumpe mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht und liefert daher eine konstante Fördermenge. Wenn die Pumpe gestartet wird, wird Öl aus dem Vorratsbehälter in das System befördert. Je höher die Durchflussmenge ist, desto schneller bewegt sich der Antrieb.

Wenn man den Durchfluss von der Pumpe verfolgt, erreicht man ein „T“ in der Leitung. Wenn Sie den Durchfluss auf einem Schaltplan verfolgen und zu einer Leitungsteilung gelangen, müssen Sie den Durchfluss in beide Richtungen verfolgen, um den Weg des geringsten Widerstands zu bestimmen. Hydraulikflüssigkeit nimmt immer den Weg des geringsten Widerstands. I

Verfolgt man den Durchfluss nach links, stößt man auf das Symbol eines Überdruckventils. Das Überdruckventil wird durch ein einzelnes Quadrat mit einem Pfeil dargestellt, der die Durchflussrichtung anzeigt. Beachten Sie, dass der Pfeil weder den Einlass- noch den Auslassanschluss berührt. Das bedeutet, dass das Überdruckventil normalerweise geschlossen ist und den Durchfluss blockiert.

Die „zickzackförmige“ Linie am unteren Ende des Überdruckventils symbolisiert eine Feder. Eine gute Möglichkeit, sich ein Überdruckventil in einem Schaltplan vorzustellen, ist die Feder, die den Pfeil von den Anschlüssen weg nach oben drückt und es geschlossen hält. Das bedeutet, dass zum Öffnen des Ventils etwas stärker auf den Pfeil drücken muss, als die Feder nach oben drückt.

Auch die gepunktete Linie ist zu beachten. In Hydraulikschemata stellt eine gestrichelte Linie normalerweise einen Durchflussweg dar, der etwas kleiner ist als der einer durchgezogenen Linie, typischerweise eine Abflussleitung oder eine Vorsteuerleitung. Die in den Schaltplänen links dargestellte Leitung ist eine Pilotleitung, die unmittelbar vor dem Ventil angeschlossen ist. Der Druck, der in der Hauptleitung herrscht, ist auch in der Vorsteuerleitung vorhanden.

Wenn Sie zur Feder zurückkehren, beachten Sie den diagonalen Pfeil. In schematischen Darstellungen bedeutet ein diagonaler Pfeil, dass die zugehörige Komponente variabel oder einstellbar ist. In diesem Fall hat das Überdruckventil eine einstellbare Feder und wurde so eingestellt, dass ein Druck von 500 Pfund pro Quadratzoll (psi) genug Kraft entwickelt, um die Feder zusammenzudrücken und das Überdruckventil zu öffnen. Der Widerstand in dieser Richtung beträgt also 500 psi.

Verfolgt man den Durchfluss nach rechts, stößt man auf ein Symbol für ein Handventil. Das kann ein Kugelventil, ein Schieberventil, eine Klappe usw. sein. Das Ventil kann offen oder geschlossen sein. Die Notation zeigt an, dass es offen ist, also gibt es keinen Widerstand in dieser Richtung.

Die Leitung endet in einem offenen Fass. Wenn die Pumpe eingeschaltet ist, wie im Schaltplan links dargestellt, führt der Weg des geringsten Widerstands in diesem Fall zum Fass und nicht durch das Überdruckventil. Der Druck auf dem Manometer beträgt 0 psi.

Der Grund, warum das Manometer so niedrig anzeigt, ist, dass es keinen Widerstand im System gibt. Ich habe jedoch schon viele Pumpen aus keinem anderen Grund ausgetauscht, als weil der Druck im System zu niedrig war. Im Laufe der Jahre habe ich zahlreiche Anrufe erhalten, die mit den Worten begannen: „Nun, ich habe die Pumpe ausgetauscht, aber mein Druck ist immer noch zu niedrig. Wonach sollte ich sonst noch suchen?“

Tatsächlich liegt ein Druckproblem in einem Hydrauliksystem selten an der Pumpe. Es handelt sich fast immer um eine andere defekte Komponente im System. Die Pumpe sollte nie die erste Komponente sein, die man ausprobiert, sondern eher die letzte Möglichkeit, wenn ein Druckproblem besteht. Im gezeigten Beispiel würde ein Austausch der Pumpe genau das gleiche Ergebnis liefern.

Im Schema links ist das Handventil geschlossen und blockiert den Durchfluss zum Fass. Der einzige verbleibende Durchflussweg führt durch das Überdruckventil. Damit die Flüssigkeit durch das Überdruckventil fließen kann, muss ein Widerstand von 500 psi überwunden werden. Sobald der Druck 500 psi erreicht hat, fließt die Flüssigkeit durch das Überdruckventil zurück in den Tank.

Ich habe schon oft Bemerkungen gehört wie: „Meine Pumpe hat einen Druck von 1500 psi“. Wie Sie sehen können, ist das, was auf dem Manometer abgelesen wird, nicht der Druck, den die Pumpe abgibt, sondern der Widerstand, der im System überwunden wird. Ohne ein festes Verständnis dieses Konzepts ist es unmöglich, ein Problemlöser zu werden.

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