Hydraulische Systeme sind Anlagen, die vornehmlich in der Industrie und der modernen Technik Verwendung finden. Sie nutzen die Eigenschaften von Flüssigkeiten zur effizienten Übertragung von Kraft und Bewegung. Dieser Umstand ermöglicht es, komplexe Maschinen effizient und besonders leistungsfähig einzusetzen.
Was wird unter Hydraulik verstanden?
Hydraulische Systeme erlauben es, unter der Verwendung unterschiedlicher Hydraulikventile große Kräfte ohne Verluste zu übertragen. Sie beruhen auf dem Gesetz des Mathematikers und Erfinders Blaise Pascal (1623 bis 1662), der herausfand, dass sich Druckveränderungen in einer Flüssigkeit gleichmäßig in alle Richtungen bewegen. Dieser Umstand lässt es zu, dass die Bewegungen präzise gesteuert werden können. Hydraulische Systeme bestehen aus mehreren Komponenten, die einen geschlossenen Kreislauf bilden. Im Zentrum steht eine Pumpe, die den erforderlichen Druck aufbaut. Über Ventile wird die Strömung der Hydraulikflüssigkeit gesteuert, wodurch ein Hydraulikzylinder angetrieben wird, der die Kraft auf die Last überträgt. Im Ruhezustand fließt die Flüssigkeit in einen Tank zurück.
Funktionsprinzip – Druck wird in Energie umgewandelt
Der Begriff Hydraulik setzt sich aus den griechischen Wörtern “Wasser” und “Rohr” zusammen. In der Übersetzung bedeutet dies, dass Wasser Verwendung findet, welches in ein Rohr geleitet wird. Bei modernen Hydraulikanlagen wird dieses simple Konzept um die Komponente “Druck” erweitert. Dieser entsteht dann, wenn dem Wasserkörper Raum entzogen wird. Am verlässlichsten funktioniert das Prinzip in einem geschlossenen Leitungssystem. Einfach und transparent ist das am Beispiel einer Wasserpistole zu erklären, die sich zusammenschieben lässt. Das Wasser wird so stark zusammengedrückt, dass es letztendlich aus der Mündung spritzt. In hydraulischen Systemen dagegen entweicht die Flüssigkeit nicht, sodass der Druck erhalten bleibt und für die verschiedensten Anwendungen nutzbar wird.
Wie entsteht der Druck in einem hydraulischen System?
Der Druck in einer Hydraulikpumpe wird von einem externen Motor erzeugt. Durch das Zusammenpressen des Flüssigkeitskörpers entsteht der sogenannte “Förderstrom”. Dieser wird in Verbindung mit der gespeicherten Druckenergie zu einem Hydraulikzylinder geleitet, der mechanische Energie erzeugt.
Wie kommt es zu der Kraftübertragung?
Dabei drückt ein sogenannter Geberzylinder die Flüssigkeit in einen Nehmerzylinder. Mithilfe eines geschlossenen Rückschlagventils wird der Druck im Nehmerzylinder gehalten, während sich der Geberzylinder zurückzieht und durch weitere Schübe den Druck im Nehmerzylinder ansteigen lässt. Soll das System zurückgesetzt werden, öffnet sich das Rückschlagventil, die Flüssigkeit strömt in den Tank zurück und der aufgebaute Druck entweicht.
Warum ist eine hydraulische Anlage so stark?
Das Geheimnis der Stärke eines Hydrauliksystems ist mit dem Umstand verbunden, dass bei diesem Prozess so gut wie keine Energie verloren geht. Der Druck verteilt sich im gesamten System und kann präzise und zielgerichtet genutzt werden. Verstärkt wird dieser Effekt, wenn Hydraulikzylinder mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden. Besitzen beide Zylinder den gleichen Durchmesser und dieselbe Länge, kommt es zu keiner Leistungssteigerung. Ist der Nehmerzylinder dagegen im Durchmesser kleiner, fährt er weiter aus. Da der Druck der gleiche bleibt, kommt es automatisch zu einer Steigerung der Kraft.
Welche Vorteile sind mit hydraulischen Anlagen verbunden?
Hydrauliksysteme zeichnen sich durch die folgenden Vorzüge aus:
- Sie arbeiten schnell, präzise, stufenlos und gleichmäßig.
- Aufgrund eines eingebauten Druckventils kommt es zu keinen Überlastungen.
- Einfache und genaue Anzeigen erleichtern die Handhabung.
- Die Anlagen besitzen einen langen Lebenszyklus und sind sehr funktionsbeständig.
- Die Gefahr des Schmutzeintrags ist sehr gering.
- Die Leistungsdichte von Hydrauliksystemen übersteigt die von Elektromotoren um ein Vielfaches.
Wo werden Hydraulikanlagen verwendet?
Ohne Hydrauliksysteme wären viele Produktionslinien und Erzeugnisse heutzutage undenkbar. Sie erlauben es, mit geringem Platzbedarf sehr große Gewichte und Massen zu bewegen. Als Beispiele dienen die Öffnungs- und Schließmechanismen von großen Brücken, die ohne hydraulische Vorrichtungen nicht funktionieren. Vor allem aber sind Hydrauliksysteme in schweren Land- und Baumaschinen wie Bagger, Gabelstapler und Heumaschinen integriert. Überdies werden sie in Panzern, Hebebühnen und Achterbahnen verbaut und kommen bei der Bühnentechnik zum Einsatz. In Flugzeugen sind Hydrauliksysteme dafür verantwortlich, dass das Fahrwerk ein- und ausfährt und die Flügelklappen gesteuert werden können. Auch im Alltag sind die Anlagen nicht mehr wegzudenken. Sie sorgen dafür, dass ein Aufzug zwischen den Stockwerken pendelt und sich Cabriodächer automatisch heben und senken. Schließlich funktioniert die Servolenkung im Fahrzeug nur aufgrund eines hydraulischen Antriebs.
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