VSI - Verband Schmierstoff Industrie e.V.

Hydrauliköle

Hydraulikanlagen dienen der Kraftübertragung und können mit unterschiedlichen Fluiden betrieben werden (im Gegensatz zu pneumatischen Anlagen, bei denen als Medium Luft zum Einsatz kommt).

Hydraulikanlagen kann man demnach zunächst nach dem Kraftübertragungsmedium unterscheiden: die gebräuchlichsten sind Druckwasseranlagen und Ölhydraulische Anlagen. Beide können ausgelegt sein als entweder mit hydrostatischer Kraftübertragung oder mit hydrodynamischer Kraftübertragung.

Die hydraulische Wirkung ist im nachfolgenden Bild erläutert:

 

Die Flüssigkeit wird mittels einer Pumpe durch eine Leitung gepumpt, an deren Ende ein Kolben durch das Medium bewegt wird. Aufgrund des Hebelgesetztes lassen sich so mit vergleichsweise geringer Pumpleistung große Kräfte übertragen.

Druckwasseranlagen benutzen Wasser als Medium, dem jedoch Öl einemulgiert wird, um Korrosionsschutz und Schmierungseigenschaften zu verbessern.

Ölhydraulische Anlagen nutzen die Vorteile von Öl als Medium, mit den für àSchmierstoffe typischen Funktionen (Schmieren, Kühlen, Dichten, Reinigen Schützen).  

Hydraulische Antriebe übertragen Kräfte durch Flüssigkeiten und stehen in Konkurrenz zu mechanischen, elektrischen oder pneumatischen Antrieben. Sie werden entweder als hydrostatische Antriebe oder hydrodynamische Antriebe eingesetzt.

Bei Hydrostatischen Anlagen wird das Medium mittels einer Pumpe auf ein hohes Druckniveau gebracht. Damit kann ein Arbeitszylinder bewegt oder ein Hydromotor angetrieben werden.

Bei Hydrodynamischen Antrieben wird die mittels (Kreisel-)Pumpe eingebrachte Energie in (Fließ-)Geschwindigkeit umgewandelt und in der nachgeschalteten Turbine wieder in Drehmoment rückgewandelt.

Die prinzipiellen Aufgaben für ein Medium, in unserem Falle Öl, klingen sehr einfach. Das Hydrauliköl könnte somit ein sehr einfaches Produkt sein (schließlich muss das Öl ja "nur" flüssig sein). Bei näherer Betrachtung erkennt man allerdings ein sehr aufwendiges Produkt, denn Hydraulikanlagen sind durch zahlreiche Elemente, die zum sicheren Betrieb erforderlich sind, nicht trivial und stellen daher ganz spezielle Anforderungen an das Hydrauliköl. In der folgenden Abbildung sind die Elemente einer typischen Hydraulikanlage zu sehen. Daneben sind die Anforderungen, die die einzelnen Elemente an das Öl stellen, aufgeführt.

 

 

 

Wegen der vielfältigen Anwendungen von Hydraulikanlagen in allen Bereichen der Industrie, in Fahrzeugen und Baumaschinen sowie auf Schiffen und in Flugzeugen sind wesentliche Charakteristika, die zur Auswahl des geeigneten Hydrauliköls herangezogen werden, in nationalen und internationalen Normen definiert.

Normenwerke:

DIN 51524 (1-3)Hydrauliköle
ISO 15380Umweltverträgliche Hydraulikflüssigkeiten
ISO 12922Hydrauliköle (schwerentflammbar)
CEN/TR 14489Schwerentflammbare Druckflüssigkeiten

In den Normen werden die industrieweit akzeptierten Mindeststandards für die Anforderungen an ein Produkt der jeweiligen Gruppe festgelegt. Ebenfalls sind auch die Prüfverfahren festgelegt, sodass Angaben zur Charakterisierung der Produkte miteinander vergleichbar sind.

Neben den allgemeinen Anforderungen werden Normen für spezielle Produkt-Typen erstellt.

So werden schwer entflammbare Hydraulikflüssigkeiten speziell in heißen, exponierten Umgebungen eingesetzt, wo infolge von Leckagen austretende „konventionelle“ Hydraulikflüssigkeiten sich entzünden könnten. Schwer entflammbare Fluide reduzieren  bzw. vermeiden dieses Risiko. Sie werden in 4 Gruppen unterteilt, die sich an  dem Flüssigkeitstyp orientieren:

HFAÖl-in-Wasser Emulsion (Wassergehalt > 80 %)
HFBWasser-in-Öl Emulsion (Wassergehalt > 40 %)
HFCWasserglykole (Lösungen mit Wassergehalt > 35 %)
HFDSynthetische Flüssigkeiten (wasserfrei)

Umweltverträgliche Hydraulikflüssigkeiten werden besonders in Maschinen, die in biologisch kritischen Umgebungen betrieben werden, eingesetzt. Sie sind biologisch abbaubar, sodass im Falle einer Havarie, d. h. einer unbeabsichtigten Freisetzung von Hydraulikflüssigkeit, die Beeinträchtigung  der Umwelt (verglichen mit Mineralöl) minimiert wird. Sie werden in der ISO 15380 nach den verwendeten Basisflüssigkeiten beschrieben und wie folgt unterteilt:  Allen gemeinsam ist die Beschreibung als „HE“ – Hydraulic Environmental, gefolgt von der Kennzeichnung der Basisflüssigkeit:

HETGauf Basis von Triglyceriden
HEPGauf Basis von Polyglykolen
HEESauf Basis  von synthetischen Estern
HEPRauf Basis anderer Flüssigkeiten, meist Poly-alpha-Olefine

Am weitesten verbreitet sind Hydrauliköle auf Mineralölbasis. Die Mindestanforderungen sind beschrieben in DIN 51524:

DIN 51524-1  Druckflüssigkeiten - Hydrauliköle - Teil 1: Hydrauliköle HL

DIN 51524-2  Druckflüssigkeiten - Hydrauliköle - Teil 2: Hydrauliköle HLP

DIN 51524-3  Druckflüssigkeiten - Hydrauliköle - Teil 3: Hydrauliköle HVLP

Die Norm wurde ursprünglich für Mineralöl basierte Produkte erstellt, wird aber in der Industrie ebenfalls zur Beschreibung synthetischer Hydrauliköle auf Basis anderer Fluide herangezogen.

Wie bereits erwähnt beschreibt die DIN 51524 die Mindestanforderungen an ein Hydrauliköl und die meisten Anlagenhersteller setzen die Verwendung eines solchen Öles voraus. Dennoch gibt es zwischen den auf dem Markt erhältlichen Ölen große Qualitätsunterschiede, obwohl alle Öle in der Regel die Anforderungen der DIN erfüllen. Die DIN wird nur in Intervallen dem Stand der Technik angepasst und viele Öle sind heute weit besser als nach DIN 51542 gefordert wird. Einige Anlagenhersteller haben aus diesem Grund Anforderungsprofile definiert, die z. T. weit über die DIN hinausgehen. Bestimmte Hydrauliköle, wie z. B. Produkte die in begrenztem Umfang Wasser aufnehmen können (sog. HLPD Öle) oder aber auch biologisch leicht abbaubare Produkte auf Esterbasis sind von der DIN nicht erfasst.

Die Hydraulikanlagenhersteller verlangen fast immer Produkte nach DIN 51524 Teil 2 "HLP" oder Teil 3 "HVLP". Öle dieser Qualität müssen ein bestimmtes Wasserabscheidevermögen, Filtrierbarkeit, Dichtungsverträglichkeit, Luftabscheidevermögen, Oxidationsstabilität, Verschleißschutz etc. besitzen.

Ebenfalls in der DIN 51524 wird die Forderung nach Einhaltung der Reinheitsklasse 21/19/16 mit folgender Fußnote versehen:

"Die Anforderungen an die Sauberkeit der Druckflüssigkeiten sind anlagenspezifisch. Durch Vereinbarung zwischen Lieferant und Verbraucher können entsprechende Reinheitsklassen festgelegt werden. Zu beachten ist, dass Öl bei Transport und Lagerung vielfältigen Einflüssen ausgesetzt ist. In jedem Fall muss durch sorgfältige Filterung der Druckflüssigkeit beim Einfüllen die für die Anlage geforderte Reinheit sichergestellt werden. Der in der Tabelle angegebene Wert 21/19/16 entspricht dem Stand der Technik, andere Werte bei Anlieferung können vereinbart werden."

Feinstpartikel können die Lebensdauer einer Anlage erheblich beeinflussen. Aus diesem Grund schreiben die Hersteller von Hydraulikanlagen vor, dass das Öl über Spezialfilter in die Anlage gefüllt werden muss. Die Forderung nach einer Reinheitsklasse für Frischöl ergibt an dieser Stelle keinen Sinn, daher auch die Fußnote. Die Befüllung über Filter ist insofern sinnvoll, weil bei Transport und Lagerung  - trotz sorgfältiger und aufwändiger Reinigung von Gebinden – feinste Partikel in das Öl gelangen können. Aus diesen Gründen gibt es die Filtervorschrift beim Befüllen

 

 

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