Hydrauliköle: Eigenschaften 07.03.2011, 11:19

Diagramm: Eigenschaften von Hydraulikölen, Vorschaubild

Von entscheidender Bedeutung für den reibungslosen Betrieb von Hydraulikanlagen sind geeignete Öle. Welche Eigenschaften besitzen sie, was müssen sie leisten?

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Hydrauliköle: Eigenschaften

Eine entscheidende Rolle beim Betrieb von Hydraulikanlagen spielen die verwendeten Öle. Sie müssen den zumeist vielfältigen Belastungen gerecht werden. Dafür sind Eigenschaften nötig, wie sie nachstehend kurz beschrieben sind.

1. Eigenschaften von Hydraulikölen
Diese Anforderungen stellt man an die Öle:
- Viskosität: Die Viskosität ist ein Maß für die Zähflüssigkeit eines Öls. Je größer die Viskosität, desto dickflüssiger ist ein Öl - z. B. wie Sirup; je niedriger die Viskosität, desto dünnflüssiger - z. B. wie Wasser - ist es. Die Viskosität des Öls darf sich nicht zu stark mit der Temperatur ändern. Mit der Änderung der Viskosität würde z. B. eine Änderung der Drosselwirkung in Ventilen und Leckverluste einhergehen (siehe auch 2.).
- Kompressibilität: Das Öl soll nur minimal komprimierbar sein.
- Schmierwirkung: Das Öl hat muss eine gute schmierende Wirkung aufweisen, damit zwischen sich gegeneinander bewegenden Teilen (z. B. Pumpengehäuse und  Pumpenkolben) möglichst wenig Verschleiß entsteht. 
- Schmierfilm: Der vom Öl auf den Gleitflächen gebildete Schmierfilm darf nicht abreißen, um metallische Kontakte der Oberflächen auszuschließen.
- Korrosion: Richtig ausgewähltes Öl schützt metallische Bauteile vor Korrosion. 
- Chemische Neutralität: Das Öl muss chemisch beständig sein und darf Dichtungen und Schlauchleitungen aus Gummi oder Kunststoffen nicht angreifen.
- Schaumbildung: Die Neigung zur Schaumbildung sollte gering sein. 
- Wasseraufnahmevermögen: Ein Öl sollte möglichst kein Wasser aufnehmen. Mischt sich Öl mit Wasser, dann bildet sich eine Emulsion, die die Viskosität verändert. 
- Luftabscheidevermögen: Ein gutes Öl muss Luft abscheiden können. Befinden sich Luftbläschen im Öl, dann nimmt insbesondere die Kompressibilität zu. 
- Feuergefährlichkeit: Von Ölen wird ein hoher Flamm- und Brennpunkt velangt. 
- Additive: Additive (Zusätze) im Öl sollten möglichst nicht altern, d. h. sie sollten ihre Eigenschaften auch nach langer Betriebszeit nicht oder nur wenig verändern.

2. Viskosität
Wie zähflüssig ein Hydrauliköl ist, hängt von der Öltemperatur ab. Die Viskosität stellt man in Viskositäts-Temperatur-Diagrammen dar, in denen über der Temperatur T die Viskosität E aufgetragen wird (Bild 1). Im Diagramm sind Hydrauliköle eingetragen, die von VK1 bis VK8 immer dickflüssiger werden. Mit solchen Diagrammen informieren Ölhersteller die Anwender, damit diese wissen, wie das eingesetzte Öl bei Erwärmung reagiert.
Auf der senkrechten Achse ist die Viskosität in logarithmischem Maßstab in den Einheiten mm2/s (= zentiStokes =  cSt) und Englergraden (E) aufgetragen. Exemplarisch werden zwei Punkte ausgewählt:
- Kurve VK1: bei 50° C ist die Viskosität 4 mm2/s
- Kurve VK5: bei 80° C ist die Viskosität 11 mm2/s

(Stokes, die Einheit der kinematischen Viskosität, ist benannt nach dem englischen Mathematiker und Physiker George Gabriel Stokes. Die Maßeinheit Engler ist veraltet).

Kurven_Viskositaet_Hydraulikoel

Der Viskositätsindex VI charakterisiert das V, T-Verhalten, der bei Hydraulikölen meist zwischen 80 und 100 liegt. Je höher der Viskositätsindex VI ist, desto weniger verändert sich die Viskosität bei Temperaturänderungen, d. h. desto größer ist der Temperatur-Einsatzbereich des Öls. Eine Maßnahme, die Viskositätsänderung in Grenzen zu halten, ist bei stark belasteten Hydraulikkreisläufen der Einbau eines Ölkühlers.
Bei Drücken über von 100 bar wird auch das Viskositäts-Druck-Verhalten (V,P-Verhalten) der Hydrauliköle wichtig: Mit steigendem Druck werden Öle dickflüssiger. Das Diagramm in Bild 2 zeigt, wie bei den Temperaturen 50 °C und 100 °C die Viskosität eines ausgewählten Hydrauliköls zunimmt.     

Viskositäts-Druck-Diagramm bei Hydraulikölen


3. Arten
Die Normung DIN 51524 fasst Hydrauliköle in Klassen zusammen: 
Klasse H: Hydrauliköle ohne Additive für gering beanspruchte Hydrosysteme.
Klasse HL: Hydrauliköle mit Antioxidations-Additiven zur Verbesserung der Alterungsbeständigkeit und des Korrosionsschutzes. Wird eingesetzt bei hohen thermischen Belastungen und Korrosionsgefahr.
Klasse HLP: Qualität wie die der HL-Hydrauliköle, jedoch mit zusätzlichen Additiven zur Verbesserung des Verschleißschutzes.
Klasse HVLP: Wie HLP-Hydrauliköle, jedoch mit weiteren Additiven zur Verbesserung des Viskositäts-Temperatur-Verhaltens. 

4. Ein Hersteller von Hydraulikanlagen (sunfab) geht in seiner Betriebsanleitung auf einige der Öleigenschaften ein und empfiehlt Folgendes:

Oeltank_mit_Pumpe.png

Ölbehälter
Das Ölvolumenin Litern ist wie folgt zu bestimmen:
• Bei kurzzeitigen Betriebszyklen (z.B. Kippen) mindestens gleich dem Förderstrom in l/min
• Bei längeren Betriebszyklen (z.B. Forstkran) mindestens 1,5 mal Förderstrom
• Bei Dauerbetrieb mindestens 2 mal Förderstrom
Um Schaumbildung zu verhindern, sind folgende Vorkehrungen zu treffen:
• Rücklauffilter mit Ölleitrohr
• Separater Atmungsfilter
• Große Entlüftungsfläche
• Großer Abstand zwischen Ansaug-und Rücklaufleitung
Der Ölbehälter ist so abzudichten, dass kein Wasser eindringen kann. Er ist so anzuordnen, dass sich der Ölstand stets oberhalb der Pumpe befindet.
• Um Kavitation der Pumpe zu vermeiden, ist eine möglichst kurze Ansaugleitung mit großem Querschnitt vorzusehen
• Zum Abscheiden grober Verunreinigungen sollte am Ölbehälter ein Saugsieb verwendet werden.
• Druckverluste und Wärmeentwicklung lassen sich durch reichlich bemessene Querschnitte von Druck- und Rücklaufleitungen verhindern.
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