Tribolex    Expertise, ervaring en creativiteit

 

Onderscheid tussen mobiele en industriële hydraulieksystemen

 

Er zijn een aantal verschillen tussen mobiele en stationaire hydraulieksystemen die hun weerslag hebben op vloeistofstandtijd, vloeistofkeuze, filtermogelijkheden en componentenlevensduur. De verschillen worden veroorzaakt door beperkingen die de inzet van de hydraulische installatie met zich meebrengt en zijn nauwelijks te beinvloeden. De verschillen zijn gelegen in starttemperatuur, bedrijfstemperatuur, optredende drukken, vervuilingsniveau, gevoeligheid voor schuimvorming en luchtinsluiting en beschikbare oliehoeveelheid.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Oliehoeveelheid

Als vuistregel voor hoge druk hydraulieksystemen wordt aangehouden dat de inhoud van het oliereservoir ongeveer drie keer de pompopbrengst moet bedragen. Als dus een pomp is gemonteerd met een (maximale) opbrengst van 50 l/min, dan zou het reservoir een inhoud van ca. 150 liter behoren te hebben. De achtergrond van de vuistregel is dat bij een dergelijke verhouding de in de tank terugvloeiende olie voldoende tijd heeft om eventueel ingesloten luchtbellen af te scheiden en eventueel oppervlakteschuim af te breken, zodat door de pomp olie kan worden aangezogen zonder gevaar voor cavitatie. Ook de vormgeving van een standaardreservoir is daar op gericht. Zo zijn tanks voorzien van tussenschotten om eventueel uitzakkend vuil te concentreren, wordt de retourolie zodanig teruggevoerd dat er geen "geplons" ontstaat en wordt de aanzuigleiding aangebracht op een relatief "schone" plaats in de tank.

Bij mobiele toepassingen is voor een tank met in verhouding dezelde afmetingen geen plaats. De oliehoeveelheid is daardoor beduidend kleiner, tot slechts een derde van een deugdelijk gedimensioneerd industrieel systeem. De olie wordt dus veel sneller rondgepompt, er is meer "gespartel" in het reservoir en de kans op luchtinsluiting en schuimvorming is groter. Door de geringere hoeveelheid olie zal de relatieve mate van vervuiling hoger zijn als eenzelfde hoeveelheid slijtagemateriaal wordt gegenereerd. De deeltjes worden immers opgenomen in een aanzienlijk kleinere oliehoeveelheid.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

De moeilijkste situatie doet zich voor bij tractoren. Daar vormt de versnellingsbak/-achterbrugcombinatie meestal het reservoir, en er wordt met relatief kleine oliehoeveelheden gewerkt. Daar komt bij dat er relatief veel vervuiling vrijkomt in de vorm van slijtagemateriaal afkomstig van koppelingen, tandwielen, remmen in het oliebad en eventueel van via snelkoppelingen aangesloten werktuigen.

Het probleem is niet volledig op te lossen door filteren: filters van voldoende fijnheid zouden of onpraktisch grote afmetingen moeten hebben of te vaak moeten worden vervangen. Er zal dus een lagere levensduur moeten worden geaccepteerd, van zowel apparatuur als vloeistof. Doordat dergelijke apparatuur niet continu in gebruik is, wordt in jaren gemeten een acceptabele levensduur bereikt.

Systeemdruk

Hoe hoger de systeemdruk, hoe hoger de gevoeligheid voor vuil en hoe geringer de spelingen. Bij mobiele apparatuur worden voor eenzelfde type pomp vaak aanzienlijk hogere drukken toegestaan dan in algemene industrietoepassing gebruikelijk. De hogere druk wordt gekozen omdat men een hoge vermogensdichtheid wenst,, de afmetingen van de apparatuur moeten beperkt blijven. De constructeur maakt een afweging en probeert een balans te vinden tussen systeemdruk, prestaties en levensduur. De uitkomst zal naar de aard van de apparatuur en de inzet variëren - met als gevolg dat bij mobiele toepassingen in verhouding hogere drukken worden toegelaten - en als gevolg daarvan de levensduur korter wordt. Wanneer door die keuze de prestaties in bijvoorbeeld m3 grond verzet per uur en daardoor de geldelijke opbrengst per uur hoger ligt, kan dat een economisch alleszins terechte keuze zijn.

Temperatuurinvloeden

Voor de keuze van de viscositeit van een hydrauliekvloeistof zijn twee temperaturen van belang: de starttemperatuur en de normale bedrijfstemperatuur. De viscositeit moet bij het opstarten nog zodanig laag zijn dat de pomp de vloeistof kan aanzuigen zonder dat luchtinsluiting of cavitatie optreedt. Op bedrijfstemperatuur dient de viscositeit nog voldoende hoog te zijn om voor smering en loopvlakscheiding van de diverse onderdelen van het systeem te zorgen. De ideale viscositeit loopt uiteen en is afhankelijk van het gebruikte pomptype, zoals uit de tabel blijkt.

pomptype
viscositeit, mm2/s, maximumwaarde
viscositeit, mm2/s, minimumwaarde
tandwielpomp
1000 - 2000
15 - 25
schottenpomp
850
20 - 25
plunjerpomp
200 - 850
8 - 15

Per pomptype kunnen de waarden enigszins uiteenlopen, afhankelijk van constructiedetails. Tandwielpompen zijn minder kritisch ten aanzien van de viscositeit bij starttemperatuur dan de andere typen. Schottenpompen zijn kritisch ten aanzien van de viscositeit op bedrijfstemperatuur. Bij een te geringe waarde kan slijtage aan de schotten optreden.

Bij mobiele apparatuur zal doorgaans meer variatie in starttemperatuur optreden dan bij industriesystemen. Ook zal de starttemperatuur lager kunnen liggen in de winterperiode. Aan de andere kant kan de bedrijfstemperatuur aanzienlijk hoger liggen omdat de vermogensdichtheid hoger is. Voor industriesystemen is een bedrijfstemperatuur van 55 - 65 °C gebruikelijk. Bij mobiele apparatuur kan die oplopen tot 70 - 85 °C. Dat betekent dat of een hogere viscositeit noodzakelijk kan worden of dat er een product met een hogere viscositeitsindex moet worden ingezet. Beide mogelijkheden brengen ieder hun eigen nadelen met zich mee: een visceuzere olie beperkt de temperatuur waarbij nog veilig kan worden opgestart en kan een hoogst onwenselijke oliewissel bij de overgang naar het winterseizoen nodig maken. Een olie met hogere viscositeitsindex bevat meestal polymeerverbindingen om de temperatuurgevoeligheid te beperken - helaas verslechtert daardoor ook meestal het luchtafscheidend vermogen en wordt de kans op schuimvorming daardoor soms vergroot. Producten zonder viscositeitsindexverbeteraar hebben de voorkeur, bijvoorbeeld gebaseerd op groep III of IV basisolie of biologisch afbreekbare synthetische esters.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Luchtinsluiting en de vorming van oppervlakteschuim

Beide verschijnselen zijn zeer ongewenst omdat ze de stabiliteit van het systeem verstoren en aanleiding kunnen zijn tot cavitatie en slijtage. Hoewel beide op elkaar lijken en de effecten op het systeem gelijk zijn, zijn de oorzaken van beide verschijnselen geheel verschillend. Luchtinsluiting betekent luchtbellen in de vloeistof, die als het goed is snel opstijgen en dan de vloeistof verlaten. Oppervlakteschuim ontstaat wanneer de opstijgende luchtbellen omhuld met een dun vloeistoflaagje op het oppervlak aanwezig blijven.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Het luchtafscheidend vermogen hangt direct samen met de aard van de basisvloeistof. Het kan niet door additieven worden verbeterd, additieven die gebruikt worden voor andere taken kunnen wel het luchtafscheidend vermogen aanzienlijk verslechteren. De neiging tot schuimvorming hangt samen met de oppervlaktespanning van de vloeistof die de luchtbellen omhuld. De oppervlaktespanning kan verminderd worden door bijvoorbeeld enkele ppm siliconen in de vloeistof op te nemen. Helaas gaat de reductie van het oppervlakteschuim altijd gepaard met een sterke verslechtering van het luchtafscheidend vermogen. Om die reden wordt het gebruik van schuimremmers (en andere additieven) in hydrauliekvloeistoffen tot het absolute minimum beperkt.

Problemen met luchtinsluiting ontstaan meestal als gevolg van een te hoge viscositeit of als gevolg van het onjuist terugvoeren van de vloeistof in het reservoir ("bommetje effect"). Schuimvorming wordt sterk gestimuleerd door vervuiling van het systeem met vezelachtig materiaal en water. Een hoogwaardig filtersysteem en een goed demulgerend vermogen helpt water en verontreinigingen af te scheiden en zo schuimvorming te voorkomen.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Detergenten en dispersanten

Bij mobiele apparatuur kan de bedrijfstemperatuur zo hoog zijn dat afzettingen als gevolg van oxidatie in de vorm van lak niet zijn te voorkomen. Het ontstaan van afzettingen kan worden tegen gegaan door detergenten en dispersanten. In motorolie worden die om die reden op grote schaal toegepast. In hydrauliekolie kan dat ook, maar het gaat ten koste van het luchtafscheidend vermogen. Zolang het gebruik van detergenten kan worden voorkomen, is het beter ze om die reden niet te gebruiken. Door de hogere bedrijfstemperatuur zal het echter in een aantal gevallen noodzakelijk zijn een vloeistof met detergerende en dispergerende eigenschappen toe te passen. In DIN 51524 HLP-D is een dergelijk type vloeistof gespecificeerd. Daarbij worden aan het luchtafscheidend vermogen en het anti-schuimgedrag lagere eisen gesteld - het is niet mogelijk die op hetzelfde niveau te handhaven als bij een normale DIN 51524 HLP vloeistof! Als alternatief wordt in mobiele apparatuur soms motorolie ingezet met een viscositeit van SAE 10W, 20W of 10W-30.

Samenvatting

De werkomstandigheden bij een hydraulieksysteem in mobiele toepassingen zijn minder gunstig dan bij een goed ontworpen industriesysteem. Dat heeft tot gevolg dat er een hoger vervuilingsniveau aanwezig is, er meer kans bestaat op schuimvorming en er een geringere vloeistofstandtijd en levensduur is te verwachten. De bestendigheid tegen de hogere temperatuur kan worden verbeterd door het gebruik van detergenten/dispersanten, maar dat gaat ten koste van het luchtafscheidend vermogen en kan ook de filtreerbaarheid van de vloeistof (vanwege het geringere demulgerend vermogen) aantasten. De levensduur kan worden vergroot door gebruik van een specifiek op mobiele toepassingen afgestemde (detergerende) hydrauliekvloeistof, aandacht voor schoon werken en goede filtering en door het binnendringen van water en vuil van buiten zo goed mogelijk tegen te gaan. Bij goed ontworpen en goed onderhouden grondverzetapparatuur kan dat een vloeistofstandtijd opleveren van 3000 tot 7000 uur, bij landbouwtoepassingen zullen door de aard van de constructie kortere standtijden moeten worden aangehouden.

Aanvullende informatie