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Optimiertes Hydrauliksystem mit Speicherladeschaltung

Anlage

Werkzeugmaschine

Betrachtungsbereich

Produktion

Eingesetzte neue Technologie

Speicherladeschaltung ohne drucklosen Umlauf

Art der Massnahme

investive Massnahme

Beschreibung

Ein verbreitetes System zur Bereitstellung eines konstanten Drucks für Hydraulikanwendungen ist ein Aufbau aus einer (drehzahl)ungeregelten

Hydraulikpumpe und einem Hydraulikspeicher. Die Hydraulikpumpe versorgt hierbei den Druckspeicher mit Hydrauliköl, sobald ein unterer Schaltpunkt unterschritten wird. Der Hydraulikspeicher wird anschließend bis zum Erreichen eines oberen Schaltpunktes geladen. Zwischen zwei Nachladezyklen befindet sich die Hydraulikpumpe im drucklosen Umlauf.

Das Nachspeisen von Hydrauliköl in den Speicher wird durch die Betätigung eines angeschlossenen hydraulischen Aktuators, sowie weiterhin durch Systemleckagen nötig.

Durch eine Anpassung des hydraulischen Speichers an den Anwendungsfall, sowie das Nachrüsten leckagefreier Ventile kann der Energiebedarf des Hydrauliksystems erheblich reduziert werden.

 

In der ETA-Fabrik wurde ein Hydrauliksystem mit dem oben beschriebenen Aufbau untersucht und optimiert. Das System speist die Aktuatorik für den Werkzeugwechsel und das Spannen von Werkstücken in einem Fräsbearbeitungszentrum. In einem ersten Schritt wurde die Systemleckage reduziert, indem die vorhandenen Wegeventile durch leckagefreie Sitzventile ersetzt wurden. In einem zweiten Schritt wurde die Speicherladeschaltung optimiert. Konkret wurde der Speicher von 3,5 l auf 10 l Volumen erweitert, der Fülldruck von 70 bar auf 90 bar und die Hysterese von 6 bar auf 10 bar angehoben. Hierdurch erhöht sich das theoretisch nutzbare Speichervolumen von 0,094 l auf 0,052 l, wodurch zusätzlich der Pumpenantrieb kleiner dimensioniert werden konnte.

Durch die Maßnahmen konnte die Zeit zwischen den Nachladevorgängen von anfangs 27,5 s zuerst auf 450 s und anschließend auf 1872 s gesteigert und due durchschnittliche Leistungsaufnahme im Standby von 826 W auf 5 W reduziert werden.

Weiterhin reduziert sich durch den Wegfall des drucklosen Umlaufs der Wärmeeintrag in das Hydrauliköl, was sich positiv auf die notwendige Kühlleistung auswirkt.

 

Für Hydraulikanwendungen mit, bei denen über einen längeren Zeitraum ein nennenswerter Teilvolumenstrom benötigt wird, der nicht durch einen Speicher abgedeckt werden kann, stellt der Einsatz drehzahlgeregelter Pumpen eine vorteilhafte Alternative dar.

Umsetzbarkeit

mittel

Einsparung

an Beispielanlage: MAG Ex-Cell-O XS211

 

3-Schicht-Nutzungsszenario inkl. 3000 h/a Einschaltbereitschaft

 

Relativ: 91%

Absolut: 7.008 kWh/a bzw. ca. 700 €/a*

Einsparung CO2: 3,0 t/a **

 

* 10 ct/kWh

** 430 gCO2/kWh

Amortisationszeit

1,65 Jahre (ohne Förderung)

Umsetzung der Massnahme im Projekt ETA-Transfer

Werkzeugwechsler MAG Ex-Cell-O XS211 Werkzeugmaschine in der ETA-Fabrik

Fördermöglichkeiten

Bis zu 30 % (KMU 40 %) der Gesamtkosten (De-minimis)

Bis zu 30 % (KMU 40 %) der investiven Mehrkosten (AGVO)

Maximal 500 € (KMU 700 €) pro eingesparter Tonne CO2

 

Weitere Informationen haben wir hier für Sie zusammengestellt.

Ladeintervalle des Hydraulikspeichers nach Optimierungsschritten (Quelle: PTW TU Darmstadt)
Hydrauliksystem mit Speicherladeschaltung und vergrößertem Hydraulikspeicher (Quelle: PTW TU Darmstadt)

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