Hydraulikflüssigkeiten

Einleitung

Die Übertragung von Energie und Kraft von der einen Einheit zur anderen ist von höchster Bedeutung in der modernen Industriewelt. In technischen Bereichen werden deshalb die verschiedensten Aufgaben mit Hilfe hydraulischer Anlagen gelöst. Ein lebenswichtiges Element dieser Anlagen ist die Hydraulikflüssigkeit. Ihre Eigenschaften und ihr Zustand vor und während des Einsatzes sind mitentscheidend für die lange Lebensdauer und den optimalen Wirkungsgrad der Hydraulikflüssigkeit.

Die Hydraulik spielt im heutigen Maschinenbau eine wesentliche Rolle. Der Grund hierzu liegt in ihren großen Vorteilen wie einfache Bedienung, gute Regelmöglichkeit, einfache Umwandlung einer geraden in eine drehende Bewegung und stoßfreie Kraftübertragung.

Nicht zu vergessen sind auch die enorme Kraftentfaltung auf vergleichsweise kleinem Raum, die in Bruchteilen von Sekunden, praktisch ohne Anlaufphase bewirkt werden kann, sowie die außerordentliche Zuverlässigkeit solcher Anlagen.

Aufgaben

Als Betriebsflüssigkeiten für hydrostatische und hydrodynamische Kraftübertragung gelangen auch heute noch hauptsächlich Mineralöle zur Anwendung. Nur in speziellen Fällen werden bei besonderen Anforderungen, z.B. bei der Überdeckung eines weiten Temperaturbereichs, aus Gründen des Umweltschutzes oder bei einer Forderung nach Schwerentflammbarkeit andere Flüssigkeiten eingesetzt.

Zur Anpassung an die jeweiligen Betriebszustände, -verhältnisse und -bedingungen werden - wie oben erwähnt - überwiegend Mineralöle unterschiedlicher Struktur und Viskosität mit Additiven verwendet, die folgende Aufgaben und Forderungen erfüllen müssen :
  • Druck- und Bewegungsübertragung bei geringsten Verlusten und ohne ihr Volumen unter Druck zu ändern
  • Erzielung eines guten Lasttragevermögens zwischen den bewegten Gleitelementen und dadurch Verminderung von Reibung und Verschleiß
  • Schutz geschmierter Metalloberflächen - auch während langen Stillstandzeiten der Anlage gegen korrosiven Angriff und Zersetzung
  • Abführung der bei der Energieumwandlung anfallenden Wärme
  • Abdichtung zwischen den Maschinenelementen

Anforderungen

Als Grundlage für die Anforderungen an Hydraulikflüssigkeiten gilt - zumindest im europäischen Raum - die Norm DIN 51524 mit den Blättern 1, 2 und 3. Damit die Hydraulikflüssigkeiten die vielfältigen Aufgaben in der Praxis erfüllen können, benötigen sie folgende Eigenschaften:
  • Einsetzbar über einen weiten Temperaturbereich (gutes Kälteverhalten, genügender Viskositätsindex)
  • Unempfindlichkeit gegenüber Oxidation (Alterung), so dass das Schmiervermögen über eine längere Gebrauchsdauer erhalten bleibt
  • Gute Volumenbeständigkeit, d.h. Unterdrückung der Schaumbildung ohne dass das Luftabscheidevermögen beeinträchtigt wird
  • Neutral gegenüber allen Werkstoffen - keine Aggressivität gegenüber Metallen und Elastomeren
  • Rasche Trennung der Feuchtigkeit oder des eingedrungenen Wassers von der Hydraulikflüssigkeit, so dass keine unerwünschte Emulsionsbildung eintritt
  • Gutes Reinigungsvermögen, damit die in den gebrauchten Hydraulikflüssigkeiten enthaltenen Verunreinigungen sich nicht an den Steuer- und Regelorganen usw. ablagern

Aufbau

Hydraulikflüssigkeiten sind auf Grund- oder Basisflüssigkeiten und Zusätzen, den sogenannten Additiven, aufgebaut. Die Wahl der Basisflüssigkeit (Typ) und die der Additive (Typ und Menge) richtet sich direkt nach den unterschiedlichen Anforderungen an die Betriebsflüssigkeiten, welche auf das zu schmierende Hydraulikaggregat abgestimmt sein müssen.

Die folgenden Typen von Grundflüssigkeiten stehen für die Herstellung von Hydraulikfluiden zur Verfügung :
  • Paraffinbasische Mineralöle mit einem Viskositätsindex von ca. 100
  • Naphtenbasische Mineralöle mit hervorragendem Tieftemperaturverhalten
  • Hydrocracköle mit einem Viskositätsindex bis 145
  • Natürliche Ester (Vegetabile Öle - Triglyceride)
  • Polyalphaolefine (synthetische Kohlenwasserstoffe)
  • Synthetische Ester
  • Polyglykole
  • Wasser od. Phosphattester für schwer brennbare Hydrauliköle
Bei den Additiven ist die Auswahl noch größer. Die Wirkung der Additive ist zum einen abhängig von der Konzentration, andererseits aber auch von der Kombination untereinander (synergistische Wirkung). Es besteht aber auch die Gefahr, dass sich gewisse Additiv-Typen miteinander nicht vertragen (antagonistische Wirkung), was bei der Entwicklung in Betracht gezogen werden muss. 

Additiv - Typ

Funktion

Oxidationsinhibitoren
Verringern und verzögern die Alterung
Korrosionsschutz-Additive
Verhindern / Verringern die Korrosion und Rostbildung auf metallischen Oberflächen
Buntmetallinhibitoren
Verringern die Korrosion kupferhaltiger Werkstoffe
Verschleißschutz- (Anti-Wear)-Additive
Verringern abrasiven Verschleiß bei mäßig schweren Bedingungen, vor allem bei stationären Beanspruchungen
Hochdruck - (Extreme Pressure) Additive
Verringern Verschleiß und Fressen bei schweren Bedingungen, vor allem auch bei Stossbelastungen
Reibungsveränderer
Verringern die Reibung bei Mischreibungsbedingungen
Detergents / Dispersants
Halten feste Verunreinigungen und Wasser feinstverteilt in Schwebe
Schauminhibitoren
Verringern Oberflächenschaum
Pour Point - Erniedriger
Setzen den Pour Point bei paraffinbasischen Hydraulikölen
herunter
Viskositätsindex-Verbesserer
Verringern die Viskositäts-Temperatur-Abhängigkeit

Einteilung

Die Einteilung der Hydraulikflüssigkeiten kann nach verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen. Zum Beispiel nach Stoffgruppen, nach Anwendungsgebieten, unter Aspekten der Schwerentflammbarkeit oder nach ökologischen Begriffen wie der biologischen Abbaubarkeit oder der Wassergefährdungsklasse. Die heute gebräuchlichste Einteilung geschieht nach folgendem Schema :

 Mineralölbasische Hydraulikflüssigkeiten
 Schwerentflammbare Hydraulikflüssigkeiten
 Biologisch abbaubare Hydraulikflüssigkeiten

Mineralölbasische Hydraulikflüssigkeiten

Hydraulikflüssigkeiten auf Mineralölbasis, allgemein als Hydrauliköle bezeichnet, sind aufgrund ihrer universellen Einsetzbarkeit und dem vergleichsweise günstigen Preis die am weitest verbreitete Gruppe. Um die Auswahl der Hydrauliköle in qualitativer Hinsicht zu erleichtern, wurden in den Normen DIN 51502 und ISO 6743 Teil 4 verschiedene Qualitätsgruppen zusammengefasst.

Produktgruppe

Kurzzeichen DIN 51502

Kurzzeichen ISO 6743 Teil 4

Hydrauliköle ohne Additive
H
HH
Hydrauliköle mit Oxidationsinhibitoren und Korrosionsschutz-Additiven
HL
HL
Hydrauliköle HL mit zusätzlichen Verschleißschutz-Additiven
HLP
HM
Hydrauliköle HLP/HM mit zusätzlichen Viskositätsindex-Verbesserern
HVLP
HV

Biologisch abbaubare Hydraulikflüssigkeiten

Die ständig zunehmende Mobilität und der fortschreitende Einsatz von Maschinen führen zu einer immer größeren Belastung für die Umwelt. Diese Erkenntnis hat sich inzwischen bei allen Beteiligten, den Herstellern wie den Verbrauchern von Schmierstoffen, durchgesetzt.

Die Entwicklung von Schmierstoffen, welche die Umwelt weniger belasten, darunter insbesondere der Hydraulikflüssigkeiten, hat seit einigen Jahren kräftig zugenommen. Staatliche Vorschriften, wie z.B. in Österreich, wo biologisch abbaubare Kettensägeöle zwingend vorgeschrieben sind, können in diesem Bereich helfen. Es ist grundsätzlich zu empfehlen, in kritischen Einsatzgebieten (Wasserschutzgebiete u.ä.) konventionelle Schmierstoffe durch biologisch abbaubare Produkte zu ersetzen.

Es muss jedoch klar und deutlich gesagt werden, dass auch biologisch abbaubare Flüssigkeiten nicht umweltfreundlich sind; sie belasten die Umwelt nur in geringerem Umfang als beispielsweise die Mineralöle. Sie müssen ebenso Vorschriftgemäß entsorgt werden wie alle anderen Schmierstoffe auch. Auch bei einem Ölunfall muss wie bei einem Mineralöl verfahren werden: die ausgelaufene Flüssigkeit muss wieder eingesammelt werden und die zuständige Behörde ist zu benachrichtigen.

Spezifikationen

Um sicherzustellen, dass ein Hydraulikaggregat ohne Probleme und zuverlässig während der gesamten Einsatzdauer geschmiert wird und dadurch seine Aufgaben erfüllen kann, sind verschiedene Spezifikationen geschaffen worden. Neben der bereits in Kapitel 9.3 erwähnten DIN-Norm 51 524 haben auch verschiedene Hersteller ihre eigenen Vorschriften herausgegeben.