Durchbruch für moderne Wasserhydraulik

A GLOBAL HYDRAULICS COMPANY
Schmiedepressen –
Durchbruch für moderne Wasserhydraulik
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Energy Industrial Mobile
„Megatrends“ u.a.:
Nachhaltigkeit, Lebenszykluskostenbetrachtung, erhöhtes Bewusstsein für
Umwelt- und Arbeitsschutz …
Quelle:
„Water Hydraulics – Theory and Applications 2004“, Gary W. Krutz und Patrick S.K. Chua
Workshop on Water Hydraulics. Agricultural Equipment Technology Conference (AETC 2004)
Contra
Pro
Anfälligkeit für Kavitation
nicht brennbar
Ventile und Pumpen der Ölhydraulik
können nicht verwendet werden
umweltfreundlich
Schlechte Schmiereigenschaften
Lager- und Entsorgungskosten
Bildung von Mikroorganismen
sehr gute Regelbarkeit
geringe Leitungswiederstände
Eigenschaft
Dichte
Wasser vs.
Mineralöl
ca. x 1,1
(kg/m³)
Wärmekapazität
ca. x 2,2
-> weniger Kühlleistung bei Wasserhydrauliken nötig, da sich das Fluid
langsamer aufheizt
ca. 1/30
Grösse für die „interne Reibung“ eines Fluids
-> weniger Reibungsverluste in der in Leitungen bei Wasserhydrauliken
-> grössere und stabilere Volumenströme
(kJ/kg)
Viskosität
(cSt)
Thermische
Wärmeleitfähigkeit
ca. x 4 bis 5
Ausgleich von Temperaturdifferenzen
-> einfache Steuerung der Temperatur bei Wasserhydrauliken
(W/m °C)
Dampfdruck
ca. x 120.000
Arbeitstemperatur Wasserhydraulik nach Möglichkeit nicht >50°C
(Pa)
Elastizitätsmodul
Luftlöslichkeit
ca. x 1,5
ca. 1/5
Geringe Luftlöslichkeit bedeutet geringe Kompressibilität
Quelle:
„Water Hydraulics – Theory and Applications 2004“, Gary W. Krutz und Patrick S.K. Chua
Workshop on Water Hydraulics. Agricultural Equipment Technology Conference (AETC 2004)
A.) Kavitation
In Wasserhydrauliken entsteht Kavitation hauptsächlich durch das Verdampfen des Wassers
selbst -> Wassertemperatur sollte nicht über 50°C steigen
In Ölhydrauliken entsteht Kavitation hauptsächlich durch das Verdampfen von gelöster Luft
(siehe Luftlöslichkeit von Öl)
B.) Druckstoss („water hammer“)
Bei Wasser ca. 32% höher als bei Mineralöl:
Druckspitze (pmax) =
Dichte x Schallgeschwindigkeit im Fluid x Fluidgeschwindigkeit
Quelle:
„Water Hydraulics – Theory and Applications 2004“, Gary W. Krutz und Patrick S.K. Chua
Workshop on Water Hydraulics. Agricultural Equipment Technology Conference (AETC 2004)
Druck:
Zentral
Druckerzeugung:
Druckspeicher:
An der Presse
Steuerung:
idR 200 – 350bar
Triplex Plungerpumpen, konstant, typische Förderleistung 1.000 l/min
über Luftdruck vorgespannte Speicher (z.B. 2 x 2000 Liter Wasserspeicher, 6,5 m
hoch und 4 x 1500 Liter Druckluftspeicher 5m hoch)
Wasserventile (Schalt- und Stetigventile) zur Steuerung der Press-,
Rückzugs- und Nebenzylinder an der Presse
Funktionsprinzip:
• Kurbelwelle dreht mit reduzierter Geschwindigkeit
von ca. 300 U/min -> Getriebe
• Horizontal an der Kurbelwelle gelagerte Kolben
erzeugen den Förderstrom / Druck idR via Sitzventile
an den Ein- und Auslässen
Gear Box
Electric Motor
Kinematik
Eigenschaften:
• Konstanter Förderstrom, variabel mit Frequenzumrichter möglich, jedoch sehr
niedrige Dynamik durch die hohen bewegten Massen
• Jedes Sitzventil öffnet und schließt ca. 300 x / Minute
• Massive Druckpulsationen- und Schwankungen (Messungen ergaben bis 100bar)
Ölhydraulisches
Aggregat
Ölseite der
Zylinder
Transfer
Barrier
Eingang
Transfer
Barrier
Ausgang
Ölleitungen
Wasserseite der
Zylinder
Triplex Plunger Pumpe
Transfer Barrier
2,5 m/sec
0,25 m/sec
3,9 - 4 m/sec
(sinusoidal, nicht konstant)
0,33 m/sec im Rückzug
0.2 sec
8 sec
Anzahl der Zyklen Ein- und
Auslassventile
300/min
7.5/min
Zurückgelegter Weg der TB
Zylinder Dichtungen je min
150 m
15 m
Durchschnittliche
Geschwindigkeit der TB
Zylinder
Max Geschwindigkeit der der
TB Zylinder
Zykluszeit
0,25 m/sec pumpen
Triplex Plunger Pumpe
Transfer Barrier
Wirkungsgrad
niedrig
hoch
Lebensdauer der Dichtungen
niedrig
hoch
hoch
niedrig
niedrig
hoch
Nicht möglich
Regelung Kraft,
Geschwindigkeit und Stop in
Position
notwendig
Nicht notwendig
Instandhaltungskosten
Level der Verwendung von
Standardkomponenten
Direkte Steuerung der Presse
Drosselventile
Schmieden / Stauchen:
Schlichten (Schnellschmieden):
Dekompression und Rückzug:
Monetär:
• Bis zu 50% weniger Instandhaltungskosten
• Mindestens 15% Energieeinsparungen
Technologisch:
• Keine aufwendigen Akkustationen notwendig
• Diverse Druckausgänge für Nebenbewegungen möglich
• Seitens der Pumpe keine Einschränkungen bezüglich des Fluids sowie Drücke bis
1000bar
• Reproduzierbare Produktivitätsvorteile möglich durch:
• Presskraftregelung
• Stop in Position
• Geschwindigkeitsregelung
Andreas Prosswimmer
Sales Manager,
Business Development
[email protected]
Mobile: +49 – 163 – 6306607
Office: +49 61 45 – 377 - 0
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