Hydrauliköl Kunststoffverarbeitung

Hydrauliköl in der Spritzgießmaschine – mehr Effizienz ist möglich

Energieeinsparung und effizienter Betrieb sind die Forderungen an die Entwickler der Spritzgießmaschinen. Im Blickpunkt stehen dabei typischerweise hocheffiziente, geregelte Antriebe und schnellere Automatisierungskomponenten. Dabei drängt sich eine andere, eigentlich näherliegende Maßnahmen auf: die kritische Bewertung des Viskositätswerts des eingesetzten Öls.

Boie lvghvi-Konzept

Hydraulischen Spritzgießmaschinen müssen beim Hochfahren das Hydrauliköl vorheizen, weil es sonst zu hochviskos, also zu „dickflüssig“ ist. Kurz danach wird es mit hohem Energieaufwand wieder gekühlt, damit der eingestellte Temperaturhöchstwert, meist zwischen 40 und 50 °C nicht überschritten wird. Wenn man nun weiß, dass die derzeit vorgeschriebenen Öle nicht einmal bei „Notaustemperatur“ in den für Wirkungsgrad und Komponentenlebensdauer optimalen Viskositätsbereich gelangen, muss man irgendwann auf die Idee kommen, für eine Verbesserung zu sorgen.

Besonders deutlich wird dieser Missstand bei Maschinen mit geregelter Hydraulik. Ein typisches Beispiel: Der Verarbeiter isoliert den Öltank der Maschine, weil es im Winter morgens sehr lange dauert, bis die Pumpe das Öl so „warmgedrosselt“ hat, dass die Maschinensteuerung den Betrieb freigibt. Zudem fällt die Öltemperatur bei langen Zyklen und relativ niedriger Raumtemperatur immer wieder unter den fest eingestellten Grenzwert von etwa 29 Grad Celsius. Glücklicherweise wird Dank des geregelten Hydrauliksystems nicht mehr so viel Flüssigkeitsreibungsverlustenergie erzeugt – woraufhin allerdings die Maschine den Betrieb einstellt und den Ölaufheizvorgang startet.

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Da hat man also mit viel Ingenieurskunst und Kosten den Stromverbrauch signifikant gesenkt, um gleich darauf wieder einen Teil der Ersparnisse völlig unnötig zunichte zu machen.

Der einfache und wirkungsvolle Verbesserungsvorschlag besteht darin, eine besser geeignete Hydraulikflüssigkeit einzusetzen. Dieses Öl braucht sich zunächst einmal in nichts weiter als in der ISO-VG-Klasse vom jetzigen zu unterscheiden. Um es vorweg zu nehmen: Es wurden erfolgreiche Versuche an Kundenmaschinen durchgeführt, bei denen ein Öl nach ISO-VG 22 eingesetzt wurde. Das „Boie lvghvi-Konzept“ (Low viskosity grade-high viscosity index) bedeutet, dass ein so niedrigviskoses Öl wie möglich einsetzt mit einem so ausgeprägten Mehrbereichscharakter wie nötig, selbstverständlich immer genau auf den Anwendungsfall zugeschnitten. Sinnbildlich könnte man auch sagen: Einfach mal die Handbremse lösen.

Die theoretische Grundlage für dieses Konzept sind die Grenz- und Optimalwerte der Ölviskosität, die namhafte Komponentenhersteller wie Bosch-Rexroth, Linde, Danfoss, oder Poclain erarbeitet haben. Die stehen allerdings im Widerspruch zur gängigen Praxis, von der die Konstrukteure und auch andere Mitarbeiter der Maschinenhersteller kaum abzubringen sind.

Lassen wir einmal harte Fakten sprechen: Das viskositätsmäßig nach unten limitierende Element in einem Hydrauliksystem ist die Pumpe oder, wenn vorhanden, der Hydromotor. Bei Bosch-Rexroth kann man als Hinweis für eine Axialkolbenpumpe lesen „Wir empfehlen die Betriebsviskosität (bei Betriebstemperatur) in dem für Wirkungsgrad und Lebensdauer optimalen Bereich von 16 bis 36 mm²/s zu wählen.“ Es ist schon bemerkenswert, dass auf diesem Gebiet der Technik lehrbuchkonforme Idealverhältnisse angezweifelt werden.

So, und wozu soll das ganze jetzt gut sein? Zum einen kann, mit einem besser geeigneten Öl auf den sonst vor Produktionsstart notwendigen Ölaufheizvorgang verzichtet werden. Das spart Energie und Produktionszeit und verringert den „Warmdrosselstress“ für Komponenten und Öl. Im Betrieb ist es realistisch 10 Prozent oder mehr der Antriebsenergie zu sparen. Leider ist es sehr schwierig den Druckverlust in einem komplexen hydraulischen System in Abhängigkeit von der Viskosität zu berechnen, hingegen ist es sehr leicht und schnell möglich, vergleichende Stromaufnahmemessungen unter Einsatz verschiedener Öle durchzuführen. Oder anders ausgedrückt: Versuch macht klug.

Der Autor Jörg Gerstel ist Anwendungsingenieur beim Lübecker Unternehmen Boie, das unter anderem Schmierstoffe und Öle in verschiedenen Branchen vertreibt.

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