Die Wahl der richtigen hydraulischen Reservoirkapazität ist eine der wichtigsten Entscheidungen im Design hydraulischer Systeme. Ein Reservoir, das zu klein ist, kann Überhitzung, Belüftung und Pumpschäden verursachen. Eines, das zu groß ist, erhöht die Kosten, den Platzbedarf und den Ölverbrauch.
Wie dimensioniert man es also richtig?
In diesem Leitfaden werden wir einen praktischen, schrittweisen Ansatz zur Auswahl der hydraulischen Reservoirkapazität basierend auf Durchfluss, thermischer Last, Fluiddynamik und realen Betriebsbedingungen durchgehen.
Warum die Kapazität des Reservoirs wichtig ist
Ein hydraulisches Reservoir speichert nicht nur Öl. Es hilft auch:
1） Wärme abführen
2） Eingeschlossene Luft freisetzen
3） Verunreinigungen absetzen
4） Systemvolumen während der Bewegung des Aktuators stabilisieren
5） Zuverlässigen Pumpensog sicherstellen
Das bedeutet, dass die Dimensionierung des Reservoirs die Effizienz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Systems direkt beeinflusst.
Wie man die Kapazität des Hydraulikbehälters auswählt
Schritt 1: Verwenden Sie eine Faustregel für die erste Dimensionierung
Ein gängiger Ausgangspunkt ist:
Reservoirvolumen = 3 bis 5 Mal Pumpenfluss (L/min)
oder ungefähr 0,8 bis 1,5 Mal Pumpenfluss (GPM) in Gallonen.
Beispiel
Wenn der Pumpenfluss 80 L/min beträgt, anfängliche Schätzung des Tanks:
80×(3 bis 5)=240 bis 400 L
Dies gibt einen vorläufigen Bereich an – die endgültige Größe muss jedoch validiert werden.
Schritt 2: Überprüfen Sie die Verweilzeit der Flüssigkeit
Das Öl sollte lange genug im Reservoir bleiben, damit:
1. Luftblasen sich trennen,
2. Verunreinigungen, die sich absetzen (teilweise),
3. Wärme, die an die Tankwände abgegeben wird.
Ein typisches Ziel ist 2–5 Minuten Verweildauer.
V=Q×t
Wo:
- V = effektives Ölvolumen
- Q= Rückfluss
- t = Verweilzeit
Wenn Ihre berechnete Verweilzeit zu kurz ist, erhöhen Sie das effektive Reservoirvolumen oder verbessern Sie die interne Abtrennung.
Schritt 3: Bewerten Sie die thermische Last (kritisch)
In vielen Systemen ist die Wärmeabfuhr der begrenzende Faktor – nicht das Speichervolumen.
Hydraulische Ineffizienzen wandeln Energie in Wärme um. Wenn das Reservoir diese Wärme nicht abgeben kann, steigt die Öltemperatur, die Viskosität sinkt, die Dichtungen verschleißen und der Verschleiß der Komponenten beschleunigt sich.
Thermische Prüfungsfragen
- Wie hoch ist die durchschnittliche und maximale Wärmeabgabe des Systems (kW)?
- Welches ist der zulässige Temperaturbereich für das Öl?
- Kann die Tankoberfläche bei Ihrer Umgebungstemperatur ausreichend Wärme abgeben?
- B benötigen Sie einen Ölkühler?
Bei hochbelasteten Systemen kombinieren Sie immer die Dimensionierung des Reservoirs mit einer Wärmebilanzberechnung.
Schritt 4: Berücksichtigen Sie Änderungen des Arbeitsvolumens
Die Kapazität des Reservoirs muss dynamische Änderungen des Ölvolumens abdecken, die verursacht werden durch:
1. Volumenunterschiede zwischen Zylindergestänge-Seite und Deckelseite,
2. Akkumulator aufladen/entladen,
3. thermische Ausdehnung von Öl,
4. Rückfluss aus Leitungen, wenn das System stoppt.
Stellen Sie außerdem sicher, dass die Saugleitung der Pumpe bei minimalem Ölstand untergetaucht bleibt, um Verwirbelungen und Kavitation zu verhindern.
Schritt 5: Gestalten Sie das interne Layout korrekt
Ein gut dimensioniertes Reservoir kann dennoch schlecht abschneiden, wenn das interne Design nicht korrekt ist.
Best Practices:
- Halten Sie Rücklauf- und Sauganschlüsse getrennt,
- verwenden Sie Abtrennungen, um den Flussweg über den Tank zu lenken,
- Rückführungsleitung unter dem Mindeststand der Flüssigkeit platzieren,
- hohe Rückkehrgeschwindigkeit und Turbulenzen vermeiden,
- Freifläche über dem Maximalstand für Schäumkontrolle aufrechterhalten.
Kurz gesagt: Kapazität und Layout müssen zusammen gestaltet werden.
Schritt 6: Validieren Sie die Filtrations- und Atemstrategie
Das Volumen des Reservoirs hilft, Verunreinigungen vorübergehend zu verdünnen, ist jedoch kein Ersatz für Sauberkeitskontrolle.
Stellen Sie sicher, dass Ihr Design Folgendes umfasst:
- Filtration der Rücklaufleitung,
- geeignete Filterung des Entlüfters,
- sauberer Befüllungsanschluss,
- optionale Offline (Nierenkreislauf) Filtration für kritische Systeme.
Häufige Dimensionierungsfehler, die vermieden werden sollten
- Nur mit Faustregelwerten arbeiten ohne thermische oder Absenkungsprüfungen.
- Den Betriebszyklus ignorieren, insbesondere in intermittierend hochbelasteten Systemen.
- Unterdimensionierung für mobile Systeme wo der Platz eng, die Hitze jedoch hoch ist.
- Überdimensionierung übermäßig, was unnötige Kosten und langsames Aufheizen verursacht.
- Schlechtes Baffle-/Portdesign, was zu Belüftung trotz “groß genug” Volumen führt.
Schneller Dimensionierungsablauf
- Daten sammeln: Durchfluss, Druck, Arbeitszyklus, Aktuatorvolumen, Umgebungstemperatur.
- Reservoirvolumen mit der 3–5× Durchflussregel schätzen.
- Entnahme- und Expansionsspielräume hinzufügen.
- 2–5 Minuten Verweilzeit überprüfen.
- Thermischen Ausgleichstest durchführen.
- Min-/Max-Wert, Freibord und interne Baffle-Anordnung finalisieren.
- Mit den Daten zur Temperatur und zum Niveau bei der Inbetriebnahme validieren.
