Die Prüfung eines Hydraulikzylinders mit großem Hubraum oder langem Hub ist anspruchsvoller als die Prüfung eines handelsüblichen Industriezylinders. Der Zylinder erfordert möglicherweise ein größeres Ölvolumen, eine höhere Reaktionskraft, eine längere Stützlänge und eine sorgfältigere Fixierung während des Aus- und Einfahrens.
Bei Hochleistungszylindern muss der Prüfstand daher mehr leisten, als nur Druck zu erzeugen. Die gesamte Prüfanordnung muss folgende Aufgaben bewältigen: Druck, Durchfluss, Zylinderhalterung, Befestigung, Bewegung, Leckagemessung und Bedienersicherheit als ein System.
Ein praktischer Prüfablauf für Großzylinder umfasst in der Regel Maß- und Sichtprüfungen, Niederdruckzyklen, Funktionsprüfungen, Druckprüfungen, Druckhaltung, Dichtheitsprüfungen und die Aufzeichnung der Prüfdaten.
Warum große Hydraulikzylinder eine andere Prüfanordnung erfordern
Ein Zylinder mit großem Hubraum fasst deutlich mehr Öl als ein kleiner Zylinder. Dies wirkt sich auf den Durchfluss aus, der zur Erreichung einer praxistauglichen Prüfgeschwindigkeit erforderlich ist, sowie auf die Ölmenge, die während des Zyklus gefördert werden muss.
Zylinder mit großem Hub stellen eine weitere Herausforderung dar. Wenn sich die Kolbenstange ausfährt, nimmt die wirksame Länge des Zylinders zu und der Schwerpunkt verschiebt sich. Ohne geeignete Abstützungen können sich der Zylinder und die Kolbenstange durchbiegen, verschieben oder eine unerwünschte Seitenbelastung auf die Dichtungen und Führungskomponenten ausüben.
Auch das Gewicht des Zylinders spielt eine wichtige Rolle. Ein schwerer Zylinder kann nicht einfach auf eine normale Werkbank gestellt oder nur durch Hydraulikschläuche gesichert werden. Die Prüfvorrichtung, die Stützen und die Befestigungspunkte müssen sowohl dem Gewicht des Zylinders als auch den während der Prüfung entstehenden Reaktionskräften sicher standhalten.
Aus diesen Gründen sollten Prüfungen an großen Zylindern entsprechend den tatsächlichen Gegebenheiten geplant werden Bohrung, Stangendurchmesser, Hub, Länge im eingefahrenen Zustand, Länge im ausgefahrenen Zustand, Gewicht, Befestigungsart und Prüfdruck.
Bereiten Sie den Hydraulikzylinder vor der Prüfung vor
Vor dem Aufbringen von Hydraulikdruck sollte der Zylinder überprüft und seine wichtigsten technischen Daten bestätigt werden.
Der Prüfer sollte die Bohrung, den Stangendurchmesser, den Hub, die Befestigungsart, die Anschlussgröße, den Nennbetriebsdruck und den erforderlichen Prüfdruck überprüfen. Außerdem sollten die Außenflächen, Schweißnähte, der Zustand der Stange, die Anschlüsse und die Befestigungspunkte auf sichtbare Beschädigungen untersucht werden.
Die für die Prüfung verwendete Hydraulikflüssigkeit muss mit dem Zylinder verträglich und für die zu prüfenden Bauteile ausreichend sauber sein. Prüfschläuche, Anschlüsse und Adapter müssen eine für den geplanten Prüfdruck geeignete Druckfestigkeit aufweisen.
Bei reparierten Zylindern sollte vor dem Anschluss des Zylinders an den Prüfstand besonders auf den Montagezustand, den Einbau der Stopfbuchse, die Befestigung der Kolbenmutter und den Austausch der Dichtung geachtet werden.
Langhubzylinder richtig abstützen und sichern
Die mechanische Abstützung ist einer der wichtigsten Unterschiede zwischen Standardprüfungen und Prüfungen mit langen Zylindern.
Der Zylinderkörper sollte an geeigneten Stellen abgestützt werden, um ein Abrollen, eine übermäßige Durchbiegung oder Bewegungen während des Hubzyklus zu verhindern. Bei sehr langen Zylindern können mehrere hochbelastbare Auflagen oder Halterungen entlang des Zylinderrohrs erforderlich sein.
Die Stange benötigt zudem beim Ausfahren eine Abstützung. Ein beweglicher Stangenstützwagen oder eine geführte Stütze kann dazu beitragen, das Durchhängen und die seitliche Belastung bei langen Hüben zu verringern.
Das Befestigungsende sollte mithilfe einer Halterung, die zur jeweiligen Zylinderbefestigungsart passt – beispielsweise Ösen-, Gabelkopf-, Bolzen-, Flansch- oder Zapfenbefestigung –, sicher fixiert werden.
Eine typische Anordnung mit langen Zylindern kann daher Folgendes umfassen:
Festes Ende → Zylinderhalterungen → Wankschutz → Stangenhalterung → Sicherer Ausfahrbereich
Bei Zylindern, deren Länge die eines herkömmlichen Prüfrahmens überschreitet, kann eine geteilte oder externe Prüfanordnung verwendet werden. In diesem Fall gewinnen die Abstützungen, Halterungen, die Schlauchführung und die Sicherheitszone noch mehr an Bedeutung.
Prüfverfahren für Hydraulikzylinder mit großem Durchmesser und langem Hub
Schritt 1: Den Zylinder an das Hydraulikprüfsystem anschließen
Die Prüfschaltung sollte einen geregelten Hydraulikfluss zu beiden Zylinderkammern gewährleisten und gleichzeitig eine genaue Drucküberwachung ermöglichen.
Bei einem doppeltwirkenden Zylinder werden die Anschlüsse am Kopfende und am Stangenende über Schläuche oder starre Rohrleitungen mit entsprechender Nennleistung an das Prüfsystem angeschlossen. Drucksensoren oder Manometer sollten so angebracht werden, dass sie den tatsächlich auf den Zylinder ausgeübten Druck messen können.
Das Prüfsystem sollte außerdem über einen Überdruckschutz verfügen, damit der Zylinder nicht versehentlich einem Druck ausgesetzt wird, der über dem vorgesehenen Prüfwert liegt.
Bei langen Zylindern, die in einiger Entfernung vom hydraulischen Hauptantrieb geprüft werden, sollten auch die Schlauchlänge und der Druckverlust berücksichtigt werden. Lange Schläuche sollten über eine geeignete Druckfestigkeit verfügen und so verlegt werden, dass sie während der Prüfung vor mechanischen Beschädigungen geschützt sind.
Schritt 2: Führen Sie zunächst einen Niederdruckzyklus durch
Bevor der volle Prüfdruck angelegt wird, sollte der Hydraulikzylinder in der Regel mehrmals bei relativ niedrigem Druck betätigt werden.
Durch den Niederdruckbetrieb lassen sich eingeschlossene Luftblasen entfernen, das Hydrauliköl im Zylinder verteilen und sicherstellen, dass sich Kolben und Stange über den gesamten Hub hinweg reibungslos bewegen.
In dieser Phase sollte der Prüfer auf ungewöhnliche Geräusche, ruckartige Bewegungen, Festklemmen, unerwarteten Widerstand oder Undichtigkeiten im Bereich der Stopfbuchse und der Anschlüsse achten.
Bei Zylindern mit großem Hub sollten auch die Ausrichtung der Kolbenstange und die Bewegung der Lagerung sorgfältig beachtet werden. Die Lagerung sollte so ausgelegt sein, dass sich die Kolbenstange aus- und einfahren kann, ohne dass dabei übermäßige Seitenkräfte entstehen.
Sollte sich der Zylinder während des Niederdruckzyklus nicht gleichmäßig bewegen, sollte die Ursache ermittelt werden, bevor mit der Druckprüfung fortgefahren wird.
Schritt 3: Prüfung des Betriebsdrucks, der Prüfdruckbeständigkeit und der Druckhaltung
Nachdem die Funktionsfähigkeit des Zylinders bestätigt wurde, kann dieser bei dem erforderlichen Druck geprüft werden.
Der genaue Prüfdruck und die Haltezeit sollten anhand der geltenden Zylinderspezifikation, der Kundenanforderung oder der internen Prüfverfahren festgelegt werden. Der Druck sollte schrittweise erhöht und nicht plötzlich angelegt werden.
Während der Druckprüfung sollte das System überwachen, ob der Zylinder den erforderlichen Druck erreichen und aufrechterhalten kann, ohne dass es zu einem ungewöhnlichen Druckabfall oder zu externen Leckagen kommt.
Eine typische Abfolge könnte Folgendes umfassen:
| Testphase | Hauptzweck |
|---|---|
| Niederdruckzyklen | Luft entweichen lassen und sicherstellen, dass sich alles reibungslos bewegt |
| Funktionsdruckprüfung | Überprüfen Sie, ob die Aus- und Einfahrbewegung normal funktioniert. |
| Druckprüfung | Überprüfung der strukturellen Druckfestigkeit |
| Druckhalteprüfung | Druckstabilität prüfen |
| Leckinspektion | Interne und externe Leckagen erkennen |
Sowohl das Kappenende als auch das Stangenende sollten bei Bedarf geprüft werden, da die druckbelasteten Bauteile und die wirksamen Flächen in jeder Richtung unterschiedlich sind.
Schritt 4: Überprüfung auf interne und externe Leckagen
Auf äußere Leckagen wird in der Regel im Bereich der Stangendichtung, der Stopfbuchse, der Schweißnähte, der Anschlüsse, der Armaturen und anderer druckführender Bereiche geprüft.
Interne Leckagen sind schwieriger zu erkennen, da Öl an der Kolbendichtung vorbeiströmen kann, ohne außerhalb des Zylinders sichtbar zu werden.
Je nach Prüfverfahren lassen sich interne Leckagen durch Überwachung des Druckabfalls, durch Messung des Leckageflusses oder durch Isolieren einer Seite des Zylinders bei gleichzeitiger Druckbeaufschlagung der gegenüberliegenden Kammer bewerten.
Ein Zylinder, der zwar den Druck erreicht, diesen aber nicht halten kann, weist möglicherweise eine interne Leckage an den Kolbendichtungen oder ein anderes internes Dichtungsproblem auf.
Die Akzeptanzkriterien für Leckagen sollten vor der Prüfung festgelegt werden, damit das Ergebnis einheitlich wie folgt erfasst werden kann: BESTANDEN oder DURCHGEFALLEN.
Schritt 5: Gewährleistung der Sicherheit bei Tests mit großen Zylindern
Große Hydraulikzylinder können erhebliche Mengen an hydraulischer und mechanischer Energie speichern. Die Sicherheit muss daher als integraler Bestandteil der Versuchsplanung betrachtet werden und darf nicht nur als zusätzliches Zubehör betrachtet werden.
Das Bedienpersonal sollte sich während der Hochdruckprüfung außerhalb der direkten Bewegungs- und potenziellen Ausfallzonen aufhalten. Not-Aus-Funktionen müssen leicht zugänglich sein, und eine Fernbedienung ist sinnvoll, wenn die Prüfkonfiguration es erforderlich macht, dass sich das Bedienpersonal in sicherer Entfernung vom Zylinder aufhält.
Schläuche und Armaturen dürfen nicht berührt oder verstellt werden, solange sie unter Druck stehen. Der Zylinder sollte außerdem so gesichert werden, dass unerwartete Bewegungen nicht dazu führen können, dass die Baugruppe wegrollt, verrutscht oder sich von ihren Auflagen löst.
Bei Prüfungen an externen oder sehr langen Zylindern sind eine klar definierte Sicherheitszone und ein genau festgelegtes Betriebsverfahren besonders wichtig.
Schritt 6: Aufzeichnen der Testdaten für den Hydraulikzylinder
Bei Produktions- oder professionellen Reparaturprüfungen sollte das Ergebnis dokumentiert werden, anstatt sich ausschließlich auf eine Sichtprüfung zu verlassen.
Ein Prüfbericht für einen Hydraulikzylinder kann Folgendes enthalten:
- Zylinderkennzeichnung oder Auftragsnummer
- Bohrung, Kolbenstangendurchmesser und Hub
- Prüfdruck
- Druckhaltezeit
- Ergebnis der Leckageprüfung
- Ergebnis der Funktionsprüfung
- Druck-Zeit-Daten
- Endgültiges Ergebnis: BESTANDEN / NICHT BESTANDEN
SPS-gesteuerte Prüfstände können Teile des Prüfablaufs automatisieren und Druck, Temperatur sowie andere Messwerte aufzeichnen. Dies ist insbesondere für Zylinderhersteller von Nutzen, die wiederholbare Prüfungen und Rückverfolgbarkeit über Produktionschargen hinweg benötigen.
Was bei der Auswahl eines Prüfstands für große Zylinder zu beachten ist
Bei der Auswahl eines Prüfstands für Großzylinder sollte man sich nicht nur nach dem maximalen Prüfdruck richten.
Ebenso wichtig ist die tatsächliche Zylinderabmessung. Maximaler Bohrungsdurchmesser, Außendurchmesser, Länge im eingefahrenen Zustand, Hub, Länge im ausgefahrenen Zustand und Gewicht sollten alle mit der Testkonstruktion und dem Handhabungssystem abgeglichen werden.
Auch die Anforderungen an Druck und Durchfluss müssen gemeinsam berücksichtigt werden. Ein System kann zwar über eine ausreichende Druckkapazität verfügen, einen großen Zylinder jedoch dennoch zu langsam betätigen, wenn der verfügbare Durchfluss nicht ausreicht.
Die Flexibilität bei der Befestigung ist ein weiterer wichtiger Faktor, da bei großen Zylindern unterschiedliche Befestigungsarten zum Einsatz kommen können. Bei Projekten mit langen Zylindern sind unter Umständen auch maßgeschneiderte Halterungen, verlängerte Schläuche, bewegliche Stangenhalterungen oder eine externe Prüfanordnung erforderlich.
Das richtige Testsystem hängt daher sowohl von der Anforderungen an die hydraulische Prüfung und die physikalischen Eigenschaften des Zylinders.
Schlussfolgerung
Die Prüfung von Hydraulikzylindern mit großem Durchmesser und langem Hub erfordert eine Kombination aus ausreichender Hydraulikleistung, mechanischer Abstützung und sicheren Betriebsabläufen.
Der grundlegende Ablauf ist folgender:
Zylinderprüfung → Sichere Abstützung und Fixierung → Hydraulischer Anschluss → Niederdruckzyklen → Funktionsprüfung → Prüfdruck → Druckhaltung → Dichtheitsprüfung → Datenerfassung
Bei großen oder sehr langen Zylindern sind das Stützsystem, die Stangenführung, die Schlauchführung und der Sicherheitsbereich ebenso wichtig wie Druck und Durchfluss.
Ein fachgerecht konzipierter Prüfstand für Hydraulikzylinder ermöglicht es, die Leistung der Zylinder sicher und konsistent zu überprüfen und gleichzeitig zuverlässige Prüfdaten für die Fertigung, Reparatur und Qualitätskontrolle zu liefern.
Benötigen Sie einen hydraulischen Prüfstand für große Zylinder?
AISOAR bietet maßgeschneiderte Prüfstandslösungen für Hydraulikzylinder für Zylinderhersteller, Reparaturwerkstätten und industrielle Servicebetriebe.
Prüfsysteme können entsprechend der Zylinderbohrung, dem Kolbenstangendurchmesser, dem Hub, der Gesamtlänge, dem Gewicht, dem Betriebsdruck, dem Prüfdruck, dem erforderlichen Durchfluss, der Befestigungsart und den Automatisierungsanforderungen konfiguriert werden.
Bei einem Prüfprojekt mit großen Zylindern können die Bereitstellung von Zylinderzeichnungen und des erforderlichen Prüfverfahrens unserem Ingenieurteam dabei helfen, die Größe des Prüfgestells, das Hydrauliksystem, die Halterungen, die Stützen und die Steuerungskonfiguration zu bewerten.
