Sparpotential für hydraulische Maschinen

Im Langzeittest an einer 6.500-kN-Maschine senkt ein neues Hydrauliköl den Energieverbrauch um 5 Prozent

Die Hydrauliksysteme moderner Spritzgießmaschinen stellen ständig steigende Anforderungen an die Hydraulikfluids. War früher ein Hydrauliköl der Klasse HLP noch Standard, kamen in den vergangenen Jahren verstärkt Medien mit einem besseren Temperatur- und Reibverhalten zum Einsatz. Nun bietet die ADDINOL Lube Oil GmbH, Leuna, mit HV Eco Fluid ein Hydrauliköl an, das die Effizienz der Hydrauliksysteme erhöht und vor allem den Energieverbrauch der Anlagen reduziert. Im Langzeittest an einer Spritzgießmaschine eines Kfz-Zulieferbetriebs wurden vom Betreiber der Anlage gemeinsam mit ADDINOL nachweislich Einsparungen von bis zu 5 % dokumentiert.

Die Hydrauliksysteme in Spritzgießmaschinen werden immer leistungsstärker und kompakter. Verringerte Spalttoleranzen und bessere Oberflächengüten ermöglichen Betriebsdrücke für eine gesteigerte Schließkraft und präziser arbeitende Anlagenkomponenten. Die effizienteren Maschinen sollen zudem mit möglichst wenig Energie auskommen. Darüber hinaus wird eine permanente Verfügbarkeit der Anlagen verlangt. Damit steigen allerdings auch die Anforderungen an die Hydrauliköle, die Kräfte übertragen sowie schmieren und schützen müssen. Die Hydrauliksysteme in modernen Spritzgießmaschinen sind in der Regel auf eine kleinere Ölmenge ausgelegt. Ein reduziertes Ölvolumen führt aber zu kürzeren Verweilzeiten der Hydraulikflüssigkeit im Ölbehälter. Damit steht wiederum weniger Zeit zum Abkühlen zur Verfügung und die Betriebstemperaturen der Fluids steigen an.

Kleine Ölfüllmengen, höhere Drücke und steigende Betriebstemperaturen sind verschärfte Arbeitsbedingungen, die ein herkömmliches Hydrauliköl nur schwer meistern kann. Alle Schmierstoffe und Kraftübertragungsmedien altern außerdem während ihrer Einsatzzeit. Dabei "oxidieren" sie mit Sauerstoff. Hohe Temperaturen, lange Standzeiten, große Drücke und eventuell auch noch Verschleißpartikel beschleunigen diesen Prozess. Um ihn möglichst lange hinauszuzögern, enthalten die Fluids Antioxidantien. Doch sie bauen während des Öleinsatzes genau so ab wie die Anti-Verschleiß-Wirkstoffe. Kommen entsprechend schwere Betriebsbedingungen hinzu, forcieren diese die Ölalterung zusätzlich.

Verfügt ein Hydrauliköl aufgrund der Ölalterung aber nicht mehr über genügend Performance und hat dabei zwangsläufig auch eine Erhöhung der Viskosität stattgefunden, wirkt sich dies vor allem unmittelbar auf den Wirkungsgrad der Pumpe aus. Der für den Betrieb der Spritzgießmaschine entscheidende Druckaufbau vollzieht sich nicht mehr wie gewünscht. Das Hydraulkfluid muss gewechselt werden. Kürzere Ölstandzeiten treiben die Kosten zusätzlich in die Höhe.

In aufwändigen Tests  mit Flügelzellen-, Zahnrad- und Kolbenpumpen wurde mehrfach nachgewiesen, dass die Viskosität des Hydraulikfluids den Wirkungsgrad der Pumpe ganz erheblich beeinflusst. Ihr hydraulischer Wirkungsgrad ist abhängig von der Ölviskosität am Pumpeneinlass aber auch von der Pumpendrehzahl und dem Druck. Damit hat die Ölviskosität nicht nur Einfluss auf den Wirkungsgrad der Pumpe insgesamt, sondern auch auf den Energieverbrauch. Die Viskosität des Hydraulikfluids soll daher während der gesamten Einsatzzeit möglichst gleich bleibend sein.

ADDINOL hat als Spezialist für Hochleistungs-Schmierstoffe bei der Entwicklung des innovativen Hydrauliköls ADDINOL HV Eco Fluid diese komplexen Zusammenhänge berücksichtigt. Das neue Hydraulikfluid basiert auf hochwertigen Grundölen und einer spezielle entwickelten Additiv-Technologie. HV Eco Fluid erfüllt die DIN 51524/2 (HVLP), die DIN EN ISO 6743-4 (HV), ISO 11158 (HV), AFNOR NFE48603 (HV), CETOP RP 91 H (HV) sowie die Anforderungen aller führenden OEM. Das Produkt ist lieferbar in den Viskositätsklassen ISO VG 32, 46 und 68. Im Vergleich mit einem herkömmlichen HVLP zum Beispiel lässt sich mit HV Eco Fluid ein höherer Wirkungsgrad der Hydraulik insgesamt erzielt. Konkret heißt dies: höhere Hydraulikkraft bei Volllast, präzisere Reaktion des Systems und vor allem Senkung des Energieverbrauchs.

Um das Leistungsvermögen und die Reduzierung des Energieverbrauchs auch in der Praxis zu belegen, dokumentierte ADDINOL den Einsatz von HV Eco Fluid 46 in einer Spritzgießmaschine. Mit der Anlage vom Typ Krauss-Maffei 650 (650 kN Schließkraft) produziert ein namhaftes Unternehmen der Kunststoffindustrie für die Kraftfahrzeug-Industrie Teile wie zum Beispiel Griffleistendeckel und Motorraumabdeckungen. Pro Jahr ist die Maschine etwa 7.500 Stunden im Einsatz. Die Ölfüllmenge beträgt 1.500 Liter. Vor der Befüllung mit dem neuen Fluid wurde ein handelsübliches HLP 46 (DIN 51524-2, DIN EN ISO 6743-4 HM) verwendet. Eine Spülung des Systems vor der Umstellung war nicht erforderlich, da das neue Fluid problemlos mit handelsüblichen HLP nach DIN mischbar ist.

Während des Einsatzes führte der Betreiber der Spritzgießmaschine Messungen des Energieverbrauchs durch und dokumentierte diese. Mit der Maschine wurden vor und nach dem Ölwechsel exakt die gleichen Spritzgussteile erzeugt. Für die beiden Spritzgussartikel, die mit der Maschine hergestellt werden, wurden vor und nach dem Wechsel der Energieverbrauch unter konstanten Bedingungen (gleiche Zykluszeiten etc.) ermittelt und pro produziertem Stück bilanziert. In den dokumentierten Zeitabschnitten wurde jeweils die gleiche Anzahl an Teilen hergestellt. Somit konnte der Energieverbrauch pro Spritzgussteil sehr genau bestimmt werden.

Zehn Monate nach Start erfolgte die erste Auswertung der Aufzeichnungen. Für den Betrieb mit ADDINOL HV Eco Fluid 46 wurde ein um 4,8 % reduzierter Energieverbrauch nachgewiesen. In konkreten Zahlen bedeutet dies:
- Im ersten Betriebsjahr mit ADDINOL HV Eco Fluid sanken die Kosten um ca. 500 EUR. In die Berechnung flossen die Mehrkosten für das höherwertigere Öl mit ein.
- Vorausgesetzt, das Öl wird in der Zwischenzeit nicht gewechselt, beträgt die Gesamtersparnis nach 3 Jahren ca. 3.000 EUR.
- Werden weitere Spritzgießmaschinen des Unternehmens auf das neue Fluid umgestellt, ergibt sich eine entsprechende höhere Reduzierung der Gesamtkosten.

Zusätzlich zur Messung und Berechnung des Energieverbrauchs ließ ADDINOL nach einer Einsatzzeit von sechs Monaten eine Ölprobe von einem unabhängigen Labor untersuchen. Dabei wurden keinerlei Auffälligkeiten nachgewiesen. Um ein Maximum an Sicherheit zu gewährleisten und zusätzlich Hinweise auf das Leistungsvermögen des Produkts zu erhalten, wird der Einsatz des Öles weiter mit jährlichen Ölproben begleitet. Mittlerweile ist das Fluid seit Februar 2009 in der vorgestellten Spritzgießmaschine störungsfrei im Einsatz. Die Energiemessungen werden fortgeführt, um die Nachhaltigkeit über noch längere Zeiträume nachzuweisen.

Artikel erschienen in Kunststoffberater Juli/August 2010 und K Zeitung 06/2010 (für Artikel hier klicken)

 

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