Gleich vorweg: Bei hydraulisch gesteuerten und betriebenen Maschinen können einige Komponenten nicht verändert werden, da ihre Lage durch die Struktur der Maschine vorgegeben ist. Andere können und sollten dort platziert werden, wo sie leicht zu verbinden, gut zugänglich und servicefreundlich sind. Systementwickler sollten bestrebt sein, auf Fluidleitungen so oft wie möglich zu verzichten und stattdessen Verteiler bei der Verbindung von Komponenten zu nutzen. In den meisten Fällen ist eine äußere Verrohrung erforderlich. Das Ziel eines jeden Konstrukteurs sollte es sein, mögliche Leckagestellen zu reduzieren und die Wartung so einfach wie möglich zu gestalten. Bei der Konstruktion der Basismaschine sollten Ingenieure darauf achten, dass ausreichend Platz für die Verlegung von Schläuchen und Rohren vorhanden ist, und sie sollten potenzielle Leckagestellen reduzieren. Auch sollte die Planung des Hydrauliksystems mit anderen Systemplanungen an der Maschine koordiniert werden.

Parallele Verlegung

Wann immer möglich, sollten Hydraulikleitungen parallel im Maschinenraum verlaufen und dessen Konturen folgen. Ein reibungsloser, paralleler Verlauf lässt sich mit einem durchdachten Layout und einer korrekten Klemmung leicht erreichen. Um die Leitungen parallel zu halten, sollten im Design die Positionen der Anschlüsse an den Komponenten und die Anordnung von Ventilen, Filtern, Wärmetauschern und Speichern sorgfältig geplant werden.

Durch die parallele Verlegung lässt sich häufig eine Kostenersparnis erreichen. Ebenso sollten die Komponenten in einem ausreichenden Abstand angeordnet werden, um Platz für die ordnungsgemäße Installation der Adapter und Armaturen an Verbindungsschläuchen und/oder -rohren zu schaffen.

Schläuche und Rohre

Die Systementwickler müssen zunächst festlegen, ob Schläuche, Rohre oder eine Kombination von beidem für eine bestimmte Anwendung am besten geeignet ist. Schläuche und Rohre müssen nicht als separate Einheiten betrachtet werden, sondern können als Ergänzung mit jeweils spezifischen und einzigartigen Vorteilen geplant werden. Das Rohr kann zum Beispiel auf kleinere Radien gebogen werden als Schläuche und in engeren Räumen verlegt werden, durch Bereiche mit höherer Umgebungswärme geführt werden, heißere Flüssigkeiten handhaben als Schläuche oder herausragende Wärmeübertragungseigenschaften bereitstellen. Andererseits können Rohre durch Schläge flachgedrückt oder beschädigt werden, während Schläuche elastisch sind und nach dem Absorbieren eines Schlags ihre ursprüngliche Form wieder annehmen. Rohre können auch ermüden, wenn sie mit hochfrequenten vibrierenden Komponenten verbunden werden, während Schläuche die Vibrationen absorbieren.

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Bei langen Leitungen können Rohre eine Reihe komplizierter Biegungen mit geringer Toleranz erfordern, welche die Installation erschweren und letztendlich zu Serviceproblemen führen können. Die Biegeeigenschaften von Schläuchen hingegen ermöglichen eine Anpassung an die gewünschte Kontur und erleichtern somit die Leitungsverlegung. Schläuche können zudem einige kurzzeitige Überdruckschläge absorbieren, wodurch ein gleichmäßigeres Strömungsverhalten und ein glatterer, leiserer Betrieb erreicht wird. Wenn eine hydraulische Steifigkeit erforderlich ist, wird die Verwendung von Schläuchen wegen ihrer Tendenz zur Dehnung unter Druck nicht empfohlen.

Bei der Verlegung und Installation von Fluid-Förderkomponenten im Rahmen eines Maschinen-Prototyping sollten grundsätzlich die folgenden zehn allgemeinen Regeln befolgt werden.

Erste Regel: größere Leitungen zuerst

Bei der Installation sollten zunächst die Leitungen mit größerem Durchmesser verlegt werden, da diese am schwierigsten zu biegen und zu manövrieren sind. Kleinere Leitungen bieten mehr Flexibilität bei der Verlegung und können leichter auf engstem Raum montiert werden. Nach Installation der großen Leitungen können die kleineren möglichst platzsparend verlegt werden. Dies führt nicht nur zu einer optisch ansprechenden Installation, sondern macht auch zukünftige Änderungen oder Ergänzungen von Zubehör einfacher, komfortabler und wirtschaftlicher.

Zweite Regel: richtige Schlauchlänge

Das Erscheinungsbild und der effiziente Betrieb eines Systems ist häufig abhängig von der Verwendung der richtigen Schlauchlänge. Unnötig langes Schlauchmaterial erhöht den Druckverlust und die Anlagenkosten. Schlauchsysteme werden häufig in bestimmten Längen sowie in Längenabstufungen hergestellt, um die Lagerhaltung auf ein Mindestmaß zu beschränken. Bei der Berechnung der Schlauchlänge sollte unbedingt bedacht werden, dass sich der Schlauch um bis zu zwei Prozent ausdehnen oder um bis zu vier Prozent zusammenziehen kann.

Experten diskutieren zum Thema Fehlmontage (Quelle: fluid)

Dritte Regel: Schlauchbiegung

Ein Schlauchsystem sollte immer so konstruiert werden, dass es sich biegen, jedoch nicht verdrehen kann. Wenn ein Hochdruckschlauch mit großem Durchmesser um sieben Grad verdreht wird, kann seine Nutzungsdauer erheblich verkürzt werden. Ein Hochdruckschlauch muss so verlegt werden, dass er sich in nur einer Ebene biegt. Wenn die Installation erfordert, dass der Schlauch durch einen zusammengesetzten Bogen geführt wird, sollte der Schlauch in zwei oder mehrere Abschnitte gebrochen werden, sodass jeder Schlauch nur in einer Ebene gebogen wird. Ein Federschutz verhindert, dass sich der Schlauch über den minimalen Biegeradius an der Armatur hinaus verbiegt, er verhindert jedoch nicht, dass sich der Schlauch verdreht.

Vierte Regel: Drehpunkte

Um den Schlauch zu biegen, wird er durch den Drehpunkt geführt, um den sich die Komponente bewegt. Das Ergebnis ist die beste und effizienteste Biegung der Schlauchleitung bei geringstem Schlauchbedarf sowie das Halten des Schlauchs innerhalb der Maschinenkontur. Um dies zu erreichen, sollte der Schlauch so positioniert werden, dass er sich wie ein Scharnier biegt. Andernfalls könnte er sich zu einem S-Bogen verbiegen, vor allem, wenn er nicht gebogen, sondern geschoben wird. Eine S-Bogen-Installation führt zu einer übermäßigen Schlauchbewegung und somit zu einer verkürzten Nutzungsdauer. Bei der Verlegung einer flexiblen Leitung durch einen Drehpunkt ist die relative Positionierung der beiden Endstücke zu berücksichtigen, um einen S-Bogen zu vermeiden. Dafür wird der bewegliche Teil bis zu seinem weitesten Punkt geschwenkt, wobei der Schlauch die breiteste Biegung erfährt. Wenn die Armaturen an dieser Stelle in parallelen Ebenen angeordnet sind, neigt der Schlauch dazu, sich scharnierartig zu biegen, wenn die Komponente zum entgegengesetzten Ende des Verfahrweges hin verschoben wird.

Fünfte Regel: Wechselbewegung

Es ist möglich, dass auch die Schlauchenden bewegt werden müssen. Dafür sind verschiedene Konstruktionsmethoden verfügbar. Schlauchhaspeln: Zur Verwendung mit Hochdruck-Hydraulikschläuchen sind diese Haspeln mit Hochdruck-Drehgelenken und einem Federrückzug zum Aufrollen des Schlauchs ausgestattet. Festooning: Der Schlauch wird in Schlaufen an einem Stahlseil aufgehängt. Wenn sich ein Schlaufenpunkt vom anderen entfernt, öffnen sich die Schlaufen und bilden eine fast gerade Linie. Rollen: Der Schlauch ist in einer unsymmetrischen U-Form mit klappbaren Führungen angeordnet, die den Schlauch aufnehmen. Ein Bein ist fest und länger als das zweite, welches sich parallel zum ersten Bein hin- und herbewegen kann.

Sechste Regel: Drehbewegung

Drehverbindungen oder -gelenke ermöglichen Drehbewegungen. Drehverbindungen werden vor allem bei einer kontinuierlichen 360-Grad-Bewegung verwendet, während bei einer umgekehrten Bewegung das Drehgelenk die bessere Wahl ist. Bei Anwendungen mit Schläuchen verhindert das Drehgelenk ein Verdrehen oder Verbiegen des Schlauchs an der Armatur.

Siebte Regel: Öl-Spraylenkung

Bei der Verlegung von Hydraulikleitungen in der Nähe von heißen, potenziell gefährdeten Bereichen, sind Brandschutzmaßnahmen durchzuführen. Hierfür stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung: Umlenken der Leitung durch einen Tunnel aus Stahlrohr, einen Kanal oder ein Winkeleisen; Installieren eines Leitblechs zwischen den Leitungen und der potentiellen Zündquelle; Verlegen der Leitungen durch einen großen, offenen Schlauch oder eine Muffe, damit das Öl bei einem Leitungsbruch an den Enden herausfließen kann; Verwenden von Brandschutzmanschetten, die entweder über den Schlauch passen oder in die Schlauchabdeckung integriert sind. Oder: Zum Schutz vor einem defekten Schlauch, der Hydrauliköl über eine Zündquelle spritzen und versprühen könnte, verankern Sie den Schlauch an der Komponente, mit der er hydraulisch verbunden ist.

Achte Regel: Mindestbiegeradien

Jeder Schlauch ist unter Berücksichtigung seines spezifischen Mindestbiegeradius zu verlegen. Mindestbiegeradien für Schläuche unterschiedlicher Größe können den SAE-Spezifikationen und den Katalogen der Schlauchhersteller entnommen werden. Diese Angaben beziehen sich in der Regel auf den Mindestbiegeradius bei einem maximalen Betriebsdruck für eine statische Leitung. Das Überschreiten des Mindestbiegeradius kann zu einem Abknicken des Schlauchs und/oder zu einer sehr wahrscheinlichen, zusätzlichen Beanspruchung der Schlauch- oder Armaturenschnittstelle führen. Dies führt dazu, dass die Schlauchdecke leichter rissig wird oder die innere Drahtverstärkung schneller ermüdet.

Neunte Regel: Verhindern von Abrieb

Die meisten Hydraulikschläuche sind mit einer robusten Decke versehen, um die Schlauchverstärkung vor Abrieb oder Feuchtigkeitsschäden zu schützen. Ein ständiger Abrieb an einem Punkt kann jedoch die Außenhülle beschädigen und die Verstärkung abschwächen. Dies ist die häufigste Ursache für Feldausfälle von Hydraulikschläuchen. Um Abrieb möglichst zu vermeiden, verlegen und fixieren Sie den Schlauch ordnungsgemäß oder verwenden Sie eine Schutzabdeckung. Wählen Sie aus einer Vielzahl von Schutzabdeckungen: Spiralfedern, Spiralbandstahl, spiralförmiger Kunststoff, Kabeltüllen aus Nylon.

Zehnte Regel: Spannen

Die Installation einer Leitung ist erst dann abgeschlossen, wenn sie ordnungsgemäß aufgespannt ist. Die Wahl der richtigen Klemme ist sehr wichtig und kann kritisch für die Funktionalität sein. Bei Hochdruckleitungen sollten mögliche Längenveränderungen von zwei Prozent Zuwachs bis vier Prozent Rückgang eingeplant werden.  Ist die Klemmengröße richtigt gewählt, hält die Klemme den Schlauch sicher, ohne ihn zu quetschen. Um zu verhindern, dass die Klemme den Schlauch abscheuert, sollte der Innendurchmesser der Klemme etwa 1/32 Zoll kleiner sein als der Außendurchmesser des Schlauchs. Gute Installationstechniken sind für einen effizienten Betrieb und eine maximale Nutzungsdauer eines Hydrauliksystems unerlässlich. Hydraulikschläuche und -rohre sind Ermüdungselemente mit einer begrenzten Nutzungsdauer. Irgendwann werden diese Verschleißteile ausfallen und grundlegende Instandhaltungstechniken reichen nicht aus, um Ausfälle ausreichend zu verhindern – weder durch regelmäßige Sichtkontrolle noch bei zeitabhängigen Vorbeugeplänen. Die durchschnittliche Dauer bis zum Ausfall einer Komponente Ausfall (Mean Time to Failure, MTTF) kann je nach Einsatzdauer, Installation, Umgebung und Robustheit stark variieren. aru