Hydraulikanwendungen

Trafag-Drucktransmitter, unter anderem auf Baumaschinen, Forstund Landwirtschaftsfahrzeugen eingesetzt, bewähren sich seit bald 20 Jahren in extrem rauen Umgebungen, von der staubigen Hitze in Wüstengebieten bis zur eisigen Kälte subarktischer Wälder. Die zuverlässigen und langzeitstabilen Drucktransmitter werden auch in der stationären Hydraulik sehr geschätzt, denn teure Produktionsunterbrüche lassen sich so vermeiden.

Trafags Produkte finden in der Hydraulik ihren Einsatz beispielsweise in:

• Land- und Forstwirtschaftsmaschinen
  Traktoren, Erntemaschinen, Transportmaschinen
• Erneuerbare Energien
  Rotorsteuerung in Windkraftanlagen, Solar-Tracking für Photovoltaikanlagen
• Baumaschinen
  Bagger, Mobilkräne, Betonpumpen und -mischer
• Kommunal- und Spezialfahrzeuge
  Müllabfuhr, Schwertransporter, Feuerwehrlöschfahrzeuge
• Maschinen- und Anlagenbau
  Spritzgussmaschinen, Umformpressen, Streckblasmaschinen
• Test- und Prüfinstallationen
  Fahrwerksprüfstände, Materialprüfanlagen, Prüfung hydraulischer Komponenten
• Hydraulische Komponenten und Subsysteme
  Ventilblocksysteme, Powerpacks, Tanküberwachung

Drucksensoren und Drucktransmitter für Hydraulikanwendungen, manchmal auch Druckmessumformer genannt, (vgl. auch Drucktransmitter) messen den Druck des Mediums Hydrauliköl in Ventilen, Pumpen, Zylindern und Druckspeichern, etc. Sie sind deshalb zentrale Elemente für die Steuerung und Regelung von Hydrauliksystemen. Diese Systeme sind oft Bestandteile grosser und teurer Maschinen oder Anlagen, bei welchen ein Stillstand oder gar Ausfall weitreichende Konsequenzen zur Folge hätten. Aus diesem Grund müssen Drucktransmitter für die Hydraulik zu jeder Zeit zuverlässig funktionieren – auch unter rauen Bedingungen. Deshalb ist die robuste Bauweise sehr wichtig.

Hydraulikapplikationen werden in zwei Kategorien unterteilt: Die Kategorie der stationären Anwendungen umfasst Einsatzgebiete wie Werkzeugmaschinen oder Aufzüge. Der Kategorie der mobilen Anwendungen werden beispielsweise Baumaschinen und Kommunalfahrzeuge zugeordnet.

Viele Anforderungen gelten sowohl für die stationären wie auch die mobilen Anwendungen. In der Mobilhydraulik gilt es aufgrund der rauen Umgebungsbedingungen zusätzliche Herausforderungen zu meistern.

In der Hydraulikanwendung wird generell ein Flüssigkeitsdruck gemessen, meist der Druck des Hydrauliköls. Weil die Flüssigkeit nur geringfügig komprimierbar ist, übertragen sich anlage- und anwendungsbedingte Druckspitzen als harte Stösse fast ungefiltert auf die Sensoren. Diese kurzzeitige, enormen Druckbelastung kann dazu führen, dass die Sensoren beschädigt werden oder sogar bersten. Als Gegenmassnahme integrieren die meisten Hersteller in der Druckbohrung des Sensors sogenannte Druckspitzen-Dämpfungselemente. Weil diese eine kleinere Öffnung als die Druckbohrung im medienberührenden Teil des Drucktransmitters aufweisen, wirken sie wie eine Blende vor der Membran und bieten so in vielen Fällen einen ersten Schutz Messaufnehmers gegen kurzzeitige Druckschläge.

Bei extremen Druckstössen reichen die Dämpfungselemente jedoch nicht mehr aus, und die Membrane muss robuster gebaut werden. Als Messgrösse für die Robustheit der Membrane gegenüber Druckstössen dient die Überdruckfestigkeit, die bei marktüblichen Drucksensoren das Doppelte des Messbereiches oder Nennbereiches beträgt. Hydraulikdrucksensoren von Trafag bieten standardmässig eine Überdruckfestigkeit des dreifachen Nenndruckes, optional ist sogar eine Überdruckfestigkeit des fünffachen Nenndruckes verfügbar.

Weiterführende Informationen zum Thema «Druckspitzen» und wie Drucksensoren vor Druckspitzen geschützt werden können, finden Sie hier:

Der hohe Druck in Hydrauliksystemen stellt hohe Anforderungen an die mechanische Festigkeit und die präzise Herstellung der Komponenten des Drucktransmitters: So müssen die Anschlussteile präzise gefertigt sein, damit die Dichtung mit dem Gegenstück gewährleistet ist und kein Öl austreten kann. Zudem muss der verwendete Edelstahl des Anschlusses über die notwendige Festigkeit verfügen, um den wirkenden Kräften auch nach mehrjährigem Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen widerstehen zu können.

Die Anschlussteile und Membranen des Drucksensors bestehen aus Edelstahl und sind sehr gut kompatibel mit den gängigen Hydraulikölen. Lediglich bei Elastomer-Dichtungen ist darauf zu achten, dass das verwendete Dichtungsmaterial auch mit dem berührenden Öl kompatibel ist. Dies gilt es nicht nur für die Dichtungen im Prozessanschluss, sondern auch für die Dichtungen am Gehäuse und im Stecker zu beachten. Denn austretendes Öl, resultierend aus Leckagen oder Verunreinigungen bei Reparatur- und Wartungsarbeiten, kann dazu führen, dass auch äussere Komponenten mit dem Öl in Berührung kommen.

Die Übertragung des Messwertes an die Steuerung erfolgt über das Ausgangssignal. Am meisten verbreitet sind noch immer Messumformer mit dem Analogausgang, wie beispielsweise 4 … 20mA, weil dies sehr kostengünstig ist. Digitale Signale, wie beispielsweise IO-Link oder CANopen werden jedoch immer beliebter. Sie bieten neben der Messwertauswertung zusätzliche Vorteile. Wegen der grösseren Immunität gegenüber elektromagnetischen Störeinflüssen bieten digitale Signale die Möglichkeit, neben dem Druckmesswert auch weitere Parameter, wie beispielsweise die Geräte- oder Medientemperatur (sofern im Transmitter ein Temperatursensor die Messwerte zur Verfügung gestellt) zu übertragen. Zudem können digitale Signale auch Diagnosedaten übertragen werden, welche beispielsweise für Condition Monitoring genutzt werden.

Auch die Parametrierung ist über die digitale Schnittstelle sehr einfach möglich. Diese Parametrierung ist bei Druckmessumformern, die über einen oder mehrere Schaltausgänge verfügen oder bei Geräten mit Display von besonderer Bedeutung. Trafag bietet eine Druckmessumformer-Baureihe (DPC 8380 und DPS 8381) mit Anzeige an. Verschiedene Parameter können über die Smartphone-App und die NFC-Schnittstelle am Display einfach und schnell konfiguriert werden. Neben den Parametern für die Schaltausgänge und der Anzeige lässt sich auch der Messbereich einfach anpassen. Zusätzlich kann der Analogausgang von einem 4 … 20mA Stromsignal auf ein 0 … 10VDC-Spannungssignal umgeschaltet werden. Die Daten des integrierten Loggers können über diese Schnittstelle ebenfalls in Erfahrung gebracht werden.

Erfahren Sie mehr über die Parametrierung von Drucksensoren mit Anzeige in diesen Whitepapern:

Mobile Maschinen werden in rauen Umgebungen eingesetzt, wo erhebliche Stösse und Vibrationen häufig vorkommen Dies kann dazu führen, dass ungeeignet gewählte Drucksensoren ungenaue Messwerte liefern oder sogar ganz ausfallen. Um Vibrationen zuverlässig standhalten zu können, muss der innere Aufbau der Drucktransmitter entsprechend zuverlässig konzipiert und produziert werden. Hier heben sich die Trafag Druckmessumformer mit ihrer zuverlässigen Aufbau- und Verbindungstechniken besonders hervor. Dank der hohen Integration vieler Funktionalitäten im Trafag ASIC, dem inhouse entwickelten und ideal auf den Trafag Drucksensoren abgestimmten Mikrochip, benötigt die Elektronik von Trafag Drucktransmittern weniger Komponenten und ist dadurch robuster gegenüber Vibrationen und deshalb weniger fehleranfällig.

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