Pagina 44 van: Aandrijftechniek – nummer 6 – 2017

www.AT-aandrijftechniek.nl SEPTEMBER 2017 AT AANDRIJFTECHNIEK44

Drukstoten in hydraulisch
‘kanon’ vermijden

Drukstoten in een hydrauliekleiding kunnen voor flinke schadeposten zor-

gen. Niet voor niets is daarom de vuistregel dat hydrauliekleidingen zo kort

mogelijk moeten zijn. Soms zijn langere leidingen echter onvermijdelijk,

bijvoorbeeld als 40.000 liter hydrauliekolie per minuut moet kunnen

stromen. Zijn er oplossingen om drukstoten tegen te gaan?

[tekst] Franc Coenen [foto’s] Parker Hannifin

Aluminium en magnesium
De technologie die het persen van plaat in
de auto-industrie vervangt, is drukgieten.
Hierbij gaat het met name om aluminium-
en magnesiumcomponenten. Deze tech-
nologiewissel dwingt de machinebouwers
om machines met hogere sluitkrachten te
bouwen. Scheffel: “Waar vroeger 4500 ton
sluitkracht eigenlijk de norm was, zie je
nu al drukgietinstallaties met een sluit-
kracht van 6000 ton omdat men steeds
grotere componenten wil drukgieten. Er
wordt al gesproken over 7000 ton.”
De onderdelen worden groter en zijn dun-
wandiger, wat betekent dat het vloeibaar
aluminium en magnesium sneller in de
vorm moet stromen (dus met hogere
druk) om stolling te voorkomen. Scheffel
bestempelt de hydraulische installatie
voor een dergelijk zware machine als een
‘hydraulisch kanon’. De snelheid waar-
mee de zuiger in de cilinder beweegt, ligt
inmiddels bij de zwaarste machines al op
15 m/s. Bij dergelijke drukgietinstallaties
stroomt zo’n 40.000 liter hydrauliekolie
door het systeem. Een accumulator is
daarom noodzakelijk, maar onvoldoende
om de drukstoten op te vangen.

40.000 liter olie, 30 m/s
Nadat eerst de lucht uit het systeem wordt
geperst, versnelt de zuiger in enkele milli-
seconden naar een snelheid van 10 m/s
tot 15 m/s. “Omdat de tankbuis één derde
van de doorsnede van de cilinder be-
draagt, gaat de hydrauliekolie dus met
30 m/s de tankbuis in. De vloeistof
stroomt verder omdat deze niet kan wor-

den tegengehouden,” zegt Scheffel over
het proces dat zich bij elke slag van de ci-
linder herhaalt. En dan komt onvermijde-
lijk de drukstoot als de uitstromende
vloeistof op een bepaald moment, na zo’n
halve minuut, botst op de vloeistof die te-
ruggekaatst wordt. Niet alleen mecha-
nisch betekent dit telkens een aanslag op
onderdelen zoals ventielen. Er ontstaat
eveneens warmte wat men niet wil in een
hydraulische installatie. Scheffel: “De
schade aan de machines kan enorm zijn.
Gebruikers vervangen elke drie tot vier
maanden de ventielen en de cilinder-
afdichtingen. Dat is voor een hydrauliek-
man niet bevredigend.”
Scheffel gaf zijn presentatie samen met
Heiko Baum, directeur van de in Aken ge-
vestigde specialist in simulatie van fluïdi-
sche systemen Fluidon. “De hydraulische
olie gedraagt zich als een vloeibare veer,
totdat alle energie eruit is. De olie loopt
door de hele leiding, kaatst terug en na
een serie terugstoten zie je dat de oliegolf
blijft staan. De warmte gaat dan in onder-
meer de elastomeerafdichtingen zitten.
Dat veroorzaakt dus de schade en leidt tot
snellere vervanging dan gebruikers én
machinebouwers willen.”

Terugslag eeuwenoud probleem
Kun je de schade door drukstoten vermij-
den? Die vraag heeft Parker Hannifin
samen met Fluidon opgepakt. Volgens
Baum is het probleem van de terugslag in
een vloeistofleiding al eeuwenoud. In de
literatuur heeft hij zelfs bij de oude Ro-
meinen een verwijzing hiernaar gevon-
den. Marcus Vitruvius Pollio, een Ro-
meinse architect uit 85 – 20 v.Chr., be-
schreef de problematiek al aan de hand
van de waterleidingen die de Romeinen
hadden. “Dus lang voordat Nikolai
Joukowsky in 1898 de eerste rekenformule
hiervoor bedacht.”
Fluidon heeft een rekenmodel ontwikkeld
dat eerst gevalideerd is, waarmee uitein-
delijk meer dan zeventienduizend simula-
ties zijn gedaan bij verschillende lei-
dinglengten en stromingssnelheden. Met

In de automobielindustrie vindt een ver-
schuiving plaats van plaatwerk naar druk-
gietcomponenten, omdat men lichtere
materialen wil. “Het aandeel plaatbewer-
king is drastisch gedaald,” zegt Gerd
Scheffel van Parker Hannifin in Kaarst (D).
Hij schetste op het IFAS Kolloquium van
juli de problematiek van drukstoten bij
één van de Duitse klanten, wat directe
aanleiding is geweest om samen met
Fluidon meer fundamenteel naar oplos-
singen te gaan zoeken.

De hydraulieksystemen die Parker Hannifin voor automobieltoele-

veranciers bouwt, worden steeds krachtiger. Dat stelt nieuwe eisen

aan de componenten, zoals deze elektrohydraulische pomp.

44-45_parker.indd 44 21-09-17 09:10