Hydraulik

Hydraulik (von griechisch: hýdor = Wasser und aulós = Rohr) ist die Verwendung von Fluiden zur Übertragung von Kräften, Signalen oder Energie. Die Hydraulik besitzt einen großen Stellenwert bei Maschinen, sowie Fahrzeugen.

Auch Systeme, die Wärme oder Flüssigkeiten übertragen können als hydraulische Systeme angesehen werden. Hierzu würden beispielsweise Heizungen oder Wasserversorgungssysteme zählen. Die Lehre vom Strömungsverhalten von Flüssigkeiten ist die Hydromechanik, auch Fluidmechanik genannt.

Druckflüssigkeiten

Als Druckflüssigkeit bezeichnet man jene Fluide, welche als Medium in hydraulischen Systemen eingesetzt werden. In der Regel handelt es sich dabei um synthetische oder auf Mineralöl basierende Öle. Unter Umständen kommen bei verknüpften Systemen auch Motor- oder Getriebeöle zum Einsatz. Ein Sonderfall stellt hier die Lebensmittelindustrie dar. Da die Systeme selbst bei Leckagen lebensmittelecht bleiben müssen, kommt hier Wasser zum Einsatz. Dieser Sonderfall soll hier allerdings nicht weiter thematisiert werden. Das Fluid kann in allen Fällen als ein Konstruktionselement des Systems verstanden werden. Es übernimmt gewisse Aufgaben, weshalb auch Anforderungen an das System gestellt werden.

Die Aufgaben sind im wesentlichen

• Kraftübertragung,
• Schmierung,
• Wärmeabfuhr und
• Korrosionsschutz.

Die Anforderungen lauten daher

• Günstiges Temperatur-Viskositätsverhalten,
• gute Schmier- und Verschleißschutzeigenschaften,
• gute Korrosionsschutzeigenschaften,
• gute Lack- und Dichtungsverträglichkeit,
• Alterungsbeständigkeit,
• gutes Luftabscheidevermögen bei gutem Luftlösevermögen
• ausreichende Scherfestigkeit,
• gutes Wasserabscheidevermögen,
• gute Filtrierbarkeit und
• geringe Schaumneigung.

Physikalisch-Chemische Eigenschaften

• Dichte

- Die Dichte ist das Verhältnis der Masse zum Volumen p=m/V. Die Dichte von Druckflüssigkeiten hängt im wesentlichen von zwei Faktoren ab: dem Basisöl und den Additiven. Grundlegend ist dabei der Kohlenstoffgehalt des Basisöls. Je höher dieser ist, desto höher ist auch die Dichte. Die mittlere Dichte von Druckflüssigkeiten liegt bei 900 kg/m³. (= 0,9 kg/l und damit leichter als Wasser -> Öl schwimmt oben).
Da sich mit erhöhter Temperatur das Volumen vergrößert und damit die Dichte abnimmt wurde in der DIN 51757 festgelegt, dass die Dichte von Druckflüssigkeiten bei 15°C und 1 bar (normaler, atmosphärischer Druck) angegeben werden muss. Je 10°C Temperaturunterschied ändert sich das Volumen gleichmäßig um ~0,7%. Man spricht bei dem sich hieraus ergebenem Faktor vom Volumenänderungskoeffizient. Das Volumen ändert sich unter Druck um ~ -0,7% bei +100bar. Der sich hieraus ergebene Faktor nennt sich Kompressibilitätskoeffizient. Da Drücke von 1500 bar und Temperaturen von durchschnittlich 90^C Arbeitstemperatur als realistisch gesehen werden können gilt es beide stets für die Auslegung von hydraulischen Systemen zu berücksichtigen.

• Viskosität

-Viskosität ist das Maß für die Fließwiderstand von Fluiden. Eine hohe Viskosität bedeutet, dass die Flüssigkeit dickflüssig und eine niedrige, dass sie dünnflüssig ist. Die Viskosität ist, je nach Stoff, von der Temperatur und dem Druck abhängig. So nimmt sie bei erhöhter Temperatur ab und bei erhöhtem Druck zu. Da das Verhalten bei unterschiedlichen