Ein Hydraulikzylinder kann normal funktionieren, wenn die Maschine kalt ist, aber nach einer gewissen Laufzeit beginnen zu lecken.
Öl kann um die Kolbenstangendichtung erscheinen, die Zylinderkraft kann abnehmen, oder das System kann den Druck nicht mehr so effektiv halten wie bei kaltem Betrieb. Dies ist ein häufiges Problem bei hydraulischen Geräten, die im Sommer oder unter kontinuierlichen Hochlastbedingungen betrieben werden.
Hohe Öltemperatur ist nicht immer die einzige Ursache für Leckagen. In vielen Fällen macht Wärme bestehende Probleme einfach deutlicher, wie abgenutzte Dichtungen, übermäßige innere Spalte, ungeeignetes Hydrauliköl, beschädigte Kolbenstangen, seitliche Belastungen oder abnormalen Druckschwankungen.
Um das Problem richtig zu lösen, ist es notwendig zu bestimmen, ob die Leckage extern oder intern ist, und herauszufinden, warum die Temperatur des Hydrauliköls weiter steigt.
Hydrauliköl wird dünnflüssiger, wenn die Temperatur steigt.
Die Viskosität des Hydrauliköls nimmt ab, während die Öltemperatur steigt.
Wenn das Öl dünnflüssiger wird, kann es leichter durch kleine Spalte um die Kolbendichtungen, Stangendichtungen, Führungsbauteile und hydraulische Ventile hindurch gelangen.
Bei kaltem Betrieb kann hochviskoses Öl vorübergehend geringen Dichtungsverschleiß oder übermäßige Bauteilspalte ausgleichen. Wenn das System sich erwärmt, wird das Öl weniger fließresistent und die bestehenden Leckagestrecken werden signifikanter.
Das kann folgendes zur Folge haben:
- Öl tritt um die Kolbenstange aus.
- Reduzierte Zylinderdruckkraft
- Änderungen der Zylindergeschwindigkeit
- Kürzere Druckhaltedauer
- Erhöhte interne Leckage
Aus diesem Grund hat ein Zylinder, der nur bei Wärme leckt, nicht zwangsläufig ein neues Problem. Die Wärme kann einfach Abnutzung oder Schäden aufdecken, die bereits vorhanden waren.
Hohe Temperaturen verändern die Härte und Elastizität der Dichtungen.
Hydraulikzylinder verwenden häufig Dichtungen aus Polyurethan, Nitrilkautschuk, Fluorkautschuk, PTFE oder anderen konstruierten Materialien.
Jedes Material hat unterschiedliche Temperaturgrenzen, Härteeigenschaften und Kompatibilität mit Hydraulikflüssigkeiten.
Wenn es Temperaturen ausgesetzt ist, die über seinem geeigneten Betriebsbereich liegen, kann eine Dichtung weich werden, anschwellen, verhärten, schrumpfen oder Elastizität verlieren.
Wenn die Dichtung zu weich wird, kann der Dichtungsrand nicht mehr stabilen Kontakt mit dem Kolbenstangen oder dem Zylinderinneren halten. Unter hohem Druck kann das Dichtungsmaterial auch in den Spalt zwischen den Komponenten gedrängt werden, was zu Extrusion, Schneiden, Reißen oder permanenter Verformung führen kann.
Langfristige Exposition gegenüber hohen Temperaturen kann auch zu einem dauerhaften Druckeinbruch führen. Sobald dies geschieht, kann die Dichtung ihre ursprüngliche Form nicht zurückgewinnen, selbst nachdem die Öltemperatur wieder normal ist, sodass das Leck weiter besteht.
Wärmeausdehnung verändert die Dichtspalte.
Das Zylindertube, der Kolben, die Kolbenstange, die Führungsbuchse, der Zylinderkopf, die Dichtungen und die Verschleißringe reagieren alle auf Temperaturänderungen.
Da diese Komponenten unterschiedliche Materialien, Abmessungen und Strukturen verwenden können, dehnen sie sich nicht immer mit derselben Geschwindigkeit aus.
Temperaturänderungen können die tatsächlichen Spaltmaße zwischen verändern:
- Dem Kolben und dem Zylinderinneren
- Der Kolbenstange und der Führungsbuchse
- Der Dichtung und ihrer Nut
- Dem Verschleißring und der Auflagefläche
Wenn ein Spalt größer wird, kann Hydrauliköl leichter durch den Dichtungsbereich strömen.
Wenn ein lokaler Spalt zu klein wird, kann die Reibung zunehmen. Dies erzeugt zusätzliche Wärme um den Dichtungsrand und kann den Dichtungsverschleiß beschleunigen.
Hochtemperaturleckagen sind daher nicht nur ein Problem des Dichtungsmaterials. Sie können auch mit den Toleranzen des Zylinders, dem Führungsdesign, dem Zustand des Verschleißrings und den Abmessungen der Dichtungsnut zusammenhängen.
Abgenutzte Dichtungen lecken bei heißem Öl leichter.
Dichtlippen nutzen sich während des normalen Betriebs allmählich ab.
Mit zunehmendem Verschleiß nimmt der Dichtkontakt Druck ab. Wenn das Öl kalt und relativ dick ist, kann geringer Verschleiß möglicherweise keine sichtbaren Leckagen verursachen.
Wenn das Öl heißer und dünner wird, kann es leichter über die abgedichtete Oberfläche hinwegfließen. Ein kleines Sickerproblem im Kaltilbetrieb kann daher während des kontinuierlichen Betriebs zu einem bemerkbaren Leck werden.
Wenn die Dichtung bereits Risse, Schnitte, verhärtete Bereiche, fehlende Kanten oder eine dauerhafte Verformung aufweist, wird das alleinige Senken der Öltemperatur das Problem nicht vollständig lösen.
Die Dichtung muss inspiziert und ersetzt werden, aber der Grund für die vorzeitige Beschädigung sollte ebenfalls identifiziert werden.
Schäden am Kolbenstangen führen zu erhöhten Leckagen im heißen Zustand.
Der Kolbenstangen bleibt in dauerhaftem Kontakt mit der Stangendichtung, sodass ihr Oberflächenzustand direkte Auswirkungen auf die externe Leckage hat.
Kratzer, Korrosion, Gruben, Risse in der Verchromung, Dellen oder eine falsche Oberflächenrauhigkeit können verhindern, dass die Stangendichtung einen stabilen Ölfilm aufrechterhält.
Wenn das Öl heißer und dünner wird, kann es leichter entlang von Kratzern oder Oberflächenfehlern an der Stangendichtung vorbeifließen.
Seitenbelastungen, Biegungen oder eine falsche Zylinderausrichtung können auch dazu führen, dass eine Seite der Dichtung schneller abnutzt als die andere. Hohe Temperaturen beschleunigen diesen Verschleißprozess zusätzlich.
Beim Austausch einer Stangendichtung sollten auch die Oberflächen des Kolbenstabs, die Führungsspiel, die Zylinderausrichtung, die Montierungsstifte und die Buchsen überprüft werden. Andernfalls kann eine neue Dichtung nach kurzer Betriebszeit wieder zu lecken beginnen.
Druckschwankungen erhöhen den Stress auf die Dichtungen.
Während des kontinuierlichen Betriebs können schnelle Ausdehnungen und Rückzüge, häufige Richtungsänderungen, Lastenschläge und Rückleitungdruck Druckschwankungen im Zylinder erzeugen.
Wenn hohe Öltemperaturen und Druckspitzen gleichzeitig auftreten, besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass weiche Dichtungen sich verformen oder herausgedrückt werden.
Das Risiko wird größer, wenn:
- Die Dichtnutspiel zu groß ist
- Verschleißringe oder Führungskomponenten abgenutzt sind
- Der Rückdruck übermäßig ist
- Das Überdruckventil falsch eingestellt ist
- Das System anormale Spitzendruck erfahren
Einige Zylinder lecken nicht ständig unter stabilem Druck. Stattdessen wird die Leckage während des Starts, bei Richtungsänderungen, plötzlichem Stoppen oder schnellen Lastwechseln offensichtlicher.
In diesen Fällen müssen der Hydraulikschaltkreis und die Druckbedingungen zusammen mit den Zylinderdichtungen überprüft werden.
Oxidiertes oder kontaminiertes Öl schädigt die Dichtflächen.
Hydrauliköl oxidiert schneller, wenn es kontinuierlich bei hoher Temperatur betrieben wird.
Degradiertes Öl kann Schlamm, Lack, kohlenstoffähnliche Ablagerungen oder andere Verunreinigungen bilden. Diese Materialien können sich um die Dichtlippen, Stangenoberflächen, Dichtnuten und hydraulischen Durchgänge ansammeln.
Metallpartikel, Staub und andere harte Verunreinigungen können ebenfalls als Schleifmittel wirken und sowohl die Dichtungen als auch die Metalloberflächen zerkratzen.
Wenn Wasser in das hydraulische System eindringt, kann hohe Temperatur zur Ölemulsion und innerer Korrosion beitragen. Korrodierte Kolbenstangen und Zylinderbohrungen können wiederholt neue Dichtungen beschädigen, was zu wiederkehrendem Leckage führt.
Deshalb sollte der Dichtungswechsel mit einer Inspektion des Ölzustands, des Filtersystems, des Atmungsventils, des Tanks und des Kontaminationsniveaus kombiniert werden.
Was ist der Unterschied zwischen externen und internen Leckagen?
Außenleckagen sind normalerweise direkt sichtbar.
Häufige Beispiele sind Öl um die Stangendichtung, Zylinderkopf, statische Dichtungen, hydraulische Anschlüsse, Fittings, Schläuche, Schweißnähte oder Gewindeverbindungen.
Innere Leckagen treten im Hydraulikzylinder auf. Öl kann von der Hochdruckseite des Kolbens in die gegenüberliegende Kammer über die Kolbendichtung passieren.
Der Zylinder kann außen trocken bleiben, aber die Ausrüstung könnte an Kraft, stabiler Geschwindigkeit, Druckhaltung oder Zylinderdrift verlieren.
Beide Arten von Leckagen können zunehmen, wenn die Öltemperatur steigt. Die Diagnose von Zylinderdrift und innerer Leckage erfordert jedoch separate Tests und sollte nicht nur anhand von sichtbarem Öl um den Zylinder beurteilt werden.
Wie sollte die Leckage im heißen Zustand inspiziert werden?
Wenn ein Hydraulikzylinder nach dem Aufwärmen undicht wird, vergleichen Sie seine Leistung im kalten und heißen Zustand, bevor Sie ihn zerlegen.
Überprüfen Sie die tatsächliche Öltemperatur, die Viskositätsklasse des Hydrauliköls, den Leckort, die Stangenoberfläche, die Dienstzeit der Dichtungen, den Arbeitsdruck, den Rückdruck und die Zylinderinstallation.
Reinigen Sie die Außenseite des Zylinders, bevor Sie die Ausrüstung erneut betreiben. Dies erleichtert die Bestimmung, ob das Öl von der Stangendichtung, dem Zylinderkopf, dem Anschluss, dem Schlauch, dem Fitting oder einem anderen nahegelegenen Bauteil kommt.
Wenn innere Leckage vermutet wird, führen Sie einen Druckhalte-Test oder einen internen Leckagetest unter kontrollierten Bedingungen durch.
Wie kann die Leckage von Hydraulikzylindern bei hoher Temperatur reduziert werden?
Die Reduzierung der Leckage im heißen Zustand erfordert sowohl die Kontrolle der Öltemperatur als auch die Behebung bestehender Zylinderprobleme.
Verwenden Sie eine Viskositätsklasse für Hydrauliköl, die für die Umgebungstemperatur und die tatsächlichen Betriebsbedingungen geeignet ist. Das Reservoirvolumen, der Kühler, der Luftstrom, die Filtration und die Wärmeableitungskapazität müssen ebenfalls für den Dauerbetrieb geeignet sein.
Für Geräte, die regelmäßig bei hohen Temperaturen betrieben werden, wählen Sie Dichtungsmaterialien, die mit der Hydraulikflüssigkeit kompatibel sind und sowohl für kontinuierliche als auch für Spitzenöltemperaturen geeignet sind.
Die Kolbenstange, die Verschleißringe, die Führungsbuchsen, die Dichtnuten und die Bauteiltoleranzen sollten ebenfalls inspiziert werden. Seitenlasten, Kontamination, übermäßiger Rückdruck und Druckspitzen müssen behoben werden.
Das bloße Installieren einer härteren Dichtung oder das Erhöhen des Dichtungsdrucks löst Leckagen nicht immer. Übermäßiger Druck kann die Reibung, die Wärmeentwicklung und den Dichtungsverschleiß erhöhen.
Schlussfolgerung
Hydraulikzylinder leckern leichter, wenn das Öl heiß wird, da die Viskosität des Öls abnimmt, die Eigenschaften der Dichtungen sich ändern, die Bauteiltoleranzen verschieben und bestehende Abnutzung oder Oberflächenschäden bedeutender werden.
Leckagen im heißen Zustand sind daher häufig das Ergebnis mehrerer zusammenhängender Faktoren anstatt einer einzelnen fehlgeschlagenen Dichtung.
Eine vollständige Inspektion sollte die Öltemperatur, die Ölviskosität, den Zustand der Dichtung, die Qualität der Kolbenstange, die Zylinderausrichtung, die inneren Spalte, die Kontamination, die Druckschwankungen und den Hydraulikschaltkreis berücksichtigen.
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