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Hydraulikverbindungen - Rohre, Schläuche, Verschraubungen

Die Geräte eines Hydrauliksystems werden durch geeignete Verbindungen zu Hydraulikkreisläufen verknüpft.
An diese Verbindungen werden hohe Ansprüche gestellt:

  • Sie sollen strömungsgünstig sein um möglichst wenig Druckverluste zu verursachen
  • Ihre Herstellung, Montage und Wartung soll möglichst leicht sein
  • Sie müssen dauerhaft hohen Drücken standhalten
  • Sie müssen dauerhaft dicht sein
  • Sie müssen Schwingungen der Bauteile standhalten

Die große Sorgfalt, mit der Komponenten in Hydrauliksystemen ausgewählt werden, muss auch bei der Auswahl des Hydraulikverbindungsnetzes angewendet werden. Dies gilt sowohl für die Dimensionierung der Rohrleitungen als auch für die Art des Verbindungssystems und die Trassenführung.

Schlauchleitungen

In der Hydraulik werden Schlauchleitungen hauptsächlich für den Ausgleich von Bewegungen und zum Längenausgleich in langen Rohrleitungssystemen verwendet. Richtig dimensioniert, sind Schlauchleitungen zuverlässliche Verbindungen in Hydraulikkreisläufen. Die Auswahl einer Schlauchleitung geschieht im Allgemeinen über die Größen Nennweite und Nenndruck und ist Abhängig von Volumenstrom und Betriebsdruck der Anlage. Weiter sind für die Auswahl die Medienbeständigkeit, die Betriebstemperatur und sonstige Umwelteinflüsse zu beachten.

Rohrleitungen

In hydraulischen Systemen haben Rohrleitungen die Aufgabe, die Hydroflüssigkeit zu führen und fortzuleiten.
Die Rohrleitungen werden dabei mechanisch, korrosiv und/oder thermisch beansprucht.

Die Dimensionierung von Rohrleitungen, also Rohrinnendurchmesser, Wanddicke und Werkstoff, ist hauptsächlich von den Faktoren Medium, Volumenstrom, Druck und Temperatur abhängig.

Die Dimensionierung des Rohrinnendurchmessers beeinflusst – unter Berücksichtigung des Volumenstroms und der physikalischen Eigenschaften der Hydroflüssigkeit – den Durchflusswiderstand und somit den Druckabfall in der Rohrleitung. Allgemein gilt, dass bei längeren Rohrleitungen der Querschnitt groß gewählt werden muss, um den Druckabfall so gering wie möglich zu halten.

Die Auswahl des Rohrwerkstoffes erfolgt in erster Linie nach Festigkeitskriterien.
Weitere entscheidende Kriterien sind das Herstellverfahren – nahtlos oder geschweißt –, die späteren Bearbeitbarkeit sowie die Verwendbarkeit für Rohrverbindungen.
Nicht zuletzt ist natürlich auch die Korrosionsbeanspruchung – von innen oder außen – entscheidend für Werkstoffauswahl.
Üblicherweise werden in der Hydraulik nahtlose Präzisionsstahlrohre verwendet. Längsnaht- und spiralgeschweißte Stahlrohre sind dagegen nicht üblich. Kupferlegierte Rohre werden nur in Ausnahmefällen bei aggressiver Umgebung verwendet.

Faktoren für die Rohrwanddicke sind unter anderen der Betriebsdruck mit eventuellen Zusatzbeanspruchungen und Sicherheitsbeiwerten, innere und äußere Korrosionseinflüsse sowie die Festigkeit des Rohrwerkstoffes.

Rohrverbindungen Verschraubungen

Stahlrohrleitungen sind üblicherweise in Längen von bis zu 6 m erhältlich. Daher ist der Einsatz von Verbindungen unumgänglich.
Nach Art der Verbindung unterscheidet man zwischen

  • Schraubverbindungen,
  • Schneidringverschraubungen,
  • Bördelverschraubungen,
  • Schweißkegelverschraubungen und
  • Verschraubungen durch Rohrumformung.

Schraubverbindungen

Bei Schraubverbindungen wird die Verbindung zwischen Rohr und Verschraubung durch ein auf das Rohr aufgeschnittenes Gewinde realisiert. Die Haltefunktion liegt alleine im Gewinde, weswegen diese Verschraubungsart im Allgemeinen nur für untergeordnete Zwecke im Niederdruckbereich verwendet wird.

Schneidringverschraubungen

Bei der Schneidringverschraubung wird eine Überwurfmutter durch einen Schneidring auf dem Rohr gehalten. Dieser Schneidring wird mittels einer Vorrichtung auf das Rohr aufgezogen. Der Stutzen des Verschraubungskörpers wird durch Anziehen der Überwurfmutter auf die Mantelfläche des Schneidrings aufgepresst, wodurch sich die scharfe Kante des Scheidrings in die Rohroberfläche einschneidet. Der dadurch entstehende Werkstoffaufwurf führt zu einer sehr guten statischen Abdichtung und bildet einen Halt für die Überwurfmutter.
Die Schneidringverschraubung ist sehr verbreitet, hat aber Nachteile gegenüber anderen Verschraubungsarten. So ist die Funktion der Schneidringverschraubung stark abhängig von den Verarbeitungsbedingungen. Der Schneidring ist bei unzureichendem Einschneiden unter Belastung nicht ausreißsicher. Zudem können dynamische Belastungen auf das Rohr wegen der geringen Abstützbasis des Werkstoffaufwurfes zu Undichtigkeiten führen.

Bördelverschraubungen

Bei der Bördelverschraubung wird der Halt der Überwurfmutter auf dem Rohr durch Aufbördeln (kegeligem Aufweiten) des Rohrendes und einem zusätzlichen Klemmring erreicht. Die Dichtwirkung wird durch einen auf beiden Seiten mit O-Ringen ausgestatten Zwischenring erreicht. Dieser Zwischenring wird durch Anziehen der Überwurfmutter zwischen der Bördelschräge des Rohres und dem mit einem Innenkonus ausgestatteten Verschraubungskörper eingespannt.
Bei der Bördelverschraubung werden mehrere Teile Verbaut und es entstehen mehrere Dichtpfade, weswegen ihre Einsatzgrenze eher niedrig ist.

Anschweißverschraubungen

Bei Anschweißverschraubungen wird ein Anschweißkegel an das Rohrende geschweißt. Dieser Kegel übernimmt die Haltefunktion der Überwurfmutter und dichtet durch einen O-Ring zwischen Verschraubungskörper und Anschweißkegel ab.
Zusätzliche Schweißarbeiten sowie das nachträgliche Ausbohren und Ausschleifen der Schweißstelle führen zu Verunreinigungen der Rohrleitung und machen die Verarbeitung sehr aufwändig.

Verschraubungen durch Rohrumformung

Bei dieser Verschraubung wird das Rohr mit einer Vorrichtung kalt verformt und bildet so den Halt für die Überwurfmutter. Ein eingelegter Elastomerring dichtet nach Anziehen der Überwurfmutter zwischen Verschraubungskörper und Rohr ab.
Diese Verschraubungsart hat Vorteile gegenüber den anderen Verschraubungen. Sie garantiert aufgrund ihrer Formschlüssigkeit sicheren Halt, selbst bei hohen dynamischen Belastungen und ist gegen Übermontage robuster als die Schneidringverschraubung.
Im Gegensatz zur Bördelverschraubung besteht die Verschraubung durch Rohrumformung – mit Überwurfmutter, Verschraubungskörper und Elastomerdichtung – nur aus drei Teilen und besitzt nur einen einzigen möglichen Leckageweg.
Im Vergleich zu Anschweißverschraubungen sind keine Vor- und Nacharbeiten nötig.