O+P Fluidtechnik 11-12/2024

DREHZAHLVARIABLE

DREHZAHLVARIABLE ANTRIEBE PRODUKTE UND ANWENDUNGEN TITEL 01 die Anwender über die Summe der Einzelkomponenten hinaus zu generieren. Die Parametrierung des Aggregats hat einen Einfluss auf die Regelgüte der internen Drehzahlreglung, z. B. bei wechselnden Lastdrücken – wie sie in mobilen Arbeitsmaschinen vielfach in der Anwendung auftreten – sowie auf die Dynamik und die Effizienz des Antriebs. Der Kunde profitiert von dem breiten Applikations-Know-how der Hydac Experten. Die Versorgungsspannung reicht im Niedervoltbereich von 48 bis 96 V und im Hochvoltbereich bis aktuell 420 V. In Zukunft werden auch höhere Spannungen bis 800 V abbildbar sein. Der Baukasten umfasst verschiedene Pumpenbauarten – angefangen von Außenzahnradpumpen in Silent- und Super-Silent-Ausführung mit einem Druckbereich bis 250 bar bis hin zu Innenzahnradpumpen mit einem Druckbereich von bis zu 320 bar. Durch die anwendungsindividuelle Auslegung von Mehrfachpumpen können unterschiedliche Verbraucherdruckniveaus auf verschiedene Pumpenstufen aufgeteilt werden. Damit können Drosselverluste im System vermieden werden. EFFIZIENZ UND REDUZIERTE GERÄUSCHABSTRAHLUNG Die Drehzahlvariabilität des elektrischen Antriebs bietet einen neuen Freiheitsgrad zur Steigerung der Effizienz und Reduzierung der Geräuschabstrahlung mobiler Arbeitsmaschinen. Mit der drehzahlvariablen Bedarfsstromregelung des Hydac Eco- Pack+ ermöglicht Hydac den Anwendern die Vorteile dieser Technologie Plug-and-Play zu nutzen. Mit dem EcoPack+ muss sich der Hersteller keine Gedanken mehr über eine effiziente Betriebsstrategie machen und verbindet die Vorteile der Konstantpumpe, etwa das Geräusch, mit der Effizienz einer Bedarfsstromregelung, die bisher nur der Verstellpumpe vorbehalten war. Das EcoPack+ wurde für die effiziente Versorgung von Load-Sensing- Systemen entwickelt und benötigt lediglich ein hydraulisches Load-Sensing-Signal der Arbeitshydraulik als Bedarfsrückmeldung und ist damit unabhängig von der Art der Vorsteuerung. Durch die dezentrale Steuerung und die zusätzlich integrierten Funktionen des EcoPack+, z. B. Power-Management und vordefinierte Fehlerreaktionen, profitiert der Maschinenhersteller von 02 einer reduzierten Komplexität der Maschinenarchitektur und kann Aufwand in der Entwicklung einsparen. Die hydraulische Systemarchitektur und die Schnittstelle zwischen Hydrauliksystem und Versorgung bleiben gegenüber der konventionellen Maschine weitestgehend unverändert – was wiederum aus dem Plattformgedanken heraus einen Vorteil für den Maschinenhersteller bietet. SYSTEMVOLUMENSTROM SITUATIV VARIIEREN EINFACHE LÖSUNG, UM VERLUSTE IM HYDRAULISCHEN SYSTEM ZU REDUZIEREN Die Drehzahlvariabilität bietet ein sehr großes Potenzial zur Effizienzsteigerung in der elektro-hydraulischen Versorgung hydraulischer Systeme, ist jedoch nicht in allen Maschinen umsetzbar. Wie zu Anfang des Artikels beschrieben, wird die Diversität der Antriebstechnologien im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen zunehmen, ebenso wie die Varianz der Systeme. Die Gründe hierfür sind vielschichtig – auch weil aus dem Plattformgedanken heraus die Systemarchitektur von der konventionellen Maschine abgeleitet wird. Für Maschinen, bei denen die Vorteile der Drehzahlvariabilität nicht genutzt werden können, z. B. bei Antrieben, die alternative Kraftstoffe nutzen oder die Drehzahl des Antriebs über den Fahrantrieb definiert wird, bietet der Hydac EcoSwitch eine einfache Lösung, um Verluste im hydraulischen System zu reduzieren. Der Hydac EcoSwitch ist im Wesentlichen ein hydraulischer Steuerblock in Verbindung mit einer Doppelpumpe. Die Grundidee ist, dass eine Pumpenstufe der Doppelpumpe bei geringem Bedarf in den drucklosen Umlauf geschaltet wird, wodurch der Systemvolumenstrom situativ variiert wird. Damit kann der überschüssig geförderte Volumenstrom effektiv reduziert werden, was wiederum Verluste reduziert und die Effizienz der Maschinen steigert. 16 O+P Fluidtechnik 2024/11-12 www.oup-fluidtechnik.de

DREHZAHLVARIABLE ANTRIEBE 03 01 Mit dem EcoPack+ die Vorteile des drehzahlvariablen Antriebs Plug-and-Play nutzen 02 Systemschnittstellen EcoSwitch-Steuerblock 03 Der EcoSwitch lässt sich einfach in das hydraulische System integrieren – z. B. über die Hochdruckweiterleitung (HPCO) im Open-Center System KOMPAKTMASCHINEN PROFITIEREN Ausgehend von einer Konstantpumpe, welche die Arbeitshydraulik mit hydraulischer Leistung versorgt, wird diese für den EcoSwitch durch eine Doppelpumpe – zwei Konstantpumpen, die in Summe das gleiche Schluckvolumen aufweisen – ersetzt. Mit dem EcoSwitch-Steuerblock wird abhängig vom situativen Volumenstrombedarf eine Pumpenstufe in den drucklosen Umlauf geschaltet (geringer Volumenstrombedarf) oder bei hohem Volumenstrombedarf aus dem drucklosen Umlauf dem System zugeschaltet, und so der Pumpenvolumenstrom im System erhöht. Das Schalten der Pumpenstufe aus dem drucklosen Umlauf zum System und umgekehrt, erfolgt hydraulisch-mechanisch über zwei Ventile, einem Vorsteuerventil und einem Hauptsteuerventil, welches die Verbindung zum Tank öffnet oder schließt. Im Steuerblock des EcoSwitch wird intern ein bedarfsabhängiger Steuerdruck generiert und an das Vorsteuerventil gemeldet. Insbesondere im Bereich der Kompaktmaschinen stellt der EcoSwitch eine Lösung dar, um Verluste im System zu vermeiden. Weiterer Vorteil – der EcoSwitch kommt ohne Elektronik, Sensorik und Software aus und lässt sich einfach in das hydraulische System integrieren – z. B. über die Hochdruckweiterleitung (HPCO) in ein Open-Center System. Der EcoSwitch ist unabhängig von der Antriebstechnologie und lässt sich dementsprechend auch in einer konventionellen Maschine integrieren, wodurch er für die Versorgung der Arbeitshydraulik in Kompaktmaschinen oder für hydraulische Nebenfunktionen in großen Maschinen prädestiniert ist. Der EcoSwitch wurde in einer elektrifizierten Versuchsmaschine bei Hydac messtechnisch erprobt. Die Systemarchitektur der Versuchsmaschine ist von einer konventionellen Maschine weitestgehend abgeleitet: Ein E-Motor treibt eine Pumpe für den hydrostatischen Fahrantrieb an. Die Konstantpumpe zur Versorgung des Lenkorbitrols und der Open-Center Arbeitshydraulik liefert bis zu 40 l/min und ist an den Durchtrieb der Pumpe für den Fahrantrieb angeflanscht. Die Drehzahl des Antriebs wird vom Fahrer über ein Pedal vorgegeben. Die Versuchsmaschine wurde dahingehend modifiziert, dass die Konstantpumpe durch eine Doppelpumpe ersetzt sowie der EcoSwitch-Steuerblock über die Hochdruckweiterleitung des Open-Center Hauptsteuerventils integriert wurde. INTENSIVE TESTLÄUFE Die Versuchsmaschine wurde in einem anwendungsnahen Testzyklus erprobt. Über den Testzyklus gemittelt konnte der überschüssige Volumenstrom, gemessen an der Hochdruckweiterleitung des Hauptsteuerventils, um 56 % reduziert werden. Infolge der bedarfsabhängigen Anpassung des Systemvolumenstroms reduziert sich die gemittelte hydraulische Leistung um 55 %. Auf den ganzen Antrieb der Versuchsmaschine bezogen, ohne Anpassungen im hydrostatischen Fahrantrieb, konnte die elektrische Leitung um bis zu 22 % reduziert werden. Über den Testzyklus kumuliert ist der EcoSwitch 80 % der Zeit aktiv – eine Pumpe ist in den drucklosen Umlauf geschaltet – und reduziert damit effektiv die hydraulisch bereitgestellte Leistung. Hydac bietet flexible Lösungsansätze zur effizienten Versorgung der Arbeitshydraulik und berücksichtigt dabei die steigende Diversität an möglichen Antriebstechnologien. Der Hydac EcoSwitch ist ein gutes Beispiel dafür, wie unabhängig vom Antrieb die Effizienz der Maschine gesteigert werden kann. Bilder: Hydac www.hydac.com POINTIERT ECOPACK ERMÖGLICHT ABSTIMMUNG VON EINZELKOMPONENTEN ZU SUBSYSTEMEN ECOSWITCH KOMMT OHNE ELEKTRONIK, SENSORIK ODER SOFTWARE AUS ÜBERSCHÜSSIGER SYSTEMVOLUMENSTROM IM TESTZYKLUS UM 56% REDUZIERT ANWENDER PROFITIEREN VON REDUZIERTER KOMPLEXITÄT www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2024/11-12 17