CytroPac - Kompaktes Hydraulikaggregat

CytroPac steht für Kompaktheit und Effizienz. Dieses Hydraulikaggregat ist optimiert für den einfachen Einbau und schnelle Inbetriebnahme: Strom, Fluid und Datenschnittstelle anschließen und starten. Dank des integrierten Sytronix-Antriebs und eines verdrahteten Frequenzumrichters ist es zudem bereit für die Anforderungen der Industrie 4.0. Trotz seiner kompakten Größe liefert es beeindruckende 4 KW Leistung und 240 bar Druck und benötigt dabei 50 Prozent weniger Platz. Zudem erfüllt CytroPac die EU-Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EC.

In der industriellen Produktion hat die Hydraulik einen festen Platz. Insbesondere Hersteller von Werkzeugmaschinen schätzen ihre hohe Kraftdichte, Robustheit und kompakte Bauweise. Doch im niedrigen Leistungsbereich bis 4 kW treten Herausforderungen auf. Begrenzter Bauraum verlangt von Konstrukteuren und technischen Einkäufern nach immer kompakteren Lösungen zu suchen.

Der Wunsch nach kompakten Hydraulikantrieben resultiert nicht nur aus der baulichen Begrenzung bei Erweiterungen, Modernisierungen und Umrüstungen, sondern auch aus Anforderungen an die Anschaffungskosten und Montagezeiten, oder der Möglichkeit, den Arbeitsraum bei gegebenen Maschinenabmessungen zu erweitern. Neben dem Integrationsgrad der Funktionen gewinnt auch die Energieeffizienz zunehmend an Bedeutung. Hinzu kommt, dass viele Hersteller dem Miniaturisierungstrend folgen: Mit kleiner werdenden Werkstücken soll auch die bewegte Masse der Werkzeugmaschine proportional abnehmen.

Die Reduzierung des Bauraums beginnt vor allem bei Hydraulikaggregat und Schaltschrank. Es wird deutlich, dass kompakte und leicht integrierbare Aggregate grundlegend neue Designansätze verlangen, um im Leistungsspektrum bis 4 kW sämtlichen unnötigen Platzbedarf zu eliminieren und gleichzeitig mit verschiedenen Maschinenkonzepten kompatibel zu sein.

Innovative Designkonzepte gemäß der EU-Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EC bringen Merkmale wie beispielsweise einen entgasungsoptimierten Tank mit, der das Ölvolumen um bis zu 80 Prozent reduziert. Doch der entscheidende Faktor für den Platzgewinn ist die Integration aller Funktionen in einem Kleinaggregat – von einem effizienten, drehzahlvariablen Antrieb für bedarfsgerechte Leistungsabgabe, über Sensoren für Füllstand, Temperatur, Druck und Filterverschmutzung, bis hin zum komplett verdrahteten Frequenzumrichter. Im Verlauf der Entwicklung zeigen sich die Details immer deutlicher, was die Adaption neuer Technologien in kompakten Hydraulikantrieben angeht.

Für die Zukunftsfähigkeit des Ansatzes mit Blick auf Industrie 4.0 ist ferner eine Datenschnittstelle unerlässlich. Denn nur mit einem permanenten Condition Monitoring lassen sich die Betriebszustände komfortabel optimieren und relevante Störungen rechtzeitig erkennen. So ausgestattet braucht der Anwender bei der Montage lediglich die elektrische Leistung, Datenschnittstelle und hydraulische Versorgung anzubinden, und das Hydraulikaggregat ist betriebsbereit.

Als bauraumrelevante Innovation bezüglich der Kühlung von Hydraulikaggregaten gelten so genannte „Heatpipes“ (Wärmerohre). Ihre performante passive Wärmeleitung gestattet eine weitere Reduzierung der Baugröße. Die Heatpipes nehmen die Wärmeenergie von Frequenzumrichter, Motor und Hydrauliköl auf und leiten sie effizient an eine zentrale Wärmesenke wie z.B. Kühlwasser weiter. Dies ermöglicht ein intelligent optimiertes Wärmemanagement innerhalb des Hydraulikaggregates und nutzt die Kühlleistung des Kühlwassers bestmöglich aus. Ein separater Hydraulikkreislauf für die Ölkühlung entfällt und reduziert Bauraum, Geräusch, Energie und Leckagemöglichkeiten.

Auch der Frequenzumrichter besitzt hohes Potenzial für einen Gewinn an Bauraum. Wird er bereits vom Hersteller mit I/O-Funktionalität und Multi-Ethernet-Schnittstelle für Sercos, Profinet und andere Standards ausgerüstet, können Maschinen- und Anlagenbauer den Schaltschrankbedarf für die Hydraulikeinheit um bis zu 100 Prozent reduzieren. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass Sensorik und Motor im Aggregat so mit dem Frequenzumrichter verdrahtet sind, dass dieser den hydraulischen Druck selbstständig regeln kann. In der Folge kann nicht nur der Schaltschrank entsprechend kleiner ausgelegt werden. Mitunter kann er sogar komplett entfallen, ebenso wie der diesbezügliche Montageaufwand und damit verbundene Fehlerquellen.

Vom Design her radikal neu gedachte, voll integrierte Kleinaggregate für den Leistungsbereich bis 4 kW stellen Maschinen- und Anlagenbauern die Vorzüge hydraulischer Antriebe auf kleinstem Raum zur Verfügung. Als Alternative zu rein elektrischen Lösungen lässt sich so die gewünschte Energie bei Heatpipe – Funktionsprinzip Im Prinzip besteht eine Heatpipe aus einem luftdicht verschlossenen Kupferrohr mit Unterdruck. Im Innern befindet sich ein für den Temperaturbereich von Hydraulikaggregaten geeignetes Medium zum Transportieren der Wärmeenergie, z.B. destilliertes Wasser. Durch den niedrigen Druck innerhalb der Heatpipe, wird die Siedetemperatur des Wassers stark verringert, so dass das Medium bereits bei niedrigen Temperaturen sieden bzw. kondensieren kann. Die Funktionsweise: Taucht man die Heatpipe z.B. in warmes Hydrauliköl, gelangt die Wärmeenergie am unteren eingetauchten Bereich zum Wasser. Dieses überschreitet den Siedepunkt, wird dampfförmig und nimmt dabei bei geringer Temperaturdifferenz sehr viel Wärmeenergie auf (latente Wärme). Der Wasserdampf steigt zum oberen Bereich der Heatpipe auf, welcher z.B. von einem Kühlkörper gekühlt wird. Hier kondensiert der Wasserdampf und gibt die Wärmeenergie an das Kühlwasser ab. Durch die latente Wärmeaufnahme und –abgabe können Heatpipes im Vergleich zu Kupferrohren eine bis zu 1000-fach höhere Wärmeleitfähigkeit erzielen. Unter Ausnutzung der hohen Elastizität von Kupferrohren lassen sich Heatpipes gut formen und für die Bauraumoptimierung ideale Wärmebahnen innerhalb des Hydraulikaggregates bilden. Ähnliche Anwendungsbereiche finden sich auch in der Computertechnik, wo beispielsweise in Laptops die Wärmenergie der CPUs über Heatpipes zu den zentralen Kühlkörpern transportiert wird. geringstmöglichem Bauraum exakt und kosteneffizient mit einem einfachen Hydraulikzylinder direkt an der Wirkstelle in eine Linearbewegung umsetzen. Sind darüber hinaus Sensorik, Frequenzumrichter und die Datenschnittstelle integriert, profitieren die Anwender neben einem umfassenden Condition Monitoring auch von einem deutlich reduzierten Fußabdruck des Schaltschranks bis hin zum schaltschranklosen Design.

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