Druckspitzen in hydraulischen Systemen: Risiken für Sensoren und Anlagen

Wie entstehen Druckspitzen in Hydrauliksystemen?

Druckspitzen entstehen durch abrupte Änderungen des Volumenstroms – etwa beim plötzlichen Schließen von Ventilen oder dem schnellen Stoppen von Pumpen. Dabei bildet sich eine Druckwelle, die sich mit hoher Geschwindigkeit durch das Medium bewegt. In geschlossenen Systemen können diese Wellen reflektiert werden und zu kurzzeitigen Druckanstiegen weit über dem Betriebsdruck führen.

Typische Auslöser von Druckspitzen:

• Schnelles Schließen von Magnet- oder Kugelventilen
• Plötzlicher Wechsel von Pumpendrehrichtung
• Luft- oder Gaseinschlüsse im System
• Kollaps von Dampfblasen (Kavitation)

Welche Folgen haben Druckspitzen für Sensoren?

Drucksensoren sind meist für einen bestimmten Betriebsdruck sowie definierte Überdruckgrenzen ausgelegt. Kurzzeitige Überschreitungen – sogenannte „Pressure Spikes“ – können zwei Szenarien zur Folge haben:

Totalausfall durch mechanische Zerstörung

Wird die maximale Druckbelastung überschritten, kann die Sensormembran reißen oder das interne Messelement zerstört werden. Der Ausfall ist sofort erkennbar.

Schleichende Messfehler durch bleibende Verformung

Bei geringerer, aber wiederholter Überlastung verformt sich die Membran dauerhaft. Der Sensor funktioniert weiter, liefert aber ungenaue Werte – was unbemerkt zu Fehlsteuerungen und Qualitätsproblemen führen kann.

Wie lassen sich Druckspitzen vermeiden oder abmildern?

Je nach Systemdesign und Anwendung lassen sich verschiedene Schutzmaßnahmen ergreifen, um Druckspitzen zu vermeiden oder deren Auswirkungen zu begrenzen.

Effektive Maßnahmen zur Reduktion von Druckspitzen:

• Pulsationsdämpfer: Dämpfen schnelle Druckänderungen und verhindern die Übertragung auf empfindliche Komponenten.
• Druckdrosseln: Reduzieren die Strömungsgeschwindigkeit an kritischen Stellen und verhindern abrupte Druckwechsel.
• Sanft schließende Ventile: Vermeiden plötzliche Flussunterbrechungen.
• Geeignete Leitungsdimensionierung: Rohrdurchmesser und Längen beeinflussen die Wellenausbreitung.

Sensorseitige Schutzstrategien:

• Einsatz von Sensoren mit höherer Überlastsicherheit
• Zusätzliche Schutzmembranen oder mechanische Vorlager
• Sensorpositionierung außerhalb besonders gefährdeter Bereiche

Fazit: Schutz beginnt mit Systemverständnis

Druckspitzen sind in hydraulischen Anwendungen keine Seltenheit – aber auch kein Schicksal. Durch geeignete Maßnahmen in der Systemauslegung und dem gezielten Einsatz robuster oder geschützter Sensoren lassen sich Schäden effektiv vermeiden. Besonders in sicherheitskritischen oder hochautomatisierten Anlagen lohnt sich die präventive Analyse und Optimierung der Druckverhältnisse.

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