Hydraulik anschaulich erklärt

Hydraulik ist gemäß Definition die Lehre vom Strömungsverhalten der Flüssigkeiten. Der Begriff kommt aus dem Altgriechischen und setzt sich aus dem Wort ‚hydor‘ für Wasser und ‚aulos‘ für Rohr zusammen. In Hinsicht auf die Technik definiert Hydraulik die Verwendung einer Flüssigkeit zur Kraft-, Energie- und Signalübertragung.

Wirkungsweise

Das hydraulische System besteht aus zwei verschieden großen Zylindern, die mit beweglichen Kolben ausgestattet sind. Die Zylinder sind durch eine Leitung miteinander verbunden. Im ganzen System, also in der Leitung und den Zylindern befindet sich die Hydraulikflüssigkeit. Die Hydraulikflüssigkeit besteht in der Regel aus einem speziellen Mineralöl, mittlerweile werden zunehmend auch umweltverträgliche Flüssigkeiten wie beispielsweise Glykole, Wasser oder besondere Karbonsäureester verwendet. Hydraulik Dichtungen verhindern dabei das Austreten von Flüssigkeiten von innen nach außen.

Erzeugt man nun von außen Druck an dem kleineren Kolben, auch Pumpkolben genannt, überträgt sich dieser Druck durch die Flüssigkeit auf den größeren Kolben, dem Arbeitskolben, denn in dem geschlossenen System ist der Druck durchgängig gleich groß und breitet sich nach allen Seiten aus. Vereinfacht ausgedrückt: Setzt man am Pumpkolben eine geringe Kraft ein, so erhält man am Arbeitskolben eine große Kraft. In der Praxis sieht das zum Beispiel so aus: Bei der Bremse im Fahrzeug genügt die relativ geringe Kraft des Fußes auf dem kleinen Bremspedal, um das schwere Gefährt zum Stillstand zu bringen. Durch das Betätigen des Bremspedals wird im Bremszylinder, in dem sich die Bremsflüssigkeit (Hydraulikflüssigkeit) befindet, der Kolben bewegt. Damit wird der Platz im Zylinder bei gleichzeitiger Druckerhöhung verringert. Dieser Druck wird an die Bremsscheiben weitergeleitet und die Bremsbeläge pressen sich an die Räder.

Anwendungsbeispiele

Hydraulische Systeme begegnen uns unerkannt fast überall im täglichen Leben. Kein Haus, keine Straße, kein Auto, das ohne Zuhilfenahme von hydraulischen Systemen gebaut worden wäre. Die Automobilindustrie setzt selbstverständlich hydraulische Systeme zur Fertigung der Bauteile ein. Aber auch in jedem Automobil selbst kommt Hydraulik beispielsweise für die Servolenkung, das Automatikgetriebe und die Bremsen zum Einsatz. Sofern sich das Verdeck eines Cabrios auf Knopfdruck öffnet und schließt, ist auch hier die Hydraulik im Spiel. Auch an den Fahrrädern wurden mittlerweile die einfachen Zugbremsen von Hydraulikbremsen ersetzt. In der Luftfahrt sind die Landeklappen, das Fahrwerk und die Höhen- und Seitenruder mit Hydraulik ausgestattet. Hydraulische Hebebühnen und Wagenheber stellen weitere Anwendungsbeispiele dar. Bagger, Kräne, Gabelstapler – praktisch alle Baumaschinen, aber auch Land- und Forstmaschinen arbeiten mit Hydraulik, denn auch hier geht es im Wesentlichen darum, mit wenig Kraft enorme Lasten zu bewegen.

Vor- und Nachteile der hydraulischen Systeme

Zu den wichtigsten Vorteilen der hydraulischen Systeme gehört, dass die Übertragung von hohen Kräften und enormen Leistungen in einem kleinen Bauvolumen möglich ist. Dabei sind die Geschwindigkeit und die Kraftübertragung stufenlos regelbar. Unter voller Last können Bewegungen direkt aus dem Stillstand erfolgen. Überlastungsschutz kann sicher und ohne großen Aufwand realisiert werden.

Als klarer Nachteil der hydraulischen Systeme ist die Temperaturempfindlichkeit der Hydraulikflüssigkeit zu nennen, die somit das Wirken einschränken kann. Außerdem werden hohe Anforderungen an die Filtrierung der Hydraulikflüssigkeiten gestellt. Zwar versucht man die speziellen Mineralöle nach Möglichkeit gegen umweltfreundlichere Flüssigkeiten zu tauschen, aber das gelingt noch nicht für alle Anwendungen. Dabei ist auch die Kompressibilität der Flüssigkeiten ein schwieriger Faktor. Ferner stellen mögliche Leckagen in den hydraulischen Systemen eine große Gefahr für die Umwelt dar.