Die Zeit dürfte reif sein, Bagger mit Klarwasserhydraulik statt mit Ölhydraulik zu betreiben.

Als Hersteller von Holzspaltmaschinen wissen wir, wenn bei Forstmaschinen im Wald Öl austritt, dann ist der Betreiber verpflichtet dies der Forstbehörde zu melden und für die Entfernung des kontaminierten Erdreiches zu sorgen. Das gilt auch für Bioöle.   Im Tiefbau dürften ähnliche Vorschriftgen gelten, ob man sich daran hält dürfte weniger der Fall sein, man hat ja einen Bagger womit man alles unterbaggern kann.

Gebaggert wird auch in Wasserschutzgebieten und dort sind die Regeln strenger. Auch wenn Bioöl verwendet wird, wird der Aktionsradius immer enger, neuerdings Richtung Null.

Textkopie aus: https://www.autoservicepraxis.de/nachrichten/kfz-werkstatt/alles-bio-oder-was-2535385

"Das Bundeskabinett hat am 26. Februar der neuen Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (AwSV) zugestimmt. Stimmt der Bundesrat zu, wird die AwSV noch dieses Jahr auf Bundesebene in Kraft treten. Alle Betriebe, die bisher die Anforderungen ihrer Bundesländer erfüllen mussten, fallen unter die neue Regelung."

Damit durch eine Havarie nicht Diesel ausläuft, betreibt man Bagger neuerdings mit Strom. Vorteil der Klarwasserhydraulik gegenüber Ölhydraulik: Auf Grund der Dünnflüssigkeit braucht Klarwasserhydraulik weiniger Energie als Ölhydraulik und das bedeutet längere Betriebszeit.

Forschung um die Ölhydraulik durch Klarwasserhydraulik zu ersetzen ist bereits angelaufen.

Ein großer Wettbewerber von Liebherr und  Wacker Neuson ist Caterpillar, in Deutschland vertreten durch den Konzern https://www.zeppelin.com/de-de/cat/

Zeppelin sponserte bereits einen Minibagger mit Klarwasserhydraulik:

https://www.baublatt.de/startseite/bagger-vision-der-zukunft/

https://www.ravensburg.dhbw.de/dhbw-ravensburg/aktuelles/detail/2019/4/hier-wird-wasser-zu-oel

Laut Beschreibung und dem Foto des Baggers ist  unser Eindruck das Leichtbau und Steuerung durch Handbewegung Priorität hatte und Wasserhydraulik eher als Werbeeffekt eingebaut wurde.  Als dieser Bagger geplant wurde waren wir im Internet unter den Suchbegriff Klarwasserhydraulik nicht zu übersehen und hätten so brauchbare und langlebige Klarwasserhydraulik  anbieten können. Schade, wir wurden  nicht kontaktiert.

Auch in den USA experimentiert man mit Klarwasserhydraulik, auch wenn nicht mit Baggern, aber immerhin.

 

https://www.purdue.edu/uns/html4ever/010919.Krutz.mower.html.

Studie über den Einsatz der Klarwasserhydraulik an willkürlich gewählte Bagger.

Willkürlich wählen wir den 803 dual power von Wacker Neuson. Er gilt als innovativ.  und auch den  italienischen Minibagger Der Minibagger 12 ZT von Eurocomach - bd baumaschinendienst

Was wäre wenn beide mit   Klarwasserhydraulik statt mit Ölhydraulik betrieben würden?

So gehen wir auf den Ersatz der einzelnen Komponenten wie Antrieb, Ventile, Zylinder, Motoren und restliche Komponenten ein.

 

 

 

Wider dem Hauptargument der Befürworter der Ölhydraulik: Wasser gefriert.

Der Klarwasserhydraulik wird generell das Gefrieren als Problem angelastet. Wie wir aber mit unseren Holzspaltern beweisen kann man mit der Klarwasserhydraulik auch gut im Winter arbeiten. So lange mit der Maschine gearbeitet wird, gefriert das Wasser nicht. Nach getaner Arbeit wird bei unseren Holzspaltern  das Wasser einfach abgelassen. Bagger haben aber im Gegensatz zu unseren Holzspaltern eine Vielzahl an Zylindern und Ventilen und dazu Motoren für die Raupen. Hat ein Bagger mit Klarwasserhydraulik seine Schicht getan, dann kann man das Wasser schwierig überall auslaufen lassen. Hochdruckpumpen für Wasser saugen nicht nur Wasser an, sondern auch Luft. So kann man  in den Wasserkreislauf  Luft pumpen und das Wasser auspressen. Nachträglich können Ventile und Leitungen geöffnet werden. Ist der Bagger in Betrieb, dann gefriert das Wasser nicht. Und was ist mit der Ölhydraulik bei tiefen Temperaturen? Ölhydraulik hat bei tiefen Temperaturen das Problem der Dickflüssigkeit des Öls und um es in der Maschine kreisen zu lassen bedarf es eines höheren Energieaufwandes. Öle leiden weiterhin bei großen Temperaturunterschieden im Herbst. Im Öltank bildet sich Kondenswasser und so entstehen Säuren die die Metalle anknabbern.

Die Entleerung der Klarwasserhydraulik erfordert etwas Zeit und Zeit kostet. Aber die Kosten der Kreislaufentleerung kann man den Wartungskosten der Ölhydraulik, die über das ganze Jahr und darüber hinaus anfallen. gegenrechnen. 

Dann gibt es bei tiefen Temperaturen immer noch die Möglichkeit  mit Frostschutzmittel auf Glykolbasis zu arbeiten. Dies nur für Monate bei Frostgefahr.  Beim Rest der Monate wird wieder mit Wasser gearbeitet, denn Frostschutzmittel werden zwar als öko verkauft, sind es aber nur bedingt.

Man muss  sich auch fragen in wie vielen Monaten des Jahres wird bei Gefriertemperaturen gearbeitet. Teilweise ruht die gesamte Bauwirtschaft.

Wasserhydraulische Pumpe an Stelle der ölhydraulischen Pumpe.

Laut technischen Angaben hat der Motor von  Yanmar  3TNV70 9,6 kW und die Förderleistung der Zahnradpumpe bringt 170 bar und 10,7 l/min Förderleistung.

Die Auswahl von Hochdruckreinigern mit  ähnlicher Leistung oder auch darüber oder darunter ist sehr groß, da bleibt kein Wunsch offen. Der technische Vorteil  aller Hochdruckreiniger ergibt sich durch den Einsatz von Kolbenpumpen, während ölhydraulische Aggregate Zahnradpumpen verwenden.

 Zahnradpumpen haben teilweise einen schlechteren Wirkungsgrad als Kolbenpumpen denn  die Zahnräder in den Gehäusen der Zahnradpumpen müssen wenn auch nur einen geringen Schlupf haben und etwas Öl fließt immer zurück. Das bedingt einen Energieverlust. Kolbenpumpen sind so immer besser als Zahnradpumpen. Kolbenpumpen für Wasser sind zudem sehr zuverlässig, laufen in Waschanlagen über Jahre ohne Wartung.

Hochdruckreiniger  werden in enormen Mengen produziert, Mengen wovon die Ölhydraulik nur träumen kann und kosten dementsprechend weniger.

So kommen wir zum Schluss: Als Antrieb würde ein handelsüblicher Hochdruckreiniger den ölhydraulischen Antrieb vorteilhaft ersetzten.

 

Wasch- und Sandstrahlfunktion bleiben erhalten.

Im Tiefbau sind Hochdruckreiniger gut brauchbar. Dies gilt auch für die Möglichkeit des Sandstrahlen. Sandstrahlen mit Hochdruckreiniger hat den Vorteil der Staubfreiheit. Allein in Deutschland sind weit über 1.000 Brücken sanierungsbedürftig und der morsche Beton lässt sich entweder mit scharfem Wasserstrahl oder Sandstrahl entfernen. 

Zur Neuheit den Bagger mit Strom aus 12 m Entfernung zu betreiben.

Genau so gut kann ein handelsüblicher und leistungsgleicher Hochdruckreiniger das ölhydraulische Aggregat ersetzten.

Zum Beispiel immer aus dem Hause Comet das Modell K 1251 TS 21/250 mit 8,8 kW Motor, bringt 210 bar und 21 l/min.

 

Das deckt sich mit den technischen Angaben des  803 dual power. Zur Wahl steht ein  E-Motor mit  einer Leistung von 9 kW. Die Pumpe leistet 210 bar und fördert 20 l/ min. 

Welchen Vorteil hätte nun genannter Bagger würde er mit Klarwasserhydraulik betrieben?

Es ergibt sich ein kaufmännischer Vorteil wenn ein Hochdruckreiniger das ölhydraulische Aggregat ersetzt. Hochdruckreiniger werden in großen Mengen produziert und haben so auch einen entsprechenden niedrigen Preis.

Der Aktionsradius kann dank der Dünnflüssigkeit des Wassers auch über ein Vielfaches der  12 m betragen. Dies trotz der dünneren und preiswerteren Druckschläuche der Klarwasserhydraulik.

Wenn nun das Aggregat sehr weit entfernt laufen kann, dann kann es auch ein Hochdruckreiniger mit Benzinmotor sein, kostet wesentlich weniger. 

Weiterhin besteht beim ölhydraulischen Schlauch immer die Gefahr einer Havarie wenn zum Beispiele ein weiterer Bagger oder ein Dumper versehentlich darüber fährt oder ein großer Stein mit Wucht darauf fällt.

Gibt es für größere Bagger auch stärkere Hochdruckreiniger im Handel? Zur Genüge und das bis zu einigen 1000 kW ob mit E-Motor oder mit Dieselmotor, kommen in den USA beim Fracking zum Einsatz und werden sicher in großen Mengen produziert und dürften deshalb günstig sein.

Ventile.

Nun zu den Ventilen. Dort hat man das Problem das der Markt für die Klarwasserhydraulik kaum Brauchbares bietet, dies um nicht zu sagen es gibt nichts Einbaufertiges. Klarwasserhydraulische Ventile sind Sitzventile und sehr einfach zu fertigen weil geometrisch sehr einfach und die dafür notwendigen Halbzeuge sind Aluminium, etwas Kunststoff und etwas rostfreier Edelstahl. 

So war es für uns ein Leichtes  mit den Bauteilen die wir für unsere Holzspalter und Schmiedepressen lagernd halten en Dreiwegeventil einbaufertig für Bagger als Muster zu fertigen. Ventil im Bild ist ein 3- Wegeventil  in Blockbauweise mit Handsteuerung und so können mehrere Ventile eine einbaufertige Einheit bilden.  Umbau der Handbedienung  Joystick lässt sich leicht machen.

Weitere Möglichkeit der Steuerung.

Das Innenleben der Pistolen der Sprühlanzen der Hochdruckreiniger sind bereits Zwei-Wegeventile und kosten eine Bagatelle. Und mit mehreren Zwei-Wegeventilen kann man Drei-Wege und so weiter  machen.

Weiterhin, Proportionalventile geeignet für Joystick gibt es bereits zu kaufen; Microsoft Word - 223-17.docx (wasser-hydraulik.de)

Motoren.

Bagger müssen natürlich auch bewegt werden, und dazu braucht es schlichtweg Motoren.  Brauchbare Motoren sind bereits im Handel. 280 bar vertragen folgende Motoren und sind stark genug um die Raupen des Baggers anzutreiben.

www.didek.de/datenblaetter/dp01028_sm_motoren.pdf

Das ist der uns bekannte Stand der Technik. Weiterentwicklung dürfen sich ergeben wenn die Klarwasserhydraulik endlich salonfähig wird. Hier wollen wir patenfähige Lösungen erst anbieten wenn sich wie gesagt, der Markt dafür öffnet. Unser Lösung ist für ungefilterten Wassers vorgesehen. Auch unsere Holzspalter und Schmiedepressen brauchen kein feinst gefiltertes Wasser, einfach Wasser  wie es aus der Leitung kommt. 

Zylinder:

Sei es bei unseren Holzspaltern sei es bei unseren Pressen haben sich Zylinder aus Baustahl mit eingezogenem dünnwandigen Inles aus rostfreiem Edelstahl bestens bewährt. So auch Kolben und Zylinderenden aus Aluminium. Sieht man sich generell die Zylinder bei Baggern an, dann  sind sie keiner Knickbelastung ausgesetzt und und das vereinfacht die Gleitelemente bei Kolben und Kolbenstangenführung und verlangt keine besondere Vorkehrung wenn nun Wasser statt Öl die Zylinder antreibt. Rostfreie Inles in den Zylindern und rostfreie Kolbenstangen eventuell nur mit rostfreier Ummantelung machen die Zylinder zwar teurer gegenüber ölhydraulischen Zylindern, aber auch wenn die Zylinder der Klarwasserhydraulik mehr  als die ölhydraulischen Pedanten kosten, werden diese Mehrkosten durch Einsparungen bei den anderen Hydraulikkomponenten, wie in Folge beschrieben, mehr als ausgeglichen.

Es gibt Baggerarbeiten wie zum Beispiel am Meer oder Flüssen wie die Werra wo die Baggerschaufel ins  salzhaltige Wasser eintaucht. Da dürfte eine rostfreie Kolbenstange gefragt sein. 

Weitere vorteilhafte Komponenten der Klarwasserhydraulik.

Der Behälter für das Öl  muss ein dicht geschweißter Stahlbehälter sein, kleiner Behälter gibt es auch aus Aluminium.  Eine Preisfrage. Jedenfalls weit höher als ein Kunststoffbehälter aus dem Baumarkt. Ölhydraulik braucht Filter die regelmäßig ausgetauscht werden müssen.  Klarwasserhydraulik braucht keine Filter, Schmutzteile schwimmen entweder oben auf oder sacken zum Boden ab. Seit der Jahrtausendwende mit unseren Holzspaltern erprobt. Und weil Wasser Energie viel leichter aufnimmt und abgibt, braucht es keinen Kühler mit Gebläse, bei Ölhydraulik ein weiterer Energieverlust und Kostenpunkt.

Laut Handbuch müssen die Hydraulikschläuche der Ölhydraulik alle 6 Jahre ab Herstellerdatum ausgetauscht werden, dies auch wenn sie keine erkennbaren Mängel aufweisen. 

Wartung - Wacker Neuson 803 Betriebsanleitung [Seite 137] | ManualsLib

Auf Grund der vielen Schläuche kann dies dem Besitzer des Baggers eine Menge Geld kosten, also nicht nur bezogen auf die Materialkosten sondern auch auf die dafür notwendigen Arbeitsstunden und die Entsorgung der ausgebauten Schläuche. Die Arbeit muss zudem von  einem Fachbetrieb vorgenommen werden denn kaum wird an den Anschlüssen gedreht kommt Öl entgegen. Kosten ergeben sich auch weil der Bagger eventuell über einen Tag nicht im Einsatz ist. Schläuche für Hochdruckreiniger haben kein Verfallsdatum, brauchen keine weitere Ummantelung und sind zudem dünner, also kostengünstiger.

Weiterhin aus dem Handbuch:

Wir verweisen in diesem Zusammenhang auf die „Sicherheitsregeln für Hydraulikleitungen", herausgegeben von der Zentralstelle für Unfallverhütung und Arbeitsmedizin, sowie auf die DIN 20066, Tl. 5

Hydraulik-Druckleitungen Prüfen - Wacker Neuson 803 Betriebsanleitung [Seite 155] | ManualsLib

Das interessiert die Klarwasserhyddraulik nicht.

Nicht gefunden haben wir im Handbuch ob der Bagger bei Minustemperaturen über 2.000 Meereshöhe eingesetzt werden kann. Eine diesbezügliche Anfrage beim Kundendienst ergab als Antwort keine verbindliche Klarheit.

Einige Handbücher von unseren Wettbewerbern für Holzspalter und Schmiedepressen lassen einen Betrieb der Maschinen nur bis zu 1.000 m Meereshöhe und nicht bei Kälte unter 4 Grad Plus zu. Sie haben richtig gelesen, also Plus. Da ist die Klarwasserhydraulik entschieden von Vorteil.

Dies lässt sich erklären denn bei tiefen Temperaturen ist das Hydrauliköl dickflüssig und über 1.000 m fehlt Luftdruck damit die Zahnradpumpe das Öl ansaugen kann.

Zurück zum Handbuch:

Seite 28 :Achtung, Behälter ist heiß und steht unter Druck!  Flüssigkeiten abkühlen lassen! Erst bei abgekühlten Behälter vorsichtig und langsam den Deckel öffnen, damit der Druck entweichen kann. Zum Öffnen geeignete Schutzbekleidung und Schutzbrillen verwenden.

Seite 34: Umweltschäden sind zu vermeiden! Öl und ölhaltige Abfälle dürfen nicht ins Erdreich oder Gewässer gelangen

Auch diese Empfehlungen kann man bei Klarwasserhydraulik vergessen. Umweltschäden durch eine Havarie sind nicht vermeidbar. Und diese können teuer werden.

Was an Baggern die in  eiskaltes Wasser greifen mussten beobachtet wurde: Bei jeder Eintauchung der Schaufel bildete sich ein Ölfleck an der Wasseroberfläche. Der durch die Ölhydraulik sehr heißte Zylinder vertrug wohl das abrupte Abkühlen nicht.

Hydraulikhammer.

Es ist von uns Spekulation: Es könnte sein das ein Hydraulikhammer mit Wasser besser funktioniert. Dies auf Grund weil Wasser wesentlich starrer als Öl ist, also nicht federt, schneller fließ und Ventile schnell reagieren können. Rückschlagventile bei Hochdruckreinigern funktionieren einwandfrei auch bei 3.600 U/min des Benzinmotors und saugen sogar das Wasser als über einem m Tiefe.

Unbezahlbare kostenlose redaktionelle Werbung.

Laut einem alten Sprichwort: Wer zuerst kommt mahlt zuerst. Das Unternehmen das als Erstes die Ölhydraulik durch Klarwasserhydraulik ersetzt entspricht dem Zeitgeist der Umweltschutz und Nachhaltigkeit fordert und für Medien sind Initiativen die genannten Zeitgeist entsprechen immer gefragt für eine redaktionelle Berichterstattung.