Die Sache mit dem Wirkungsgrad bei Differentialschaltungen ist nicht leicht zu durchschauen.
Ein ähnliches Thema mit vergleichbaren Tücken findet sich bei Teleskopzylindern. Diese werden in vielen Varianten gebaut – dabei hat man es stets mit mehr dynamischen Dichtstellen zu tun als bei einfachen Zylindern.

Besonders ungünstig hinsichtlich des Wirkungsgrads sind sogenannte Gleichgangzylinder.
Diese werden beispielsweise bei Aufzügen mit Teleskopzylindern eingesetzt. Anders als bei Lkw-Kippern, bei denen die Zylinderstufen nacheinander mit spürbarem Ruck aus- und einfahren, bewegen sich hier alle Stufen gleichzeitig in einer gleichmäßigen, harmonischen Bewegung.

Der Gleichgang wird erreicht, wenn jede Zylinderstufe auf der Kolbenseite so beaufschlagt wird, dass sie auf der Stangenseite genau das Volumen verdrängt, das für den Vorschub der nächsten Stufe benötigt wird.

In meinem konkreten Beispiel ging es um einen horizontalen Vorschub.
Ein doppeltwirkender Gleichgang-Teleskopzylinder kam aus Platzgründen nicht infrage. Die Lösung bestand darin, einen einfachwirkenden Zylinder mit Rückzug über eine Seilwinde einzusetzen.

Nach der Berechnung zeigte sich, dass für den Vorschub 70 bar Druck ausreichend waren. Für den Rückzug mit gleicher Kraft durfte jedoch am Zylinder höchstens ein Gegendruck von 5 bar anstehen – ein Verhältnis der Flächen von etwa 2:1. Es ist mühsam und stets mit Unsicherheiten beim angenommenen Wirkungsgrad verbunden, die effektive Kraft solcher Zylinder exakt zu bestimmen. Fällt das Ergebnis zu niedrig aus, muss man den Druck entsprechend erhöhen.

Besonders kritisch ist der Rückhub, da sich die Last hier nicht beliebig steigern lässt. Zusätzlich musste ein Gegendruck berücksichtigt werden: Zwischen Zylinder und Hydraulikaggregat lagen 25 Meter Leitungsweg und vier Drehdurchführungen. Verwendet wurde ein Hydrauliköl mit einer Viskosität von maximal 32 mm²/s bei Umgebungstemperatur sowie doppelte Rohrleitungen mit 42 mm Durchmesser – damit wurde eine einwandfreie Funktion erreicht.

Der Zylinderhersteller gab übrigens an, dass nur 2 bar Staudruck zulässig seien. Wäre dieser Wert überschritten worden, hätte das gesamte Projekt scheitern können.

Mein Fazit:
Selbst rechnen – und zwar nicht erst, wenn es Probleme gibt!

Peter Rannow (†)