Nu wereldwijde problemen de prijzen verhogen, worden efficiëntieverbeteringen van harte verwelkomd.
In de wereld van smeermiddelen is het een gangbare praktijk om te zoeken naar mogelijkheden om de efficiëntie te maximaliseren.
In de automobielsector, en met name in de ontwikkeling van motorolie en transmissieolie, is efficiëntie al lang het woord op straat.
Maar hoe zit het met efficiëntie in de wereld van hydraulische vloeistoffen?
Dit is geen traditioneel aandachtspunt als het gaat om de focus op efficiëntie, maar efficiënte hydraulische vloeistoffen zijn iets dat in onze kostenbewuste wereld kan en moet worden overwogen. Met hydraulische vloeistoffen is efficiëntie echter niet zo eenvoudig te bereiken als met meer traditionele vloeistoffen.
Bij motor- en transmissieoliën zijn weerstandsfactoren en wrijvingsvermindering de belangrijkste overwegingen. Door te focussen op viscositeitsreductie en het verlagen van de wrijvingscoëfficiënt, kan een efficiëntieverlaging effectief worden bereikt.
In een hydraulisch systeem zijn er twee concurrerende mechanismen die moeten worden overwogen: ten eerste het traditionele efficiëntiemechanisme, waarbij het doel is om de vloeistof met minimale inspanning door de pomp te laten stromen. Dit staat bekend als mechanische efficiëntie.
Het tweede mechanisme dat moet worden aangepakt, is het daadwerkelijke werk dat de hydraulische vloeistof doet. De vloeistof begint in een opvangbak en wordt vervolgens door het systeem gepompt, waarbij de hydraulische cilinders onder druk worden bediend, alvorens terug te keren naar de opvangbak. Het hydraulische circuit is niet perfect, er zijn stroomverliezen in elk hydraulisch onderdeel en er zal lekkage optreden, waardoor de hoeveelheid werkvloeistof die daadwerkelijk rechtstreeks naar het carter terugkeert, afneemt. Voor elke tien liter vloeistof die aan het begin van het circuit wordt gepompt, komt er misschien maar negen liter terug. Dit staat bekend als Volumetrische efficiëntie en in dit voorbeeld is het systeem slechts 90% efficiënt.
Met beide mechanismen moet rekening worden gehouden en een belangrijk probleem is dat ze tegenstrijdig zijn. Hoe lager de viscositeit van de hydraulische vloeistof, hoe mechanisch efficiënter deze is. Vloeistoffen met een lage viscositeit kunnen echter gemakkelijk uit het systeem lekken, terwijl vloeistoffen met een hoge viscositeit op dit gebied robuuster zijn. Dit wordt het best geïllustreerd in de onderstaande grafiek, Figuur 1, , waar kan worden gezien dat de viscositeit van de vloeistof tegenstrijdig werkt in de twee efficiëntiemechanismen.
Figuur 1 — Relatiegrafiek tussen viscositeit en efficiëntie
De stippellijn die in de grafiek te zien is, is de totale efficiëntie van het systeem. Dit kan worden bepaald aan de hand van het product van de volumetrische efficiëntie en de mechanische efficiëntie
Totale efficiëntie = mechanische efficiëntie * Volumetrische efficiëntie
De witte zone in de grafiek markeert de optimale viscositeit voor de vloeistof om de maximale efficiëntie te geven.
Idealiter zal het maximaliseren van de witte zone een efficiënter systeem opleveren en kunnen eigenaren en operators de kosten van hun activiteiten verlagen . Traditionele hydraulische vloeistoffen zijn monograde formuleringen en hebben een viscositeitsindex, VI, van ongeveer 95.
Het verhogen van de VI van een formulering zal het werkingsbereik van de vloeistof vergroten en uiteindelijk de optimale bedrijfszone in termen van efficiëntie vergroten. Het verhogen van de VI vermindert de viscositeitsverandering over een temperatuurbereik en wordt getoond in de onderstaande grafiek, Figuur 2 .
De rode lijn is een traditionele vloeistof en de groene lijn is een vloeistof met een hogere VI geoptimaliseerde vloeistof. Hoe vlakker de lijn, hoe groter het geoptimaliseerde viscositeitsbereik.
Figuur 2 — Viscositeitsindexgrafiek die een geoptimaliseerde positie van viscositeit tot temperatuur weergeeft
Wanneer dit wordt vertaald naar de oorspronkelijke efficiëntiegrafiek, is het effect dat de volumetrische curve en de mechanische curve dichter bij elkaar komen en uiteindelijk wordt de geoptimaliseerde bedrijfszone nu breder, waardoor de operator meer efficiëntie heeft over een groter temperatuurbereik. Zie figuur 3.
Het creëren van een hydraulische vloeistof met meerdere graden is vrij eenvoudig, maar duurder dan het monograde-equivalent. Door een polymere viscositeitsmodificator te introduceren en uw basisoliemengsel aan te passen, kunt u een multigrade ISO 32/46/68 creëren, afhankelijk van wat nodig is voor de apparatuur.
De kosten van de vloeistof kunnen in het begin hoger zijn, maar er is berekend dat de efficiëntie met maximaal 28% kan worden verbeterd en de bedrijfskosten met maximaal 2,7% kunnen worden verbeterd in mobiele apparatuur en 8,5% in stationaire apparatuur*.
In een tijdperk waar elke cent telt, is de introductie van een hydraulische vloeistof van meerdere graden het overwegen waard, omdat dit de efficiëntie van uw systeem en zou de bedrijfskosten aanzienlijk kunnen verlagen.
Figuur 3 — Optimised Viscosity to Efficiency Relationship Graph
Artikel geschreven door Andrew Gelder, Technical Product & Sales Manager, Lubricants & Energy, IMCD
Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in UKLA's editie van Lube Magazine van januari 2023.
