Auf dem Markt gibt es im Segment der Holzspalter beinahe ausschließlich hydraulisch betriebene Geräte – manuelle Holzspalter durch Bein- oder Armkraft bilden die Ausnahme. Die Hydraulik ermöglicht sehr hohe Spaltkräfte, ist robust, für die Langlebigkeit konstruiert und fast überall einsetzbar.
So gut hydraulische Holzspalter, sei es mit Elektro- oder Verbrennungsmotor, auch funktionieren: der ökologische Knackpunkt ist das dafür benötigte Hydrauliköl. Obwohl die Wasserhydraulik ihren Ursprung im 19. Jahrhundert hat, ist sie bei Holzspaltern nur äußerst selten vorzufinden, obwohl diese eine echte umweltfreundliche Alternative sind.
Mit simplem Wasser lassen sich ebenfalls hohe Kräfte übertragen und so ganze Hydrauliksysteme konstruieren. Wieso aber gibt es dann nur so wenige mit Wasser betriebene hydraulische Holzspalter? Diese Frage möchte ich aufgreifen und im Zuge dieses Beitrags beantworten.
Allgemeines zur Wasserhydraulik
Was viele nicht wissen: Die ersten hydraulischen Vorrichtungen wurden ausschließlich unter Verwendung von Wasser betrieben, da eine leistungsfähige Ölhydraulik in früheren Zeiten nicht umsetzbar war.
Grund dafür war die Tatsache, dass Wasser stets leichter zugänglich und in der Regel günstiger war als Öl.
Bereits im beginnenden 19. Jahrhundert stellte man Schmiedepressen mit wasserhydraulischem Antrieb her, zum Beispiel für die Herstellung von Waffen, von Haushaltsgütern und vieler weiterer Produkte.
Aus dieser frühzeitlichen Bauweise entwickelte sich die heute bekannte Ölhydraulik. Zahlreiche Bauteile wurden dabei von der Wasserhydraulik entscheidend beeinflusst, so zum Beispiel die 2/2-Wegeventile, Nachsaug- und Füllventile.
Exkurs: Wegeventile dienen dazu, den Durchfluss zu sperren, zu öffnen und/oder die Flussrichtung zu ändern.
Nachsaugventile verwendet man zur Vermeidung sogenannter Kavitationsschäden (=Hohlraumbildung).
Füllventile, auch Schwimmerventile genannt, finden in Behältern und Gefäßen Verwendung und sirgen dafür, dass ein bestimmter Füllstand gehalten wird – das gängigste Beispiel ist das Füllventil im Spülkasten.
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Ein Holzspalter mit Klarwasserhydraulik im Einsatz
Wasser- und Klarwasserhydraulik
Der Begriff „Wasserhydraulik“ legt nahe, dass die Hydraulik mit gewöhnlichem Wasser betrieben wird. Das ist allerdings falsch!
Spricht man von der Wasserhydraulik, ist darunter die Verwendung einer emulsionierten Hydraulikflüssigkeit zu verstehen. Das ist eine Mixtur aus Wasser und mehr oder weniger giftigen Ölen.
Von der Klarwasserhydraulik spricht man ausschließlich dann, wenn reines Wasser (daher auch die Bezeichnung Reinwasserhydraulik) ohne Zusätze als Hydraulikflüssigkeit dient.
Vorteile von klarwasserhydraulischen Holzspaltern
Nachfolgend möchte ich auf die Vorteile der Klarwasserhydraulik per se und im Zusammenhang mit Holzspaltern eingehen.
Die Hauptvorteile von Wasser liegen auf der Hand: im Gegensatz zu Öl, ist Wasser nicht brennbar und absolut umweltfreundlich. Diese Eigenschaften machen die Wasserhydraulik ideal für Anwendungen, bei denen Brandschutz und Umweltschutz einen wichtigen Stellenwert einnehmen.
Bei Holzspaltern ist hier an die Verwendung im Freien – zum Beispiel im Wald oder im Garten – zu denken.
Auslaufendes Öl kann zu schweren Umweltschäden führen.
Doch es gibt noch weitere Eigenschaften, die Wasser deutliche Vorteile gegenüber Öl als Hydraulikmedium verleihen:
- Wasser hat eine niedrigere Viskosität als Öl.
Daher hat Wasser einen wesentlich geringeren Druckabfall, wenn eine der beiden Flüssigkeiten bei gleicher Durchflussmenge durch eine gleich große Düse fließt.
Dies bedeutet, dass Wasser – bei sonst gleichen Faktoren – die Leistung effizienter übertragen kann als Öl.
Im Umkehrschluss bedeutet das: Wasser kann die gleiche Leistung wie Öl übertragen, jedoch auf kleinerem Raum. Somit kann der Holspalter insgesamt kompakter konstruiert werden. - Wasser überträgt Wärme wirksamer als Öl.
Das bedeutet, dass ein wasserhydraulisches System bei gleicher Leistung weniger Wärme erzeugt wie ein ölbasiertes System. - Wasser weist eine geringere Filmfestigkeit als Öl auf. Daher ist es unwahrscheinlicher, dass Probleme durch beispielsweise Schaumbildung bei der Wasserhydraulik auftreten.
- Ein klarwasserhydraulisches System ist einfacher und somit kostengünstiger realisierbar. Es werden weniger Komponenten benötigt, wodurch der gesamte Holzspalter im Handel preisgünstiger angeboten werden könnte.
Herausforderungen bei Klarwasserhydraulik
Die geringere Viskosität von Wasser stellt eine größere Herausforderung für die Abdichtung dar.
Zwar löst Wasser, das aus einer Stangen- oder Wellendichtung austritt, meist keine so großen Probleme aus wie Ölleckagen.
Ein geringerer volumetrischer Wirkungsgrad resultiert jedoch aus der höheren internen Leckage (=anderes Wort für „Leck“) bei wasserhydraulischen Komponenten, sofern keine Gegenmaßnahmen vorgesehen sind.
Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass Wasser keinen selbstschmierenden Effekt besitzt.
Alle beweglichen Teile in wasserhydraulischen Systemen müssen daher im Allgemeinen sehr hart und mit ultraglatten Oberflächen versehen sein.
Die geringere Filmfestigkeit von Wasser verschärft das Problem, da es keine Schutzschicht auf beweglichen Teilen bilden kann, um abrasiven (=reibend; schleifend) Verschleiß zu verhindern.
Wasser weist zudem einen höheren Dampfdruck als Öl auf. Dies macht Wasser anfälliger für Kavitation (Dampfblasenbildung), wenn es in eine Pumpe gesaugt wird.
Um Kavitation zu verhindern, sollten Saugleitungen zu Wasserhydraulikpumpen immer unter Druck stehen.
Zu guter Letzt müssen klarwasserhydraulische Systeme in einem engeren Temperaturbereich als Öl arbeiten.
Dies liegt daran, dass Wasser bei Temperaturen unter 0°C gefriert.
Für den Winterbetrieb sind daher entsprechende Vorsorgemaßnahmen zu treffen, insbesondere durch die Verwendung von Frostschutzmitteln.
Fazit
Auch wenn sie noch als Nischenprodukte gelten: Klarwasserhydraulische Holzspalter haben handfeste Vorteile gegenüber den üblichen ölhydraulischen Systemen.
Sie sind einfacher aufgebaut, dadurch kostengünstiger und durch fehlende schädliche Stoffe umweltfreundlich.
Ich gehe somit davon aus, dass Holzspalter mit (Klar-)Wasserhydraulik in Zukunft deutlich größere Marktanteile gewinnen werden als sie es bislang tun..
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1 Kommentar zu „Die Vorteile der Wasserhydraulik bei Holzspaltern“
Vielen Dank für den Artikel! Ich wusste nicht, dass man auch Klarwasser für Hydraulikmotoren anwenden kann. Daher ist es interessant zu lesen, was für Vorteile dies mit sich bringt. Ich denke, ich werde mich wohl ein wenig mehr in dieses Thema einlesen müssen.