Kühlsysteme für Hochdruckpumpen im Vergleich

Als Kühlsystem bietet das Unternehmen mehrere Alternativen an: Wasserkühlung, Luftkühlung oder ein Kombination aus beidem. Welche dieser Alternativen dabei die beste ist, hängt von unterschiedlichen Faktoren ab und muss im Einzelfall entschieden werden.

Funktionsprinzip der unterschiedlichen Systeme

Bei der Wasserkühlung wird das Kühlwasser durch einen Anschluss an der Rückwand der Maschine zugeführt. Der Kühlwasserfluss im Wärmetauscher wird durch ein Magnetventil in der Auslassleitung gesteuert. Eine Umwälzpumpe saugt Öl aus dem Tank und leitet es an den Wärmetauscher weiter. Dieser ist plattenförmig aufgebaut und ermöglicht das Nebeneinanderfließen von Kühlwasser und Öl durch verschiedene Platten. Das gekühlte Öl durchläuft dann ein Filterelement und kehrt zum Tank zurück. Das Kühlwasser wird entweder abgeleitet oder fließt zu einem Wasserkühler.

Bei der Luftkühlung saugt die Umwälzpumpe Öl aus dem Tank und leitet es an einen externen Wärmetauscher weiter. Ein am Tank angebrachter Temperaturschalter überwacht die Öltemperatur und regelt den Luftdurchfluss zum Wärmetauscher. Dazu wird ein Signal an die Bedienkonsole gesendet, die den Lüfter daraufhin mit Strom versorgt. Bei beiden Systemen kann die Öltemperatur mithilfe einer Messuhr für die Anzeige von Ölstand und Temperatur an der Seite des Tanks optisch überwacht werden.

Wenn es nun um die Frage geht, welches der beiden alternativen Kühlsysteme für die jeweilige Anwendung passend ist, müssen sowohl Umwelteinflüsse als auch die Gegebenheiten der Installation in Betracht gezogen werden. Grundsätzlich gilt für KMT-Pumpen die Aussage, dass die Luftkühlung nur bis zu einer Außentemperatur von ca. 30°C zuverlässig arbeitet: Zum effektiven Betrieb eines solchen Systems ist eine Temperaturdifferenz zwischen Umgebungsluft und Hydrauliköl von mindestens 10°C notwendig. Steigt das Thermometer über diesen Wert, nimmt die Kühlleistung des Luftkühlungssystems rapide ab. Zwar läuft die Pumpe auch bei höheren Temperaturen weiter – eine automatische Abschaltung erfolgt erst, wenn das Öl 62°C erreicht – doch wenn die empfohlene Höchsttemperatur überschritten wird, kann sich das negativ auf die Standzeiten der Hochdruckdichtungen im Druckübersetzer auswirken.

Vorzüge der Luftkühlung

Auf der anderen Seite hat die Luftkühlung aber auch Ihre Vorteile. Zwar ist die Wasserkühlung als Standardoption bei KMT Streamline-Pumpen in der Anschaffung etwas günstiger, jedoch relativiert sich dieser leichte Preisvorteil schnell wieder: Wird die Wasserkühlung ohne zusätzliches Kühlaggregat für das Kühlwasser verwendet und demzufolge das Wasser nach dem Kühlungsvorgang direkt abgeleitet, fallen hier zusätzliche Betriebskosten an. Eine 50-PS-Pumpe beispielsweise erreicht dabei schnell einen Kühlwasserverbrauch von 10 l/min. Je nach Wasserpreis und Laufzeiten der Pumpe fallen hier mehr oder weniger hohe Kosten an, die bei Einsatz einer Luftkühlung vermieden werden können. Soll das Wasser wiederverwendet werden, um diese Kosten zu sparen, muss der Maschinenbetreiber ein externes Kühlaggregat anschließen; so kann das Wasser vor der erneuten Einleitung in den Kühlkreislauf wieder heruntergekühlt werden. Die Kosten für ein solches Aggregat können sich dann durchaus auf das dreifache der Mehrkosten für die Luftkühlung belaufen. Somit stellt letztere bei den Gesamtkosten die günstigere Alternative dar.

Auch was die Installation betrifft, kann die Luftkühlung überzeugen. In dieser Variante erhält der Käufer ein sofort einsatzfertiges System. Bei der Wasserkühlung muss entweder noch das bereits erwähnte zusätzliche Kühlaggregat installiert oder die Ableitung des verbrauchten Kühlwassers eingerichtet werden. Gerade für kleinere Betriebe, die keine Möglichkeit haben auf eine eventuell schon vorhandene Kühlanlage zurückzugreifen, ist dies ein Vorteil. Zudem kann in kleineren Gebäuden die Abluft des Luftkühlers zum Heizen verwendet werden.

Vorzüge der Wasserkühlung

Eine Wasserkühlung kann sich in dem Moment rechnen, wenn günstiges Wasser vorhanden ist. Das können z.B. ein Fluss oder andere natürliche Gewässer in der Nähe des Installationsstandortes sein. Doch auch in diesem Fall kommt man nicht ganz um zusätzliche Kosten herum: Bei der Einspeisung aus stehenden oder fließenden Gewässern ist zumeist eine Pumpe notwendig, um den Eingangswasserdruck von mindestens 2,5 bar zu erreichen.

Unerlässlich hingegen ist die Wasserkühlung in Gegenden, in denen regelmäßig und dauerhaft Außentemperaturen von 30°C und mehr erreicht werden. Hier gelangt die Luftkühlung naturgemäß an ihre Grenzen. Ähnliches gilt für große Verbundanlagen, die aus 4 bis 5 oder mehr Pumpen bestehen. Werden in solchen Fällen Luftkühlungssysteme eingesetzt kommt es je nach Räumlichkeit zu mehr oder weniger starken Luftverwirbelungen, die die Effektivität der Kühlsysteme einschränken. Zudem produziert die große Anzahl an Systemen viel Abluft. Diese heizt die Umgebung um die Maschinen derart auf, dass ein Herunterkühlen nur durch Luft nicht mehr möglich ist.

Welches System ist das passende?

So lässt sich sagen, dass die Luftkühlung was Anschaffungs- und Betriebskosten angeht gegenüber der Wasserkühlung zumeist die günstigere Alternative ist, sich jedoch nicht unter allen Bedingungen einsetzen lässt. Für hohe Außentemperaturen und große Anlagen bietet sich daher eher die Wasserkühlung an. Die größte Flexibilität jedoch bietet ein Kombisystem wie es von KMT für seine Hochdruckpumpen angeboten wird. Besonders in Gegenden, in denen die Außentemperatur zwar zeitweise über 30°C steigt, aber nicht dauerhaft so hoch ist, lässt sich somit die günstige Luftkühlung mit der zuverlässigeren Wasserkühlung kombinieren. Dabei wird hauptsächlich mit Luft gekühlt und bei Bedarf die Wasserkühlung zugeschaltet.