Hydraulische slangen

Een hydraulische slang is een flexibel onderdeel in hydraulische systemen dat hydraulische vloeistof onder hoge druk tussen componenten transporteert. De slang bestaat uit een meerlaagse constructie met aan beide uiteinden vastgeklemde koppelingen. Dankzij zijn flexibiliteit kan de slang bewegingen en trillingen opvangen en lengteveranderingen tussen starre componenten compenseren, wat hem fundamenteel onderscheidt van leidingen.

Opbouw van een hydraulische slangassemblage

Elke hydraulische slang is ontworpen volgens een meerlaags principe dat bestand is tegen diverse mechanische en chemische belastingen. De structuur is onderverdeeld in drie functionele lagen, die elk een specifieke taak vervullen.

Binnenste laag

De binnenlaag staat in direct contact met de hydraulische vloeistof, meestal minerale olie, maar ook speciale vloeistoffen zoals HFC- of HFD-vloeistoffen. Deze bestaat uit oliebestendige synthetische rubbers zoals NBR (nitrilrubber) of, voor hogere temperatuureisen, FKM (gefluoreerd rubber). De binnenlaag moet chemisch bestand zijn tegen het verpompte medium en tegelijkertijd een glad oppervlak hebben om de stromingsweerstand tot een minimum te beperken.

Versterkingslaag (drukdragende laag)

De versterkingslaag vangt de daadwerkelijke drukbelasting op. Deze bestaat uit staaldraad die als vlechtwerk of als spiraal om de binnenlaag is gewikkeld. Het aantal lagen bepaalt de drukklasse van de hydraulische slang. Tussen de afzonderlijke draadlagen worden rubberen tussenlagen aangebracht om de wrijving tussen de draden te verminderen en ondersteuning tussen de lagen te bieden. Als alternatief worden textiel- of aramidevezels gebruikt voor lagere drukklassen.

Buitenlaag (mantel)

De buitenlaag beschermt de drukdragende onderdelen tegen omgevingsinvloeden zoals ozon, UV-straling, mechanische slijtage en chemicaliën. Deze bestaat uit weerbestendig synthetisch rubber, vaak CR (chloropreenrubber). In bijzonder schurende omgevingen kunnen extra beschermingsslangen of spiraalvormige beschermingsveren over de slang worden aangebracht.

Uitvoeringen en normen

Hydraulische slangen worden ingedeeld op basis van het type versterking en de bijbehorende productnormen. Deze normen definiëren de eisen voor drukwaarden, temperatuurbereiken en pulstests.

Met staaldraad gevlochten slangen volgens DIN EN 853

Slangen met één of twee lagen gevlochten staaldraad vallen onder DIN EN 853. De typen 1SN en 2SN zijn geschikt voor drukwaarden tot ongeveer 225 bar, afhankelijk van het nominale diameterbereik. Ze worden gekenmerkt door een goede flexibiliteit en worden gebruikt in toepassingen met matige werkdrukken, zoals in landbouwmachines of in retourleidingen van industriële installaties.

Spiraalgewikkelde staaldraad-slangen volgens DIN EN 856

Voor hoge werkdrukken tot 420 bar en hoger worden slangen met vier of zes spiraalgewonden staaldraadlagen gebruikt, zoals gespecificeerd in DIN EN 856. De types 4SP, 4SH en 6SP zijn ontworpen voor systemen die onderhevig zijn aan hoge drukpulsen, zoals die in persen, spuitgietmachines en bouwmachines. De spiraalconstructie biedt een hogere drukbestendigheid dan gevlochten slangen, maar gaat gepaard met een grotere minimale buigradius en lagere flexibiliteit.

Compacte slangen volgens DIN EN 857

DIN EN 857 specificeert slangen met zeer flexibele draadvlechten (types 1SC en 2SC). Ze bereiken drukwaarden tot 400 bar met behoud van een compact ontwerp en een kleine buigradius. Deze eigenschap maakt ze bijzonder aantrekkelijk voor mobiele hydraulische toepassingen waar krappe inbouwruimtes en frequente zwenkbewegingen vereist zijn.

Prestatieclassificatie volgens ISO 18752

ISO 18752 classificeert hydraulische slangen op basis van prestatieklassen (klasse A tot en met D) in plaats van op basis van ontwerp. Deze prestatiegerichte benadering houdt rekening met druk, pulsatie en temperatuur binnen één enkel classificatiesysteem en vervangt in toenemende mate de op ontwerp gebaseerde classificatie. Ontwerpingenieurs kiezen de juiste klasse op basis van de daadwerkelijke bedrijfsomstandigheden, niet op basis van de draadopbouw.

Hydraulische slangassemblages versus leidingen

In de praktijk vullen slangleidingen en buisleidingen elkaar aan binnen een hydraulisch systeem. De keuze hangt af van de eisen op het gebied van flexibiliteit, duurzaamheid en drukstabiliteit.

Leidingen worden doorgaans gebruikt voor hoofddruk- en retourleidingen in stationaire systemen waar geen relatieve beweging tussen de aansluitpunten plaatsvindt. Hydraulische slangleidingen verbinden daarentegen bewegende componenten zoals cilinders, zwenkactuatoren of gieken die op machines kunnen zwenken. In veel systemen vormen beide soorten leidingen één geïntegreerd systeem.

Montage en koppelingen

De term ‘assemblage’ beschrijft het proces waarbij uit de afzonderlijke componenten – slang en koppelingen – een gebruiksklare hydraulische slangassemblage wordt vervaardigd. De slang wordt op de gewenste lengte gesneden en de koppelingen worden aan beide uiteinden gekrompen.

Krimpen als verbindingsproces

Correct krimpen is de meest cruciale stap bij de assemblage. Tijdens dit proces wordt de koppeling met behulp van een hydraulische pers vervormd, zodat deze een stevige, lekvrije verbinding met de slang vormt. De krimpdruk, de krimpdiepte en de keuze van het gereedschap moeten strikt voldoen aan de specificaties van de fabrikant van de koppelingen. Onjuist krimpen kan leiden tot lekkages of tot het losraken van de koppeling onder druk.

Koppelingen selecteren

Koppelingen moeten compatibel zijn met de slang en het type aansluiting. De drukclassificatie van de koppeling moet ten minste gelijk zijn aan die van de slang. De toelaatbare werkdruk van de voltooide hydraulische slangassemblage wordt bepaald door het zwakste onderdeel – dat wil zeggen door de lagere nominale druk van de slang of de koppeling. Dit is uitdrukkelijk vastgelegd in DGUV-regel 113-020.

Minimale buigradius en installatie

De minimale buigradius is een van de belangrijkste ontwerpparameters voor een hydraulische slangassemblage. Als deze radius niet wordt aangehouden, wordt de binnenste laag aan de buitenzijde van de bocht overgerekt, terwijl de drukdragende lagen aan de binnenzijde worden samengedrukt. Dit leidt tot scheuren in de kern, verminderde drukbestendigheid en voortijdig falen.

De minimale buigradius is afhankelijk van het slangtype en het nominale diameterbereik. Spiraalslangen hebben grotere minimale buigradii dan gevlochten slangen met dezelfde nominale diameter. Bij de installatie van de slang geldt het volgende: de werkelijke buigradius moet de minimumwaarde aanzienlijk overschrijden om een veiligheidsmarge te behouden. Bovendien mag er geen trekspanning op het verbindingsgebied tussen de slang en de koppeling worden uitgeoefend.

Oorzaken van defecten en onderhoud

Hydraulische slangleidingen zijn onderhevig aan natuurlijke veroudering, aangezien de eigenschappen van de elastomeren in de loop van de tijd veranderen. Ook externe factoren versnellen de slijtage. De meest voorkomende oorzaken van defecten kunnen in verschillende categorieën worden onderverdeeld.

Mechanische oorzaken

Externe slijtage door contact met aangrenzende onderdelen of andere slangen is een van de meest voorkomende oorzaken van defecten. Het niet aanhouden van de minimale buigradius en knikken leiden eveneens tot voortijdige defecten. Trekspanningen bij de aansluiting op de koppeling verzwakken de gekrimpte verbinding.

Thermische oorzaken

Bedrijfstemperaturen boven de toegestane limiet versnellen de veroudering van het elastomeer aanzienlijk. Zelfs een overschrijding van de limiet voor de continue bedrijfstemperatuur met slechts enkele graden kan de levensduur aanzienlijk verkorten. Omgekeerd zorgen koude temperaturen ervoor dat het rubber broos wordt.

Chemische oorzaken

Een ongeschikte hydraulische vloeistof kan de binnenste laag aantasten, waardoor deze opzwelt of krimpt en daardoor zijn druksterkte verliest. Agressieve stoffen uit de omgeving, zoals oliën, oplosmiddelen of zuren, kunnen ook de buitenste laag beschadigen.

Veroudering

Zelfs onder optimale bedrijfsomstandigheden verouderen elastomeren. Ozon en UV-straling tasten de buitenste laag aan, zelfs wanneer de hydraulische slang niet in gebruik is. Om deze reden specificeren fabrikanten een maximale opslagduur die bij ingebruikname niet mag worden overschreden.

Inspectie-eisen volgens DGUV-voorschrift 113-020

DGUV-voorschrift 113-020 regelt het veilige gebruik van hydraulische slangen en hydraulische vloeistoffen in Duitsland. Het vervangt de vroegere BGR 237 en BGR 137 en is gebaseerd op de Verordening inzake veiligheid op het werk (BetrSichV).

Risicobeoordeling

Exploitanten moeten een risicobeoordeling uitvoeren waarin rekening wordt gehouden met alle belastingen op de hydraulische slangassemblage: werkdruk, debiet, vloeistof, temperatuur, omgevingsinvloeden en dynamische belastingen. De keuze van het juiste slangtype en de juiste drukklasse is gebaseerd op deze beoordeling.

Regelmatige inspecties

DGUV-regel 113-020 schrijft regelmatige visuele en functionele inspecties voor. Zichtbare schade zoals scheuren, uitstulpingen, slijtage of lekken bij de koppelingen vereist onmiddellijke vervanging. De inspectie-intervallen worden bepaald door de risicobeoordeling. Als algemene richtlijn geldt dat er om de zes tot twaalf maanden een visuele inspectie moet worden uitgevoerd; voor bijzonder kritische toepassingen zijn frequentere inspecties vereist.

Vervangingsintervallen

De regelgeving beveelt aan om hydraulische slangen uiterlijk na zes jaar te vervangen, tenzij eerdere schade een eerdere vervanging noodzakelijk maakt. De productiedatum staat op de slang gedrukt en moet bij de inbedrijfstelling in aanmerking worden genomen. Slangen die op het moment van installatie al ouder zijn dan vier jaar, mogen niet meer worden gebruikt.

Conclusie

Hydraulische slangen zijn een onmisbaar onderdeel van elk hydraulisch systeem en vangen bewegingen en trillingen tussen componenten op. Hun betrouwbare werking hangt af van een juiste keuze op basis van drukklasse en normen, vakkundige montage, het naleven van de minimale buigradius en regelmatige inspectie. Het naleven van deze principes minimaliseert het risico op storingen en zorgt voor een veilige en efficiënte werking van het systeem.