Förderhöhe

Die Förderhöhe beschreibt, wie weit ein Fluid gegen Schwerkraft und Strömungswiderstände transportiert werden kann. In der Abbruch- und Schneidtechnik beeinflusst sie, ob Hydraulikaggregate Werkzeuge zuverlässig versorgen – vom Einsatz mit Betonzangen auf höheren Etagen bis zu Stein- und Betonspaltgeräten in Schächten, Stollen oder Hanglagen. Wer Förderhöhe versteht, plant Leitungen, Aggregate und Werkzeuge so, dass Leistung, Reaktionsgeschwindigkeit und Sicherheit auf der Baustelle stimmen.

Definition: Was versteht man unter Förderhöhe

Unter Förderhöhe versteht man die dem Medium (z. B. Hydrauliköl) zugeführte spezifische Energie, ausgedrückt als äquivalente Höhe in Metern. Sie setzt sich aus der geodätischen Höhendifferenz (statische Komponente), den Druckverlusten durch Reibung und Armaturen sowie gegebenenfalls einer Geschwindigkeitskomponente zusammen. In der Praxis spricht man oft von der manometrischen Förderhöhe, also der Summe aus zu überwindender Höhendifferenz und Verlusthöhen im System. Je größer die Förderhöhe, desto höher müssen Druck und/oder Volumenstrom des Aggregats ausgelegt werden, damit Werkzeuge wie Betonzangen, Steinspaltzylinder oder Kombischeren zuverlässig arbeiten.

Physikalische Grundlagen und Einheiten

Förderhöhe H, Druckdifferenz Δp und Dichte ρ eines Mediums stehen in enger Beziehung: Je höher die Dichte, desto geringer ist die Höhenwirkung eines gegebenen Drucks. Richtwerte helfen bei der Einordnung: 1 bar entspricht näherungsweise 10 m Wassersäule, bei Hydrauliköl (typisch geringere Dichte als Wasser) eher etwa 12 m. Umgekehrt bedeutet ein Höhenunterschied von 25 m bei Hydrauliköl einen zusätzlichen Druckbedarf von rund 2 bar für die statische Komponente. Hinzu kommen Reibungsverluste in Vor- und Rücklauf, Fittings, Kupplungen und Ventilen, die mit der Strömungsgeschwindigkeit (Volumenstrom und Schlauchinnendurchmesser) stark ansteigen.

Bedeutung der Förderhöhe in Hydraulik und Abbruchtechnik

In geschlossenen Hydrauliksystemen von Abbruchwerkzeugen bestimmt die Förderhöhe, ob der am Werkzeug benötigte Differenzdruck anliegt. Bei vertikalen Leitungen zu höher gelegenen Arbeitsplätzen (z. B. Entkernung und Schneiden in Hochhäusern) muss das Hydraulikaggregat zusätzlich zur Werkzeuglast die geodätische Höhe überwinden. Bei tiefer gelegenen Einsatzorten (z. B. Felsabbruch im Tunnel) wirken die statischen Anteile teilweise unterstützend, doch dominieren häufig Leitungslängen und Reibungsverluste. Für Werkzeuge mit hohem Betriebsdruckbedarf wie Betonzangen oder Stein- und Betonspaltgeräte ist eine präzise Betrachtung der Förderhöhe entscheidend, um Leistungseinbußen, Erwärmung oder verzögerte Ansprechzeiten zu vermeiden.

Hydraulikaggregate und Förderhöhe

Hydraulikaggregate für passende Förderhöhen liefern Volumenstrom bei eingestelltem Druck. Die Förderhöhe bestimmt den Arbeitspunkt auf der Pumpenkennlinie: Steigt die geforderte Höhe (inkl. Verluste), sinkt bei gleicher Antriebsleistung der verfügbare Volumenstrom am Werkzeug. Druckbegrenzungsventile müssen so eingestellt sein, dass neben der Förderhöhe auch der Werkzeugbedarf abgedeckt wird, ohne das System unnötig zu belasten. Eine kluge Aufstellung – möglichst auf gleicher Höhe wie das Werkzeug – reduziert die statische Komponente und verbessert die Dynamik.

Leitungsführung auf der Baustelle

Lange Schlauchpakete, enge Biegeradien und viele Kupplungen erhöhen die Verlusthöhe. Größere Nennweiten verringern die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Reibung. Auf Baustellen mit wechselnden Niveaus, etwa beim Spezialrückbau, empfiehlt sich eine Leitungsführung mit wenigen Richtungsänderungen, kurzen freihängenden Strecken und einer auf den Volumenstrom ausgelegten Schlauchdimension. Das ist insbesondere relevant für Werkzeuge mit pulsierendem Bedarf wie Multi Cutters, Stahlscheren oder Tankschneider.

Einflussfaktoren: Medium, Temperatur, Schlauchsystem

• Medium und Dichte: Hydrauliköl besitzt eine geringere Dichte als Wasser. Damit ändert sich die Umrechnung zwischen Druck und Höhe. Das wirkt sich direkt auf die geodätische Komponente aus.
• Viskosität und Temperatur: Erwärmtes Öl ist dünnflüssiger; Reibungsverluste können sinken, zugleich steigt die Leckage, was die effektive Leistung reduziert. Kaltviskoses Öl erhöht Reibungsverluste und Anlaufdrücke.
• Schlauchlänge und Nennweite: Lange, dünne Leitungen bewirken hohe Druckverluste. Größere Nennweiten senken die Geschwindigkeit und damit die Verlusthöhe.
• Armaturen und Kupplungen: Jeder Übergang, jedes Ventil und jede Schnellkupplung addiert Einzelverluste. Hochwertige, strömungsgünstige Armaturen reduzieren die Gesamtverlusthöhe.
• Höhendifferenz: Auf- oder absteigende Leitungen erzeugen statische Anteile. Beim Betreiben von Betonzangen auf hohen Etagen ist die zusätzliche Druckanforderung zu berücksichtigen.
• Rücklauf und Filter: Auch der Rücklauf verursacht Verluste – verstopfte oder zu fein gewählte Filter erhöhen die Gesamtförderhöhe.
• Pulsation und Dynamik: Scheren und Zangen erzeugen wechselnde Bedarfsspitzen. Dämpfer und ausreichend dimensionierte Leitungen stabilisieren den Betriebspunkt.

Förderhöhe im Zusammenspiel mit Hydraulikaggregaten und Leitungen

Für die Auslegung gilt: Erst den Höhenunterschied bestimmen, dann Leitungsführung und Nennweiten festlegen und schließlich das Hydraulikaggregat hinsichtlich Druck und Volumenstrom auswählen. Bei Werkzeugen mit hohen Lastspitzen, z. B. Stein- und Betonspaltgeräte, ist ein ausreichendes Druckreservoir sinnvoll, um die Summe aus geodätischer Höhe und Reibungsverlusten sicher zu überwinden. Bei Betonzangen wirkt sich die Förderhöhe spürbar auf die Schließgeschwindigkeit und die Haltekraft aus, insbesondere bei langen Schlauchführungen auf höheren Etagen.

Berechnung und Umrechnung von Druck, Förderhöhe und Volumenstrom

Praktische Näherungen erleichtern die Planung: Je 10 m Höhenunterschied sind bei Wasser etwa 1 bar zusätzlich aufzubringen; bei Hydrauliköl näherungsweise rund 0,8–0,9 bar pro 10 m (abhängig von der tatsächlichen Dichte). Reibungsverluste hängen stark von Volumenstrom und Schlauchinnendurchmesser ab: Eine Verdopplung der Geschwindigkeit vervielfacht die Verluste, weshalb größere Nennweiten bei langen Strecken oft effizienter sind. Für die Dimensionierung werden die Komponenten addiert: geodätische Höhe plus Leitungsverluste im Vor- und Rücklauf plus Armaturenverluste. Das Resultat gibt die erforderliche Druckreserve an, damit am Werkzeug der notwendige Betriebsdruck anliegt. Konkrete Auslegungen sollten stets mit belastbaren Daten zu Dichte, Viskosität, Schlauchkennwerten und Werkzeugbedarf erfolgen.

Praxisbeispiele aus Betonabbruch, Entkernung und Fels

Beispiel 1: Betonzange im Hochhaus

Das Hydraulikaggregat steht ebenerdig, die Betonzange arbeitet im 8. Obergeschoss (ca. 24 m Differenz). Allein die statische Komponente erfordert etwa 2 bar zusätzlich (bei Öl). Mit 40 m Schlauchpaket und mehreren Kupplungen entstehen weitere Verluste. Maßnahmen: Aggregat eine Ebene höher positionieren, größere Schlauch-Nennweite wählen, Kupplungen reduzieren, Druckbegrenzung so einstellen, dass am Werkzeug der benötigte Betriebsdruck zuzüglich Reserven anliegt. Ergebnis: Konstante Schnittkraft und bessere Taktzeiten.

Beispiel 2: Stein- und Betonspaltgerät im Tunnel

Werkzeug liegt topografisch tiefer als das Aggregat, die statische Komponente wirkt positiv. Die Leitungswege sind jedoch 70–100 m lang. Entscheidend sind daher geringe Reibungsverluste: groß dimensionierte Leitungen, strömungsgünstige Armaturen und eine saubere Verlegung ohne enge Bögen. So wird die benötigte Druckspitze für den Spaltvorgang zuverlässig bereitgestellt.

Beispiel 3: Rückbau in Tankanlage mit Tankschneider

Bei Sondereinsätzen in Behältern oder auf Plattformen variieren Höhenlagen. Temperaturbedingungen beeinflussen die Ölviskosität. Eine abgestimmte Kombination aus Aggregatleistung, Schlauchdimension und Filterzustand sichert konstante Schnittqualität und verhindert übermäßige Erwärmung durch unnötige Verlusthöhen.

Planung und Auslegung: Schritt für Schritt

1. Höhendifferenz zwischen Aggregat und Werkzeug erfassen (Auf- und Abstiege berücksichtigen).
2. Volumenstrom- und Druckbedarf des Werkzeugs bestimmen (inklusive Reserven für Spitzenlasten).
3. Leitungswege planen: möglichst kurze, direkte Führung mit großen Nennweiten und wenigen Kupplungen.
4. Druckverluste abschätzen: Vorlauf, Rücklauf, Armaturen, Filter und Ventile einbeziehen.
5. Hydraulikaggregat auswählen und einstellen: Druckbegrenzung, Kühlung, Filtration und Leistung beachten.
6. Im Betrieb überwachen: Öltemperatur, Reaktionszeiten, Geräusche und Druckanzeigen nutzen, um Förderhöhen-bedingte Verluste zu erkennen.

Typische Fehler und wie man sie vermeidet

• Unterschätzung der Reibungsverluste bei langen oder engen Leitungen – durch größere Nennweiten und weniger Kupplungen vermeiden.
• Ungünstige Aufstellung des Aggregats unterhalb oder weit entfernt vom Einsatzort – nach Möglichkeit auf Niveau des Werkzeugs positionieren.
• Zu niedrig eingestellter Systemdruck ohne Reserve – Druckbegrenzungsventil praxisgerecht anpassen.
• Vernachlässigte Rücklaufverluste – Rücklaufleitung und Filterdimension prüfen.
• Mangelhafte Temperaturführung – Überhitzung erhöht Verluste und reduziert Leistung; Kühlung und Ölqualität beachten.

Sicherheit, Umwelt und rechtliche Hinweise

Arbeiten unter hydraulischem Druck erfordern umsichtiges Vorgehen. Einstellungen am Aggregat sowie Änderungen an Leitungen und Kupplungen sind nur durch fachkundige Personen vorzunehmen. Betriebsanleitungen der Werkzeuge der Darda GmbH und der Hydraulikaggregate sind maßgeblich zu beachten. Anforderungen aus Arbeitsschutz, Umweltschutz und Baustellenordnung können je nach Einsatzort variieren; eine sorgfältige, objektspezifische Planung ist unerlässlich.