Hydraulik Radialkolbenpumpen passen ins Konzept von modernen Maschinenantrieben

In anspruchsvollen hydraulischen Anwendungen, zum Beispiel dem Press-, Druckguss- und Spritzgießverfahren, sind lange Maschinenstandzeiten, hohe Energiewirkungsgrade und Zuverlässigkeit

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In anspruchsvollen hydraulischen Anwendungen, zum Beispiel dem Press-, Druckguss- und Spritzgießverfahren, sind lange Maschinenstandzeiten, hohe Energiewirkungsgrade und Zuverlässigkeit sehr wichtig. Für viele Maschinen, die teilweise mit hohen Drücken arbeiten, sind optimale Kenngrößen wie hoher Ausstoß, hohe Wiederholgenauigkeit und geringer Energieverbrauch deshalb wünschenswert.

Als Komponente für den hydraulischen Antrieb in solchen Systemen empfiehlt sich die Radialkolbenpumpe. Sie ist für den Hochdruckbereich ausgelegt. So arbeiten Pressen, Druckgussanlagen, Spritzgießmaschinen, aber auch die Spannhydraulik bei Werkzeugmaschinen mit Drücken bis zu 700 bar.

Nur Radialkolbenpumpen, die in der Regel eine ungerade Anzahl an Pumpenelementen haben, können bei so hohen Drücken zufriedenstellend arbeiten. Der Grund für die ungerade Anzahl an Pumpenelementen beziehungsweise Kolben ist: Die Überlagerung der Volumenströme der einzelnen Pumpenelemente würde bei gerader Anzahl eine hohe Volumenstrompulsation ergeben.

Energieverbrauch beeinflusst Auswahl

In den vergangenen Jahren ist der Energiebedarf von Maschinen immer mehr zu einem wichtigen Entscheidungskriterium geworden. Grund dafür sind die gestiegenen Energiekosten in bestimmten Regionen, zum Beispiel den USA, und die Energieknappheit in Teilen Asiens. Beides beeinflusst die Auswahl des geeigneten Antriebs beträchtlich.

Für ein Energie sparendes Maschinensystem werden nicht nur Komponenten mit hohem Wirkungsgrad, wie die Radialkolbenpumpe, benötigt, auch das Maschinenkonzept und die Infrastruktur der Maschine müssen stimmen. Aus diesem Grund unterstützt der Antriebsspezialist Moog beim Systemdesign Maschinenbauer mit Know-how und Erfahrung, um ein Optimum bei der Maschinenleistung zu erzielen.

So hat Moog bei der Entwicklung der neuen Radialkolbenpumpe (RKP-II) eng mit den Anwendern zusammengearbeitet. Auf Basis von Kundenwünschen wurde die Pumpe so modifiziert, dass Maschinenbauer die Anforderungen nach langlebigen und geräuscharmen Maschinen für Anwendungen wie das Spritzgießen, das Testen auf Prüfständen und das Wasserschneiden noch besser erfüllen können (Bild 1).

Eine veränderte Konstruktion sorgt bei der neuen Baureihe nicht nur für eine deutliche Geräuschreduzierung, sondern auch für eine wesentlich verlängerte Lebensdauer (Bild 2). Die Pumpe RKP-II eignet sich für sämtliche geräuschsensiblen Anwendungen. Mit einem Proportionalventil mit digitaler On-board-Elektronik bietet die digitale Version der RKP-II (RKP-D) zusätzlich zur Volumenstrom- und Druckregelung weitere Funktionalitäten wie Leistungsbegrenzung sowie Prozessoptimierung durch umschaltbare Druckregelparametersätze. Erhöhte Flexibilität bietet die Zulassung für eine Vielzahl von Betriebsmedien.

Schallleistung mehr als halbiert

Anstelle eines runden Hubrings hat die Pumpe RKP-II einen gleitenden, abgeflachten Hubring, der an seiner Außenseite über eine nahezu rechteckige Gleitfläche verfügt, auf der sich der Ring im Gehäuse abstützt (Tabelle). Dadurch reduziert sich der Verschleiß des gesamten Stellsystems. Nicht nur die Lebensdauer der Pumpe wird so erhöht, sondern auch die der gesamten Maschine. Die Maschine arbeitet mit verbesserter Standfestigkeit zuverlässig in rauen Umgebungen, zum Beispiel in Brandrisikobereichen, und auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen, etwa bei äußerst niedrigen Betriebsdrücken.

Durch unterschiedliche Maßnahmen wurde sowohl das Primär- als auch das Sekundärgeräusch der Vorgängerversion RKP deutlich reduziert. So ließ sich an bestimmten Betriebspunkten der Schallleistungspegel bis zu 4 dB(A) reduzieren (Bild 2). Das bedeutet: Die Schallleistung wurde mehr als halbiert.

Bei einigen Baugrößen hat man die Kolbenanzahl von sieben auf neun erhöht. Dadurch verkleinert sich der Kolbendurchmesser und der Körperschall reduziert sich. Die Erhöhung der Kolbenanzahl trägt darüber hinaus dazu bei, dass die kinematische Ungleichförmigkeit, sowohl auf der Hochdruckseite als auch auf der Niederdruckseite, minimiert wird. Aufgrund der sich daraus ergebenden Volumenverkleinerung des Kolbenraums verringert sich die kompressionsbedingte Pulsation, was wiederum zur Reduzierung des Flüssigkeitsschalls führt. Die strömungsoptimierte Führung des Saugkanals verringert die Pulsation auf der Niederdruckseite und damit ebenfalls den Flüssigkeitsschall.

Sowohl der Körper- als auch der Flüssigkeitsschall – beide werden an der Oberfläche der Pumpe direkt in Luftschall umgesetzt – konnten verringert werden. Aufgrund des reduzierten Luftschalldruckpegels lassen sich Maschinen mit Hilfe der Pumpe RKP-II in Bezug auf den Geräuschpegel optimieren. Damit unterstützt Moog die Hersteller von Maschinen und Anlagen bei der Umsetzung der EU-Richtlinie Lärm (2003/10/EG): Mit der Pumpe RKP-II können sie die notwendigen baulichen oder gerätetechnischen Verbesserungen im Sinne der vorgeschriebenen Lärmminderung durchführen.

Die Saugströmung ist optimiert. So ist für den großen marktüblichen Sauganschluss der Pumpe RKP-II ein noch robusteres Ansaugverhalten, eine optimale Einströmung und weniger Druckverlust entlang des Saugpfades kennzeichnend. Der strömungsoptimierte Saugkanal verringert die Kavitationsneigung in Gehäuse, Steuerzapfen und Triebwerk.

Vorteile im Vergleich zu Axialkolbenpumpen

Verglichen mit der Axialkolbenpumpe sind die Radialkolbenpumpen äußerst verschleißarm und wesentlich robuster gegen Saugunterdrücke, weil alle am Strömungsgeschehen beteiligten Teile gehärtet sind. Aufgrund des Vollkolbendesigns und der daraus entstehenden, kleineren Totvolumina hat dieser Pumpentyp grundsätzlich eine geringere Druckpulsation. Das Antriebswellenlager wird nicht durch Querkräfte belastet und läuft damit quasi lastfrei. Das Ergebnis: Die Lebensdauer ist nahezu unbegrenzt. Das unterdruckbedingte, für eine Axialkolbenpumpe gefährliche Abheben der Gleitschuhe tritt bei Radialkolbenpumpen aufgrund der Fliehkraftwirkung nicht auf. MM

Robert Luong ist Product Marketing Manager bei der Moog GmbH in 71034 Böblingen, Tel. (0 70 31) 6 22-0, Fax (0 70 31) 6 22-1 00, info.germany@moog.com

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