Symbole für Hydraulikpumpen sind standardisierte grafische Darstellungen, die in hydraulischen Schaltplänen (Schaltplänen) verwendet werden, um den Typ, die Durchflussrichtung und die Steuermethode einer Pumpe ohne schriftliche Beschreibung zu identifizieren. Sie richtig zu lesen ist für jeden, der ein hydraulisches System entwirft, Fehler behebt oder wartet, von entscheidender Bedeutung. Unter den vielen Pumpentypen, die in diesen Schaltplänen dargestellt werden, ist die hydraulische Pumpe mit Zapfwellenantrieb (Power Take-Off) eine der praktischsten. Sie wird häufig in der Landwirtschaft, im LKW-Transport, im Baugewerbe und im Rettungsdienst eingesetzt, wo der Motor eines Fahrzeugs hydraulische Arbeitsfunktionen direkt antreibt.
In diesem Artikel wird erklärt, wie Sie Hydraulikpumpensymbole genau interpretieren, die wichtigsten Symbolvarianten behandeln, denen Sie begegnen werden, und anschließend wird auf die Praxis von Hydraulikpumpen mit Zapfwellenantrieb eingegangen – wie sie funktionieren, welche Spezifikationen wichtig sind und wie man die richtige Pumpe für eine bestimmte Anwendung auswählt.
So lesen Sie das grundlegende Hydraulikpumpensymbol
Die Norm ISO 1219 regelt weltweit hydraulische und pneumatische Schaltplansymbole. Nach dieser Norm haben alle Hydraulikpumpensymbole eine gemeinsame Basis: Ein Kreis, der den Pumpenkörper darstellt, mit einem durchgezogenen schwarzen Dreieck, das vom Kreis nach außen zeigt, um die Strömungsrichtung anzuzeigen. Das vom Kreis weg zeigende Dreieck zeigt an, dass Flüssigkeit herausgedrückt wird – dies unterscheidet eine Pumpe (Energieaufnahme, Flüssigkeitsabgabe) von einem Hydraulikmotor (Flüssigkeitsaufnahme, mechanische Ausgabe), bei dem das Dreieck nach innen zum Kreis zeigt.
Zusätzlich zu diesem Basissymbol hinzugefügte Elemente vermitteln spezifische Pumpeneigenschaften:
- Einzelner Pfeil durch den Kreis (diagonal): Zeigt eine Pumpe mit fester Verdrängung an – die Pumpe fördert unabhängig vom Systemdruck oder externen Einstellungen das gleiche Flüssigkeitsvolumen pro Umdrehung.
- Doppelpfeil durch den Kreis (zwei Diagonalen, eine mit Pfeilspitze an jedem Ende): Zeigt eine Pumpe mit variabler Verdrängung an – der Förderstrom kann bei laufender Pumpe angepasst werden, typischerweise durch Ändern des Taumelscheibenwinkels bei einer Kolbenpumpe.
- Zwei Flussdreiecke auf gegenüberliegenden Seiten des Kreises: Zeigt eine bidirektionale Pumpe an, die in beide Richtungen pumpen kann – die Pumpe kann den Fluss umkehren, was in hydrostatischen Getriebekreisen üblich ist.
- Ein gebogener Pfeil um die Wellenlinie: Gibt die Drehrichtung der Welle an – im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn – was bei der Spezifizierung eines Pumpenaustauschs oder dem Anschluss eines Zapfwellenantriebs von entscheidender Bedeutung ist.
- Dem Kreis hinzugefügtes Federsymbol bzw. Steuerdrucklinie: Bezeichnet eine druckkompensierte Pumpe mit variabler Verdrängung, deren Verdrängung automatisch reduziert wird, wenn der Systemdruck den Kompensator-Sollwert erreicht.
- Gestrichelte Linie von einem Bedienelement zur Pumpe: Zeigt vorgesteuerte oder ferngesteuerte variable Verdrängung an – die Verdrängung wird durch ein separates hydraulisches oder elektrisches Signal gesteuert.
Die die Pumpe antreibende Welle ist als Linie dargestellt, die von der dem Strömungsdreieck gegenüberliegenden Seite in den Kreis eintritt. Wenn sich zwei Pumpen eine gemeinsame Welle teilen – eine Tandempumpenkonfiguration, die in landwirtschaftlichen Traktoren und Laderkreisläufen üblich ist – werden zwei Kreise gezeichnet, die durch dieselbe Wellenlinie verbunden sind und jeweils über ein eigenes Strömungsdreieck und eine eigene Auslassöffnung verfügen.
Variationen der Hydraulikpumpensymbole je nach Pumpentyp
Während das Basissymbol für alle Hydraulikpumpen gleich ist, kommuniziert die Kombination der Modifikatoren die spezifische Pumpentechnologie, die verwendet wird. Die folgende Tabelle fasst die gängigsten Pumpentypen und ihre entsprechenden Symboleigenschaften zusammen:
| Pumpentyp | Verschiebung | Schlüsselmerkmal des Symbols | Gemeinsame Anwendung |
|---|---|---|---|
| Zahnradpumpe (extern) | Behoben | Kreis, einzelnes nach außen gerichtetes Dreieck, einzelner diagonaler Pfeil | Zapfwellensysteme, Holzspalter, Niederdruckkreisläufe |
| Flügelzellenpumpe | Behoben or variable | Kreis nach außen Dreieck; Variabel fügt einen doppelten diagonalen Pfeil hinzu | Industriepressen, Werkzeugmaschinen |
| Axialkolbenpumpe (fest) | Behoben | Kreis nach außen dreieckiger einzelner diagonaler Pfeil | Mobile Hochdruckgeräte |
| Axialkolbenpumpe (variabel) | Variabel | Kreis nach außen dreieckiger doppelter diagonaler Pfeil | Bagger, hydrostatische Antriebe |
| Druckkompensierte Kolbenpumpe | Variabel | Kreisen Sie die gestrichelte Pilotlinie mit Doppelpfeil und Feder ein | Energieeffiziente Industriesysteme |
| Tandempumpe | Behoben (each section) | Zwei Kreise auf einer gemeinsamen Wellenlinie, jeweils mit einem nach außen gerichteten Dreieck | Traktoren, landwirtschaftliche Zweikreissysteme |
| Bidirektionale Pumpe | Behoben or variable | Kreisen Sie zwei gegenüberliegende äußere Dreiecke an beiden Anschlüssen ein | Hydrostatische Getriebe, Winden |
Beim Lesen eines Hydraulikschaltplans ist das Pumpensymbol fast immer auf der einen Seite mit einem Antriebssymbol (Elektromotor oder Verbrennungsmotor) und auf der anderen Seite mit der Systemdruckleitung verbunden. Die Rücklaufleitung des Tanks (Reservoirs) ist an einer anderen Stelle im Kreislauf angeschlossen. Die Verfolgung dieser Verbindungen vom Pumpensymbol nach außen ist der Ausgangspunkt für das Verständnis jedes hydraulischen Schaltplans.
Funktionsweise von zapfwellenbetriebenen Hydraulikpumpen
Eine über eine Zapfwelle (Power Take-Off) angetriebene Hydraulikpumpe bezieht mechanische Energie direkt vom Getriebe oder Motor eines Fahrzeugs oder Traktors und wandelt diese in Hydraulikfluss und -druck um, um externe Arbeitsfunktionen anzutreiben. Die Zapfwelle – genormt bei 540 U/min oder 1.000 U/min für landwirtschaftliche Traktoren gemäß den Normen ISO 500 und ASAE S203 – wird über eine Keilwellenverbindung oder einen Getriebeadapter direkt mit der Eingangswelle der Pumpe verbunden.
Im Gegensatz zu elektrisch angetriebenen Hydraulikaggregaten oder motormontierten Pumpen mit direktem Riemen- oder Zahnradantrieb weist eine Zapfwellenpumpe eine wichtige Betriebseigenschaft auf: Es erzeugt nur dann Hydraulikfluss, wenn die Zapfwelle eingeschaltet ist und der Motor über dem Leerlauf läuft. Der Förderstrom skaliert direkt mit der Drehzahl der Zapfwelle – wenn die Drosselklappe des Motors sinkt, sinkt auch der Förderstrom der Pumpe und damit auch die Geschwindigkeit aller hydraulisch angetriebenen Stellglieder.
Das Hydraulikpumpensymbol, das in einem Systemschaltplan mit Zapfwellenantrieb verwendet wird, zeigt den Standardpumpenkreis mit einer Wellenlinie, aber die mit dieser Welle verbundene Antriebsmaschine wird normalerweise als Motorsymbol angezeigt oder mit „PTO“ gekennzeichnet und nicht als Standardelektromotorkreis. In einigen Schaltplänen erscheint zwischen der Zapfwelle und der Pumpe ein Getriebesymbol, um eine geschwindigkeitserhöhende oder geschwindigkeitsreduzierende Antriebsübersetzung anzuzeigen.
Zapfwellenpumpentypen und welche Anwendungen sie eignen
Die drei Hauptpumpentechnologien, die in Zapfwellenanwendungen eingesetzt werden, bieten jeweils unterschiedliche Kompromisse in Bezug auf Druckkapazität, Durchflusskonsistenz, Effizienz und Kosten:
Zahnradpumpen (am häufigsten für den Zapfwelleneinsatz)
Außenzahnradpumpen dominieren Zapfwellenhydraulikanwendungen aufgrund ihrer Einfachheit, Robustheit und Toleranz gegenüber verunreinigten Flüssigkeiten – wichtig in der Landwirtschaft und im Baugewerbe. Eine typische Zapfwellen-Zahnradpumpe arbeitet bei 150–250 bar (2.175–3.625 PSI) Dauerdruck mit Durchflussraten von 11 bis 114 Liter pro Minute bei Zapfwellendrehzahlen von 540 oder 1.000 U/min. Sie haben eine feste Verdrängung – der Durchfluss ist direkt proportional zur Wellengeschwindigkeit und kann nicht unabhängig eingestellt werden.
Kolbenpumpen (Hochdruck, variabler Durchfluss)
Axialkolbenpumpen liefern einen höheren Dauerdruck – bis zu 350–420 bar (5.000–6.000 PSI) – und ermöglichen in Konfigurationen mit variabler Verdrängung die Einstellung des Durchflusses unabhängig von der Motordrehzahl. Dadurch eignen sie sich für anspruchsvolle Zapfwellenanwendungen wie LKW-Kräne (Kniegelenkausleger), Hakenliftsysteme und Hochdruck-Hydraulikwerkzeuge. Der Nachteil sind höhere Kosten und eine größere Empfindlichkeit gegenüber Flüssigkeitsverunreinigungen – normalerweise ist eine Reinheitsklasse 16/14/11 nach ISO 4406 oder besser erforderlich.
Flügelzellenpumpen (gleichmäßiger Durchfluss, mittlerer Druck)
Flügelzellenpumpen bieten einen sehr gleichmäßigen, pulsationsarmen Durchfluss, wodurch sie sich für zapfwellenbetriebene Anwendungen eignen, bei denen es auf die Durchflussqualität ankommt – bestimmte Fördersysteme, Sprühanwendungen und hydraulische Lenkunterstützungen. Die Druckfähigkeit ist moderat 140–175 bar (2.000–2.500 PSI) Außerdem reagieren sie bei verunreinigter Flüssigkeit empfindlicher auf Verschleiß als Zahnradpumpen. Bei der Verwendung von Zapfwellen in der Landwirtschaft ist sie weniger verbreitet, findet sich jedoch in einigen Industriefahrzeuganwendungen.
Wichtige Spezifikationen für die Auswahl einer zapfwellenbetriebenen Hydraulikpumpe
Um eine Zapfwellenhydraulikpumpe an ihre Anwendung anzupassen, müssen mehrere voneinander abhängige Spezifikationen bewertet werden. Wenn man etwas falsch macht, führt dies entweder zu einer zu geringen Leistung oder zu einem vorzeitigen Pumpenausfall:
| Spezifikation | Typischer Bereich | Auswahlhilfe |
|---|---|---|
| Zapfwellengeschwindigkeit | 540 U/min oder 1.000 U/min | Passen Sie die Pumpeneingangsdrehzahl genau an die Zapfwellenausgangsdrehzahl des Traktors an |
| Verschiebung (cc/rev) | 11–100 cm³/U | Berechnen Sie: erforderlicher Durchfluss (l/min) ÷ Zapfwellendrehzahl (U/min) × 1.000 |
| Druckstufe (kontinuierlich) | 150–420 bar | Die Einstellung des Überdruckventils des Systems muss um mindestens 10–15 % überschritten werden. |
| Wellentyp und Keilverzahnung | SAE A, B, C; 6- oder 21-Zahn-Spline | Muss genau zum Zapfwellenadapter oder Getriebeausgang passen |
| Portgröße und Standard | SAE, BSP oder ORFS | Passen Sie bestehende Systemschlauch- und Anschlussstandards an, um Adapterlecks zu vermeiden |
| Rotationsrichtung | CW oder CCW (vom Wellenende aus gesehen) | Muss mit der Drehung der Zapfwelle übereinstimmen – falsche Richtung zerstört die Pumpe innerhalb von Minuten |
| Erforderliche Eingangsleistung (kW) | 5–75 kW | Muss innerhalb der Nennleistung der Zapfwelle des Traktors liegen |
Besonders hervorzuheben ist die Angabe der Drehrichtung. Der Betrieb einer Zahnradpumpe in der falschen Drehrichtung drückt die Flüssigkeit sofort in die falsche Richtung gegen die inneren Dichtungen, was innerhalb von Minuten zu einem katastrophalen Dichtungsausfall und der Zerstörung der Pumpe führt – nicht Stunden. Überprüfen Sie vor der Inbetriebnahme immer die Drehrichtung auf dem Typenschild der Pumpe und vergleichen Sie sie mit der tatsächlichen Drehung der Zapfwelle.
Montagekonfigurationen und Antriebsanordnungen für Zapfwellenpumpen
Zapfwellen-Hydraulikpumpen werden je nach Fahrzeugtyp, verfügbaren Montagepunkten und erforderlichem Pumpenstandort über verschiedene physische Anordnungen mit der Stromquelle verbunden:
- Direkter Anbau der Heckzapfwelle am Traktor: Die Pumpe wird mithilfe einer Kreuzgelenk-Antriebswelle direkt an einer Halterung am hinteren Zapfwellenstummel des Traktors angeschraubt. Üblich für den Antrieb externer hydraulischer Geräte – Holzspalter, Pfahlrammen, hydraulische Sämaschinen. Die Pumpe und ihr Behälter sind normalerweise am Geräterahmen und nicht am Traktor montiert.
- Getriebemontierte Zapfwelle (LKW): Bei Nutzfahrzeugen nimmt ein Getriebe-Zapfwellenanschluss (SAE-Standardgrößen A bis F) eine passende Zapfwelleneinheit auf, die die Pumpe über einen direkten Zahneingriff antreibt. Die Pumpe ist an das Zapfwellengetriebe angeflanscht. Dies ist die Standardanordnung für Kipper, Müllfahrzeuge, Abrollkipper und Kranwagen.
- Verteilergetriebe-Zapfwelle: Lastkraftwagen mit Allradantrieb und Verteilergetriebe verfügen manchmal über einen Zapfwellenausgang vom Verteilergetriebe, sodass der Pumpenbetrieb möglich ist, während das Fahrzeug steht und der Antriebsstrang abgekoppelt ist. Wird in Feuerwehrgeräten und Einsatzfahrzeugen verwendet.
- Motorschwungrad-Zapfwelle: Pumpen sind direkt am Motorglockengehäuse montiert und werden über ein Kupplungspaket vom Schwungrad angetrieben. Bietet kontinuierlichen Pumpenbetrieb unabhängig vom Getriebe – wird in Betonmischern, Schneefräsen und Vakuumtankwagen verwendet, wo unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit kontinuierliche Hydraulikleistung benötigt wird.
Berechnung der erforderlichen Zapfwellenpumpenverdrängung und -leistung
Die richtige Dimensionierung einer Zapfwellenpumpe beginnt mit der Definition des erforderlichen Hydraulikflusses und -drucks und geht dann auf die Anforderungen an Verdrängung und Eingangsleistung zurück. Die Berechnungen sind einfach:
Erforderliche Pumpenverdrängung (cm³/U):
Verdrängung = (Erforderlicher Durchfluss in l/min × 1.000) ÷ Zapfwellengeschwindigkeit in U/min
Beispiel: Ein Holzspalter benötigt 30 l/min bei einer Zapfwellendrehzahl von 1.000 U/min. Verschiebung = (30 × 1.000) ÷ 1.000 = 30 cm³/U . Wählen Sie eine Pumpe mit einer Verdrängung von 30–35 cm³/Umdrehung, um volumetrische Effizienzverluste zu berücksichtigen (normalerweise 5–15 % bei Zahnradpumpen).
Erforderliche Eingangsleistung (kW):
Leistung (kW) = (Durchfluss in l/min × Druck in bar) ÷ 600 ÷ Gesamteffizienz
Beispiel: 30 L/min bei 200 bar, Gesamtwirkungsgrad 0,85. Leistung = (30 × 200) ÷ 600 ÷ 0,85 = 11,8 kW (ca. 15,8 PS) . Die Nennleistung der Zapfwelle des Traktors muss diesen Wert überschreiten – eine Traktorzapfwelle mit 30 PS ist ausreichend; Ein 20-PS-Traktor ist es nicht.
Fügen Sie immer a hinzu 20–25 % Sicherheitsmarge Geben Sie bei der Angabe der Traktorgröße die oben berechnete Leistung an, da die Pumpeneffizienz mit zunehmendem Verschleiß abnimmt und Systemdruckschwankungen bei blockierten Stellgliedern die stationären Werte überschreiten können.
Häufige Probleme mit Zapfwellenpumpen und deren Diagnose
Die meisten Ausfälle von Zapfwellenhydraulikpumpen folgen erkennbaren Mustern, die diagnostiziert werden können, bevor es zu einem vollständigen Ausfall kommt:
- Kavitation (heulendes oder schreiendes Geräusch beim Start): Verursacht durch unzureichende Ölzufuhr zum Pumpeneinlass – typischerweise durch ein verstopftes Saugsieb, einen kollabierten Saugschlauch oder einen zu niedrigen Flüssigkeitsstand im Behälter. Kavitation erodiert das Pumpeninnere innerhalb weniger Stunden im Dauerbetrieb. Prüfen Sie das Vakuum in der Saugleitung mit einem Vakuummeter – Mehr als 0,3 bar (9 inHg) am Pumpeneinlass weist auf eine Saugeinschränkung hin.
- Geringer Durchfluss und langsame Antriebsbewegung: Bei einer Zahnradpumpe weist dies auf internen Verschleiß hin – das Spiel zwischen Zahnrad und Gehäuse hat sich über die Spezifikation hinaus vergrößert und ermöglicht einen internen Bypass. Vergleichen Sie den tatsächlichen Durchfluss (gemessen mit einem Durchflussmesser) mit dem Nenndurchfluss bei Betriebsgeschwindigkeit. Eine Verringerung des Nenndurchflusses einer Zahnradpumpe um mehr als 15 % weist darauf hin, dass ein Austausch erforderlich ist.
- Überhitzung der Hydraulikflüssigkeit: Zu den Ursachen gehören, dass die Pumpe ständig mit einem Druck arbeitet, der über ihrem Dauernennwert liegt, dass das Überdruckventil des Systems zu hoch eingestellt ist oder dass das Behältervolumen nicht ausreicht. Eine Hydraulikflüssigkeitstemperatur über 80 °C (176 °F) beschleunigt die Öloxidation und den Verschleiß der Dichtung — Ein richtig dimensioniertes System sollte die Flüssigkeit im Dauerbetrieb auf unter 60–65 °C halten.
- Leckage der Wellendichtung: Eine äußere Ölleckage an der Pumpenwelle weist auf eine defekte Wellendichtung hin – normalerweise verursacht durch einen übermäßigen Gehäuseablassdruck (Gegendruck am Pumpengehäuseablassanschluss), verunreinigten Flüssigkeitsabrieb oder eine Fehlausrichtung der Welle. Bei Zahnradpumpen sollte der Leckflüssigkeitsdruck nicht überschritten werden 3–5 bar (44–73 PSI) kontinuierlich.
- Unregelmäßiger oder pulsierender Durchfluss: Bei Zahnradpumpen weist dies darauf hin, dass Luft durch einen undichten Sauganschluss oder einen niedrigen Flüssigkeitsstand angesaugt wird, was dazu führt, dass die Pumpe zeitweise Luft ansaugt. Überprüfen Sie alle Anschlüsse der Saugleitung und die Behälterentlüftung auf Verstopfungen.
