Auf einem Prüfstand hielt ein 24-GPM-Aggregat einen Zylinder bei 2.000 psi. Der Zylinder bewegte sich nicht, aber die Öltemperatur stieg innerhalb von 20 Minuten um 18 °F, da das Überdruckventil den größten Teil des Durchflusses durchließ. Eine richtig eingestellte Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung hätte die Verdrängung auf die 8 GPM reduziert, die der Kreislauf benötigt, wodurch sowohl der Bypass-Durchfluss als auch die Wärme reduziert würden.
Dieses Beispiel liefert die praktische Regel: Eine Verstellpumpe ist nicht automatisch effizient. Es spart nur dann Energie, wenn Steuermodus, Druckeinstellung und Arbeitszyklus zur Maschine passen.
Wie eine Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung den Durchfluss verändert
Unter Verdrängung versteht man das pro Umdrehung bewegte Ölvolumen. Der Durchfluss ist Verdrängung mal Wellengeschwindigkeit, angepasst an den volumetrischen Wirkungsgrad. Eine Konstantpumpe hat einen festen Hubraum. Eine Verstellpumpe ändert den Hubraum während des Betriebs: Eine Flügelzellenpumpe bewegt ihren Nockenring, um die Exzentrizität zu ändern, während eine Axialkolbenpumpe den Taumelscheibenwinkel ändert.
Der Ausgangsdruck entsteht durch den Strömungswiderstand, nicht allein durch die Pumpe. Das Überdruckventil schützt weiterhin den Kreislauf. Die variable Steuerung entscheidet darüber, wie viel Durchfluss die Pumpe fördert, wenn sich Druck und Bedarf ändern. Aus diesem Grund kann eine Pumpe den vollen Druck aufbauen und trotzdem überhitzen: Sie hat möglicherweise die maximale Fördermenge, wenn die Maschine nur Haltefluss benötigt.
Fest vs. variabel: Woher die Hitze kommt
Bei fester Verdrängung muss der überschüssige Durchfluss irgendwohin fließen. In einem Haltekreislauf durchquert es das Überdruckventil und wandelt Druckenergie in Wärme um. Eine variable Pumpe kann die Verdrängung entsprechend dem Bedarf reduzieren, sodass weniger Öl durch die Entlastung fließt. Der Vorteil ist am größten, wenn die Maschine zwischen den Bewegungen hält, klemmt oder wartet.
| Rücksichtnahme | Konstantpumpe | Pumpe mit variabler Verdrängung |
|---|---|---|
| Verschiebung | Wird durch die Pumpengeometrie festgelegt | Einstellung durch Nockenring oder Taumelscheibe |
| Strömung mit einer bestimmten Geschwindigkeit | Fast konstant | Variiert je nach Kontrolle und Nachfrage |
| Hitze bei längerem Halten | Hoch, wenn der Durchfluss das Entlastungsventil umgeht | Absenken, wenn die Pumpe den Hub stoppt |
| Anschaffungskosten | Normalerweise niedriger | Höher, insbesondere bei elektronischer Steuerung |
| Kontaminationsempfindlichkeit | Verzeihender | Steuerdüsen und Servoteile benötigen saubere Flüssigkeit |
| Beste Passform | Konstanter Durchfluss, einfache Kreisläufe | Variable Lasten, Haltelasten und Multifunktionslasten |
Im Eröffnungsbeispiel entsprechen 16 gpm beim Überqueren eines Reliefs bei 2.000 psi etwa 18,7 hydraulischen PS oder etwa 14 kW für die Länge des Laderaums. Eine Pumpe, die auf 8 gpm reduziert, entfernt einen Großteil dieser Bypasswärme. Die Einsparung zeigt sich in einer niedrigeren Öltemperatur, einem geringeren Kühlerbedarf und einer geringeren Motor- oder Motorleistung.
Passen Sie die Steuerung an den Arbeitszyklus an
Der Pumpenkörper ist nur die halbe Auswahl. Die Steuerung entscheidet, wann die Pumpe an- oder abfährt, und dieselbe Pumpe kann sich mit zwei Steuerungsoptionen unterschiedlich verhalten.
- Druckausgleich: reduziert die Verdrängung nach einem eingestellten Druck; eignet sich zum Spannen und Halten. Stellen Sie eine vernünftige Totzone ein, sonst kommt es zu Störungen.
- Lasterkennung: hält einen Druckspielraum über der höchsten Last; Dies ist häufig bei mobilen Multifunktionsmaschinen der Fall. Lange Sinnesleitungen oder Luft können es träge machen.
- Flusskontrolle: hält einen eingestellten Durchfluss in Grenzen; Nützlich für eine stabile Antriebsgeschwindigkeit, kann jedoch dennoch Überdruck erzeugen, wenn der Kreislauf nicht entlastet wird.
- Leistungs- oder Drehmomentbegrenzung: Reduziert die Verdrängung bei steigendem Druck, um die Antriebsmaschine zu schützen; wertvoll bei begrenztem Motor- oder Elektromotordrehmoment.
- Elektronische Steuerung: ordnet die Verschiebung zur Wiederholbarkeit und Diagnose einem Controller zu; fügt Sensoren, Kalibrierung und einen weiteren Fehlermodus hinzu.
Zwei Einstellungen werden oft verwechselt. Der Pumpenkompensator ist eine normale Betriebssteuerung; Das Überdruckventil ist eine Sicherheitsbegrenzung. Wenn sich der Kompensator über dem Entlastungsventil befindet, leitet das Entlastungsventil Öl durch und erwärmt das System. Liegt sie zu weit unter der Lastanforderung, bleibt die Maschine stehen oder bewegt sich langsam.
Auswahlprüfungen vor dem Kauf
Beginnen Sie mit einem Arbeitszyklus, nicht mit einer Katalogseite. Listen Sie jede Funktion, den erforderlichen Durchfluss, den erforderlichen Druck, die Haltezeit und die zusammenwirkenden Funktionen auf. Überprüfen Sie dann die Wellengeschwindigkeit, die Viskosität der Flüssigkeit, die Temperatur und den Verschmutzungsgrad. Eine Pumpe, die nur auf maximalen Druck und Durchfluss eingestellt ist, kann für die Arbeit, die sie den größten Teil des Tages verrichtet, überdimensioniert sein.
Fragen Sie bei mobilen Geräten nach, ob der Bediener gleichzeitige Funktionen oder präzises Halten benötigt. Load Sensing passt normalerweise zu einem Multifunktionsventilblock. Der Druckausgleich passt zu einem Klemm- oder Einzelhaltekreis. Bei einem Industrieaggregat mit fester Drehzahl bietet eine druckkompensierte Pumpe oft den größten Nutzen, ohne dass die Elektronik kompliziert ist.
Unser Sortiment an Flügelzellenpumpen mit variabler Verdrängung richtet sich an Kreisläufe mit mittlerem Druck, die eine wartungsfähige Quelle mit variablem Durchfluss benötigen.
Flügelzellenpumpen mit variabler Verdrängung der VPV-Serie Flügelzellenpumpen mit variablem Durchfluss für Mitteldruckkreisläufe, mit Druck- und Durchflusseinstellung, geräuscharmem Betrieb und Nenndurchflüssen von 12 bis 40 l/min. Produkt anzeigen → Für höhere Drücke und höhere Leistungsdichten ist eine Axialkolben-Verstellpumpe oft die bessere mechanische Lösung.
Axialkolben-Verstellpumpe der Serie A10VSO 31 Axial-Verstellkolbenpumpe für industrielle offene Kreisläufe mit Dauerdruck bis zu 28 MPa und mehreren Steuerungsarten für anspruchsvolle Maschinen. Produkt anzeigen → Die Wahl sollte sich nach Druck, Geschwindigkeit, Flüssigkeitsreinheit und Ausfallkosten richten und nicht nach einer allgemeinen Bevorzugung eines Pumpentyps. In Baumaschinen verdienen Verstellpumpen ihren Platz, wenn eine Maschine abwechselnd fahren, heben und halten muss. Eine Pumpe, die der Last und den Anforderungen des Bedieners folgt, kann den Wärme- und Kraftstoffverbrauch reduzieren, aber nur, wenn Ventilblock, Kühlpaket und Steuerungseinstellungen integriert sind. Unser Baumaschinen Seite zeigt, wo diese Schaltkreise verwendet werden.
Installation, Inbetriebnahme und Wartung
Die meisten Probleme mit variablen Pumpen äußern sich in Instabilität, langsamer Reaktion oder Hitze. Überprüfen Sie zunächst die einfachen Ursachen: verstopfter Einlass, Luftleck, falsche Viskosität, verstopfter Filter und verstopfter Gehäuseablass. Die Steuerungen verwenden kleine Öffnungen, sodass schmutziges Öl dazu führen kann, dass eine Pumpe bei voller Fördermenge hängen bleibt.
- Spülen und Filterung überprüfen; Luftdichtes Absaugen bestätigen.
- Stellen Sie zuerst die Entlastung ein, dann den Kompensator oder den Load-Sensing-Bereich. Überprüfen Sie den Standby- und Maximaldruck mit einem kalibrierten Messgerät.
- Überprüfen Sie die Reaktion bei normaler Öltemperatur, nicht bei kaltem Öl.
- Notieren Sie Einstellungen und Steuerungstyp für den nächsten Techniker.
- Überwachen Sie den Leckstrom und die Temperatur nach der Reparatur.
Auch eine überdimensionierte Pumpe verschwendet Energie, wenn die Steuerung sie auf hohem Fördervolumen hält. Eine unterdimensionierte Pumpe läuft mit maximaler Verdrängung und erreicht möglicherweise nicht die Antriebsgeschwindigkeit. Auswahl und Inbetriebnahme gehören zusammen.
Kosten, Amortisation und häufige Fehler
Eine variable Pumpe kostet normalerweise mehr als eine feste Pumpe ähnlicher Größe, und der Abstand vergrößert sich mit Lasterkennung, elektronischer Steuerung, zusätzlicher Filterung oder einem größeren Kühler. Die Amortisation erfolgt durch eine geringere Bypass-Leistung, eine niedrigere Öltemperatur, eine längere Lebensdauer der Flüssigkeit und eine geringere Belastung der Antriebsmaschine. Verwenden Sie den tatsächlichen Arbeitszyklus, nicht einen Spitzenzustand.
Häufige Fehler sind vorhersehbar. Käufer vergleichen nur maximalen Druck und Durchfluss und stellen dann fest, dass die Pumpe den größten Teil ihres Tages bei geringer Nachfrage verbringt. Techniker platzieren den Kompensator über dem Entlastungsventil, sodass das Entlastungsventil zur Durchflussregelung wird. Wartungsteams verwenden die falsche Filterqualität und geben der Pumpe die Schuld, wenn eine Steueröffnung verstopft ist.
Eine sinnvolle Spezifikation gibt den Steuerungstyp, die Druckeinstellungen, den Standby-Durchfluss, das Sauberkeitsziel, die zulässige Gehäuseentleerung und den erwarteten Arbeitszyklus an. Das ist nützlicher als eine Pumpkurve allein.
Eine Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung zahlt sich aus, wenn sie den Durchfluss während des Halte-, Warte- oder Niedrigbedarfsbetriebs reduziert. Es kann keinen Kreislauf reparieren, der unterdimensioniert oder verunreinigt ist oder bei dem das Überdruckventil die Kontrollarbeit übernimmt. Beginnen Sie mit dem Arbeitszyklus, passen Sie die Steuerung an und stellen Sie Druck und Durchfluss mit Manometern ein. Diese Reihenfolge liefert den geringeren Wärme- und Energieverbrauch, weshalb die variable Pumpe eine Überlegung wert war.
