Definition Welche Bauformen gibt es bei Hydraulikpumpen?

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Hydraulikpumpen liefern mithilfe von Flüssigkeiten einen nahezu konstanten Volumenstrom zum Erzeugen von Druck, mit dem sich über Hydraulikzylinder oder -motoren große Lasten anheben bzw. bewegen lassen. Die spezifische Funktionsweise von Hydraulikpumpen hängt von deren jeweiligen Bauform ab. Welche Bauformen es gibt, lesen Sie in diesem Teil der Artikelserie.

Wo Schwerstarbeit zu verrichten ist, kommen sie zum Einsatz: Hydraulikpumpen sind zentrale Bestandteile aller Hydrauliksysteme bzw. Hydraulikanlagen. In der Industrie zum Beispiel kommen sie in Hydraulikpressen, in Werkzeugmaschinen für Vorschübe oder in Gabelstaplern und Hubwagen zum Einsatz; aus mobilen Maschinen wie Baggern, Kränen oder Landmaschinen sind sie nicht wegzudenken.

Es gibt nicht die eine Hydraulikpumpe, sondern mehrere verschiedene Bauformen – die wiederum die jeweilige Funktionsweise bestimmen. Folgende Bauformen werden unterschieden:

• Flügelzellenpumpe

• Zahnradpumpe

• Axialkolbenpumpe

• Schraubenpumpe

Flügelzellenpumpe (Drehschieberpumpe)

Flügelzellenpumpen bestehen aus einem Hohlzylinder (Stator), in dem ein weiterer Zylinder rotiert (Rotor). Die Drehachse des Rotors ist dabei exzentrisch zum Stator angeordnet.

Im Rotor befinden sich mehrere Flügel, die sich durch die Fliehkraft nach außen bewegen. Alternativ hierzu können die Flügel aber auch durch Federn in Richtung Pumpengehäuse gedrückt werden. Darüber hinaus lässt sich der Ausgangsdruck der Pumpe nutzen, um die Flügel gegen die Gehäusewand zu drücken.

Durch die exzentrische Anordnung des Rotors werden die Räume zwischen den Flügeln bei Umdrehung vergrößert und somit Hydrauliköl angesaugt. Anschließend werden diese Räume bedingt durch die Rotoranordnung wieder verkleinert, um die Flüssigkeit zur Druckseite zu fördern.

Anwendung: Flügelzellenpumpen werden insbesondere bei großen Volumenströmen und kleineren Drücken eingesetzt.

Zahnradpumpe

Bei Zahnradpumpen wird unterschieden zwischen

• Außenzahnradpumpen und

• Innenzahnradpumpen.

Die am häufigsten eingesetzte Bauform ist die Außenzahnradpumpe, deren Aufbau relativ einfach ist. Sie besteht aus zwei im Pumpengehäuse angeordneten Zahnrädern, die sich gegeneinander drehen, wobei nur ein Zahnrad angetrieben wird. Durch die Drehung wird die Hydraulikflüssigkeit zwischen den Zähnen und der Gehäusewand zum Druckanschluss gefördert. Da in der Mitte die Zähne der Zahnräder formschlüssig ineinandergreifen, kann das Hydrauliköl nicht mehr zurückströmen.

Eine kleine Menge des Öls wird zwischen den Zähnen eingeschlossen, wobei sich dieser Raum beim Ineinandergreifen der Zähne noch verkleinert und sich so in der eingeschlossenen Flüssigkeit ein hoher Druck aufbaut. Dies wird vermieden, in dem das Öl über kleine Kanäle der Druckseite mit zugeführt wird.

Von den Innenseiten des Gehäuses drücken Dichtungen auf die Zahnräder. Die Andruckkraft wird erzeugt, indem die Dichtungen von außen mit Druck über den Ausgang der Pumpe her beaufschlagt werden. Bei steigendem Ausgangsdruck steigt auch die Anpresskraft der Dichtungen.

Bei Innenzahnradpumpen drehen sich zwei unterschiedlich große Zahnräder ineinander, wobei die Zähne des größeren Zahnrads nach innen gerichtet sind. Die Anordnung des kleinen Zahnrads ist so gewählt, dass es nur an einer Stelle in die Zähne des großen Zahnrades greift. Gegenüber dieser Stelle entsteht so ein sichelförmiger Raum, der teilweise mit einem sichelförmigen Körper ausgefüllt ist und die Zahnzwischenräume gegeneinander abdichtet.

Bei Drehung der beiden Zahnräder entsteht zwischen ihnen ein Raum, der mit der weiteren Drehung immer größer wird und sich mit Hydraulikflüssigkeit füllen kann. Anschließend bewegen sich die Zahnzwischenräume am sichelförmigen Körper vorbei, ohne jedoch das Volumen der Zahnzwischenräume zu verändern. Erst nach dem sichelförmigen Festkörper können die Zähne erneut ineinandergreifen, wodurch sich der Raum wieder verkleinert. Genau in diesem Bereich wird das Hydrauliköl wieder aus der Pumpe gefördert.

Von der Bauform ähnlich ist die Zahnringpumpe, bei der das innere Zahnrad einen Zahn weniger hat, als das äußere Zahnrad. Da die Zähne der Zahnräder immer Kontakt miteinander haben, ist kein sichelförmiger Körper notwendig. Da das innere Zahnrad exzentrisch verbaut ist, greifen auf der einen Seite die Zähne ineinander, während sich auf der anderen Seite die Zähne genau gegenüberstehen. Durch die Drehbewegung wird der Raum zwischen den Zähnen vergrößert und anschließend wieder verkleinert.

Axialkolbenpumpe

Bei Axialkolbenpumpen wird zwischen Schrägachsenpumpen und Schrägscheibenpumpen unterschieden. Zu diesem Thema wurde bereits ein ausführlicher Beitrag veröffentlicht, der hier zu finden ist:

Definition

Was ist eigentlich eine Axialkolbenpumpe?

Radialkolbenpumpe

Die Bauformen von Radialkolbenpumpen werden in innenbeaufschlagte und außenbeaufschlagte Pumpen eingeteilt. Bei dieser Pumpe sind die Arbeitskolben im Gegensatz zu der Axialkolbenpumpe radial und senkrecht zur Antriebswelle angeordnet.

Bei innenbeaufschlagten Pumpen stützen sich die sternförmig angeordneten Arbeitskolben außen am Gehäuse ab. Sie drehen sich mit den exzentrisch im Gehäuse befindlichen Zylindern mit, saugen dabei von innen her das Hydrauliköl an und schieben es nach einer halben Umdrehung zur Mitte hin heraus. Durch ein Verschieben des Gehäuseringes lässt sich der Kolbenhub und somit die Fördermenge verändern.

Außenbeaufschlagte Radialkolbenpumpen haben ebenfalls sternförmig in einem Gehäuse angeordnete Kolben, die aber feststehen und von einem mittig angeordneten Exzenter bewegt werden. Damit die Kolben stets anliegen, werden sie mit Federkraft an den Exzenter gedrückt. Schieber oder Ventile ermöglichen bei diesen Pumpen das Ansaugen bzw. Ausstoßen der Hydraulikflüssigkeit.

Anwendung: Radialkolbenpumpen eignen sich zur Erzeugung sehr hohe Drücke mit bis zu mehreren hundert bar. Die Pumpen haben zudem einen Leckölanschluss, über den das durch Undichtigkeiten entstehende Lecköl in einen Tank zurückgeführt wird.

Schraubenpumpen

Bei Schraubenpumpen, auch als Schraubenspindelpumpen oder Schneckenpumpen bezeichnet, ähnelt die Form der rotierenden Verdränger einer Spindelschraube, die im Pumpengehäuse angeordnet ist. Konkret bestehen sie aus zwei oder drei schraubenförmigen Spindeln, die über ein jeweils entgegengesetztes Gewinde verfügen. Versetzt man die Spindeln in eine Drehbewegung, so bewegt sich pro Gewindegang ein abgeschlossener Raum in Richtung der Druckseite der Pumpe. Der jeweils erzielte Druck dieser Hydraulikpumpen hängt von der Anzahl der Gewindegänge ab: je mehr Gewindegänge, desto höher der Druck.

Anwendung: Schraubenpumpen fördern wie auch Zahnradpumpen pro Umdrehung eine konstante Menge an Hydraulikflüssigkeit. Über die Drehzahl der Pumpe lässt sich demnach die Flüssigkeitsmenge ändern, wobei Schraubenpumpen sehr hohe Drehzahlen ermöglichen.

Anbieter von Hydraulikpumpen

• AMF

• Bittel Hydraulik

• Bondioli & Pavesi

• Busch Hydraulik

• Eaton

• Hawe Hydraulik

• Indunorm

• Jungheinrich

• Knoll Hydraulik & Automation

• Linde

• Lutz Pumpen

• Moog

• Parker

• Quiri

• Rexroth

• Roemheld

• SKF

• Tecnofluid

• Vickers

Bei dieser Aufzählung handelt es sich um einen Auszug ohne Anspruch auf Vollständigkeit.

Quellen: www.busch-hydraulik.de, www.riverlakeco.com, www.maschinenbau-wissen.de, www.vogel-gruppe.de, www.wikipedia.org

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