Aksialkolbepumpe: Oversigt over konstruktion og ydelse

Der er et øjeblik i de fleste karrierer inden for hydraulisk ingeniørarbejde, hvor aksiale kolbepumper ophører med at virke skræmmende og begynder at give fuldstændig mening. Geometrien er faktisk elegant, når man først ser den i funktion — flere kolber, der skifter til at presse væske, en skrå plade, der styrer, hvor kraftfuldt de presser, og hele samlingen roterer hundrede gange i minuttet inden i et hus, som du kan holde i to hænder.

Denne elegance er også årsagen til, at aksiale kolbepumper dominerer krævende hydrauliske applikationer, mens enklere tandhjuls- og lamelpumper håndterer de lettere opgaver. Trykklasse over 400 bar, volumetrisk effektivitet, der forbliver over 95 % ved nominelle betingelser, og ægte variabel fortrængningsstyring — intet af dette opnås med tandhjul eller glideblade. Det opnås ved præcist styret kolbestroge.

Det mekaniske billede

En cylinderkrop roterer omkring en drivaksel. Indeni sidder typisk syv, ni eller elleve kolben i bores, der er boret parallelt med akselaksen. Hver kolbe har en glideplade i sin yderste ende – et lille, fladt sko, der glider mod overfladen af skråpladen. Skråpladen er fastmonteret i en vinkel i forhold til cylinderkroppens rotationsakse. Når cylinderkroppen drejer, tvinger denne vinkel hver kolbe til at bevæge sig ind og ud af sin boring i rækkefølge – udskubt i den ene halvdel af rotationen og trukket tilbage i den anden.

På bagsiden af cylinderkroppen befinder der sig ventilpladen, en præcisionsbearbejdet skive med to nyreformede åbninger. Den ene åbning forbinder til indgangsporten; den anden til udgangsporten. Når hver kolbeboring passerer over indgangsnyren under udskubningshubbet, suges væske ind. Når den passerer over udgangsnyren under tilbagetrækningshubbet, presser den væsken ud under tryk. Tidsbestemmelsen er udelukkende mekanisk – geometrien af ventilpladen udfører arbejdet.

Variabel fortrængning: funktionen, der ændrer beregningen

Pumper med fast fortrængning leverer den mængde væske, som akselhastigheden og geometrien bestemmer. Nyttige, men infleksible. Skråskiven i en axialkolbepumpe med variabel fortrængning kan kippes af en ekstern regulering – hydraulisk, mekanisk eller elektro-hydraulisk. Jo mere stejl skråskiven kippes, jo større bliver kolbestroken; fortrængningen stiger samtidig. Når skråskiven bringes tættere på lodret stilling, bliver stroken kortere; ved nulgraders vinkel bevæger kolberne sig næsten ikke, og strømmen stopper effektivt uden at standse akslen.

Dette er hjertet i lastfølsomme systemer og elektrohydrauliske pumpekredsløb. Pumpen justerer kontinuerligt sin egen ydelse, så den matcher det, som kredsløbet faktisk har brug for, i stedet for at køre med fuld forskydningskapacitet og dumpede overskydende strømning over en trykafbryderventil. I reelle industrielle driftscykler – f.eks. sprøjtestøbning, presforming eller enhver proces med ventefaser – er energiforskellen mellem en variabel aksialkolbepumpe og et alternativ med fast forskydning så betydelig, at den tydeligt fremgår af de månedlige elregninger.

Hvorfor ulige kolbeantaller er vigtige

Syv, ni, elleve — aldrig otte eller ti. Det ulige antal sikrer, at ingen to kolber nogensinde krydser grænsen mellem højt og lavt tryk på ventilpladen samtidigt. Ved lige antal ankommer modstående kolber til overgangspunktet på samme tidspunkt, hvilket skaber en trykbølge med en amplitude, der er cirka dobbelt så stor som den, som konstruktioner med et ulige antal kolber frembringer. Lavere bølgeamplitude betyder mere stille drift, mindre vibrationer overført til maskinens struktur og længere udmattelseslevetid i udløbsrørledningen. Det er en lille designdetalje med konsekvenser, der forstærkes over tusindvis af driftstimer.

Standard konfigurationer

De fleste producenter — Rexroth med dets A10V- og A4V-familier som referenceeksempler — tilbyder standardflangeudgavepumper, der er bygget efter SAE A-, B- eller C-monteringsmønstre. Standardaksleudgavepumper leveres med tandet eller parallelt noglede udgangsaksler afhængigt af drivopstillingen. Disse standardiserede grænseflader betyder, at udskiftningpumper fra forskellige leverandører kan monteres i eksisterende installationer uden brug af specialtilpassede adaptere, hvilket er af betydning, når en pumpe svigter under produktionen og udskiftningen skal ankomme og monteres hurtigt.

Tætninger og den præcision, de beskytter

De ydelsesværdier, som en aksialkolbepumpe leveres med, afhænger fuldstændigt af, at mikronpræcise spiller opretholdes. Sko-til-skiveplade, kolbe-til-boring, ventilledepladens overflade — dette er ikke justerbare spiller. De fremstilles og vedligeholdes ved at holde forurening ude og tætninger intakte.

En forringet akseltætning har to effekter samtidigt: Den tillader hydraulikvæske at lekke udadtil, og den tillader luft at trænge ind i kassen på sugesiden. Luften opløses i væsken under tryk og kollapser så eksplosivt ved ventilskiven, når trykket falder – en kavitationserosion, der kan ridse overfladen af en hærdet ventilskive på få driftstimer. Akseltætningen er faktisk den billigste forsikringspolice i hele pumpen.

HOVOO / HOUFU lagerer tætningskits til aksialkolbepumper fra de største producenter: Rexroth, Parker og Kawasaki. Kits fra HOUFU er dimensionelt verificerede og findes både i NBR- og FKM-materiale. Find det rigtige kit til din pumpe på hovooseal.com.

Kilde: www.hovooseal.com