Hydrostatische und verstellbare Verdrängerpumpen: Danfoss-Hochleistungs-HPU

Bitten Sie zehn Hydraulikingenieure, den Unterschied zwischen einer hydrostatischen Schaltung und einem herkömmlichen offenen Regelverdrängersystem zu erklären, und Sie erhalten zehn durchaus richtige, aber inhaltlich unterschiedliche Antworten. Das ist keine schlechte Sache – der Unterschied ist wirklich tiefgreifend zu verstehen, denn er bestimmt, ob eine Maschine effizient angetrieben wird, vorhersehbar reagiert und die Art von Lastwechseln übersteht, die schlecht abgestimmte Systeme zerstören.

Danfoss hat seine Baureihe hydraulischer Leistungsaggregate um beide Architekturen herum entwickelt, und die Wahl zwischen ihnen ist nicht willkürlich. Sie ergibt sich unmittelbar aus der konkreten Anwendung.

Offener Kreis mit verstellbarem Hubvolumen: Wann er passt

Eine Pumpe mit verstellbarem Hubvolumen in einem offenen Kreis saugt aus einem Behälter, drückt das Fluid entsprechend dem Bedarf des Kreises auf und leitet den Ablussstrom über eine Rücklaufleitung wieder in denselben Behälter zurück. Die Schrägscheibenstellung wird kontinuierlich an den Systembedarf angepasst – weniger Fördermenge, wenn die Stellglieder ihre Position halten oder sich langsam bewegen, mehr Fördermenge, wenn Arbeit mit hoher Geschwindigkeit verrichtet wird.

Die variablen Verdrängungskonstruktionen von Danfoss in dieser Konfiguration arbeiten gut mit lastgeregelten Ventilblöcken zusammen. Die Pumpe erhält ein Signal, das den höchsten Lastdruck im Kreislauf repräsentiert, und passt sich an, um einen Druckvorbehalt oberhalb dieses Wertes aufrechtzuerhalten – typischerweise 20 bis 25 bar. Dadurch wird keine unnötige Energie für die Aufrechterhaltung eines Drucks verbraucht, der über dem liegt, was jeder Aktuator tatsächlich benötigt. Für mehrfunktionale Industriemaschinen und mobile Geräte mit mehreren gleichzeitig aktiven Verbrauchern ist diese Architektur diejenige, die Kraftstoffverbrauch und Wärmeentwicklung im Griff hält.

Hydrostatische Schaltungen: Eine andere Problemstellung

Eine hydrostatische Pumpe arbeitet in einem geschlossenen Kreislauf. Ihr Ausgang führt direkt zu einem Hydromotor – kein Behälter im Hauptkreislauf, kein Richtungssteuerventil, keine Drosselstufe. Die Pumpe steuert sämtliche Funktionen: Die Strömungsrichtung bestimmt die Drehrichtung des Motors, die Verdrängungsgröße bestimmt die Motordrehzahl. Ein kleiner Speisekreislauf stellt den minimalen Einlassdruck sicher, um Kavitation am Pumpeneinlass zu vermeiden.

Diese geschlossene Architektur eliminiert die Drosselverluste, die in offenen Kreisläufen bei jeder Modulation des Durchflusses durch ein Richtungsventil unvermeidlich sind. Sie ermöglicht zudem eine Energierückgewinnung – ein Motor, der als Lastbremse wirkt, kann so gesteuert werden, dass er als Pumpe fungiert und Energie wieder in das System zurückführt, anstatt sie als Wärme abzuführen. Bei mobilen Geräten mit häufigen Bremsvorgängen macht sich diese Rückgewinnung messbar im Kraftstoffverbrauch bemerkbar.

Der Danfoss-HPU-Ansatz

Danfoss-Hydraulikaggregat sind keine Katalog-Aggregate aus separat ausgewählten Komponenten. Die Pumpe, der Motortreiber und die Steuerelektronik werden gemeinsam konstruiert, sodass Effizienzoptimierungen, die eine Abstimmung über die gesamte Leistungs-Kette erfordern, in der Praxis tatsächlich realisierbar sind. Ein Drehzahlvariabler Motortreiber, der die Pumpeneingangsdrehzahl koordiniert mit der Schrägscheibenstellung anpasst, kann Betriebspunkte erreichen, die keiner der beiden Regelungsebenen allein finden könnte.

Für Ingenieure in Industrieanlagen, die Hydraulikaggregate spezifizieren, reduziert diese Integration die Inbetriebnahmezeit und eliminiert den Versuch-und-Irrtum-Ansatz bei der Koordination separat beschaffter Komponenten. Für mobile OEMs ergibt sich ein validierter Antriebsstrang, der die Effizienz- und Niedrigemissions-Ziele erfüllt, ohne dass tiefgreifende hydraulische Systemkompetenz im Haus erforderlich wäre – wie sie andernfalls für das Design notwendig wäre.

HOVOO / HOUFU liefert Dichtungssätze für die variablen Verdrängungs- und hydrostatischen Pumpenplattformen von Danfoss. Der Zustand der internen Dichtungen bildet die Grundlage, auf der alle Effizienzansprüche beruhen – eine Pumpe mit abgenutzten Dichtungen weist interne Leckagen auf und kann nicht die vom Steuersystem geforderte Förderleistung aufrechterhalten. Die Dichtungssätze von HOUFU werden hinsichtlich ihrer Abmessungen gemäß den Spezifikationen von Danfoss verifiziert. Weitere Informationen unter hovooseal.com.

Quelle: www.hovooseal.com