Was ist eine digitale Verdrängerpumpe und warum ist sie effizienter?

Der Begriff ‚digitale Verdrängerpumpe‘ löst in der Regel zwei Reaktionen in gleichem Maße aus: Interesse, weil er fortschrittlich klingt, und Skepsis, weil viele Dinge, die als ‚digital‘ bezeichnet werden, sich grundsätzlich nicht von ihren Vorgängern unterscheiden. In diesem Fall ist das Interesse jedoch gerechtfertigt. Die digitale Verdrängerpumpe unterscheidet sich konstruktiv von jeder herkömmlichen Pumpenbauart, und der Effizienzunterschied ist keineswegs marginal.

Das eingebaute Problem der herkömmlichen Pumpe

Jede herkömmliche Verdrängerpumpe mit positivem Verdrängungsvolumen – z. B. Zahnrad-, Flügel- oder Axialkolbenpumpe – führt alle ihre aktiven Förderelemente bei jeder Wellenumdrehung durch einen vollständigen Druckzyklus. Wenn das System keine volle Förderleistung benötigt, verrichtet die Pumpe dennoch die Arbeit der Fluiddruckerzeugung; der Überschuss fließt lediglich über das Sicherheitsventil oder einen Bypass zurück in den Tank. Bei 50 % Last verbraucht eine Pumpe mit festem Verdrängungsvolumen etwa 80 bis 90 % der Eingangsleistung bei Volllast, während sie nur die Hälfte der nutzbaren Arbeit liefert. Diese Differenz stellt reine Verschwendung dar.

Variabel verstellbare Verdrängungskonzepte verringern diese Differenz durch Reduzierung des Hubes. Swashplate-Mechanismen weisen jedoch eine minimale stabile Verdrängungsgrenze auf – typischerweise 5 bis 10 % des Maximalwerts – unterhalb derer die Regelstabilität zusammenbricht. Außerdem verbraucht das Swashplate-Servosystem selbst kontinuierlich Energie, um seine Position zu halten.

Wie Digital Displacement dieses Problem löst

Eine digitale Verdrängerpumpe ist mit jedem Kolben ausgestattet, der über ein schnell reagierendes, elektronisch gesteuertes Ventil verfügt. Bei jedem Hub kann dem Kolben befohlen werden, die Flüssigkeit zu pressurisieren und an den Auslass abzugeben – oder er kann in den Leerlauf geschaltet werden, wobei Flüssigkeit angesaugt und wieder zum Einlass zurückgeführt wird, ohne dass Druckarbeit verrichtet wird. Diese Entscheidung wird für jeden Kolben bei jedem Hub neu getroffen, und zwar mit Reaktionszeiten unter fünf Millisekunden.

Bei 50 % Verdrängung sind bei jeder Umdrehung etwa die Hälfte der Kolben aktiv. Die nicht aktiven Kolben verbrauchen nahezu keine Leistung – sie sind tatsächlich entlastet, nicht lediglich umgangen. Der Wirkungsgrad bei 50 % Last liegt daher nahe am Wirkungsgrad bei Volllast und nicht auf der steilen Effizienzabfallkurve, wie sie bei herkömmlichen Konstruktionen auftritt.

Warum dies für reale Anwendungen von Bedeutung ist

Echte hydraulische Systeme laufen nur selten mehr als einen Bruchteil ihrer Betriebszeit mit Volllast. Eine Baumaschine durchläuft einen Zyklus aus volllastigem Graben, teilbelastetem Fahren und nahezu lastfreiem Positionieren. Eine industrielle Presse befindet sich nur während des eigentlichen Umformhubes unter hohem Druck. Eine Digital-Displacement-Pumpe, die für die maximale Leistungsanforderung ausgelegt ist, arbeitet effizient über den gesamten Zyklus hinweg – nicht nur am Auslegungspunkt.

HOVOO / HOUFU führt Dichtungssätze für Danfoss-Digital-Displacement-Pumpenplattformen. Die Dichtheit der Kolbendichtungen ist grundlegend für die Drucktrennung, auf die sich das digitale Ventilsystem stützt. Weitere Spezifikationen finden Sie unter hovooseal.com.

Quelle: www.hovooseal.com