Axiale zuigerpomp: overzicht van opbouw en prestaties

Er is een moment in de meeste carrières op het gebied van hydraulische techniek waarop axiale zuigerpompen niet langer intimiderend zijn en volledig logisch worden. De geometrie is eigenlijk elegant zodra je ziet hoe deze werkt — meerdere zuigers die om beurten vloeistof verplaatsen, een gekantelde plaat die bepaalt hoe hard ze duwen, en de gehele assemblage die honderden keren per minuut draait binnen een behuizing die je met twee handen kunt vasthouden.

Die elegantie is ook de reden waarom de axiale zuigerpomp overheerst in veeleisende hydraulische toepassingen, terwijl eenvoudigere tandwiel- en schoepenpompen de minder zware werkzaamheden uitvoeren. Drukwaarden boven de 400 bar, volumetrische rendementen die onder nominale omstandigheden boven de 95% blijven, échte variabele-verplaatsingsregeling — niets hiervan is afkomstig van tandwieltanden of glijdende schoepen. Het komt voort uit nauwkeurig gecontroleerde zuigerhub.

Het mechanische beeld

Een cilinderblok draait rond een aandrijfas. Daarbinnen zitten meestal zeven, negen of elf zuigers in boringen die parallel aan de as van de as zijn geboord. Elke zuiger heeft aan zijn uiteinde een glijplaat — een klein, vlak schoentje dat tegen het oppervlak van de schuine plaat (swashplate) beweegt. De schuine plaat is onder een vaste hoek ten opzichte van de rotatieas van het cilinderblok bevestigd. Naarmate het blok draait, dwingt die hoek elke zuiger om achtereenvolgens in en uit zijn boring te bewegen — uit te steken tijdens de ene helft van de omwenteling en in te trekken tijdens de andere helft.

Aan de achterzijde van het cilinderblok bevindt zich de kleppenschijf, een nauwkeurig bewerkte schijf met twee niervormige openingen. Één opening is verbonden met de inlaatopening; de andere met de uitlaat. Wanneer elke zuigerboring tijdens de uitschuifbeweging over de inlaatnier komt, wordt vloeistof aangezogen. Wanneer deze tijdens de intrekking over de uitlaatnier komt, wordt vloeistof onder druk afgevoerd. De timing is puur mechanisch — de geometrie van de kleppenschijf doet het werk.

Variabele verplaatsing: de functie die de berekening verandert

Pompen met vaste verplaatsing leveren de stroming die wordt bepaald door het asdraaisnelheid en de geometrie. Nuttig, maar onbuigzaam. De schuifplaat in een axiale zuigerpomp met variabele verplaatsing kan worden gekanteld door een externe regeling — hydraulisch, mechanisch of electro-hydraulisch. Hoe steiler de plaat wordt gekanteld, hoe groter de zuigerhub wordt; de verplaatsing neemt dan eveneens toe. Brengt u de plaat dichter bij de verticale stand, dan wordt de hub korter; bij een hoek van nul graden bewegen de zuigers nauwelijks en stopt de stroming vrijwel geheel zonder dat de as stilstaat.

Dit is het hart van belastinggevoelige systemen en elektrohydraulische pompkringen. De pomp past voortdurend zijn eigen debiet aan om precies te voldoen aan wat de kring daadwerkelijk nodig heeft, in plaats van continu op volledige verplaatsing te draaien en overtollig debiet via een veiligheidsklep af te voeren. Bij echte industriële bedrijfscycli — zoals spuitgieten, persvormen of elke toepassing met stilstandfases — is het energieverschil tussen een variabele axiale zuigerpomp en een alternatief met vaste verplaatsing zo aanzienlijk dat het duidelijk zichtbaar is op de maandelijkse elektriciteitsrekening.

Waarom oneven zuigeraantallen belangrijk zijn

Zeven, negen, elf — nooit acht of tien. Het oneven aantal zorgt ervoor dat nooit twee zuigers tegelijkertijd de overgang van hoge naar lage druk op de kleppenschijf passeren. Bij even aantallen bereiken tegenoverliggende zuigers het overgangspunt op hetzelfde moment, waardoor een drukpuls ontstaat met ongeveer tweemaal de amplitude van die bij oneven aantallen. Een lagere pulsatie betekent stillere werking, minder trillingen die aan de machineconstructie worden doorgegeven en een langere vermoeiingslevenduur van de afvoerleidingen. Het is een klein ontwerpdetail met gevolgen die zich oplopen over duizenden bedrijfsuren.

Standaardconfiguraties

De meeste fabrikanten — Rexroth met zijn A10V- en A4V-families als referentievoorbeelden — bieden standaard flensvarianten van pompen aan die zijn gebouwd volgens SAE A-, B- of C-montagepatronen. Standaard asvarianten van pompen worden geleverd met getande of parallel-gevijlde uitgangen, afhankelijk van de aandrijfopstelling. Deze gestandaardiseerde interfaces betekenen dat vervangingspompen van verschillende leveranciers passen in bestaande installaties zonder aangepaste adapters, wat aanzienlijk belangrijk is wanneer een pomp tijdens de productie uitvalt en de vervanging snel moet arriveren en worden geïnstalleerd.

Afdichtingen en de precisie die zij beschermen

De prestatiecijfers waarmee een axiale zuigerpomp wordt geleverd, zijn volledig afhankelijk van het handhaven van spelingen op micrometerniveau. De speling tussen de schoenzool en de schuifplaat, tussen de zuiger en de boring, en de vlakheid van de kleppenschijf — dit zijn geen instelbare spelingen. Zij worden tijdens de fabricage gerealiseerd en blijven gehandhaafd door vervuiling buiten te sluiten en de afdichtingen intact te houden.

Een verslechterde asafdichting heeft twee effecten tegelijkertijd: het laat hydraulische vloeistof naar buiten lekken en het laat lucht de behuizing binnendringen aan de zuigzijde. Die lucht lost op in de vloeistof onder druk en implodeert vervolgens explosief op de kleplaat wanneer de druk daalt — cavitatie-erosie die binnen enkele bedrijfsuren een geharde kleplaatoppervlakte kan beschadigen. De asafdichting is werkelijk het goedkoopste verzekeringsscherm van de gehele pomp.

HOVOO / HOUFU heeft afdichtingssets voor axiale zuigerpompen op voorraad voor de belangrijkste pompenfamilies van Rexroth, Parker en Kawasaki. De door HOUFU gebrandmerkte sets zijn dimensioneel gecontroleerd en verkrijgbaar in zowel NBR- als FKM-materiaal. Vind de juiste set voor uw pomp op hovooseal.com.

Source: www.hovooseal.com