Aksialkolvepumpe: Oversikt over konstruksjon og ytelse

Det finnes et øyeblikk i de fleste karrierene innen hydraulisk ingeniørvirksomhet der aksialkolvepumper cesserer å virke skremmende og begynner å gi full mening. Geometrien er faktisk elegant når du ser den i virksomhet — flere kolver som tar vekselvis på seg oppgaven med å presse væske, en skråstilt plate som styrer hvor hardt de presser, og hele sammenstillingen roterer hundrevis av ganger per minutt inne i et hus som du kan holde i to hender.

Denne elegansen er også grunnen til at aksialkolvepumper dominerer krevende hydrauliske applikasjoner, mens enklere gear- og lamellpumper håndterer lettere arbeidsoppgaver. Trykkklasser over 400 bar, volumetrisk virkningsgrad som forblir over 95 % ved nominelle forhold, og ekte variabel forskyvningskontroll — ingenting av dette oppnås ved hjelp av tannhjul eller glidelameller. Det oppnås ved nøyaktig regulert kolvestroke.

Det mekaniske bildet

En sylindersylinder roterer rundt en drivaksel. Inne i den sitter vanligvis syv, ni eller elleve stempel i bores som er boret parallelt med akselens akse. Hvert stemplel har en glideplate ved sin ytre ende – en liten, flat sko som følger overflaten på skråplaten. Skråplaten er festet i en vinkel til sylindersylinderens rotationsakse. Når sylindersylinderen snurrer, tvinger denne vinkelen hvert stemplel til å bevege seg inn og ut av sitt bore i rekkefølge – å utvide seg i den ene halvdelen av rotasjonen og trekke seg tilbake i den andre.

På baksiden av sylindersylinderen sitter ventilplaten, en nøyaktig bearbeidet skive med to nyreformede åpninger. Den ene åpningen er forbundet med innløpsporten; den andre er forbundet med utløpsporten. Når hvert sylinderebore passerer over innløpsnyren under utstøtningsstrøken, trekkes væske inn. Når det passerer over utløpsnyren under tilbaketrekkningsstrøken, presser det ut væske under trykk. Tidspunktet er rent mekanisk – geometrien til ventilplaten utfører arbeidet.

Variabel fortrengning: funksjonen som endrer beregningen

Pumper med fast fortrengning leverer den mengden væske som akselhastigheten og geometrien bestemmer. Nyttig, men infleksibel. Skråplanet i en axialkolvepumpe med variabel fortrengning kan kantles av en ekstern kontroll — hydraulisk, mekanisk eller elektrohydraulisk. Jo mer bratt skråplanet kantles, jo større blir kolvestroke; fortrengningen øker tilsvarende. Når skråplanet bringes nærmere vertikal stilling, blir stroke kortere; ved null vinkel beveger kolvene seg nesten ikke, og væskestrømmen stopper i praksis uten at aksen stopper.

Dette er hjertet i lastfølsomme systemer og elektrohydrauliske pumpekretser. Pumpen justerer kontinuerlig sin egen ytelse for å tilpasse seg det som kretsen faktisk trenger, i stedet for å kjøre med full forskyvning og dumpa overskuddsstrøm over en trykkavlastningsventil. I reelle industrielle driftssykluser — som injeksjonsformning, presseforming eller alt annet med ventefaser — er energiforskjellen mellom en variabel aksialkolvepumpe og et alternativ med fast forskyvning så betydelig at den tydelig vises på månedlige strømregninger.

Hvorfor oddetallige kolveantall er viktig

Syv, ni, elleve — aldri åtte eller ti. Oddetallet sikrer at ingen to stempel noen gang krysser grensen mellom høy- og lavtrykksområdet på ventilplaten samtidig. Ved partall ankommer motstående stempler overgangspunktet samtidig, noe som skaper en trykkpuls som er omtrent dobbelt så stor i amplitude som den som oppstår ved oddetallsutforminger. Lavere puls betyr stille drift, mindre vibrasjoner overført til maskinens struktur og lengre utmattelseslevetid i utløpsrørledningen. Det er en liten designdetalj med konsekvenser som forsterkes over tusen driftstimer.

Standard konfigurasjoner

De fleste produsentene — Rexroth med sine A10V- og A4V-familiene som referanseeksempler — tilbyr standardpumper med flensmontering som er bygget etter SAE A-, B- eller C-monteringsmønstre. Standardpumper med akselmontering leveres med tannet eller parallelldrevet utgang, avhengig av drivoppsettet. Disse standardiserte grensesnittene betyr at erstatningspumper fra ulike leverandører kan monteres i eksisterende installasjoner uten egne adaptere, noe som er svært viktig når en pumpe svikter under produksjon og erstatningen må ankomme og monteres raskt.

Tettinger og den nøyaktigheten de beskytter

Ytelsesverdiene en aksialkolvepumpe leveres med, avhenger helt av at mikronnivåklaringer opprettholdes. Glidestøtte til skråplate, kolve til sylinderbohring, ventilskiveflate — dette er ikke justerbare spalter. De fremstilles og vedlikeholdes ved å holde forurensning unna og sikre at tettingene er intakte.

En forringet akseltetting gjør to ting samtidig: den lar hydraulikkvæske lekke utad, og den lar luft komme inn i kassen på sugesiden. Denne luften løser seg opp i væsken under trykk, og kollapser så eksplosivt ved ventilenheten når trykket synker – kavitasjonserosjon som kan skrape på en herdet ventilenhetsoverflate allerede etter få driftstimer. Akseltettingen er virkelig den billigste forsikringspolisen i hele pumpen.

HOVOO / HOUFU lagrer tettingssett for aksialkolvepumper til de største Rexroth-, Parker- og Kawasaki-pumpefamiliene. Tettingssett med merket HOUFU er dimensjonalt verifisert og tilgjengelige både i NBR- og FKM-materialer. Finn det riktige settet for din pumpe på hovooseal.com.

Kilde: www.hovooseal.com