Technische Kriterien für die Auswahl von Axialkolben- und Zahnradpumpen

Bei der Auslegung eines Hydrauliksystems ist die Pumpenauswahl eine kritische technische Entscheidung mit direktem Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad, den Betriebsdruck und die langfristigen Betriebskosten. Als Quelle der hydraulischen Energie nutzen Pumpen unterschiedliche Konstruktionsprinzipien, um mechanische Leistung in Fluidleistung umzuwandeln. Die beiden wichtigsten Pumpentechnologien der HMLIFT-Produktfamilie — Axialkolbenpumpen und Zahnradpumpen — wurden für unterschiedliche Einsatzprofile entwickelt.

Funktionsprinzipien und konstruktive Merkmale der Technologien

Zahnradpumpen

Zahnradpumpen fördern Hydrauliköl durch die Drehbewegung zweier präzise ineinandergreifender Zahnräder im Gehäuse. Im Ansaugbereich, in dem sich die Zahnräder voneinander lösen, entsteht ein Unterdruck, der Öl in die Pumpe zieht. Dort, wo die Zahnräder wieder ineinandergreifen, verringert sich das verfügbare Flüssigkeitsvolumen; da die Flüssigkeit nicht komprimierbar ist, wird sie unter Druck gesetzt und dem System zugeführt.

Zu den wichtigsten Merkmalen zählen eine einfache Konstruktion mit wenigen beweglichen Teilen, eine hohe Toleranz gegenüber anspruchsvollen Einsatzbedingungen, eine einfache Wartung und ein breites Förderstromspektrum. Die Dimensionierung erfolgt entsprechend dem Volumenbedarf der Anwendung anhand von Gruppenklassifizierungen wie 25, 30, 35 und 40.

Axialkolbenpumpen (Schrägachsenbauart)

Axialkolbenpumpen in Schrägachsenbauart besitzen einen Zylinderblock, der in einem definierten Winkel zur Wellenachse angeordnet ist, sowie Kolben, die sich in diesem Block hin- und herbewegen. Bei der HMLIFT-Serie PEX7 ist der Schrägachsenwinkel auf 40° optimiert, sodass die Drehbewegung der Welle einen linearen Hub der Kolben erzeugt. Dieser Mechanismus führt Ansaug- und Druckhub abwechselnd mit hoher Präzision aus.

Zu den wichtigsten Merkmalen zählen eine hohe Druckfähigkeit, ein hoher volumetrischer Wirkungsgrad und eine stabile Förderstromerzeugung über variable Drehzahlbereiche.

Vergleich der technischen Parameter

Die wesentlichen technischen Unterschiede, die die Wahl der Pumpentechnologie bestimmen, lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• Druckgrenzen: Aufgrund ihrer konstruktiven Auslegung erreichen Axialkolbenpumpen hohe Druckniveaus — bei der PEX7-Serie 350-400 bar im Dauerbetrieb und 400-450 bar bei kurzzeitigen Spitzen. Zahnradpumpen bieten in der Regel bei Dauerbetriebsdrücken zwischen 170 und 260 bar ein optimales Gleichgewicht.
• Volumetrischer Wirkungsgrad: Dank präziser interner Abdichtung und enger Toleranzen arbeiten Kolbenpumpen unter geeigneten Bedingungen mit einem hohen volumetrischen Wirkungsgrad. Dies trägt insbesondere bei hohen Drücken dazu bei, Energieverluste und Wärmeentwicklung zu minimieren.
• Drehzahlflexibilität: Axialkolbenmodelle wie PEX7 können sich an einen breiten Betriebsdrehzahlbereich anpassen, von mindestens 300 rpm bis zu hohen intermittierenden Drehzahlen. Diese Flexibilität ist bei Nebenabtrieben (PTO) mit variabler Drehzahl von Vorteil.
• Flüssigkeitsempfindlichkeit: Wegen der hohen Präzision ihrer inneren Mechanismen reagieren Kolbenpumpen empfindlicher auf die Qualität des Hydrauliköls und die Filtrationsstandards als Zahnradpumpen. Zahnradpumpen können gegenüber Verschmutzungen im Feldeinsatz etwas toleranter sein, dennoch bleibt eine korrekte Filtration für die Lebensdauer beider Technologien entscheidend.

Sonderkonfigurationen: Bidirektionale und Tandemausführungen

Zur Erfüllung vielfältiger Anwendungsanforderungen werden in Hydrauliksystemen spezielle Pumpenkonfigurationen eingesetzt:

• Bidirektionale Pumpen: Diese in ausgewählten Zahnradpumpengruppen — 25, 30 und 35 — verfügbare Funktion ermöglicht den Betrieb der Pumpe sowohl im als auch gegen den Uhrzeigersinn. Wenn die Drehrichtung eines fahrzeugmontierten PTO variiert, kann die Montage durch eine Änderung der Ausrichtung von Einlass- und Auslassanschluss vereinfacht werden.
• Tandempumpen: Bei diesen Ausführungen werden zwei separate Pumpengehäuse auf einer gemeinsamen Antriebswelle kombiniert; sie sind in Gruppe 40 verfügbar. Damit lassen sich zwei unabhängige Hydraulikkreise über einen einzigen PTO-Anschluss versorgen, wodurch die Systemarchitektur bei mehreren unabhängigen Fahrzeugfunktionen vereinfacht wird.

Fazit und Hinweise zur Erstinbetriebnahme

Die Wahl zwischen einer Axialkolbenpumpe und einer Zahnradpumpe ist keine Frage der grundsätzlichen Überlegenheit einer Technologie. Sie hängt vollständig von der korrekten Analyse der Anwendungsanforderungen ab, einschließlich Betriebsdruck, Förderstrombedarf, Drehzahlcharakteristik und Systembedingungen. Unabhängig von der gewählten Technologie darf die Pumpe bei der Erstinbetriebnahme nicht trocken laufen; das System muss mit Öl gefüllt sein, und die erste Bewegung sollte bei niedriger Drehzahl und ohne Druck erfolgen. Diese Maßnahmen sind für die mechanische Lebensdauer wichtig. Zur Bestimmung der richtigen Konfiguration kann die technische Dokumentation von HMLIFT herangezogen werden.