Wat is een hydraulische pomp met tuimelschijf?
Een hydraulische pomp met tuimelschijf is een type axiale zuigerpomp waarbij een stel zuigers heen en weer beweegt in een roterend cilinderblok, aangedreven door contact met een schuine schijf die de tuimelschijf wordt genoemd. In tegenstelling tot ontwerpen met gebogen assen, waarbij het cilinderblok zelf onder een hoek ten opzichte van de aandrijfas staat, houdt de tuimelschijfpomp het cilinderblok en de aandrijfas op dezelfde middellijn. Deze inline-indeling geeft de pomp een compact omhulsel, wat een van de redenen is dat hij zo vaak voorkomt in mobiele apparatuur met beperkte ruimte.
Omdat de zuigers tegen een enkele vlakke plaat rijden in plaats van tegen een gekantelde behuizing, hebben tuimelschijfpompen de neiging stiller te draaien en minder trillingen te genereren dan hun tegenhangers met gebogen as bij vergelijkbare drukken. Fabrikanten bieden een volledige reeks axiale zuigerpompen die zowel vaste als variabele verplaatsingsconfiguraties omvat, dus het gekozen specifieke ontwerp komt meestal neer op de druk-, geluids- en controle-eisen van het doelsysteem.
Hoe de tuimelschijf rotatie omzet in flow
Het werkingsprincipe is mechanisch eenvoudig, ook al zijn de componenten nauwkeurig bewerkt. Terwijl de aandrijfas draait, roteert deze het cilinderblok samen met de zuigers die erin zitten. Elke zuiger is via een schoen verbonden met de tuimelschijf, en omdat die plaat in een vaste of verstelbare hoek staat ten opzichte van de rotatieas, worden de schoenen gedwongen op en neer te glijden terwijl het blok draait. Die glijdende beweging duwt elke zuiger in en uit zijn boring, waarbij afwisselend vloeistof aan de ene kant van de plaat wordt aangezogen en deze onder druk aan de andere kant wordt uitgestoten, een mechanisme dat in detail wordt beschreven in technische referenties over het ontwerp van axiale zuigerpompen .
Een stationaire klepplaat, geplaatst tussen het roterende cilinderblok en het pomphuis, berekent deze cyclus door elke cilinderboring bloot te stellen aan de zuigpoort tijdens de inlaat en aan de perspoort tijdens de drukslag. Dezelfde basisgeometrie werkt omgekeerd voor hydraulische motoren: vloeistof onder druk die tegen de zuigers wordt geduwd, dwingt het tuimelschijfsamenstel te roteren, wat precies de opstelling is die wordt gebruikt in een Zuigermotor met variabele cilinderinhoud, gebouwd volgens hetzelfde tuimelschijfprincipe .
Belangrijke componenten en ontwerpoverwegingen
Vijf onderdelen doen het meeste werk in een tuimelschijfpomp: het cilinderblok, de zuigers, de schoenen en de borgplaat, de tuimelschijf zelf en de klepplaat. De toleranties tussen de zuigers en hun boringen worden extreem krap gehouden, vaak binnen een paar micron, omdat elke overtollige speling daar een direct lekpad wordt en een verlies aan volumetrische efficiëntie.
Materiaalkeuze is net zo belangrijk als geometrie. Zuigers en cilinderblokken zijn doorgaans gemaakt van gehard staal of bekleed met slijtvaste legeringen, zodat ze bestand zijn tegen continu glijcontact bij drukken tot en met 28 MPa. Geforceerde smering over de zuiger-schoeninterface en het oppervlak van de tuimelschijf houdt wrijving en hitte onder controle, wat op zijn beurt de afdichtingen beschermt en de levensduur verlengt bij langdurig gebruik onder hoge druk.
- Cilinderblok en zuigers: op elkaar afgestemde toleranties om interne lekkage te minimaliseren
- Schoenen en borgplaat: houd tijdens de volledige slag constant contact met de tuimelschijf
- Klepplaat: maalt zuig- en persafvoer zonder lekkage langs de poort
- Tuimelschijf: vast of draaibaar, stelt de slaglengte van de zuiger in
Ontwerpen met vaste versus variabele verplaatsing
Bij een pomp met vaste verplaatsing is de tuimelschijf onder een bepaalde hoek vergrendeld, zodat de stroomopbrengst direct evenredig is met de assnelheid en constant blijft voor een bepaald toerental. Dit eenvoudiger ontwerp is duurzaam en kosteneffectief omdat het systeem slechts één debiet nodig heeft.
Pompen met variabel slagvolume zorgen ervoor dat de tuimelschijf kan draaien, waardoor de zuigerslag en dus de geleverde stroom per omwenteling verandert, zonder de assnelheid te veranderen. Regelmethoden variëren van eenvoudige drukgecompenseerde kleppen (DR) tot gecombineerde druk- en stroomregeling (DFR), constante vermogensbegrenzing (DFLR) en elektronische proportionele regeling (EP) voor systemen die een programmeerbare respons nodig hebben. De Serie axiale zuigerpompen met variabel slagvolume en verstelbare tuimelschijfbediening illustreert hoe deze reeks besturingsopties doorgaans wordt verpakt, met verplaatsingsreeksen van 10 tot 140 cm³ per omwenteling, van lichte industriële apparatuur tot zware mobiele machines.
Waar deze pompen worden gebruikt
Tuimelschijfpompen verschijnen overal waar een systeem hoge druk nodig heeft in een compact formaat. In bouw- en grondverzetmachines drijven ze de giek-, arm- en rijcircuits van graafmachines, laders en kranen aan. Staal-, metallurgie- en mijnbouwmachines vertrouwen op hetzelfde ontwerp voor de aanhoudende hogedrukwerkcycli waar deze industrieën om vragen.
Naast mobiele apparatuur zijn versies met variabele verplaatsing gebruikelijk in industriële persen en CNC-bewerkingsmachines, waarbij nauwkeurige stroomregeling zich rechtstreeks vertaalt in bewegingsnauwkeurigheid. Hydraulische systemen aan boord en op zee, samen met grondondersteuningsapparatuur in de burgerluchtvaart, geven ook de voorkeur aan deze pompen vanwege hun drukvermogen en relatief stille werking. Petroleum- en petrochemische machines ronden de lijst af van veeleisende omgevingen waar dit pomptype tot de standaarduitrusting behoort, vaak als onderdeel van een bredere complete hydraulische systeemoplossingen pakket in plaats van een op zichzelf staand onderdeel.
Een tuimelschijfpomp selecteren en onderhouden voor hogedrukgebruik
Begin met de selectie met het drukbereik: controleer zowel het nominale continue vermogen als de piekdruk die de pomp kortstondig kan verdragen, aangezien deze twee getallen zelden hetzelfde zijn en de dimensionering op piek alleen al de pomp voor continu bedrijf te klein zal maken. Zorg ervoor dat de verplaatsingsreeks overeenkomt met de stroom die het circuit daadwerkelijk nodig heeft, en bevestig het type regeling (vast, drukgecompenseerd of elektronisch proportioneel) ten opzichte van de manier waarop de rest van het systeem wordt geregeld.
Eenmaal geïnstalleerd, zijn de grootste bedreigingen voor de efficiëntie vervuiling, hitte en versleten afdichtingen. Door de hydraulische vloeistof schoon en binnen het viscositeitsbereik te houden, worden de nauwe spelingen tussen de zuiger en de boring beschermd, waardoor de pomp in de eerste plaats efficiënt is. Regelmatige inspectie van de afdichtingen spoort lekkage op voordat deze uitmondt in een druk- of stromingsprobleem. Voor een nadere blik op de onderhoudsfactoren die de productie op de lange termijn beïnvloeden, dit praktische begeleiding voor het behouden van de efficiëntie van hogedrukzuigerpompen behandelt materiaalkeuze, slagafstemming en warmtebeheer in meer detail.
Veelgestelde vragen
Wat is het verschil tussen een tuimelschijfpomp en een pomp met gebogen as?
Een tuimelschijfpomp houdt het cilinderblok en de aandrijfas op één lijn, terwijl een schuine plaat de zuigers aandrijft. Een pomp met gebogen as kantelt het gehele cilinderblok ten opzichte van de aandrijfas. Ontwerpen met gebogen assen kunnen over het algemeen hogere druk en snelheid aan, terwijl tuimelschijfpompen een compacter pakket bieden en doorgaans stiller draaien.
Kan een tuimelschijfpomp met variabel slagvolume draaien op nulverplaatsing?
Ja. Wanneer de tuimelschijf in een bijna verticale hoek ten opzichte van de aandrijfas wordt gedraaid, daalt de zuigerslag tot bijna nul en levert de pomp weinig tot geen stroom, zelfs als de as blijft draaien. Dit is het aantal systemen dat de pomp onder belasting laat draaien zonder de aandrijfmotor uit te schakelen.
Hoe weet ik welk type besturing ik nodig heb?
Eenvoudige toepassingen met constant debiet hebben doorgaans alleen een vaste tuimelschijf of een basisdrukregeling (DR) nodig. Systemen die de druk moeten vasthouden terwijl de vraag naar debiet varieert, profiteren van druk-en-debietregeling (DFR) of constante vermogensbegrenzing (DFLR), en toepassingen die een programmeerbare, op afstand instelbare uitvoer vereisen, zouden elektronische proportionele regeling (EP) moeten specificeren.
