Verschiedene Pumpentypen in der Hydraulik

Zahnradpumpe außenverzahnt

Die Zahnradpumpe aussenverzahnt besteht aus zwei ineinandergreifenden Zahnrādern. Eines der beiden Zahnrāder wird über eine Welle angetrieben. Das zweite Záhrad wird über die Verzahnung mitgezogen.

Zahnradpumpe aussenverzahnt - Aufbau und Funktion

Beim Eingriff der Räder ist die Zahnlücke durch den gegenüberliegenden Zahn geschlossen. Unterdruck entsteht dann, wenn ein Zahn aus der Lücke heraustritt. Dieser freie Raum saugt Öl an. Mit der weiteren Drehbewegung erfolgt der Flüssigkeitstransport über die Zahnlücken zur Druckseite.

Merkmale dieser Zahnradpumpe:

• robust, klein, laut,
• Quetschöl durch das Ineinandergreifen der Zahnrāder
• Druck bis ca. 350 bar, je höher der Druck, desto größer die Pulsation
• zählt zu den Konstantpumpen

Innenzahnradpumpe

Pumpe mit meist zwei Zahnrādern, von denen das äußere (Hohlrad) innen verzahnt ist. Das innen laufende Ritzel ist kleiner. Das Fluid wird in den Räumen zwischen den Zahnlücken der beiden Zahnrāder gefördert. Innenzahnradpumpen werden auch als Sichelpumpen bezeichnet.

Zahnradpumpe innenverzahnt - Aufbau und Funktion

Innenzahnradpumpen haben infolge einer großen Eingriffslänge und einem spielfreien Lauf der Verzahnung sehr geringe Förderstrompulsation und arbeiten daher leise.

Mit axialem Spielausgleich erreichen sie mittlere Drücke bis ca. 160 bar und mit einem kombinierten axialen und radialen Spielausgleich an Ritzel und Hohlrad 300 bis 320 bar. Ihr Verdrängungsvolumen ist nicht verstellbar (Konstantpumpe).

Axialkolbenpumpe

In diesen Pumpen sind die Verdrängungskörper nicht radial, sondern parallel zur Drehachse einer Zylindertrommel angeordnet. Unterschiedlich ist dabei je nach Bauart die Umsetzung der Antriebsbewegung vom Motor in die Hubbewegung der Kolben. Man unterscheidet zwei Prinzipien:

Schrägscheibenprinzip

Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe - Aufbau und Funktion

In einer Zylindertrommel befinden sich bis zu elf Kolben, die auf einer feststehenden schiefen Ebene gelagert sind. Die Trommel sitzt fest auf der Antriebswelle und erhält von dieser eine rotierende Bewegung. Dabei gleiten die Kolben auf der schiefen Ebene und führen pro Umdrehung der Trommel einen Doppelhub aus.

Während der Saugphase bewegen sich die Kolben aus der Trommel. Über die Steuerplatte mit Steuerschlitzen fließt Flüssigkeit in den Kolbenraum. Bei der weiteren Rotation bewegen sich die Kolben auf der Gegenseite wieder in die Trommel hinein. Die Flüssigkeit wird damit über einen weiteren Steuerschlitz zum Druckanschluss verdrängt.

Wie lässt sich das Hubvolumen verändern?

Mit zunehmender Neigung (Schwenkwinkel) steigt das Hubvolumen. Steht die Scheibe z.B. senkrecht zur Antriebswelle (Schwenkwinkel = 0°), so vollführen die Kolben keinen Hub und es findet somit keine Förderung statt. Erfolgt die Schwenkung in Gegenrichtung, so kehren sich Förder- und Saugrichtung um ( = Reversierbetrieb).

Schrägachsenprinzip

Schrägachsen-Axialkolbenpumpe - Aufbau und Funktion

Im Gegensatz zur Schrägscheiben-Bauart wird die Hubbewegung der Kolben durch die Schräglage der Zylindertrommel zur Antriebswelle erreicht.

Merkmale der Axialpumpen:

•  Drücke bis ca. 400 bar
• Große Fördermengen bis 3000 l/min bei 1500 min^-1
• Können verstellbar angeboten werden

Radialkolbenpumpe

Radialkolbenpumpe - Funktionsweise

Bei der Radialkolbenpumpe sind die Arbeitskolben im Gegensatz zu der Axialkolbenpumpe radial und sternförmig zur Antriebswelle angeordnet. Die Förder- bzw. Hubbewegung jedes einzelnen Arbeitskolbens/Verdrängers wird durch einen auf der Pumpenwelle befindlichen Exzenter oder einen außen liegenden Exzenter hervorgerufen.

Man unterscheidet zwei Bauweisen: Eine von aussen beaufschlagten Radialkolbenpumpe, wenn der Arbeitsraum von „aussen“ befüllt wird; und der von „innen“ beaufschlagten Radialkolbenpumpe, wenn die Zylinder von innen (über eine Hohlwelle) befüllt werden.

Radialpumpen gibt es auch als Verstellpumpen. Bei ihnen kann die Exzentrität geändert werden, so dass sich unterschiedliche Kolbenhübe ergeben.

Merkmale der Radialpumpe:

• Betriebsdruck von 700 bar und mehr
• Fördermengen relativ klein - ca. 30 l/min bei 1500 min^-1

Flügelzellenpumpe

Flügelzellpumpen haben einen zylindrischen Rotor, welcher mit Schlitzen versehen ist. In den Schlitzen befinden sich Flügel, die sich radial zum Rotor bewegen können. Der Rotor mit den beweglichen Flügeln dreht sich in einem Gehäuse mit zylindrischer Bohrung. Es ergibt sich längs des Umfangs des Rotors ein unterschiedlich breiter Spalt. Dadurch vergrößern und verbreitern sich die Kammern beim Drehen des Rotors.

Mit Erreichen des größten Zellenvolumens endet der Saugvorgang. Bei der weiteren Drehbewegung des Rotors verkleinern sich die Kammern wieder. Es findet eine Verdrängung der Flüssigkeit über den Druckanschluss P statt.

Flügelzellenpumpen können als Verstellpumpen ausgeführt werden.

Zum besseren Verständnis folgende Animation:

Schraubenpumpen bzw. Schraubenspindelpumpe

Schraubenpumpen bestehen aus zwei, drei oder mehreren rotierenden, ineinandergreifenden Schraubenspindeln. Die Spindeln sind mit Rechts- bzw. Linksgewinde ausgeführt. Das Öl wird pulsationsfrei bei konstantem Verdrängungsraum in axialer Richtung zur Druckseite hin vorwärts geschoben.

Schraubenspindelpumpe - Aufbau und Funktion

Dadurch Schraubenpumpen arbeiten gegenüber Zahnrad- und Kolbenpumpen nahezu pulsationsfrei. Die Gewindeform stellt eine günstige hydraulische Belastung dar und damit verbunden geringe Betriebsgeräusche und Laufruhe auch bei großen Volumenstrome.

Eine Volumenverstellung ist jedoch nicht möglich. Der Druckbereich liegt vorwiegend im unteren Bereich (unter 60 bar) bei einem Fördervolumen bis zu einigen Tausend l/min. Es werden aber auch Schraubenspindelpumpen bis 200 bar und kleinem Fördervolumen gebaut für z.B. Aufzüge.

Weitere Anwendungen der Schraubenspindelpumpen:

• Umwälzung von Öl in Hydrauliksystemen
• Befüllen und Entleeren von Tanks
• Förderung in stationären oder mobilen Ölversorgungsanlagen
• Leistungshydraulik (Pressen, Werkzeugmaschinen, Walzen in Bearbeitungsmaschinen, Spritzgussmaschinen, Kippvorrichtungen, Aufzüge, Verstellpropeller, hydraulische Winden)
• Lebensmittel (Schokolade, Sirup, Pflanzenöle)
• Raffinerie und Petrochemie
• usw.