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Different types of hydraulic pumps and how they work

External Gear Pump

The external gear pump consists of two intermeshing gears. One of the two gears is driven by a shaft. The second gear wheel is pulled along via the toothing.
When the wheels engage, the tooth gap is closed by the opposite tooth. Negative pressure occurs when a tooth emerges from the gap. This free space sucks in oil. With the further rotary movement, the liquid is transported via the tooth gaps to the pressure side.

Hydraulics - External Gear Pump - how it works

Hydraulics - External Gear Pump - how it works

Characteristics:

  • robust, small, loud,
  • Squeezing oil due to the meshing of the gears
  • Pressure up to approx. 350 bar, the higher the pressure, the greater the pulsation.
  • is one of the constant pumps

Gear pump with Internal Theeth

Pump usually with two gear wheels, of which the outer (ring gear) is internally toothed. The sprocket running inside is smaller. The fluid is conveyed in the spaces between the tooth gaps of the two gear wheels.

Internal gear pumps have very low flow pulsation due to a large meshing length and backlash-free running of the gearing and therefore operate quietly.

Internal Gear Pump - how it works

Internal Gear Pump - how it works

With axial backlash compensation they achieve medium pressures up to approx. 160 bar and with combined axial and radial backlash compensation on pinion and ring gear 300 to 320 bar. Their displacement volume is not adjustable (fixed displacement pump).

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Verschiedene Pumpentypen in der Hydraulik

Zahnradpumpe außenverzahnt

Die Zahnradpumpe aussenverzahnt besteht aus zwei ineinandergreifenden Zahnrädern. Eines der beiden Zahnräder wird über eine Welle angetrieben. Das zweite Zahnrad wird über die Verzahnung mitgezogen.

Zahnradpumpe aussenverzahnt - Aufbau und Funktion

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 Zahnräder
  • Druck bis ca. 350 bar, je höher der Druck, desto größer die Pulsation
  • zählt zu den Konstantpumpen

Innenzahnradpumpe

Pumpe mit meist zwei Zahnrädern, 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 Zahnräder gefördert. Innenzahnradpumpen werden auch als Sichelpumpen bezeichnet.

Zahnradpumpe innenverzahnt - Aufbau und Funktion

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).

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Diferentes tipos de bombas hidráulicas y cómo funcionan

Bomba de Engranajes Externa

La bomba de engranajes externa consta de dos engranajes entremezclados. Uno de los dos engranajes es impulsado por un eje. El segundo engranaje se mueve a través del dentado.

Bomba de Engranajes Externa – como funciona

Bomba de Engranajes Externa – como funciona

Cuando los engranajes se enganchan, la separación de los dientes se cierra con el diente opuesto. La presión negativa se produce cuando un diente emerge de la brecha. Este espacio libre aspira aceite. Con el movimiento giratorio adicional, el líquido se transporta a través de los huecos hacia el lado de la presión.

Características:

  • Robusto, pequeño, ruidoso
  • Exprimiendo el aceite debido a la malla de los engranajes.
  • Presión hasta aprox. 100 bar, cuanto mayor sea la presión, mayor será la pulsación.
  • Caudal hasta aprox. 100 l / min
  • Es una de las bombas constantes.

 

Bomba de Engranajes con dentado interno

Bomba con usualmente dos engranajes, de los cuales el exterior (Engranaje de anillo) está dentado internamente. El piñón moviéndose adentro es más pequeño. El fluido es llevado a los espacios entre el dentado de los dos engranajes.

Bomba de Engranajes con dentado interno

Bomba de Engranajes con dentado interno

Las bombas con engranajes internos tienen pulsación de flujo muy baja debido a la longitud de del engrane y el funcionamiento sin contragolpe de los engranajes, por lo tanto funciona silenciosamente.

Con la compensación de juego axial, alcanzan presiones medias de hasta aprox. 160 bar y con compensación de juego axial y radial combinada en piñón y corona dentada de 300 a 320 bar. Su volumen de desplazamiento no es ajustable (bomba de desplazamiento fijo).

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Axial Piston Pump

In these pumps, the displacement bodies are not arranged radially, but parallel to the axis of rotation of a cylinder drum. The conversion of the drive movement from the engine to the stroke movement of the pistons differs depending on the design. There are two principles:

Swashplate Principle:

Axial Piston Pump (Swashplate Principle) - how it works

Axial Piston Pump (Swashplate Principle) - how it works

In a cylinder barrel there are up to eleven pistons which are mounted on a fixed inclined plane. The barrel sits firmly on the drive shaft and receives a rotating movement from it. The pistons slide on the inclined plane and perform a double stroke per revolution of the drum.

During the suction phase, the pistons move out of the barrel. Liquid flows into the piston chamber via the control plate with control slots. As the rotation continues, the pistons on the opposite side move back into the drum. The liquid is thus displaced to the pressure port via a further control slot.

How can the displacement be changed?

The stroke volume increases with increasing inclination (swivel angle). For example, if the disc is perpendicular to the drive shaft (swivel angle = 0°), the pistons do not perform a stroke and there is therefore no conveying. If the swivel is in the opposite direction, the conveying and suction directions are reversed ( = reversing operation).

Bent Axis Design:

Axial Piston Pump (Bent Axis Design) - how it works

Axial Piston Pump (Bent Axis Design) - how it works

In contrast to the swash plate design, the stroke movement of the pistons is achieved by the inclined position of the cylinder drum to the drive shaft.

Features of axial pumps:

  • Pressures up to approx. 400 bar
  • Large flow rates up to 3000 l/min at 1500 min-1
  • Can be offered adjustable

Radial Piston Pump

Radial piston pump with external pressure - how it works

Radial piston pump with external pressure - how it works

In contrast to the axial piston pump, the working pistons of the Radial Piston Pump are arranged radially and star-shaped to the drive shaft. The conveying or lifting movement of each individual working piston/displacer is caused by an eccentric located on the pump shaft or an external eccentric.

There are two types of construction: A radial piston pump pressurized from the outside when the working chamber is filled from "the outside" and the radial piston pump pressurized from "the inside" when the cylinders are filled from the inside (via a hollow shaft).

Radial pumps are also available as variable displacement pumps. The eccentricity can be changed so that different piston strokes result.

Characteristics:

  • Operating pressure of 700 bar and more
  • Flow rates relatively small - approx. 30 l/min at 1500 min-1

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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

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

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

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

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Bomba de Pistones Axiales

En estas bombas, los cuerpos de desplazamiento no están dispuestos radialmente, sino paralelos al eje de rotación de un cilindro cilíndrico. La conversión del movimiento de accionamiento del motor al movimiento de carrera de los pistones difiere según el diseño. Hay dos principios:

Swashplate Principle

En un cilindro cilíndrico hay hasta once pistones que están montados en un plano inclinado fijo. El barril se asienta firmemente en el eje de transmisión y recibe un movimiento giratorio. Los pistones se deslizan en el plano inclinado y realizan una doble carrera por revolución del tambor.

Bomba de Pistones Axiales con plato cíclico

Bomba de Pistones Axiales con plato cíclico

Durante la fase de succión, los pistones se mueven fuera del barril. El líquido fluye hacia la cámara del pistón a través de la placa de control con ranuras de control. A medida que la rotación continúa, los pistones en el lado opuesto se mueven hacia el tambor. De este modo, el líquido se desplaza al puerto de presión a través de una ranura de control adicional.

¿Cómo se puede cambiar el desplazamiento?

El volumen del golpe aumenta al aumentar la inclinación (ángulo de giro). Por ejemplo, si el disco es perpendicular al eje de transmisión (ángulo de giro = 0°), los pistones no realizan una carrera y, por lo tanto, no hay transporte. Si el giro está en la dirección opuesta, las direcciones de transporte y succión se invierten (= operación de inversión).

 

Tipo barrilete angular (Diseño de Eje Doblado)

En contraste con el diseño de la placa oscilante, el movimiento de los pistones se logra mediante la posición inclinada del tambor del cilindro al eje de transmisión.

Bomba de Pistones Axiales - Tipo barrilete angular

Bomba de Pistones Axiales - Tipo barrilete angular

Características de las bombas axiales:

  • - Presiones hasta aprox. 400 bar
  • - Grandes caudales hasta 3000 l / min a 1500 min-1.
  • - Se puede ofrecer ajustable.

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Rotary Vane Pumps

Rotary Vane Pump - how it works

Rotary Vane Pump - how it works

Vane pumps have a cylindrical rotor, which is provided with slots. In the slots there are blades which can move radially to the rotor. The rotor with the movable blades rotates in a housing with a cylindrical bore. Along the circumference of the rotor, a gap of different width results. This enlarges and widens the chambers as the rotor rotates.

The suction process ends when the largest cell volume is reached. As the rotor continues to rotate, the chambers become smaller again.  The liquid is displaced via the pressure port P. The liquid is then forced out of the pressure port.

Vane pumps can be designed as variable displacement pumps.

For a better understanding watch the following animation:

Rotary Vane Pump - how it works

Rotary Vane Pump - how it works

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Flügelzellenpumpe

Flügelzellenpumpe - Aufbau und Funktion

Flügelzellenpumpe - Aufbau und Funktion

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:

Flügelzellenpumpe - Aufbau und Funktion

Flügelzellenpumpe - Aufbau und Funktion

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Bombas rotativas de paletas

  Las bombas de paletas tienen un rotor cilíndrico, que está provisto de ranuras. En las ranuras hay cuchillas que pueden moverse radialmente hacia el rotor. El rotor con las cuchillas móviles gira en una carcasa con un agujero cilíndrico. A lo largo de la circunferencia del rotor, se produce un espacio de ancho diferente. Esto agranda y ensancha las cámaras a medida que el rotor gira.

Bombas rotativas de paletas

Bombas rotativas de paletas

El proceso de succión termina cuando se alcanza el mayor volumen de células. A medida que el rotor continúa girando, las cámaras se vuelven más pequeñas de nuevo. El líquido se desplaza a través del puerto de presión P. El líquido se expulsa del puerto de presión.

Las bombas de paletas pueden diseñarse como bombas de desplazamiento variable.

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Screw Pumps

Screw pumps consist of two, three or more rotating, intermeshing screw spindles. The spindles are designed with right-hand or left-hand thread. The oil is pushed forward in the axial direction towards the pressure side without pulsation and with a constant displacement space.

This means that screw pumps operate almost pulsation-free compared to gear and piston pumps. The thread form represents a favorable hydraulic load and therefore low operating noise and smooth running even with large volume flows.

Screw pump - how it works

Screw pump - how it works

However, volume adjustment is not possible. The pressure range is mainly in the lower range (below 60 bar) with a delivery volume of up to several thousand l/min. However, screw pumps up to 200 bar and small delivery volumes are also built, e.g. for lifts.

Further applications of screw pumps:

  • Circulation of oil in hydraulic systems
  • Filling and emptying of tanks
  • Conveying in stationary or mobile oil supply systems
  • Power hydraulics (presses, machine tools, rollers in processing machines, injection moulding machines, tilting devices, elevators, variable pitch propellers, hydraulic winches)
  • Food (chocolate, syrup, vegetable oils)
  • Refinery and petrochemical industry
  • And so on

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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

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.

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Bombas de tornillo

Las bombas de tornillo se componen de dos, tres o más husillos de tornillo engranados y giratorios. Los husillos están diseñados con rosca derecha o izquierda. El aceite se empuja hacia adelante en dirección axial hacia el lado de presión sin pulsación y con un espacio de desplazamiento constante.

Bomba de Tornillo - como funciona

Bomba de Tornillo - como funciona

Esto significa que las bombas de tornillo funcionan casi sin pulsaciones en comparación con las bombas de engranajes y pistones. La forma de la rosca representa una carga hidráulica favorable y, por lo tanto, un bajo ruido de funcionamiento y un funcionamiento suave incluso con grandes flujos de volumen.

Sin embargo, el ajuste de volumen no es posible. El rango de presión se encuentra principalmente en el rango inferior (por debajo de 60 bar) con un volumen de suministro de hasta varios miles de litros / minuto. Sin embargo, también se construyen bombas de tornillo de hasta 200 bar y pequeños volúmenes de entrega, por ejemplo. para ascensores.

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