Druckgussmaschine, Bild: Bucher Hydraulik

Druckgussmaschinen stellen hohe Anforderungen an die Hydraulikkomponenten, mit denen zum Beispiel Stempel und Schieber der Formen präzise bewegt werden. Zur individuellen Anpassung des Förderstroms an den Lastzyklus kommen meist Servoantriebe zum Einsatz. Aufgrund der höheren maximalen Drehzahlen reicht in vielen Fällen eine Pumpe mit kleinerem Fördervolumen aus. Bild: Bucher Hydraulik

Der Wunsch nach Downsizing, der Verkleinerung technischer Größen bei gleicher Leistungsfähigkeit, zielt in erster Linie auf Kosten- und Energieeinsparungen ab. Im Antriebsstrang sind Pumpe, Motor und Umrichter voneinander abhängig, sodass Änderungen an der Pumpe unmittelbaren Einfluss auf die weiteren Komponenten haben. Steigt der Drehzahlbereich der Pumpe, können Anwender kleinere Elektromotoren und Umrichter einsetzen. Mit dieser Zielsetzung haben Spezialisten von Bucher Hydraulics die neue Innenzahnradpumpenbaureihe QXEHX entwickelt. Sie bietet im Vergleich zur QXEH rund 20 Prozent höhere maximale Drehzahlen und rundet das Portfolio der QX-Innenzahnrad-Einheiten ab. Davon profitieren besonders Anwendungen im offenen hochdynamischen Kreislauf, etwa Spritzgieß- und Druckgussmaschinen sowie Metallumformpressen.

Geräuschentwicklung, Grafik: Bucher Hydraulik
Der Schalldruckpegel liegt im Durchschnitt 3 Dezibel niedriger als bei der Vorgängerversion. Laut Hersteller läuft die neue Innenzahnradpumpe bis zu 15 Prozent leiser als konventionelle Modelle. Grafik: Bucher Hydraulik

Der Bedarf an höheren Drehzahlen konnte zuvor bereits durch den Anschluss eines optionalen zweiten Sauganschlusses abgedeckt werden. Das hier zugrundeliegende Prinzip, den Zahnkranz von zwei Seiten zu fluten, wurde beibehalten, löste der Hersteller jedoch technisch neu und nunmehr innerhalb des Pumpengehäuses. Hierzu optimierte er die Konturen der gegossenen internen Saug- und Druckkanäle, so dass der Drehzahlbereich der neuen Innenzahnradpumpe bereits standardmäßig auch ohne Montage eines zusätzlichen Sauganschlusses deutlich höher liegt.

Grafik Drehzahl, Bild: Bucher Hydraulik
Die maximale Drehzahl der Innenzahnradpumpe QXEHX liegt im Vergleich zur QXEH um rund 20 Prozent höher. Die geänderte Gestaltung der Saug- und Druckkanäle innerhalb des Pumpengehäuses ist hierfür die Basis. Zuvor konnte diese Leistung nur über einen optionalen zweiten Sauganschluss erzielt werden, der jedoch mehr Montageaufwand erforderte. Bild: Bucher Hydraulik

Das Ergebnis sind rund 20 Prozent höhere maximale Drehzahlen im Vergleich zur QXEH. Das verschafft Anwendern die Möglichkeit zum Downsizing mit geringeren Anschaffungskosten und weniger Energieverbrauch. Gewöhnlich beeinflussen die Drehzahl und der Ausgangsdruck einer Pumpe die Lautstärke. Steigt die Drehzahl, steigt auch der Geräuschpegel. Die Entwickler nutzten hier ihre Erfahrung mit der bisherigen Baureihe, um diese Problematik über die überarbeiteten Konturen von Saug- und Druckkanal zu umgehen: Die Optimierung der Strömungskanäle verringert den Strömungswiderstand, sodass der Geräuschpegel im Durchschnitt drei Dezibel unter dem der QXEH liegt.

Zudem bleibt das Geräuschniveau im oberen Drehzahlbereich nahezu konstant. In der Anwendung sind deshalb weniger Schallschutzmaßnahmen notwendig, was sowohl dem Maschinenhersteller als dem Endanwender Kosten spart.

Die Betriebssicherheit der QXEHX soll deren nicht-kompensiertes Grunddesign garantieren, das eine sehr lange Druckaufbaustrecke über den gesamten symmetrisch angeordneten Halbmond ermöglicht. Als sogenannte Ritzelwellen-Konstruktion sind Ritzel und Welle aus einem Teil gefertigt. Darüber hinaus kommt die Pumpe ohne Dicht- und Kompensationselemente zur internen Abdichtung der Druckzone aus.

Innenzahnradpumpe, Bild: Bucher Hydraulik
Die Innenzahnradpumpen zeichnen sich durch reduzierte Betriebsgeräusche, 20 Prozent erhöhte Drehzahlen und lange Lebensdauer aus. Sie ermöglichen ein Downsizing des Antriebsstrangs mit kleineren Servo- oder Reluktanzmotoren und Umrichtern. Hauptmerkmal der Pumpe ist deren ruhiger Druckaufbau entlang des Halbmondes mit einer langen Druckaufbaustrecke. Die Ritzelwellen-Technologie mit freilaufendem Getriebe in präzis gefertigten Kammern sowie die komplett symmetrischen Saug- und Druckbereiche sind die Basis für eine geringe Geräuschemission. Bild: Bucher Hydraulik

Diese Konstruktion hat sich in zahlreichen Applikationen bewährt und ist die Basis für höhere Produktivität. Das gilt insbesondere in Kombination mit hochdynamischen Servo- und Reluktanzmotoren. Die neue Pumpe kann in Spritzgießmaschinen zur Druckentlastung im System problemlos mehrmals pro Arbeitszyklus vollständig im Umkehrmodus („Reverse-Mode“) betrieben werden.

Hier machen sich die konstruktionsbedingten Eigenschaften der Innenzahnradpumpe bemerkbar: Sie benötigt keinen definierten Vorspanndruck am Pumpenausgang, sodass sie selbst bei Umkehrung mit niedrigsten Drücken am Ausgang zuverlässig arbeitet. Es entfallen die sonst üblichen Zusatzventile, mit denen andere Pumpen vor einem Ausfall geschützt werden.

Mehr Fördervolumen in kleinerer Baugröße

Ritzelwellen-Technologie, Bild: Bucher Hydraulik
Die Ritzelwellen-Technologie mit freilaufendem Getriebe in präzis gefertigten Kammern sowie die komplett symmetrischen Saug- und Druckbereiche sind die Basis für eine geringe Geräuschemission. Bild: Bucher Hydraulik

Abgestimmt auf die Forderungen nach kleinen, kompakten Komponenten bietet der Hersteller die Innenzahnradpumpe mit einer Erweiterung der Verdrängungsvolumen an. Während bisher nur drei Verdrängungsvolumen pro Baugröße erhältlich waren, können Anwender nun höhere Verdrängungsvolumen in kleinerer und auch leichterer Baugröße erhalten. Bei Applikationen, in denen eine Pumpe beispielsweise 40 Kubikzentimeter Verdrängungsvolumen benötigt, können Kunden bei einem kontinuierlichen Betriebsdruck am Pumpenausgang von 210 bar statt der bisher üblichen Baugröße 5 nunmehr die Baugröße 4 wählen. Das spart, bezogen auf die Pumpe, rund 30 Prozent an Gewicht und senkt die Kosten. Gleichzeitig trägt das Konzept „höhere Drehzahl/geringeres Fördervolumen“ zum Downsizing des Antriebsstrangs bei. Bucher Hydraulics bietet das überlappende Verdrängungsvolumen für die neuen Baugrößen 4 und 5 (20 bis 80 Kubikzentimeter) an. Beide Größen decken nahezu alle typischen Applikationen mit offenem hochdynamischem Kreislauf, wie Spritzgieß- und Druckgussmaschinen sowie Metallumformpressen ab. Die Baugrößen 3 und 6 der Pumpe folgen zu einem späteren Zeitpunkt. wk

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