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Hydraulische Zahnradpumpe - 5 Dinge die Sie wissen sollten

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Hydraulische Zahnradpumpen wandeln die bereitgestellte mechanische Energie in hydraulische Energie um. Man unterscheidet zwischen Innen- und Außenzahnradpumpen.

Innenzahnradpumpen - Leise und effizient

Innenzahnradpumpen sind besonders geräuscharm, das ist das herausragendste Merkmal dieser Pumpenart. Ihr Einsatzgebiet ist deshalb vor allem in der Stationärhydraulik (Pressen, Kunststoffmaschinen, Werkzeugmaschinen etc.) eingesetzt. Außerdem finden Sie Anwendung in Fahrzeugen die in geschlossenen Räumen arbeiten (z.B. Elektro-Gabelstabler).

 

Wie funktioniert eine hydraulische Innenzahnradpumpe

Aufbau und Funktion einer Innenzahnradpumpe
Abb.1 Innenzahnradpumpe, Bosch Hydrauliktrainer Band 1

Der Zahnrotor ist über die Welle mit der Antriebsmaschine verbunden. Bei der Drehbewegung von Zahnrotor und Hohlrad vergrößert sich das Volumen zwischen den Zahnflanken. Dadurch wird die Hydraulikflüssigkeit angesaugt.
Die Volumenvergrößerung erfolgt dabei auf einem Drehwinkel von 120°, dadurch füllt sich der Verdrängerraum nicht schlagartig sondern relativ langsam. Durch die langsame Öffnung ist die Laufruhe besonders hoch und das Ansaugverhalten sehr gut.

Außenzahnradpumpen - Die gängigste Bauform

Außenzahnradpumpen sind Hydraulikpumpen, die in den größten Stückzahlen produziert werden. Die Gründe dafür sind vielfältig:

  • Hoher Druckbereich (bis 300 bar) bei relativ niedrigem Gewicht
  • Niedriger Preis
  • Großer Drehzahlbereich
  • Einsetzbar in einem großen Temperatur- und Viskositätsbereich

Wie funktioniert eine Außen-Zahnradpumpe?

Vom Aufbau her stellt die Außenzahnradpumpe die einfachste Lösung dar.

Das obere Zahnrad (Nr. 7) ist über die Antriebswelle und eine Kupplung (z.B. Klauenkupplung oder Zahnkupplung) mit der Antriebseinheit (Elektromotor, Verbrennungsmotor, Zapfwellengetriebe, u.s.w.) verbunden.

Beide Zahnräder (7 und 8) werden durch die Lagerbrillen (man sagt auch Brillenflansche) so positioniert, dass bei der Drehbewegung die Zahnräder mit minimalem Spiel ineinander eingreifen (kämmen). Die Verdrängerkammern werden zwischen den Zahnflanken, dem Gehäuse (Innenwand) und den Stirnflächen der Lagerbrillen gebildet.

Das in einer Zahnlücke eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen wird durch die Drehung des Zahnrades von der Saugseite „S“ und die Druckseite „P“ gefördert, an der Eingriffsstelle der Zahnräder verdrängt und in den Druckanschluss gepresst. Zur Vereinfachung kann der Druckanstieg von der Saugseite zur Druckseite linear angenommen werden. Als Folge dieser linearen Druckverteilung treten hohe Wellen- und Lagerbelastungen auf. Das geometrische Verdrängungsvolumen ist konstant.

Leckölströme entstehen bei hydraulischen Zahnradpumpen durch das Spiel zwischen Zahnrad und Gehäuse. Damit bei zunehmendem Druck durch diese Spalte nur sehr wenig Flüssigkeit von der Druckseite zur Saugseite gelangt, wird über ein axiales Druckfeld die deckelseitige Lagerbrille an die Stirnseiten der Zahnräder gedrückt. Man spricht auch von druckkompensierten Zahnradpumpen. Diese können Wirkungsrade von 0,8 bis 0,9 erreichen.

Quelle: Bosch Rexroth
Aufbau einer Zahnradpumpe - Explosionsdarstellung
Aufbau einer hydraulischen Zahnradpumpe - G. Bauer, Ölhydraulik

Zahnradpumpen - Anwendung

Typische Anwendungsbereiche von Zahnradpumpen sind Baumaschinen, Landmaschinen, Traktoren, Hydraulikaggregate. In Holzspaltmaschinen werden Zahnradpumpen ebenfalls häufig eingesetzt, vor allem auch in Verbindung mit Zapfwellengetrieben.

Die gängigsten Aluminiumpumpen-Baureihen sind Gruppe 0.5, 1, 2, 3 und 4

Zahnradpumpen können zu 2-fach oder 3-fach Pumpen kombiniert werden. Dies ist auch mit Pumpen unterschiedlicher Baugruppe möglich, z.B. sind Zahnradpumpen Gruppe 3 mit Gruppe 2 kombinierbar.

Fördervolumen einer defekten Zahnradpumpe berechnen | Formel

Es passiert immer wieder…Man baut die Zahnradpumpe aus seinem Schlepper oder seinem Aggregat aus weil die Zahnradpumpe keine Leistung mehr bringt. Verzweifelt sucht man das Typenschild damit man genau weiß wo man die Pumpe als Ersatzteil bekommen kann. Dumm ist nur wenn das Typenschild fehlt und kein Hinweis auf das Fördervolumen der Pumpe zu finden ist. Es gibt eine relativ einfache Möglichkeit das Fördervolumen einer Zahnradpumpe nach der Demontage gemäß folgender Formel zu ermitteln:

Formel zur Berechnung des Schluckvolumens einer Zahnradpumpe

Das Maß „W“ ist dabei die Breite des Zahnrades, L ist die Breite des Zahnradpaares, „D“ der Durchmesser eines Zahnrades. Alle Maße werden in cm angegeben, um direkt das Fördervolumen in cm3/U zu erhalten.

Darstellung mit Abmessungen zum Ermitteln des Schluckvolumens einer Zahnradpumpe

Nachdem man die Maße W, D und L ermittelt hat, lässt sich das Schluckvolumen der Pumpe mit obiger Formel berechnen.

Drehrichtungsumkehr einer Zahnradpumpe

In manchen Praxisfällen ist es notwendig, die Drehrichtung einer Zahnradpumpe umzudrehen. Beispiel: Man hat eine rechtsdrehende Zahnradpumpe mit einem Übersetzungsgetriebe an einer Heckzapfwelle betrieben und möchte nun die Einheit an einer Frontzapfwelle betreiben. Die Pumpendrehrichtung muss dann von rechts auf links geändert werden.

Die Drehrichtung wird in der Regel durch einen Pfeil auf dem Gehäuse dargestellt. Zur Angabe der Drehrichtung wird von vorne auf die Welle geblickt:

Drehrichtungspfeile einer Zahnradpumpe

Die Drehrichtungsumkehr einer Zahnradpumpe erfolgt nach folgender Anleitung:

Anleitung zur Drehrichtungsumkehr einer Zahnradpumpe

Sowohl bei der Demontage als auch bei der Montage der Zahnradpumpe ist auf Sauberkeit zu achten. Sollten während der Montagearbeiten Dichtungen beschädigt werden, sind diese sofort durch neue Dichtungen zu ersetzen. Außerdem ist bei der Montage der Zahnradpumpe darauf zu achten, dass Dichtungen nicht eingeklemmt werden. Die Anzugsmomente der Gehäuseschrauben sind einzuhalten.

Ein Video zur Drehrichtungsumkehr einer Zahnradpumpe finden Sie hier:

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Zahnradpumpe für PKW Anhänger - Wie geht das?

Die Frage taucht immer wieder auf: Kann eine Zahnradpumpe mit einem Akkuschrauber betrieben werden? Die Antwort ist einfach: Ja, das ist möglich.

Akkuschrauber zum Antrieb einer Zahnradpumpe Hydraulik

In der Regel werden hydraulische Zahnradpumpen der Baugruppe 1 mit einem Schluckvolumen von 3 – 3,5 cm³/U verwendet. Der Antrieb des Akku-Bohrschraubers mit 18 Volt und rund 41 Ampere entwickelt eine Leistung von ca. 750 Watt bzw. ein Drehmoment zwischen 40 und 50 Nm (abhängig vom Hersteller). Die Abtriebsdrehzahl des Akkuschraubers beträgt in Stufe 2 ca. 1000 U/min. 

Somit ergibt das Fördervolumen der Pumpe:

Formel Berechnung Fördervomlumen Zahnradpumpe für Anhänger mit Akkuschrauber

Bei einer Antriebsleistung von 0,75 kW ergibt sich ein maximaler Druck in Höhe von:

Formel Druckberechnung Zahnradpumpe für Anhänger

Damit lassen sich problemlos hydraulische Zahnradpumpen mit einem Akkuschrauber antreiben.

 

Eine typische Anwendung ist die Umrüstung eines hydraulisch kippbaren Anhängers mittels Handpumpe. Die Handpumpe wird durch eine Zahnradpumpe ersetzt und mit einem Akkuschrauber angetrieben. Bei der Umrüstung sind einige Punkte zu beachten, sollten Sie Fragen hierzu haben kontaktieren Sie uns bitte.

 

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