Untersuchung hydraulischer Pumpen und Motoren
Vor allem Funktionssicherheit: So lautet eine der Hauptanforderungen an hydraulische Pumpen und Motoren. Ob die erfüllt wird, müssen die Einheiten auf dem Prüfstand beweisen – aktuell sogar energieeinsparend.
Hydraulische Pumpen und Motoren zählen zu den Schlüsselkomponenten hochproduktiver Maschinen. Eine der an sie gestellten Hauptanforderungen lautet daher: Funktionssicherheit, zumal Ausfälle erhebliche Kosten verursachen können. Prüfen mithin, lautet die Devise.
Nicht nur beim Hersteller, sondern auch bei Händlern mit Instandsetzungsbereichen für die Komponenten – nach jeweils gleichen Prüfkriterien. Dazu einige Anmerkungen: Die Druckbelastungsprüfung von Pumpen erfolgt dabei überwiegend per Druckbegrenzungsventil. Hydromotoren werden in der Regel – analog zu Pumpen – hydraulisch belastet, also nicht durch ein äußeres Moment.
Ebenfalls zu berücksichtigen bei den Prüfungen sind die in den vergangenen Jahren aufgrund höherer Leistungsanforderungen gestiegenen Baugrößen von Pumpen und Hydromotoren. Das gilt insbesondere für Mobilmaschinen.
Hinzu kommen mögliche Auswirkungen kurzzeitig zugelassener Spitzendrücke, die teilweise Prüfungen mit 480 bis 500 bar erfordern – verbunden mit hohem Energieverbrauch. Hinzu kommt, dass viele Unternehmen gar nicht über entsprechend hohe Anschlussleistungen von der Energieversorgerseite her versorgen. Es sind auch Systeme bekannt, bei denen die Prüflinge (Pumpen) mittels Hydromotoren belastet werden, die ihrerseits treibend auf die Prüflinge wirken. Intern kann ein beliebig hoher Belastungsdruck aufgebaut werden, von der Antriebsseite her muss lediglich die Gesamtverlustleistung des Systems eingespeist werden. Oftmals wird dabei von ‚Verspannsystemen‘ gesprochen.
Diese Systeme werden in der Regel nur für Prüfungen mit nahezu stationären Betriebszuständen angewendet, da diese Kreise zur Instabilität neigen und für dynamische Vorgänge eine schnelle Regelung des belastenden Hydromotors notwendig ist.
Prüfstand mit Energierückgewinnung
Mit Unterstützung der ‚Jetschke Industriefahrzeuge‘ (Händler und Instandsetzungsbetrieb der Linde Hydraulics in Hamburg) entwickelte und baute nunmehr die ‚Prüfstandstechnik Leipzig GmbH‘ einen die Energierückgewinnung nutzenden Prüfstand, der die Prüfung von Axialkolbenpumpen und –motoren sowohl im geschlossenen als auch im offenen Kreislauf in beliebiger Drehrichtung erlaubt. Die Prüflinge können dabei mit sämtlichen Varianten an Stell- und Regeleinrichtungen des Hersteller ausgerüstet sein. Ganz wesentlich dabei: Die Hydromotoren werden nicht hydraulisch, sondern durch ein äußeres Drehmoment – also praxisgerecht – belastet.
Kernstück bildet die Belastungsmaschine, die von Jetschke modifiziert wurde. Die Doppel-Axialkolbenmaschine ist für Pumpen- und Motorbetrieb und beide Drehrichtungen ausgelegt. Die Koppelung von Maschine und Prüfling erfolgt direkt per Drehmoment-Messwelle.
Für geschlossenen und offenen Kreis
Hydraulisch arbeiten Prüfling und Belastungsmaschine im geschlossenen Kreislauf. Sollen Pumpen für den offenen Kreis geprüft werden, stehen am Bedienplatz Saugleitungsanschlüsse zur Verfügung. Nach Durchströmen der Belastungsmaschine gelangt das Öl über ein Cartridge – Ventil zum Tank.
Die Steuerung des Prüfstandes erhält vom Bedienenden vor Beginn des Prüflaufs die Information, ob es sich beim Prüfling um eine Pumpe oder einen Motor handelt. Entsprechend arbeitet die Belastungsmaschine dann als Motor oder Pumpe.
Der Antrieb des Systems erfolgt über einen Axialkolbenmotor als dritte Einheit der Belastungsmaschine. Der Hydromotor wird im geschlossenen Kreislauf angetrieben. Somit lassen sich die Prüflingsdrehzahlen in weiten Grenzen regeln.
Gemessen werden Ölstrom und Druck in der jeweiligen Hochdruckleitung des Prüflings. In Abhängigkeit von der Verstellung des Prüflings sowie den Anforderungen an den Prüfdruckverlauf erfolgt die Regelung der Belastungsmaschine über eine Proportionalventilverstellung. Die Druckabschneidungsventile der Belastungsmaschine wirken unmittelbar an den Kanälen zum Stellzylinder, arbeiten mithin direkt und schnell. Die Ausführung der Belastungsmaschine als Doppel–Axialkolbenmaschine erlaubt hohe Drehzahlen sowie gute Anpassung an die Größe des Prüflings. Für große Prüflinge werden beide Einheiten mit der Summe ihrer Verdrängungsvolumen wirksam, bei sehr kleinen Prüflingen kann nur die Primäreinheit ausgesteuert werden, so dass lediglich ein Teil der Verdrängungsvolumen beider Maschinen wirksam ist.
Der für Jetschke ausgeführte Prüfstand ist für eine maximale Prüfleistung von 160 Kilowatt bei einer Antriebsleistung von 75 Kilowatt ausgelegt. Der Prüfkreis wurde für maximale Drücke von 450 bar, Ölströme bis zu 450 Liter pro Minute sowie Drehzahlen bis zu 3 000/Minute konzipiert.
Die komplette Bedienung erfolgt über einen Bedien–PC mit Monitor-Anzeige sämtlicher relevanten Messgrößen. Messwerte und Messkurven können protokolliert und in Datenbanken hinterlegt werden.
Last, but not least: Entwickelt wurde ein Prüfstand für universelle Verwendbarkeit – dank modularer Programmierung und Parametrierung – und mit sämtlichen Vorteilen einer Energierückgewinnung.
