Tandwielpomp

Tandwielpompen zijn in de hydraulica veelgebruikte verdringerpompen die door de rotatie van in elkaar grijpende tandwielen een volumestroom genereren. Ze zijn essentieel voor de energievoorziening van hydraulische systemen in tal van industriële en mobiele toepassingen. Hun robuuste constructie en het vermogen om onder hoge druk te werken, maken ze tot een voorkeurskeuze voor ingenieurs en technici die betrouwbare en efficiënte oplossingen voor vloeistoftransport nodig hebben.

Werking van een tandwielpomp

De basiswerking van een tandwielpomp is gebaseerd op het verdringingsprincipe. Twee of meer tandwielen grijpen in elkaar in een behuizing. Een van de tandwielen, het zogenaamde aandrijftandwiel, wordt aangedreven door een externe motor. Dit aandrijftandwiel drijft op zijn beurt het of de aangedreven tandwielen aan.

Aanzuigproces

Aan de zuigzijde van de pomp bewegen de tanden van de tandwielen uit elkaar. Hierdoor neemt het volume tussen de tanden en de behuizing toe, wat een onderdruk veroorzaakt. Deze onderdruk zuigt de hydraulische vloeistof uit het reservoir in de ontstane tandkamers.

Verplaatsingsproces

De ingesloten vloeistof wordt door de roterende tanden langs de behuizingswand naar de drukzijde getransporteerd. Omdat de tandwielen aan de drukzijde weer in elkaar grijpen, wordt het volume tussen de tanden verkleind. De vloeistof wordt daarbij uit de tandkamers verdrongen en onder druk in het hydraulische systeem gevoerd. Een afdichtingswig of een sikkel bij binnenvertandingswielpompen voorkomt een hydraulische kortsluiting tussen de zuig- en drukzijde.

Opbouw en componenten

Tandwielpompen bestaan uit verschillende belangrijke onderdelen die samenwerken om de verpompfunctie te garanderen.

Behuizing

De behuizing omsluit de tandwielen en vormt de zuig- en drukkamers. Deze is robuust geconstrueerd om de tijdens het bedrijf ontstane drukken te weerstaan.

Tandwielen

De tandwielen vormen het hart van de pomp. Bij buitenvertande pompen zijn dit twee identieke tandwielen, terwijl binnenvertande pompen gebruikmaken van een hol tandwiel met inwendige vertanding en een kleiner tandwiel met uitwendige vertanding.

Lagerschalen en lagers

De tandwielen zijn gelagerd in lagers die een nauwkeurige rotatie mogelijk maken en de radiale en axiale krachten opvangen.

Aandrijfas

De aandrijfas brengt de mechanische energie van de motor over op het aandrijftandwiel.

Soorten tandwielpompen

Er zijn verschillende uitvoeringen van tandwielpompen, die verschillen in hun constructie en specifieke eigenschappen. De meest voorkomende typen zijn tandwielpompen met uitwendige vertanding en tandwielpompen met inwendige vertanding.

Externe tandwielpompen

Extern getande tandwielpompen zijn de meest gebruikte tandwielpompen. Ze bestaan uit twee extern getande tandwielen die in elkaar grijpen. Het ene tandwiel wordt aangedreven en drijft het andere aan. De vloeistof wordt in de tandopeningen langs de behuizingswand van de zuig- naar de drukzijde getransporteerd.

Kenmerken van buitenvertande tandwielpompen

• Eenvoudige opbouw: robuuste en kostenefficiënte constructie.
• Hoge drukken: kunnen drukken tot 280 bar bereiken.
• Compacte constructie: neemt weinig ruimte in beslag.
• Breed toepassingsgebied: veelzijdig inzetbaar in mobiele en stationaire hydraulische installaties.

Inwendige tandwielpompen

Inwendige tandwielpompen bestaan uit een tandwiel met uitwendige vertanding dat in een holle tandwielkast met inwendige vertanding grijpt. Tussen de twee tandwielen bevindt zich een sikkelvormige afdichtingswig die de zuig- en drukzijde van elkaar scheidt.

Kenmerken van binnenvertande tandwielpompen

• Geluidsarm: bijzonder stille werking, ideaal voor geluidsgevoelige toepassingen.
• Goed aanzuiggedrag: vullen zich langzaam met hydraulische vloeistof, wat leidt tot een zeer soepele werking.
• Hoog rendement: door de continue toename en afname van het volume.
• Compacte bouw: ondanks de complexere constructie vaak ruimtebesparend.

Voor- en nadelen van tandwielpompen

Tandwielpompen bieden een reeks voordelen die ze aantrekkelijk maken voor veel hydraulische toepassingen, maar hebben ook bepaalde beperkingen.

Voordelen

• Robuuste constructie: ongevoelig voor verontreinigingen in de hydraulische vloeistof.
• Hoge bedrijfszekerheid: betrouwbare werking, zelfs onder veeleisende omstandigheden.
• Compacte constructie: neemt weinig ruimte in beslag, wat de integratie in machines vergemakkelijkt.
• Lage kosten: in vergelijking met andere pomptypen vaak voordeliger in aanschaf.
• Eenvoudig onderhoud: Relatief ongecompliceerde opbouw vergemakkelijkt onderhoudswerkzaamheden.
• Constante volumestroom: Levert een gelijkmatige stroomsnelheid, wat voor veel toepassingen belangrijk is.

Nadelen

• Pulsatie: De stroomsnelheid kan lichte pulsaties vertonen, vooral bij buitenvertandingspompen.
• Geluidsontwikkeling: Externe tandwielpompen kunnen onder bepaalde omstandigheden luider zijn dan andere pomptypen. Interne tandwielpompen zijn hier echter aanzienlijk stiller.
• Beperkte drukbereiken: Hoewel ze hoge drukken bereiken, zijn ze in extreme hogedruktoepassingen vaak onderdoen voor axiale zuigerpompen.
• Rendement: Het volumetrisch rendement kan bij lage toerentallen en hoge drukken afnemen.

Toepassingen van tandwielpompen in de hydraulica

Tandwielpompen worden vanwege hun veelzijdigheid en robuustheid in talrijke gebieden van de hydraulica toegepast.

Mobiele machines

In bouwmachines zoals graafmachines, wielladers en kranen zijn tandwielpompen onmisbaar. Ze voorzien de hydraulische cilinders en motoren van vloeistof die verantwoordelijk zijn voor de beweging van de werkuitrusting. Ook in landbouwmachines zoals tractoren en oogstmachines worden ze gebruikt.

Industriële installaties

In de productie-industrie worden tandwielpompen gebruikt in werktuigmachines, persen, spuitgietmachines en andere productie-installaties. Ze sturen bewegingen aan, genereren spankrachten en maken nauwkeurige positionering mogelijk.

Transporttechniek

In de transporttechniek, bijvoorbeeld in vorkheftrucks, hefplatforms en liften, zorgen tandwielpompen voor de benodigde hefkracht en beweging.

Voertuigtechniek

Ook in bedrijfsvoertuigen zoals vrachtwagens en gemeentelijke voertuigen worden tandwielpompen gebruikt voor stuurbekrachtiging, kantelmechanismen en andere hydraulische functies.

Normen en richtlijnen voor tandwielpompen

De veiligheid en prestaties van tandwielpompen in hydraulische systemen worden gewaarborgd door een reeks normen en richtlijnen. Deze normen zijn bepalend voor het ontwerp, de werking en het onderhoud.

DIN EN ISO 4413

Deze norm is van cruciaal belang voor hydraulische aandrijfsystemen en legt algemene regels vast voor het ontwerp en de veilige werking. De norm behandelt aspecten zoals drukbegrenzing, slangleidingen en de documentatie van hydraulische installaties.

DIN EN ISO 12100

Deze norm heeft betrekking op de veiligheid van machines en biedt algemene ontwerprichtlijnen die ook relevant zijn voor hydraulische besturingen.

DIN EN ISO 13849 (deel 1 en 2)

Deze reeks normen behandelt veiligheidsgerelateerde onderdelen van besturingen en vult de eisen aan hydraulische systemen aan om de functionele veiligheid te waarborgen.

Bevestigingsnormen (SAE, DIN, UNI)

Voor de compatibiliteit en uitwisselbaarheid van tandwielpompen zijn internationale bevestigingsnormen zoals SAE, DIN en UNI van groot belang. Deze normen definiëren de afmetingen van flenzen, aspennen en aansluitingen.

Hydraulische vloeistoffen

De keuze van de juiste hydraulische vloeistof is bepalend voor de levensduur en prestaties van een tandwielpomp. Normen zoals DIN 51 524 (deel 2–3) en ISO VG 10–68 volgens DIN ISO 3448 leggen de eisen aan hydraulische oliën vast, inclusief viscositeitsbereiken en temperatuurbestendigheid.

Onderhoud en service

Regelmatig onderhoud is cruciaal voor de levensduur en de betrouwbare werking van tandwielpompen.

Vloeistofbeheer

De zuiverheid van de hydraulische vloeistof is van het grootste belang. Verontreinigingen kunnen leiden tot slijtage en storingen. Regelmatige filtervervanging en vloeistofanalyses zijn daarom onontbeerlijk.

Dichtheidscontrole

Regelmatige controles op lekkages bij afdichtingen en aansluitingen helpen drukverliezen te voorkomen en de efficiëntie van de pomp te behouden.

Slijtagecontrole

Het monitoren van geluid, trillingen en het debiet kan in een vroeg stadium wijzen op tekenen van slijtage. Indien nodig moeten versleten onderdelen, zoals lagers of tandwielen, worden vervangen.

Temperatuurbewaking

Oververhitting van de hydraulische vloeistof kan de levensduur van de pomp en andere onderdelen aanzienlijk verkorten. Het is daarom belangrijk om de bedrijfstemperatuur in de gaten te houden.

Conclusie

Tandwielpompen zijn onmisbare componenten in de moderne hydraulica. Hun robuuste constructie, het vermogen om hoge drukken te genereren en hun veelzijdigheid maken ze tot de eerste keuze voor een breed scala aan toepassingen in de industrie en in de mobiele sector. Door naleving van relevante normen en zorgvuldig onderhoud garanderen ze een betrouwbare en efficiënte werking van hydraulische systemen. De voortdurende ontwikkeling, met name op het gebied van interne tandwielpompen, draagt ertoe bij dat hun prestaties en toepassingsgebied voortdurend worden uitgebreid.