naar top
Menu
Logo Print
05/10/2018 - RENÉ DECLEER

DE HYDRAULISCHE POMP: HART VAN HET HYDRAULISCHE SYSTEEM

hydropomp
Plunjerpomp met variabel slagvolume en elektronische besturing

Vergelijking verschillende types en aandachtspunten bij gebruik

Een hydraulisch systeem wordt vaak vergeleken met het bloed in een levend wezen. Zoals het hart het bloed door het hele lichaam stuurt, stuwt de hydropomp de hydraulische vloeistof door het hydraulische systeem.

De taak van een hydropomp is mechanische energie (met name draaimoment, toerental) omzetten in hydraulische energie: volumestroom en druk. Een hydropomp wordt aangedreven door elektrische of thermische energie; respectievelijk door een elektro- of verbrandingsmotor. Deze pomp stuwt hydraulische vloeistof naar de hydrocilinder of hydromotor (hydraulische energie), die dan de machines aandrijven (mechanische energie).

SOORTEN HYDROPOMPEN

Bij de pompkeuze - zie tabel - dient rekening te worden gehouden met meerdere eigenschappen. Naast de in de tabel opgenomen aspecten spelen bijvoorbeeld ook de gebruikstoestand (zoals 24/7-regime), stationaire of mobiele installatie, outdoor- of indoorgebruik, jaargetijden, milieu en misschien nog andere, meer specifieke factoren een rol.

In elk geval kunnen we verscheidene pomptypes onderscheiden. Die variëren in prijs en grootte, van slagvolumes van enkele cm3 tot 70.400 cm3 of 70,4 l per omwenteling.

Levensduur

hydropomp
Bij een cavitatie in de pompuitlaat kan com­pressie van dampbellen leiden tot heftige implosies

De levensduur - toch een belangrijk aspect - is niet opgenomen in deze vergelijkende tabel. In het algemeen kunnen we stellen dat de wormpomp en de schottenpomp zeer goed scoren op dit vlak. Voor de tandwielpomp met uitwendige vertanding is dit middelmatig, en de andere pompen scoren goed. Veel hangt natuurlijk af van de gebruiksomstandigheden. Een voorbeeld: bij een plunjerpomp met een veranderlijk slagvolume voor industriële toepassingen die toelaat om een druk van 280 bar continu te houden en 320 bar intermitterend, is de voorziene levensduur 30.000 uur bij een werkdruk van 65%. Voor eenzelfde plunjerpomp met een veranderlijk slagvolume voor mobiele toepassingen is dat slechts 5.000 uur. De werkvoorwaarden van de industrie ten opzichte van mobiel verschillen dan ook aanzienlijk, vooral inzake het belastingspatroon. De levensduur van een pomp verlengen is verre van eenvoudig. De parameters die van belang zijn in dit onderzoek, zijn o.a. de constructie, de tribologie, de opstelling, de mechanische verbindingen, de temperatuur, de hydraulische vloeistoffen, de lokale klimatologische omstandigheden (buitengebeuren).

schema pompen
Indicatieve technische pompgegevens (bron: 'Vademecum Hydrauliek' (blz. 28) van Vereniging Platform Hydrauliek) (ISBN 978-90-6674-772-2)

AANDACHTSPUNTEN

Er komen vaak weerkerende fouten voor bij hydraulische installaties. We geven dan ook graag een aantal aandachtspunten weer.

Verkeerde olie

erosie
De implosie van bellen dicht bij een metalen oppervlak leidt tot erosie

De olie is de belangrijkste component in elk hydraulisch systeem. Hydraulische olie is niet alleen een smeermiddel, maar ook het middel om energie te transporteren door het hele systeem. Die dubbele rol maakt van de viscositeit de belangrijkste eigenschap van de hydraulische olie, want ze beïnvloedt zowel de machineprestaties als de levensduur. De viscositeit bepaalt ook in hoge mate de maximale en minimale olietemperaturen waarbij het hydraulische systeem veilig kan werken. Het gebruik van een olie met een verkeerde viscositeit betekent niet alleen een niet-optimale smering, maar leidt ook tot het voortijdig falen van de grootste componenten en verhoogt aanzienlijk het verbruik (diesel of elektriciteit).

Cavitatie en erosie

Wanneer er zich een partieel vacuüm ontwikkelt aan de pompinlaat, kan de optredende verlaging van de absolute druk resulteren in gas- en/of dampbelvorming in de vloeistof. Wanneer deze bellen samengedrukt worden in de pompuitlaat, imploderen ze zeer heftig. Er werden al implosiedrukken hoger dan 1.000 bar gemeten en als er 'microdieseling' optreedt - verbranding van een mengsel van lucht/olie - zijn er temperaturen tot 1.100 °C mogelijk. De implosie van bellen dicht bij een metalen oppervlak leidt tot erosie.

Drukpieken

hydropomp
Tandwielpomp met inwendige vertanding, aangedreven door servomotor

Onafhankelijk van de vraag of de pompsoort en/of het slagvolume vast dan wel veranderlijk is, heeft de drukleiding een terugslagklep nodig. Die verhindert dat drukpieken uit het systeem of na een snelle klepsluiting terugslaan in de pomp. Bij filters in de druklijn wordt het opgestapelde vuil door dat fenomeen trouwens naar de pomp geperst, zodat die bij het uitschakelen van de elektromotor verkeerd draait en de kans op cavitatie daarbij nog vermeerdert.

Ook bij pompen met een veranderlijk slagvolume of regelpompen moet er een drukbegrenzingsklep in 'bypass' voorzien worden. Bij een abrupte afsluiting van de drukleiding bevindt de pomp zich dan nog in de uitgezwenkte toestand; er is nog debiet, hoewel er geen afname meer is. Een bepaalde reactietijd tot het terugzwenken is hierbij onvermijdelijk. Wanneer er geen overdrukklep is en de volumestroom in de leiding tussen de pomp en de stuurklep wordt gecomprimeerd, dan stijgt de druk in een mum van tijd tot een ongecontroleerd hoog niveau en kunnen er leidingen breken, pompdrukaansluitingen kraken, of kan de pomp binnenin grote schade oplopen.

'Zelfvullend, zelfsmerend'

Er wordt dikwijls aangenomen dat hydraulische componenten zelfvullend en zelfsmerend zouden zijn, bijvoorbeeld bij plunjerpompen met een veranderlijk slagvolume. Een verbrandingsmotor wordt nooit gestart zonder olie in het carter, maar toch komt die voor bij hydraulische componenten.

Als bij het starten de trapsgewijze procedure niet wordt gevolgd, kunnen de componenten ernstige schade oplopen. Mogelijk zullen de pompen een korte tijd wel goed werken, maar na de start zal het kwaad toch geschied zijn en zijn ze gedoemd tot een voortijdig falen.

Warmlopen en oververhitting

Weinig installatie-eigenaars of -bedieners zullen een verbrandingsmotor die warmloopt, laten draaien. Hetzelfde kan niet gezegd worden van hydraulische systemen, hoewel oververhitting de snelste manier is om hydraulische componenten, dichtingen, slangen en zelfs de olie te vernietigen. 

Weinig installatie-eigenaars of -bedieners zullen een verbrandingsmotor die warmloopt, laten draaien. Hetzelfde kan niet gezegd worden van hydraulische systemen. Maar hoe heet is 'te heet' in deze context?

Maar hoe heet is 'te heet' in deze context? Dat hangt opnieuw voornamelijk af van de viscositeit en de viscositeitsindex van de olie (de mate van viscositeitsverandering in functie van de temperatuur), en van het soort hydraulische componenten in het systeem. Wanneer de olietemperatuur toeneemt, daalt de viscositeit. Een hydraulisch systeem is dan ook te heet wanneer het de temperatuur bereikt waarbij de olieviscositeit lager wordt dan nodig voor een adequate smering. Ook het pomptype speelt een rol bij deze werktemperaturen: een schottenpomp vereist bijvoorbeeld een hogere minimale viscositeit dan een plunjerpomp.

Onafhankelijk van het thema van een adequate smering - waarvan het belang niet genoeg benadrukt kan worden - beschadigen werktemperaturen boven de 82 °C de meeste dichtingen en slangencombinaties, en versnellen ze de afbraak van de olie. Om redenen die we eerder aanhaalden, kan een hydraulisch systeem echter al ver onder deze temperatuur warmlopen.

BESLUIT

De hydraulische pomp is meestal de grootste, sterkste en meest gevoelige component in een hydraulisch systeem. Daarom is die ook meestal de duurste. Het spreekt voor zich dat dit dan ook goed verzorgd moet worden, zoals elk 'hart'.