Was Ingenieure über Zahnradstromteiler wissen müssen

Zahnradmengenteiler werden ähnlich der Kolbenstromteiler in der Hydraulik eingesetzt, um Motoren oder Zylinder im Gleichlauf, also synchron zu betreiben. Ein Hauptmerkmal für den Einsatz ist die relativ hohe Genauigkeit der Teiler, ohne mit geregelten Achsen zu fahren. Allerdings sind hier einige grundlegende Voraussetzungen beim Einsatz zu beachten, wie die Auslegung des Mengenteilers auf den Anwendungsfall. Ingenieure müssen auch auf Teilungsfehler achten, ebenso wie auf zulässige Druckunterschiede in den einzelnen Kammern – und das nicht nur bei Inbetriebnahme.

Zahnradstromteiler haben, ähnlich einer Zahnradpumpe, ein konstantes, geometrisches Volumen. Macht die Welle eine Umdrehung wird entsprechend der Anzahl der Kammern jedes Volumen in den angeschlossenen Verbraucher gedrückt. Bei drei Verbrauchern heißt das, es wird dreimal das gleiche Volumen gefördert und damit die gleiche Verdrängung im Verbraucher erzeugt. Haben die Verbraucher die gleiche Innengeometrie entsteht ein Gleichlauf. Soweit die Theorie. Dem entgegen wirken Fertigungsungenauigkeiten, unterschiedliche Drücke in den Kammern und damit unterschiedliche Kompressionen sowie unterschiedliche Leitungslängen zu den Verbrauchern.

Legen Sie die Drehzahl der Teiler auf circa 1800-2000 U/min, in diesem Bereich arbeiten die Zahnradstromteiler am effektivsten. Auch sollte der maximale Druckunterschied zwischen den einzelnen Kammern 30 bar nicht überschreiten. Arbeiten Sie unter Umständen mit Vorspannventilen, sollte der Druckunterschied wesentlich größer werden. Achten Sie auf die Leistungslängen, diese sollten etwa gleich lang sein, da sich sonst das unterschiedliche Kompressionsvolumen auf die Teilgenauigkeit auswirkt. Fahren Sie die Teiler immer drucklos an und spülen Sie ausgiebig, so dass keine Fremdluft entsteht.

Jeder mechanische Teiler hat einen Teilungsfehler, bei den meisten Zahnradstromteilern liegt dieser bei circa drei Prozent des Teilungsvolumens. Beim Ausfahren und Einfahren der Verbraucher muss dieser Teilungsfehler wieder ausgeglichen werden. Dieser Endlagenausgleich ist wichtig, da sonst der Gleichlauf erheblich gestört werden kann. Die Zahnradstromteiler haben deshalb integrierte Druckbegrenzungsventile mit Nachsaugventilen zu Kavitationsverhinderung. Die Ventile müssen auf die Anlagenbedingungen eingestellt werden. Hier lohnt der Blick in die Herstellerunterlagen, denn dort wird beschrieben, wann ein Endlagenausgleichsventil sinnvoll ist. Die IHA bietet in ihren Hydraulikseminaren auch Tipps für die Auslegung und Hinweise für den Einbau der Komponenten.

Die Querschnitte der Rohr- und Schlauchleitungen müssen entsprechend den technischen Normen ausgelegt und sauber sein. Für einen einwandfreien Betrieb muss das Innere des Stromteilers frei von Schmutz sein. Oftmals beeinträchtigen jedoch Staubpartikel, Metallspäne oder Dichtungsfragmente aus den Kleinarmaturen den Betrieb. Eine Filterung von 10-20 μm ist mindestens zu gewährleisten. Die empfohlene Viskosität liegt bei 20-40 cSt. Die ideale Temperatur liegt zwischen +30 und +60 °C. Fluide die von der Norm abweichen verursachen am Mengenteiler nicht nur Funktionsstörungen, sondern verringeren auch seine Lebensdauer. Deshalb gilt: Fragen Sie immer den Hersteller nach möglichen Ausnahmen.

Im dargestellten Schaltbild ist ein empfohlenes Schaltungsschema zu sehen.

1. Endlagenausgleichsventil

2. Nachsaugventil

3. Vorspannventil

4. Rücklaufvorspannventil

Beim Ausfahren ist ein ruckfreies Fahren durch die Rücklaufvorspannung 4 gegeben.

Beim Einfahren der Zylinder sorgt das Vorspannventile 3 dafür, dass ein ruckfreies Absenken möglich ist. In der Endlage wirken die Nachsaugventile 2 als Kavitationsausgleichventile. ssc