28.08.2013

Bucher Hydraulics GmbH

QXEH macht Spritzgießmaschinen energieeffizient und leise

- Innenzahnradpumpe von Bucher Hydraulics steigert Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit


Kunststoff-Spritzgießmaschinen stellen in vielerlei Hinsicht große Herausforderungen dar. Die wirtschaftliche, diskontinuierliche Herstellung von direkt verwendbaren Kunststoffteilen aus Granulat bzw. schnurförmigen Kunststoffen erfordert höchste Anlagenverfügbarkeit. Gleichzeitig soll aus Kosten- und Umweltschutzgründen der Energieverbrauch von Spritzgießmaschinen gedrosselt und auch deren Geräuschpegel minimiert werden. Die Maschinen müssen Leistung bedarfsgerecht zur Verfügung stellen, die Einzelwirkungsgrade deutlich verbessern und die Leerlaufverluste reduzieren.


Anhand technischer Neuerungen, die auf Dynamik, Schnelligkeit und Energieeffizienz zielen, stärkt Bucher Hydraulics seine Position in dem bedeutenden Absatzmarkt der Spritzgießmaschinen. Durch den Einsatz drehzahlgeregelter Konstantpumpen lassen sich sowohl drehzahlabhängige Verluste als auch der Geräuschpegel erheblich reduzieren. In Summe steigert dieses innovative Pumpenkonzept die Wirtschaftlichkeit von Spritzgießmaschinen und sichert Endanwendern die Wettbewerbsfähigkeit selbst in Hochlohnländern.


Die Konstruktion der neuen Innenzahnradpumpen Baureihe QXEH wurde vollständig ausgerichtet auf hohen Kundennutzen. Die Pumpen eignen sich hervorragend für den Einsatz mit drehzahlveränderbaren Antrieben in einem sehr großen Drehzahlbereich und dem Betrieb im Reverse-Modus. Sie arbeiten mit nur einer Getriebestufe und können durch ihre kompakte Konstruktion platzsparend in Maschinen integriert werden. Weitere Vorzüge zeigt die QXEH in schwierigen Umgebungen mit hoher zyklischer Belastung: Die robuste Bauweise ermöglicht hohe Zuverlässigkeit über eine lange Lebensdauer sowie den Einsatz der Pumpen mit unterschiedlichen Druckmedien, da sie selbst bei kritischen Flüssigkeiten kavitationsbeständig sind. Diese Stärken der QXEH basieren auf wesentlichen konstruktiven Weiterentwicklungen von Bucher Hydraulics. Die minimierte Anzahl an beweglichen Bauteilen und die Spezial-Verzahnungsgeometrie sorgen für höchste Beschleunigungswerte. Dadurch verkürzt sich die Taktzeit, was die Produktivität der Maschine steigert. Im Vergleich zu anderen Antrieben einschließlich spaltkompensierten Innenzahnradpumpen bietet die QXEH hier deutliche Vorzüge. Die wenigen Rotationsteile der Innenzahnradpumpe wurden in Bezug auf Formstabilität optimiert, so dass die hieraus resultierende niedrige Pulsation zu verbesserten Leistungsmerkmalen der Pumpe führt.


Energiesparer über gesamten Lebenszyklus


Laut Untersuchungen des VDI gibt es nachwievor vielfältige Möglichkeiten, Energie durch deren effizientere Nutzung zu sparen: Allein die optimale Auslegung eines Pumpensystems kann durchschnittlich 35% der Stromkosten einsparen. Diese Optimierung bietet auch Vorteile in Bezug auf Wartung und Lebensdauer der Anlagenkomponenten. So ergibt sich nach Einbeziehen der gesamten Wertschöpfungskette in die Rechnung ein noch höheres Einsparpotenzial.


Dieser Prämisse entsprechend überzeugt die Innenzahnradpumpe QXEH mit interessanten Details: Da es im nicht-kompensierten System keine Kompensationsteile gibt, entfällt auch die dadurch verursachte mechanische Reibung. Die vorgefertigten internen Saug- und Druckkanäle sind für geringe Strömungsturbulenzen ausgelegt und die Wärmeabfuhr erfolgt über einen externen Leckölanschluss.


Die konstruktionsbedingten Merkmale machen sich in der Anwendung schnell bezahlt. Zum einen hat die QXEH einen hohen hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad, so dass die Gesamteffizienz hoch ist. Zum anderen bietet die Innenzahnradpumpe einen großen Drehzahlbereich, wobei sie im Kurzzeitbetrieb auch mit niedrigen Drehzahlen hohe Drücke liefert. Dies alles sorgt dafür, dass der Endanwender das für seinen Einsatz optimale Verdrängungsvolumen wählen kann. Hinzu kommt der Druckhaltebetrieb „No Flow“ oder Null-Förderung: Hier läuft die nicht-kompensierte QXEH Innenzahnradpumpe durch die spezielle Schmierung des Getriebes und der Gleitlager im Gegensatz zu anderen Pumpentypen nicht heiß. Nicht zuletzt kann die QXEH Innenzahnradpumpe zur Druckentlastung im System mehrmals pro Arbeitszyklus vollständig im Umkehrmodus („Reverse-Mode“) betrieben werden.


Kombiniert mit drehzahlveränderbaren Antrieben avanciert die QXEH in Spritzgießmaschinen über den gesamten Lebenszyklus einschließlich Teillast- und Leerlaufbetrieb zum Energiespar-Highlight. Der erzeugte variable Volumenstrom sorgt dafür, dass die Druckölversorgung dem tatsächlichen Bedarf entspricht.


Dieser Trend zu mehr Ökonomie, an dem Maschinenbauer derzeit intensiv arbeiten, ist mit der QXEH bereits umsetzbar und macht die Innenzahnradpumpe dank optimiertem Wirkungsgrad zu einer interessanten, sparsamen Lösung für zukünftige Aufgaben. Die Aktuatoren werden ohne den sonst üblichen energetisch aufwändigen Umweg über Ventile direkt angetrieben. Die positiven Auswirkungen sind reduzierter Verrohrungsaufwand, geringere Mengen an Öl, kleinere Tanks und dadurch weniger Kühlleistung, da nur eine sehr geringe Wärmeverlustleistung entsteht. Auf Grund der Dynamik werden die Pumpen-Aktuatoren innerhalb von Millisekunden verstellt, was nahezu dem Niveau der Servotechnik entspricht. Auch das steigert die Produktivität der Maschine.


Clevere Konstruktion mindert Geräusch


Der leise Lauf ist ein weiterer Fortschritt und basiert auf der speziellen Verzahnungstechnik der QXEH. Zur optimierten hydrodynamischen Schmierung des Zahnkranzes werden die Strömungsprofile in den kritischen Lagerstellen gezielt mit Öl versorgt. Gleichzeitig ist die nicht-evolvente Spezialverzahnung die Grundlage für das gute Ansaugverhalten und vor allem für die geringe Geräuschentwicklung der Pumpe. Die hochpräzise Ritzelwelle ist mit nur zehn Zähnen bestückt und hat somit eine niedrige Frequenz. Das Pumpengeräusch wird zum angenehmen Sound für das menschliche Ohr. Das erleichtert die Arbeit des Maschinenbedieners, insbesondere wenn in einer Produktionshalle zahlreiche Spritzgießmaschinen stehen.


Die Verzahnung mit langsam ansteigendem Druck entlang des Halbmonds ermöglicht zudem einen pulsations- und vibrationsarmen Lauf der Pumpe. Die Pumpe selbst arbeitet leise und in der Anwendung wird das Hydrauliksystem weniger in Schwingung versetzt – auch bei hohen Drehzahlen. Tatsächlich liegt der Schalldruckpegel der QXEH unterhalb den Forderungen von Maschinenherstellern nach Laufruhe. Die Pumpe benötigt deshalb keine zusätzliche Einhausung oder Isolation des Aggregats, was die Kosten verringert. Darüber hinaus reduziert der langsame Druckaufbau die Belastung auf Einzelkomponenten, so dass diese eine längere Lebensdauer aufweisen.