Motor-Pumpe-Hybridysystem

Kompakt, sicher und leise

Eine zuverlässige und geräuscharme Druckerzeugung bei Kunststoffspritzgießmaschinen ist ab sofort kein Wunsch- denken mehr. Die Integration einer Innenzahnradpumpe in einen Asynchron-Elektromotor bietet nicht nur kompakte Abmaße und hohe Sicherheit gegen äußere Leckagen, der öldurchströmte Raum zwischen Gehäuse und Pumpe isoliert auch jedes Geräusch.

Innenansicht des EPAI von Voith Turbo H+L Hydraulic

Die Entwicklung von Zahnradpumpen hat bei Voith Turbo H+L Hydraulic (VTHL) Tradition: Seit etwa 40 Jahren sind die Druckerzeuger des Unternehmens im Maschinen- und Anlagenbau bekannt. Jedoch stellen die Richtlinien für Lärmschutz ständig neue Anforderungen. Mit einer interessanten Neuentwicklung hat Voith Turbo jetzt Innenzahnradpumpe und Asynchron-Elektromotor miteinander vereint. Das ermöglicht neben einer kompakten Bauweise eine Geräuschreduktion um 12 db(A) im Vergleich zu konventionellen Systemen.

Bei dem neu entwickelten Hybridsystem EPAI (Elektro Pumpen Aggregat Integriert) wurde der Elektromotor um die Druck erzeugende Pumpe konstruiert – sie sind also zu einem Motor-Pumpe-Hybridsystem zusammengefasst. Damit wird die Geräuschentwicklung der ohnehin pulsationsarmen Innenzahnradpumpen weiter reduziert, denn der öldurchströmte Raum zwischen Gehäuse und Pumpe isoliert jedes Geräusch. Auch die Eigen- und Fremdbelüftung, die bei den häufig eingesetzten Standard-Drehstrom-Asynchronmotoren vorkommt, hat einen erheblichen Anteil an Geräuschemissionen. Hier entfällt nicht nur die Belüftung, auch kostenintensive Sekundärmaßnahmen gegen den Lärm sind nicht mehr nötig. Die (Öl)kühlung erfolgt über den angesaugten Volumenstrom, was aufgrund der konstant niedrigen Temperatur der Lebensdauer zu Gute kommt.
Die kompakte Konstruktion des neuen Aggregats erlaubt zudem eine Reduzierung des Bauraums um bis zu 50 Prozent. Außerdem entfallen die üblichen Pumpenträger und Kupplungen, da diese bereits in dem System integriert sind. Das Hybridsystem bietet eine hohe Sicherheit gegen äußere Leckagen, weil eine verschleißträchtige, dynamische Abdichtung der Antriebswelle nicht mehr nötig ist. Der kompakten Bauweise sind bei diesem System kaum Grenzen gesetzt. So können Ventile und Speicherblöcke direkt angeflanscht oder angeschraubt werden – weitere Verrohrungen entfallen. Gerade letzteres bringt entscheidende Vorteile gegen die Geräuschübertragung und hält zudem die Kosten im kompletten System niedrig.

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Die Konstrukteure haben die Vorteile der Pumpe auch in kompletten Aggregaten genutzt. So entstehen aufgrund der zielbewussten Entkopplung von pulsationsübertragenden Bauteilen geräuscharme Systeme. Um darüber hinaus einen optimalen Leistungshaushalt zu erreichen, setzt das Unternehmen auf eigens hergestellte Speicherladesysteme, die den Ladevorgang vom Hybridsystem zum Hydrospeicher steuern. Individuelle Konstruktionen werden nach Kundenwunsch gefertigt.

Ein Einsatzbereich des neuen Hybridsystems ist die kunststoffverarbeitende Industrie. Beim Einsatz von elektrischen Kunststoffspritzgießmaschinen ist eine Hydraulik zwar unerwünscht, wird aber dringend benötigt, um Kernzugbewegungen zu realisieren. Hier verrichtet das Hybridsystem die Druckerzeugung zuverlässig und geräuscharm. Der Einsatz ist grundsätzlich überall möglich, bietet sich aber insbesondere für geräuschsensible und enge Umgebungen an. Da die Einheit komplett abgeschlossen ist, steht auch einem Einsatz in einem stark verschmutzten Umfeld nichts im Weg.

Energiekosten reduzieren

Selbst die Anforderung nach einem variablen Förderstrom lässt sich mit einer drehzahlregulierten Version des Hybridsystems realisieren. Ein Frequenzumrichter steuert die Drehzahl des Elektromotors und somit den Volumenstrom der Pumpe. Solche drehzahlvariablen Pumpenantriebe minimieren die Energiekosten auf ein Optimum. Das Hybridsystem wird sowohl mit Einfachpumpe, als auch mit Doppelpumpe im Hoch- oder Mitteldrucksegment ausgeführt. Darüber hinaus verlangen viele Anwendungen getrennte Förderströme in unterschiedlichen Duckbereichen - auch dies wird problemlos erfüllt.

Für einen Einsatz im Hochdruckbereich (bis 330bar) wird die bekannte Innenzahnradpumpe IPV implementiert. Für den Mitteldruck (bis 175bar) setzt Voith auf die innovative IPM mit Superlip-System. Beide Pumpentypen sind für den hohen Gesamtwirkungsgrad radial und axial kompensiert und zeichnen sich durch lange Lebensdauer aus. Das Leistungsspektrum der zu Verfügung stehenden Elektromotoren liegt zwischen 3,0 und 11,0 KW. Die Förderströme der Pumpen reichen im Hochdruck von 3,5 bis hin zu 20 cm³/U beim Einsatz einer Doppelpumpe. Mit der IPM lassen sich 6,5 bis 40 cm³/U realisieren. Eine Kombination aus Hoch- und Mitteldruck ist jederzeit möglich. st

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