Axialkolbenpumpe — Aufbau, Funktion und Auswahl
Die Axialkolbenpumpe gehört zu den Verdrängerpumpen mit hoher Leistungsdichte und ist für Drücke bis weit über 300 bar ausgelegt. Mehrere Kolben bewegen sich in einer rotierenden Zylindertrommel parallel zur Antriebswelle, saugen Hydrauliköl an und geben es im Druckhub ab. Über Schrägscheibe oder Schrägachse lässt sich das Verdrängungsvolumen einstellen — damit deckt die Bauart sowohl Konstant- als auch Verstellpumpen ab.
Aufbau und Funktionsweise
Im Inneren einer Axialkolbenpumpe rotiert eine Zylindertrommel mit mehreren parallel zur Antriebswelle angeordneten Kolben. Die Kolben stützen sich über Gleitschuhe an einer Schrägscheibe oder einer geneigten Triebachse ab. Beim Umlauf werden die Kolben axial verschoben: In der ersten Hälfte vergrößert sich das Hubvolumen, Öl wird über die Steuerplatte angesaugt; in der zweiten Hälfte verkleinert sich der Raum und das Öl wird in den Druckanschluss gefördert. Das Verdrängungsvolumen ergibt sich aus Kolbenzahl, Kolbendurchmesser und Schwenkwinkel. Bei Verstellpumpen wird der Schwenkwinkel der Schrägscheibe über einen Stellzylinder verändert, sodass der Förderstrom zwischen Null und Maximum stufenlos variabel ist. Der Volumenstrom lässt sich so an den tatsächlichen Bedarf anpassen, was den Wirkungsgrad gegenüber konstanten Pumpen mit Drosselregelung deutlich verbessert.
Bauformen: Schrägscheibe und Schrägachse
Bei der Schrägscheibenbauweise sitzen die Kolben in einer Trommel, die mit der Antriebswelle direkt verbunden ist. Die Kolben gleiten an einer feststehenden, schwenkbaren Scheibe ab. Diese Bauform ist kompakt und wird in mobilen wie stationären Anwendungen eingesetzt. Bei der Schrägachsenbauweise steht die Zylindertrommel im Winkel zur Antriebswelle. Die Kolben sind über Pleuel mit dem Triebflansch verbunden. Schrägachsenpumpen erreichen größere Schwenkwinkel und höhere Wirkungsgrade, sind aber aufwendiger im Aufbau.
Merkmal | Schrägscheibe | Schrägachse |
|---|---|---|
Maximaler Schwenkwinkel | ca. 18–21° | ca. 25–45° |
Leistungsdichte | hoch | sehr hoch |
Bauraum | kompakt | größer |
Typische Drücke | bis ca. 350 bar | bis ca. 450 bar |
Einsatz | offene und geschlossene Kreisläufe | Hochdruck, Fahrantriebe |
Konstantpumpe oder Verstellpumpe
Die Konstantpumpe fördert pro Umdrehung ein festes Ölvolumen. Sie eignet sich für Anwendungen mit gleichbleibendem Bedarf, etwa einfache Hydraulikaggregate oder Schmierkreisläufe. Die Verstellpumpe passt das Fördervolumen über den Schwenkwinkel an. Damit lassen sich Druckregelung, Förderstromregelung, Leistungsregelung und Load-Sensing-Funktionen realisieren. In modernen Systemen wird die Regelung zunehmend elektronisch ausgeführt, etwa mit Schwenkwinkel- und Drucksensoren an der Pumpe. Bei der Auswahl sind folgende Kriterien relevant:
- Maximaler Betriebsdruck und Spitzendruck der Anlage
- Geforderter Förderstrom bei Nenndrehzahl
- Antriebsdrehzahl und Drehrichtung
- Offener oder geschlossener hydraulischer Kreislauf
- Reglervariante: Druck-, Förderstrom-, Leistungs- oder Load-Sensing-Regler
- Anbau, Wellenende und Anschlussbild gemäß ISO oder SAE
Typische Einsatzbereiche
Axialkolbenpumpen werden dort eingesetzt, wo hohe Drücke, präzise Volumenstromregelung und gute Wirkungsgrade gefordert sind. In mobilen Arbeitsmaschinen wie Baggern, Radladern und Traktoren versorgen sie Arbeitshydraulik und Fahrantrieb. In stationären Anwendungen treiben sie Pressen, Spritzgießmaschinen, Werkzeugmaschinen, Walzwerke und Prüfstände an. Schiffshydraulik, Windkraftanlagen und Hubgeräte sind weitere Einsatzfelder. Bosch Rexroth und Hawe decken mit ihren Baureihen offene wie geschlossene Kreisläufe ab; Hydac ergänzt das Spektrum im Bereich Aggregathydraulik, Enerpac im Hochdruckbereich für Spann- und Hebetechnik.
Auswahl, Einbau und Inbetriebnahme
Vor dem Einbau ist die Saugleitung sorgfältig zu prüfen. Eine zu lange oder zu eng dimensionierte Saugleitung führt zu Kavitation und schädigt das Triebwerk. Der Tank sollte ausreichend groß sein und eine wirksame Entlüftung besitzen. Die Pumpe muss vor dem Anlauf mit Hydrauliköl gefüllt werden, um Trockenlauf zu vermeiden. Drehrichtung und Wellenkupplung sind gemäß Datenblatt zu kontrollieren. Bei der ersten Inbetriebnahme empfiehlt sich ein langsamer Druckaufbau über das Druckbegrenzungsventil. Filterung gemäß Reinheitsklasse nach ISO 4406 verlängert die Standzeit erheblich. Bei geschlossenen Kreisläufen ist die Spülleitung zu berücksichtigen, um Wärme abzuführen und Leckölverluste auszugleichen. Bei Verstellpumpen müssen die Reglereinstellungen auf den Anwendungsfall abgestimmt sein.
