Hydrualiek Om het oliecircuit van olie te voorzien heeft men een oliepomp nodig. Omdat we hier met een landbouwtoepassing zitten wordt de pomp aangedreven door de aftakas van de traktor (beter bekend als cardan) en niet door een elektromotor. Maar de aftakas draait maar met een toerental van ongeveer 500tr/min. Daarom is er nog een versnellingskast tussen geplaatst. Hier wordt door middel van een tandwieloverbrenging het toerental verhoogt. Men heeft hier gekozen voor een tandwielpomp omdat ze niet zo duur zijn, een constant debiet leveren en omdat ze niet zo gevoelig zijn voor vuildeeltjes. Hieronder leg ik de werking van een tandwielpomp uit. De tandwielpomp Een tandwielpomp met uitwendige vertanding bestaat uit twee tandwielen die nauwkeurig in elkaar draaien. Dit geheel zit in een achtvormig huis. Op één van de twee tandwielen is een as gemonteerd dat door het voorste deksel heensteekt. Daarop is de aandrijving gemonteerd. In dit geval de versnellingskast dus die op zijn beurt is aangedreven door de aftakas van de traktor. Het andere tandwiel draait om een pen en wordt aangedreven door het aangedreven tandwiel. Figuur 1: Opbouw tandwielpomp Bron: hydrauliek Basiskennis, ISBN 90 6674 841-9
1. Twee tandwielen 2. lagerbrillen 3. huis 4.1 deksel 4.2 deksel 5. askeerkring 6. lagerbussen 7. axiale afdichtringen Dat deze pomp een verdringingspomp genoemd wordt blijkt uit het volgende. De vloeistof wordt in de tandholtes meegenomen en langs het pomphuis van zuig- naar de persaansluiting getransporteerd. De voor het aanzuigen benodigde onderdruk ontstaat door volumevergroting, namelijk als de desbetreffende tand uit de tandholte wegdraait. Aan de drukzijde van de pomp lopen de tanden weer in de tandholtes en wordt de vloeistof de persleiding ingedrukt. Daarbij ontstaat een enigszins pulserende opbrengst. Er zijn drie soorten lekken. Hieronder staan ze vermeld met hun oplossing. Axiale lekspleet Een axiale lekspleet heeft zeker zijn nut wat smering betreft. Maar deze mag echter niet te groot worden want dan kan het deksel vervormd worden. Men opteert ook voor een tandwielpomp omdat deze pomp een constante volumestroom levert. Deze volumestroom kan echter alleen maar constant blijven als de lekspleet even groot blijft. Moest er nu slijtage optreden dan verandert de grote van de lekspleet en dus ook de volumestroom. Dit probleem kan opgelost worden moest men de wanden (lagerbrillen) kunnen opschuiven. Dit noemt men de axiale lekspleetcompensatie, hieronder uitgelegd. De werking van de compensatie gebeurt als volgt. Men brengt de achterzijde van de lagerbrillen in verbinding met de perszijde. Men heeft er meestal voor gezorgd dat het drukoppervlak aan de achterzijde groter is dan aan de voorzijde. Waardoor deze tegenwerkende kracht ietsje groter is dan de inwerkende kracht. Het gevolg is dus dat de lagerbril opschuift naar het tandwiel toe. Bij een goede dimensionering ontstaat er een evenwichtstoestand waarbij er nog een kleine lekspleet is die de smering kan verzekeren. De axiale afdichting heeft een speciale vorm zodat de aandrukkracht alleen werkt op dat
gedeelte waarachter zich de tandholtes met vloeistof onder hoge druk bevinden. De afdichtring met steunring bevind zich in een groef in de lagerbril. Figuur 2: Axiaalspleten - Radiale afdichting: dat is de afdichting die zich tussen de tandkoppen en het huis bevindt. De druk aan de perszijde werkt op de tandwielen en drukt deze in de elastische lagerbussen richting zuigzijde. (De lagerbussen zijn elastisch gemaakt om zo weinig mogelijk slijtage te hebben.) De tandkoppen lopen dus aan de zuigzijde tegen het huis en vormen daar de afdichtingszone 1 & 2. Omdat deze wrijving met het huis niet te groot zou worden heeft men de perszijde doormiddel van kanalen verbonden met de buitenzijde van de lagerbrillen. Juist op die plaats zodanig dat dit een tegenwerkende kracht oplevert aan de inwerkende kracht als gevolg van de perszijde. Hierdoor ondervinden de tandwielen minder hinder en de radiale lekspleet wordt vermindert. Na de inloopperiode vormen er zich tussen de tandkoppen en het huis kleine lekspleten. De pers-en zuigzijde zijn dus gescheiden door de afdichtingszones 1 & 2.
Figuur 3: Radiaalspleten - Tandflankafdichting: Bij het in elkaar grijpen van de tanden, wordt er olie tussen de op elkaar lopende tandflanken ingesloten. De ruimte 1 tussen de tanden neemt bij het verdraaien van de tandwielen echter af, waardoor de olie samengedrukt wordt. Dit veroorzaakt enorme piekdrukken waardoor een hoge belasting ontstaat. Om dit te voorkomen zijn er in de lagerbussen kleine uitsparingen 2 gemaakt, zodat de opgesloten olie terug kan stromen naar pers-of zuigzijde. Figuur 4: Tandflankafdichting
Cavitaitie Dit is een gevreesd verschijnsel in de hydraulica. Dit verschijnsel kan op vele plaatsen in de leiding voorkomen maar de kans is het groots aan de aanzuigzijde van de pomp. Waarom dit zo is wordt later vermeld. Uitleg van het begrip cavitatie Door plotselinge drukverlagingen ontstaan er in de olie dampbellen als de druk daalt tot onder de dampspanning van die olie. Bij druktoename imploderen de dampbellen, waarbij grote piekdrukken ontstaan en een temperatuur van wel 1100 C De gevolgen Een caviterende pomp kan in enkele uren onherstelbaar beschadigd worden. Het systeem zelf kan ook ernstige schade oplopen door de losgekomen stukken metaal die door de olie meegevoerd worden. De beschadigingen die optreden zijn: - Afbrokkelen van materiaal in de componenten (motoren, ventielen, smoringen, ) - Houtwormachtige aantasting (holtevorming van metalen. Oorzaken - Na versnelling van olie achter een vernauwing of als gevolg van de in de olie aanwezige lucht of water - Hoge vloeistoftemperatuur hoge dampspanning - Weerstand en daardoor drukverlaging in het zuiggedeelte van het systeem door een te nauwe zuigleiding, een dichtgezogen zuigslang, te dikke olie, vervuilde zuigfilter. Met dit laatste heeft men bij de bloemkoolmachine geen probleem, aangezien de filter op de retour gemonteerd is. Dit heeft ook wel zijn nadeel. Als de filter verstopt zit er druk op de lekleidingen van de motoren en kan de askeerkring eruit geperst worden. Nog een nadeel is als men de olie ververst of bijvult er vuildeeltjes in het reservoir kunnen geraken. Deze deeltjes worden er maar uitgefilterd nadat het circuit doorlopen is. Daarom bevind er zich in de opening van het reservoir ook een filter (soort zeef). Zelf ben ik voorstander van de filter voor de pomp.