Ein Zahnradmengenteiler teilt den Förderstrom einer Pumpe auf zwei oder mehr Zweige auf. Er kann Hydraulikzylinder oder -motoren koordinieren und bei geeigneter Ausführung Rückströme zusammenführen. Die Teilströme ergeben unter Berücksichtigung der Geräteverluste den Gesamtstrom.
Anwendungen und Aufbau
Zu den Anwendungen gehören Bühnen-, Tür-, Plattform- und Brückenhub, Holzbearbeitung, militärische Anlagen, Schmierung, Lebensmitteltechnik, Containerumschlag, Müllbehälterhub, Blechscheren und Pressen sowie Formen und Entformen von Betonfertigteilen.
Das Gerät besteht aus mindestens zwei Elementen mit jeweils einem Zahnradpaar. Die Paare sind mechanisch gekoppelt und drehen mit gleicher Drehzahl, angetrieben durch einströmendes Drucköl ähnlich einem Hydromotor. Das Verdrängungsvolumen jedes Elements legt seinen Anteil am Volumenstrom fest.
Gleiche Elemente liefern annähernd gleiche Teilströme. Damit lassen sich vergleichbare Geschwindigkeiten bei Zylindern mit gleichen Wirkflächen oder Motoren gleicher Verdrängung erreichen. Perfekter Gleichlauf ist damit nicht zugesichert: Leckage, Lastunterschiede und Endlagenkorrektur beeinflussen das Ergebnis. Gegenüber manchen Drossellösungen können Zahnradmengenteiler Energieverluste sowie Pumpen- und Kupplungszahl verringern; entscheidend ist die Schaltung.
Ausführungen und Gleichlaufkorrektur
Ohne Ventile
Diese Ausführungen teilen und vereinigen Ströme, ohne aufgelaufene Positionsfehler selbst zurückzusetzen. Für bestimmte Aluminiumbaureihen gelten folgende empfohlene Elementströme. Die konkrete Referenz ist stets zu prüfen.
| Baugruppe | Empfohlener Elementstrom als Richtwert |
|---|---|
| 0 | 0,4–5 l/min |
| 1 | 2–20 l/min |
| 2 | 7–71 l/min |
| 3 | 27–117 l/min |
Ein gemeinsames Ventil
Das gemeinsame Ventil ermöglicht die Endlagenkorrektur in Teilungsrichtung, nicht dieselbe Korrektur beim Vereinigen. In letzterer Richtung beruht der Endlagenausgleich auf interner Leckage. Die Inbetriebnahme erfordert nur eine Ventileinstellung. Als Richtwert gelten mindestens 15–20 bar Abstand unter dem Hauptdruckbegrenzer, vorbehaltlich modellspezifischer Vorgaben.
Ventile an jedem Element
Phasenkorrektur und Nachsaugfunktion an jedem Modul ermöglichen den Ausgleich beim Teilen und Vereinigen. Elementdrücke können unterschiedlich eingestellt werden. Auch hier gelten orientierend 15–20 bar Abstand unter dem Hauptdruckbegrenzer; maßgeblich ist das Einstellverfahren des Herstellers.
Mit Hilfsmotor
Ein integrierter reversierbarer Hydromotor unterstützt das Drehen bei unzureichendem Anlaufmoment aus Zu- oder Rücklauf. Die tatsächlichen Bedingungen beider Bewegungsrichtungen sind bei der Auswahl zu berücksichtigen.
Anlaufdruck und Rücklaufstrom
Der Mengenteiler benötigt ausreichenden Druck zum Anlaufen. Als modell- und verdrängungsabhängige Richtwerte kommen 15–50 bar infrage; niedrig eingestellte Systemdruckbegrenzer, etwa 40–60 bar, können ebenfalls Probleme verursachen. Dies sind keine universellen Mindestwerte. Herstellerdaten beim geplanten Volumenstrom sind entscheidend.
Beim Absenken einfachwirkender Zylinder kann eine zu geringe Last nicht genügend Druck zum Vereinigen erzeugen. Bei doppeltwirkenden Zylindern kann der Rücklaufstrom entsprechend dem Verhältnis von Kolben- zu Ringfläche den Pumpenstrom übersteigen. Mengenteiler und Leitungen für beide Bewegungen auslegen.
Betriebsbedingungen und Genauigkeit
Für bestimmte Baureihen gelten orientierend 1.600–2.200 min⁻¹, je nach Modell und Verdrängung. Sie verbindet außerdem höchstens 30 bar Druckunterschied zwischen Elementen mit einer Genauigkeit innerhalb 3%, abhängig von Hersteller und Bedingungen. Dies ist keine allgemeine Leistungsgarantie. Die Katalogdruckgrenze jedes Elements darf nie überschritten werden.
| Parameter | Orientierende Referenzbedingungen |
|---|---|
| Öltemperatur | +30 bis +60 °C |
| Viskosität | 20–40 cSt |
| Filtration | 10–25 µm |
| Umgebungstemperatur | 0 bis +50 °C |
| Fluid | Mineralöl HLP oder HV, DIN 51524 |
Geeignete Rückschlag- oder Lasthalteventile sind entsprechend dem Sicherheitskonzept zwischen Mengenteiler und Aktoren möglichst nah an den Zylindern anzuordnen. Ventile ausschließlich vor dem Teiler verhindern keinen Zweigaustausch über dessen interne Leckagewege.
Vivoil MIA-FD bei unterschiedlichen Lasten
Der selbstkompensierende MIA-FD ist für größere Lastunterschiede vorgesehen. Vivoil gibt unter festgelegten Bedingungen eine Genauigkeit innerhalb 1,5% bei Druckunterschieden bis 170 bar an; eine Übertragung darüber hinaus ist unzulässig. CETOP-NG6-Ventilmodule lassen sich an den Schnittstellen ergänzen. Siehe Herstellerdaten.
Das Demonstrationsvideo zeigt drei Zylinder bei etwa 0, 125 und 80 bar. Über 500 mm Hub liegen die Endlagen ungefähr 5 mm auseinander, entsprechend 1% des Hubs. Das ist ein konkreter Versuch und keine allgemeine Genauigkeitszusage.
Ungleiche Teilströme berechnen
Elemente können unterschiedliche Verdrängungsvolumina haben. Bei 6 und 14 cm³/Umdrehung und 40 l/min Eingang ergeben sich theoretisch 40 × 6/20 = 12 l/min und 40 × 14/20 = 28 l/min.
Manche Mengenteiler können innerhalb ihrer Auslegungs- und Schaltungsgrenzen auch Druck übersetzen. Dies gilt nicht für alle Bauarten: Vivoil schließt den intern kompensierten MIA-FD von dieser Anwendung aus.
Schaltbild und Auswahldaten
Das Schaltbild zeigt einen Mengenteiler für zwei doppeltwirkende Zylinder. Für die Auswahl Zu- und Rücklaufstrom, Elementzahl und Verdrängung, Zylinderflächen, Lasten, Zweigdrücke, gewünschte Genauigkeit und Korrekturbedarf angeben. Damit lässt sich die vollständige Schaltung statt nur die Nenngröße beurteilen.
