Spaltanalyse in Axialkolbenpumpen

Seine Stärken spielt das Wirbelstrommesssystem unter anderem bei der Spaltanalyse in Axialkolbenpumpen aus. Dort überwachen die Sensoren auf kleinem Raum sogenannte Dichtspalte, bei gleichzeitig hohen Drehzahlen und rauen Umgebungsbedingungen (Bild 2). Axialkolbenpumpen wandeln mechanisch gewonnene Bewegungsenergie in hy­draulische Energie um. Häufig werden sie in Arbeitsmaschinen verwendet, die neben ihrer Fortbewegung gleichzeitig hydraulische Bewegungen wie Heben, Drehen oder Greifen beispielsweise über Schaufeln oder Kranausleger ausführen. Um hydraulischen Druck aufzubauen, rotiert im Inneren der Pumpe ein Zylinder mit Kolben zwischen zwei fixierten Platten. Über diese Platten kann der gewünschte Druck durch Regulierung der Durchflussöffnung gesteuert werden.

Damit sich die verbundenen mechanischen Teile optimal und möglichst lange drehen können, sollte die Reibung minimal sein. Deshalb sind zwischen den Bauteilen schmale Spalte vorhanden, die gleichzeitig optimale Gleiteigenschaften aufweisen. Meist sind diese Spalte unter 20 µm, teilweise sogar unter 10 µm breit. Neben der Reibungsreduzierung haben die Dichtspalte auch die Aufgabe, das Hy­drauliköl im Kreislauf zu halten und beeinflussen damit die Wirkungsweise der Maschinen maßgeblich. Veränderungen im Spalt können zu Druckverlust bis hin zum Ausfall der Pumpe führen. Das Verhalten des Spaltes wird daher am Teststand gemessen, um die Konstruktion der Pumpen möglichst optimal auslegen zu können.

Bisher waren Spaltmessungen im Inneren der Pumpen wegen der extremen Anforderungen nicht möglich. Die eingesetzten Sensoren liefern auch bei hohen Drehzahlen, hohen Drücken und Temperaturen über 100 °C präzise Ergebnisse. Des Weiteren sind die Pumpen kompakt gebaut, was den verfügbaren Platz zur Integration von Sensorik deutlich einschränkt. Dank kleiner Sensorbauformen und ihrer hohen Druck- und Temperaturstabilität sind die induk­tiven Miniatursensoren der Reihe „eddyNCDT“ prädestiniert für diese Applikation. Im Teststand zur Evaluierung der Pumpen wird daher das Wirbelstrommesssystem eingesetzt. Dadurch lassen sich mikrometergenaue Messungen der Spalte realisieren, woraus schließlich Analysen erstellt werden, um die Effizienz von Axialkolbenpumpen zu optimieren.