Floating cup technologie voor hoge toerentallen

Innas floating cupInnovation Associates (Innas) in Breda fungeert als extern R&D-bedrijf voor industriële ondernemingen. Partijen in de markt schakelen de onderneming in als ze bepaalde problemen niet zelf kunnen oplossen of een frisse kijk nodig hebben. Een deel van de winst wordt geïnvesteerd in eigen ontwikkelingen, met name in de hydrauliek en dan met name de floating cup technologie.

Pompen en motoren met floating cup technologie lijken op axiale plunjereenheden, maar de opbouw verschilt aanmerkelijk. Een floating cup pomp heeft een doorgaande as, waar bij axiale plunjereenheden twee assen onder een hoek staan.

Floating cup

Wanneer dat de eenheid door de vloeistof onder druk wordt gezet, wordt de kracht overgedragen op de zuiger. Er is geen scharnierpunt dat wrijving veroorzaakt. Dat zorgt er voor dat de unit een hoog rendement heeft (97% bij vollast). De cup kan onder een hoek van 8° bewegen.

Innas heeft de eenheden van meer plunjers voorzien dan de gangbare zeven of negen bij axiale plunjereenheden (en tandwiel- en gerotoreenheden). Met 24 en zelfs 28 plunjers in de floating cup pomp worden twee kwalen uit de wereld geholpen: koppelpulsaties en het geluidsniveau.

Het plaatsen van plunjers, zuigerveren, lagers en dergelijke in een pomp is tijdrovend precisiewerk. Verder hebben axiale plunjerpompen een ingewikkelde en kostbare tolerantieketen. Die keten omvat elke plunjer, elke zuigerveer, elke plaat, elke klep en elk lager.

Innas heeft de tolerantieketen kunnen terugbrengen tot één paring, die van de cup naar de plunjer. De inspiratie werd gevonden bij de hydraulische klepstoter in een automotor. Elke keer als de nokkenas ronddraait, gaat de druk omhoog van nul naar 300 bar en vervolgens weer terug naar nul.

Dunnere wanden

Innas wilde naar hogere toerentallen én een goedkopere pomp. Beide waren mogelijk door de wanden van cup en zuiger dunner te maken. Hoe dunner het materiaal, des te gemakkelijker (en goedkoper) het is om het te vormen. Er is wel een grens aan de verhouding tussen de lengte en de diameter van een cilinder.

De speling tussen de plunjer en de cilinder is minder dan 1 µm, en toch kost het maar een halve euro om het plunjertje te maken. Voor een floating cup hydropomp zouden de kosten voor de qua tolerantie meest kritische onderdelen dus niet meer dan twaalf of veertien euro kosten.

Voor Innas zijn de restspanningen in het materiaal en de spanningen die ontstaan door het omvormen geen issue. De deformatie is dat wel, gezien nauwkeurigheid van microns om de spleet af te dichten. Bij lage en hoge druk wisselende temperaturen moet in elke positie de afdichting tussen cup en cilinder zijn gegarandeerd.

(foto: Innas BV, Breda)

Het volledige artikel vindt u in de november 2018 editie van Aandrijftechniek.