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High Frequency Oscillation Pump: erster Prototyp bereits in Betrieb

Elektrische Energie ist einfach zu verteilen, zu speichern und zu kontrollieren; Hydraulik hingegen kann auf kleinem Bauraum extrem hohe Kräfte erzeugen. Die Industrie sucht nach kleinen und leichten Geräten zur Umwandlung von elektrischer in hydraulische Leistung. Beispielhafte Anwendungen sind batteriebetriebene Rettungswerkzeuge für Autounfälle, Werkzeugmaschinen und Roboter für schwere Lasten.

Eine traditionelle  elektro-hydraulische Wandlereinheit (Powerpack) besteht aus einem HFOP 2.pngMotor, einer Pumpe und einem Untersetzungsgetriebe. Für kleine Leistungen (unter 1kW) weist diese Konfiguration aber ein relativ großes Volumen und hohe Energieverluste auf. Eine bessere Lösung dafür ist eine direkte Verbindung zwischen dem elektrischen Antrieb und der Hydraulikeinheit: ein optimierter Magnet treibt eine Kolbenpumpe mit hoher Frequenz an (High Frequency Oscillation Pump; kurz „HFOP“).

Die hohe Oszillationsfrequenz von etwa 300 Hz erfordert besondere Komponenten, da klassische Maschinen etwa zehnmal langsamer fahren. Schnelle Rückschlagventile sind die wichtigsten Teile dieses Systems: bei hohen Frequenzen müssen sie innerhalb einiger Mikrosekunden schalten; dazu wurde die nichtlineare Dynamik der Rückschlagventile im Detail studiert (Platte-Federn Dynamik, Ölklebeeffekt, Trägheit und Kompressibilität der Flüssigkeit und die Eigenschaften des Stroms und der Strömungskräfte durch das Ventil). Ein erster Prototyp einer HFOP wurde erfolgreich in Betrieb genommen.

Forscher:

  • Eugenio Leati MSc (Institut für Maschinenlehre und hydraulische Antriebstechnik)
  • Dr. Florian Poltschak (Institut für Elektrische Antriebe und Leistungselektronik)