Tekniken bakom de nya pumparna, F1e och F12e, möjliggör ett brett spann av drifthastigheter, maximerar flödet och möjliggör sänkt vridmoment på elmotorn. I kombination med frekvensstyrda elmotorer kan hydraulsystemen uppnå en högre energieffektivitet, tillförlitlighet samt prestanda. Det är flera funktioner hos hydraulsystemet som behöver förbättras då dieselmotorn byts mot eldrift.
– Det är framför allt tre prioriterade utvecklingsområden som förbättrats. Ljudbilden är en av dem då hydraulsystemets buller hörs betydligt mer när det inte maskeras av dieselmotorns höga ljud. Sedan behöver energieffektiviteten förbättras då batterierna inte kan vara för stora och slutligen behöver hydraulpumpen klara av mer variabla varvtal som elmotorn kan jobba med, förklarar Fredrik Magnusson, Market Development Manager på Parker Hydraulic Pump & Motor Europe.
Hade ett bra utgångsläge
För Parker har det framför allt varit ljudbilden de har behövt jobba med för att möta behovet av hydraulpumpar anpassade för eldrift.
– Vi har redan pumpar som har både en hög verkningsgrad och möjlighet till flexibla varvtal, de baseras på Bent Axis-teknologin och de tillverkas på vår fabrik i Trollhättan, berättar Anders Hildingsson, R&D Manager på Parker Hydraulic Pump & Motor Europe.
Den typen av teknologi möjliggör en kompakt design som förbättrar prestandan i hydrauliska applikationer.
– Vi uppnår en verkningsgrad på uppåt 95 procent, vilket så vitt vi vet är marknadsledande. Den höga verkningsgraden beror bland annat på kolvdesignen som ger låga förluster, fortsätter han.
Jobbat med en ljudkamera
Dock har de behövt utveckla pumpens design för att minska bullernivåerna när pumparna ska jobba ihop med en elmotor. I det arbetet har de jobbat tillsammans med sina kunder och har bland annat använt en ljudkamera. Det är en kamera med uppåt 40 mikrofoner monterade runt omkring kameran, den visar exakt varifrån ljudet kommer och var det studsar. På det sättet vet man var man behöver genomföra ljudåtgärder.
– Det har varit till stor hjälp att kunna lokalisera varifrån olika typer av ljud kommer. En sak vi noterade var att ljudbilden är beroende av själva installationen av hydraulsystemet. Från början då man bytte ut dieselmotorn mot en elmotor trodde man inte att det behövdes någon dämpning mellan motorn och chassit, vilket visade sig vara felaktigt. Vibrationerna fortplantade sig från motorn och pumpen via chassit och skapade en hög ljudbild för omgivningen. Genom att montera vibrationsdämpare mellan elmotor och chassi dämpades mycket av det ljudet bort.
Minskat ljudnivåerna
När de analyserade ljudbilden från systemen blev det tydligt att det inte i första hand var det utstrålade ljudet från pumpen själv som var det största problemet utan ljudet som pumpen ger upphov till genom flödespulsationerna från utloppet. De pulsationerna orsakar ljud när de interagerar med fasta komponenter som cylindrar, filter och ventiler.
– Genom att installera vibrationsdämpare även vid filter och ventiler minskade ljudnivån i flera fall med totalt 10 dBA.
Efter analyserna kom de fram till att de ljuden kunde minskas genom att integrera en ”rippel chamber” som jämnar ut flödet då oljan ska tryckas ut på högtryckssidan.
– På det viset har vi lyckats minska tryckpulsationerna med 40 procent i de nya pumparna vi tagit fram, förklarar Anders Hildingsson.
Vid mätningar i fält har de kunnat konstatera att ljudnivåerna gått ner med ca 6 dB ytterligare efter den åtgärden. Ljudet upplevs även som både mjukare och mer harmoniskt enligt användarna.
– Det är inte bara ljudvolymen som är av betydelse för de som jobbar kring hydraulsystem, det är även vilken typ av ljud det är. Ljud på samma ljudnivå kan uppfattas som mer eller mindre störande. Det gäller bland annat att få bort de höga frekvenserna som upplevs som extra störande, konstaterar han.
Optimerad pumplösning
I ambitionen att förbättra anpassningen till elmotordrift ytterligare har de optimerat även andra delar av pumpen, exempelvis öppning- och stängningsvinklar.
– För de pumpar vi specialanpassat för elmotordrift har vi tagit fram en dedikerad pumplösning. Vi har bland annat gjort inloppskanalen större för att möjliggöra ett större flöde. Det skapar möjligheter för högre varvtal vilket passar bättre ihop med elmotorns högre varvtal, förklarar Anders Hildingsson.
Deras pumpar klarar även väldigt låga varvtal, de kan arbeta med varierat varvtal ända från noll och uppåt utan att påverkas.
– De förstörs inte av väldigt låga varvtal, men systemfaktorer gör att pumparna sällan körs under 50 rpm. Många andra pumplösningar på marknaden klarar inte lägre än 300–500 rpm, fortsätter han.
Samarbetar inom koncernen
Inom Parker samarbetar många olika avdelningar för att utveckla samspelet mellan elmotor och hydraulsystem ytterligare.
– Ett problem som kan uppstå om man kopplar ihop en elmotor och hydraulpump direkt, för att få ett kompakt utförande, är att smörjningen av splinesförbandet blir svårare att få till, vilket kan göra att komponenterna slits mer i väldigt tuffa applikationer. Därför har vi ihop med elmotordivisionen tagit fram en ny patenterad lösning med integrerad smörjfunktion för att få ett underhållsfritt förband där det behövs, förklarar Fredrik Magnusson.
De nya pumparna som är speciellt framtagna för användning tillsammans med elmotordrift är främst avsedda för mobila applikationer.
– Pumpen F1e är främst avsedd för lastbilar medan F12e är en mer generell pump som passar olika typer av applikationer. Att vi tagit fram dessa e-pumpar känns väldigt bra då vi med det bidrar till elektrifieringens ökande betydelse i arbetet mot en koldioxidfri framtid, avslutar han.
