Jenis Jenis Pompa Hydraulic

* Hidrolik Pump

Hydraulic pump mentransfer menchanical energy kehydraulic energy, ini adalah suatu alat yang mengambil energy dari satu sumber (engine, electric motor dll) dan mentransfer energy tersebut menjadi bentuk hydraulic. Pompa mengisap oli dari tangki dan mendorongnya kedalam sebuah hydraulic system yang diebut dengan flow. Semua pompa menghasilkan flow dengan cara yang sama.

Proses vacum akan terjadi pada pump inlet, atmospheric pressure yang lebih tinggi akan mendorong oil melalui inlet passage dan masuk kedalam pump inlet chamber. Volumer dari chamber akan mengecil saat chamber dan mendorong oil keluar melalui outlet passage. 

Pompa hanya menghasilkan aliran (gallon permenit, liter per menit, cubic centimeter per revolution dll). yang akan digunakan di hydraulic sytem. Pompa tidak menghasilkan atau menyebabkan pressure. 

Pressure disebabkan oleh hambatan terhadap aliran, hambatan dapat disebabkan oleh flow melalui hose, orifice, fitting, cylinder, motor atau apapun yang ada didalam system yang menghalangi flow menuju ketangki, ada dua pompa:
a. Positive displacement pump
b. non positive displacement pump.

Hydraulic motor mentrasfer hydraulic energy menjadi mechanical energy. Hydraulic motor menggunakan oil flow yang sedang ditekan kedalam hydraulic system oleh pompa dan mentransfer menjadi rotary motion untuk menggerakkan peralatan yang lain seperti final drive, differential, transmission, wheel, fan, pompa yang lain.

a. Positive displacement pump

Ada 3 (tiga) type dari positive displacement pump:
- Gear
- Vane
- Piston

Positive displacement pump mempunyai clereance diantara komponen-komponennya lebih kecil. Ini akan mengurangi kebocoroan dan menghasilkan effeciency yang lebih baik saat digunakan pada high pressure hydraulic system. Output flow pada positive displacement pump pada dasarnya sama untuk setiap putaran pompa. Positive displacement pump dikelompokkan menjadi dua berdasarkan kontrol output dan konstruksi pompa.

Komponen positive displacement pump yaitu: (1) Seal retainer, (2) Seal, (3) Back up seal, (4) Isolation plate, (5) Spacer, (6) Drive gear, (7) Idle gear, (8) Housing, (9) Mounting, (10) Flange seal, (11)Balance plate.

*Gear pump

Pompa gear terdiri dari beberapa komponen seperti gambar diatas. Bearing dipasang pada housing dan flange mountingnya disisi gearnya untuk mendukung gear shaft selama berputar.

Gear pump termasuk positive displacement pump, gear pump menghasilkan jumlah oil yang sama pada setiap putaran dari input shaft. Pump output control dengan merubah kecepatan dari putaran. 

Pressure operasi maksimum dari gear pump dibatasi sampai 4000 Psi. Pembatasan pressure ini dilakukan karena adanya ketidakseimbangan hydraulic yang menjadi sifat dan ada pada gear pump design.

Ketidakseimbangan hydraulic ini menghasilkan beban pada satu sisi pada shaft yang dilawan oleh bearing dan roda gigi yang bersentuhan dengan housing. Gear pump menghasilkan volumetric efisiensi diatas 90% pada saat pressure tetap berada pada range operasi yang diijinkan.

a.Gear pump flow

Output flow dari sebuah gear ditentukan oleh kedalaman gigi dan lebar gigi. Banyak dari produsen gear pump menstandarkan pada kedalaman gigi dan profil yang ditentukan oleh jarak garis tengah antara gear shaft (1.6”, 2.0”, 2.5”, 3.0”). Dengan standar yang mengacu pada kedalaman gigi dan profil, perbedaan flow dari pompa praktis ditentukan oleh lebar gigi.

Pada saat pompa berputar, oil dibawa diantara roda gigi dan housing dari inlet menuju kesisi outlet dari pompa. Arah perputaran drive gear shaft ditentukan oleh lokasi dari inlet dan outlet port. Pada kebanyakan gear pump, diameter inlet port lebih dari pada outlet port. Pada bidirectional pump dan bidirectional motor, ukuran inlet dan outlet port akan sama.

b.Gear pump force

Outlet flow dari sebuah gear pump dihasilkan dengan mendorong oil keluar dari roda gigi pada saat bertemu disisi outlet. Hambatan pada oil flow akan menghasilkan pressure pada sisi outlet. Ketidakseimbangan dari gear pump lebih disebabkan karena pressure yang ada di outlet port ini akan mendorong gear kearah sisi inlet port.

Dengan demikian maka shaft bearing akan menerima sebagian besar beban untuk mencegah keausan yang berlebihan antara puncak roda gigi dan housingnya. Pada pressure yang lebih tinggi, gear shaft akan sedikit miring kearah roda gigi. Hal ini akan meungkinkan kontak antara shaft dan bearing yang akan mengakibatkan shaft menjadi sedikit bengkok bila terjadi pressure yang tidak balance.

Oil yang bertekanan juga diarahkan diantara sealed area dari pressure balance plate dan housingnya. Ukuran dari sealed area diantara pressure balance plate dan housingnya adalah apa yang membatasi jumlah force yang menekan plate terhadap ujungnya dari pada gear.

c.Pressure balance pump

Ada dua tipe pressure balance plate yang digunakan digear pump. Tipe ini menggunakan isolation plate, back up seal, seal mirip seperti angka 3 dan sebelah retainer. Tipe kedua mempunyai sebuah groove (alur) seperti angka 3 pada permukaan dan lebih tebal dari tipe pertama.

d.Gear pump with pocket

Gear pump dengan housing yang di machining dengan pocket untuk roda giginya mempunyai darius dari pocket wall menuju dasar pocketnya. Isolation plate atau pressure balance plate yang digunakan di pocket harus mempunyai chamfer supaya masuk dengan pas kepocketnya. Menggunakan isolation plate, seal retainer atau pressure balance plate dengan ujung yang tajam didalam housing pocket akan menekan pressure balance plate ujung-ujung roda giginya dan akan menyebabkan kerusakan.

*Vane pumps

Vane pumps termasuk positive displacement pumps. Pump outputnya bisa fixed dan bisa juga variable. Keduanya menggunakan komponen yang umum. Masing-masing housing (1),  cartridge (2), mounting plate (3), mounting plate seal (4), cartridge seal (5), cartridge back up rings (6), snap ring (7), serta input shaft dan bearing (8). Cartridge terdiri dari support plate (9), ring (10), flex plate (11), slotted rotor (12) dan vane (13).

Slotted rotor dipitar oleh input shaft, vane bergerak masuk dan keluar pada slot yang ada didalam rotor dan mengeseal pada ujung luarnya terhadap cam ring. Ring yang ada didalam fixed pump displacement berbentuk lingkaran atau bundar. Flex plate menutup sisi dari motor dan ujung-ujung vanenya.

Dalam beberapa rancaangan pressure rendah, support plate dan housing mengeseal sisi dari rotating rotor dan ujung-ujung vane. Support plate digunakan untuk mengarahkan ke passage-passage yang ada didalam housing. Housing juga berfungsi sebagai support untuk komponen-komponen yang lain dari vane pump, mengarahkan flow dan keluar vane pump.

a.Vanes

Vanes pertama sekali ditahan terhadap cam ring dengan centrifugal force yang dihasilkan oleh putaran rotor. Bilamana flownya naik, pressure yang dihasilkan dari hambatan terhadap flow itu sendiri diarahkan menuju passage didalam rotor dibawah vane (1). Ini terlihat pada gambar sebelah kiri.

Oil yang bertekanan yang ada dibawah vane ini akan berusaha menjaga vane tetap bersentuhan dengan cam ring (sealing process). Untuk mencegah vanenya tidak terlalu keras menekan cam ring, vanenya di chamfer dibagian belakang untuk mendapatkan balancing pressure melewati ujung bagian luar (arah panah).

b.Flex plates

Oil yang sama juga diarahkan diantara flex dan support plate untuk menutup atau mengeseal sisi dari rotor dan ujung vane. Ukuran dari seal area diantara flex plate dan support plate adalah apa yang mengontrol force yang menekan flex plate terhadap sisi dari rotor dan ujung dari vane. 

Seal dengan bentuk yang lonjong harus dipasang disupport plate dengan salah satu sisi bundar kedalam pocket dan sisi plastik yang rata terhadap flex plate.

c.Vane pumps operation

Pada saat rotor berputar didalam cam ringnya, vane keluar masuk didalam rotor slot untuk menjaga sealing terhadap ringnya. Pada saat vane bergerak keluar dari slotted rotor, terjadi perubahan volume diantara vanenya. Semakin besar jarak antara ring dan rotor, semakin besar pula volume yang ditimbulkan. 

Volume yang besar akan menimbulkan sedikit kevacuman yang memungkinkan inlet oil ditekan menuju keruang diantara vane oleh tekanan atmsophere atau tank pressure. Bilamana rotor terus berputar, maka jarak antara ring dan motor juga akan semakin kecil, hal ini memungkinkan oil ditekan keluar dari segment rotor menuju keoutlet passage dari pompa.

d. Balanced vane pump

Balanced vane pump mempunyai cam ring berbentuk elips, bentuk seperti ini memungkinkan jarak antara rotor dan cam ring membesar dan mengecil pada setiap satu kali putaran. Dua inlet dan dua outlet masing-masing berhadap-hadapan sehingga bisa menyeimbangkan gaya yang timbul terhadap rotor. 

Rancangan seperti ini memerlukan bearing-bearing dan housing yang besar untuk mensupport komponen-komponen yang berputar. Operating pressure maksimum untuk vane pump berkisar antara 4000 Psi. Vane pump yang dipakai pada hydraulic system mempunyai operating pressure sekitar 3300 Psi atau kurang.

e. Variable vane pump

Variable vane pump dikontrol dengan menggeser ring maju dan mundur sesuai dengan pusat rotornya. Variable output vane pump jarang menggunaannya. Jika ada kebanyakan dipakai aplikasi mobile hydraulic.

* Piston Pumps

Terlihat pada gambar dibawah adalah piston pumps dimana mempunyai komponen-komponen. seperti head (1), housing (2), shaft (3), piston (4), port plate (5), barrel (6) dan swashpalte (7).

Dua design piston pump yang dikenal adalah:
- Axial piston pump
- Radial piston pump

Kedua pompa ini merupakan positive displacement pump dan mempunyai efeiensi yang tinggi. Output dari kedua pompa ini bisa fixed (tetap) dan juga bisa variable (berubah ubah).

a. Straight housing axial piston pump

Gambar diatas memperlihatkan masing-masing positive displacement fixed output axial piston pump dan positive displacement variable output axial piston pump. Dalam pandangan umum, kedua pompa tersebut sering dibicarakan dengan sebutan fixed displacement pump dan variable displacement pump.

Pada fixed displacement axial piston pump, piston bergerak lurus maju dan mundur pararrel dengan shaftnya. Pada variable displacement axial piston pump atau motor, swashplate atau barrel dan port platenya juga bergerak maju dan mundur merubah sudutnya sendiri terhadap shaftnya. Perubahan sudut ini membuat aliran pompa bervariasi antara minimum dan maksimum setting meskipun shaft speednya konstan.

Pada pomp yang lain, saat piston bergerak mundur, oil mengalir melalui intake menuju ke piston. Pada saat pompa berputar, piston akan bergerak maju, oil kemudian didorong cellar menuju ke system. Kebanyakan piston pump yang digunakan pada mobile equipment adalah axial piston pump.

Fixed displacement axial piston pump dan motor dapat dibuat dengan housing yang lurus atau axial (gbr.axial piston pump) dan housing yang bengkok atau bent axis (gbr.bent axis). Piston pump dengan housing yang lurus (seperti gambar), piston ditahan oleh fixed swashplate. 

 

Sudut dari swashplate akan menentukan jarak piston bergerak keluar masuk pada barrel chamber. Semakin besar sudut dari swashplate semakin besar pula jarak pergerakan piston dengan demikian pump output per revolution juga akan lebih besar.

Pada bent axis piston pump, piston tersambung ke input shaft dengan linkage atau ujung sperical piston yang pas masuk kedalam socketnya pada plate. Platenya sendiri merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari shaft. Sudut housing terhadap poros pusatnya akan menentukan jarak piston bergerak keluar masuk pada barrel chamber.

Semakin besar sudut dari pada housing, akan semakin besar pula pump output yang dikeluarkan per revolution. Output flow dari fixed displacement piston pump tergantung kecepatan mesin. Output flow hanya bisa dirubah dengan merubah speed dari input shaftnya.

Pada housing lurus fixed displacement piston motor, swashplate angle akan menentukan speed dari output shaftnya. Pada bent axis fixed displacement piston motor, sudut dari pada housing terhadap pusat poros menentukan speed dari output shaft motor. Piston pump yang lebih kecil bekerja pada pressure 10.000Psi, piston pump yang digunakan pada hydraulic system bekerja pada pressure dibawah 7000 Psi.

b. Radial Piston pump

Pada radial piston pump, piston bergerak maju dan mundur membentuk sudut 90° terhadap shaftnya. Pada saat cam follower berputar turun pada cam ring, piston akan bergerak mundur. Atmospheric pressure atau charge pump mendorong oil melalui inlet valve port dan menggerakkan pergerakan piston. Pada saat cam follower berputar naik pada cam ring, piston akan bergerak maju. Oil kemudian ditekan keluar dari cylinder melalui outlet port.

* Internal gear pump

Internal gear pump mempunyai pinion gear kecil pada bagian dalam (drive gear) yang akan menggerakkan ring gear besar (outer gear). Ring gearnya sendiri mempunyai pitch yang sedikit lebih besar dari pada pinion gear. 

Ada satu komponen yang diam yang menyerupai sabit (crescent) yang terletak dibawah pinion gear dan ring gear. Inlet dan outlet port terletak juga pada ujung crescent ini.

Pada saat pompa berputar, gigi dari pinion dan ring gear tidak bertemu saat berada pada sisi inlet port. Maka ruang yang kosong diantara gigi akan menjadi lebih besar, ruangan ini kemudian akan diisi oleh inlet oil. Oil dibawa diantara roda gigi pinion gear dan crescent, roda gigi ring gear dan crescent menuju ke outlet port.

Pada saat roda gigi akan mengecil dan roda gigi akan kembali bersentuhan, kejadian ini akan menekan oil keluar dari antara roda gigi dan menuju keluar. Internal gear biasa digunakan sebagai charging pump dan piston pump yang besar.

* Conjugate curve pump

Conjugate curve pump, yang juga biasa disebut dengan gerotor pump, inner dan outer komponen berputar bersama-sama dengan housing. Pemompaan dihasilkan dengan cara lobe dari komponen inner dan outer masing-masing melakukan kontak atau bersentuhan selama berputar.

Pada saat komponen inner dan outer berputar, komponen inner akan berputar berkeliling didalam komponen bagian luar. Inlet dan outlet port terletak diujung cover dari housing. Oil masuk melalui inlet dan dibawa menuju outlet dan dikeluarkan saat lobenya bertautan.

Modified dari gerotor pump dipakai dibanyak steering system hand metering unit (HMU). Saat digunakan di HMU, outer gearnya akan tetap diam sementara inner gearnya berputar.

*Axial Propeller pump

Axial propeller pump berbentuk seperti kipas angin listrik, diikat pada pipa yang lurus dan mempunyai propeller blade (sudu-sudu). Oil diisap dengan cara menggerakkan atau memutar sudu-sudu.

* Non Positive displacement pump

Non Positive displacement pump mempunyai clereance yang lebih besar antara komponen yang diam dan komponen yang bergerak dibandingkan dengan positive displacement pump. Extra clereance bila outlet pressure (resistan to flownya) meningkat.

Non Positive displacement pump mempunyai efesiensi yang lebih rendah bila dibandingkan dengan positive displacement pump karena output flow dari pompa akan turun secara drastis bila outlet pressure naik. Non Positive displacement pump adalah juga centrifugal impeller pump. Pompa semacam ini biasa digunakan pada aplikasi dengan pressure rendah seperti water pump.

* Centrifugal impeller pump

Centrifugal impeller pump terdiri dari dua komponen dasar yaitu: impeller (2), yang diikat pada input shaftnya (4) dan housing (3). Impeller mempunyai sebuah cakram dengan sudu-sudu yang melengkung (1) yang dicetak pada sisi inputnya.

Oil memasuki bagian tengah dari housing (5) didekat input shaft dan mengalir ke impeller. Sudu-sudu impeller yang melengkung akan mendorong oil keluar terhadap housing. Housingnya sendiri dibentuk sedemikian rupa untuk mengarahkan oil menuju ke outlet port.