DE102006013634A1

DE102006013634A1 - Prüfstandanordnung zur Durchführung von Tests an flüssigkeitsdurchströmten Prüfmodulen

Info

Publication number: DE102006013634A1
Application number: DE102006013634A
Authority: DE
Inventors: Karl Huber
Original assignee: Pid Pruefungen & Ind Dienstlei; Pid Pruefungen & Industrielle Dienstleistungen & Co KG GmbH
Current assignee: Pid Pruefungen & Ind Dienstlei; Pid Pruefungen & Industrielle Dienstleistungen & Co KG GmbH
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2007-09-27

Abstract

Prüfstandanordnung (01, 17, 19, 25, 28, 30, 36, 39, 44, 46) zur Durchführung von Tests an zumindest einem flüssigkeitsdurchströmten Prüfmodul (02, 26), insbesondere zum Test von Pumpen (03) und/oder Ventilen (04), wobei in der Prüfstandanordnung (01, 17, 19, 25, 28, 30, 36, 39, 44, 46) ein flüssiges Prüfmedium (06), insbesondere Hydraulikflüssigkeit oder Kraftstoff, in einem Vorratstank 05 gespeichert werden kann, und wobei das Prüfmedium (06) mit einer Umwälzpumpe (07) in einem Umwälzkreislauf (15, 20) umgewälzt und dabei zumindest in einem Teilstrom durch das Prüfmodul (02, 26) hindurchgefördert werden kann und wobei das Prüfmedium (06) dem Prüfmodul (02) an dessen Vorlauf (08) mit einer Vorlauftemperatur zugeführt wird und wobei das Prüfmedium (06) innerhalb des Prüfmoduls (02, 26) eine Temperaturänderung erfährt und das Prüfmodul (02, 06) an dessen Rücklauf (10) mit einer von der Vorlauftemperatur abweichenden Rücklauftemperatur verlässt und wobei in der Prüfstandanordnung (01, 17, 19, 25, 28, 30, 26, 39, 44, 46) eine Temperierungseinrichtung vorgesehen ist, mit der das Prüfmedium (06) zur Einhaltung der Vorlauftemperatur temperiert werden kann, der Rücklauf (10) und Vorlauf (08) des Prüfmoduls (02, 26) derart energetisch miteinander verbunden sind, dass Wärmeenergie zwischen dem Rücklauf (10) und dem Vorlauf (08) des Prüfmoduls (02) ausgetauscht werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfstandsanordnung zur Durchführung von Tests an zumindest einem flüssigkeitsdurchströmten Prüfmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gattungsgemäße Prüfstandanordnungen werden beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, dazu benutzt, um Einspritzpumpen und Einspritzventile von Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren zu testen. Die zu testenden Bauteile bilden dabei das Prüfmodul und werden während des Prüflaufs von dem entsprechenden Prüfmedium, insbesondere Hydraulikflüssigkeit oder Kraftstoff durchflossen. Das flüssige Prüfmedium wird dabei in einem Vorratstank der Prüfstandanordnung gespeichert, so dass insgesamt mehr flüssiges Prüfmedium zur Verfügung steht, als zur eigentlichen Befüllung des Prüfmoduls erforderlich ist.

Zur Durchführung des Tests in der Prüfstandanordnung wird das Prüfmedium mit einer Umwälzpumpe in einem Umwälzkreislauf umgewälzt, so dass der jeweils vorgesehene Prüfzyklus abgefahren werden kann. Dies dient vielfach insbesondere der Kühlung des Prüfmediums.

Bei den gattungsgemäßen Prüfstandanordnungen ist es vorgesehen, dass das flüssige Prüfmedium dem Prüfmodul an dessen Vorlauf mit einer vorgegebenen Vorlauftemperatur zugeführt wird. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass beim Test einer Einspritzpumpe bzw. eines Einspritzventils der Dieselkraftstoff mit jeweils 90° C zugeführt wird. Die gattungsgemäßen Prüfstandanordnungen sind weiterhin dadurch charakterisiert, dass das Prüfmedium innerhalb des Prüfmoduls eine Temperaturänderung erfährt. Wird beispielsweise mit einer zu prüfenden Einspritzpumpe der Druck im Prüfmedium auf mehrere hundert Bar bzw. mehrere tausend Bar erhöht anschließend durch ein Einspritzventil, das in der Art einer Drossel wirkt, hindurchgefördert, so erfährt der Kraftstoff eine signifikante Temperaturerhöhung und verlässt das Prüfmodul mit einer von der Vorlauftemperatur abweichenden Rücklauftemperatur. Aus diesem Grund ist in gattungsgemäßen Prüfstandanordnungen jeweils zumindest eine Temperierungseinrichtung vorgesehen, mit der das Prüfmedium zur Einhaltung der Vorlauftemperatur temperiert werden kann.

Beispielsweise sind bei den aus dem Stand der Technik bekannten Prüfstandanordnungen Vorratstanks bekannt, mit denen der gesamte Vorrat des darin enthaltenen Prüfmediums auf eine vorgegebene Temperatur temperiert werden kann. Eine solche Temperierung des gesamten Vorrats des flüssigen Prüfmediums, beispielsweise von Dieselkraftstoff, erfordert jedoch einen zusätzlichen gerätetechnischen Aufwand, beispielsweise für die Beheizung. Bei manchen der üblicherweise verwendeten Prüfmedien ist bei entsprechend hohen Temperaturen zudem ein Explosionsschutz im Vorratstank zusätzlich erforderlich. Weiterhin nachteilig an der Temperierung des gesamten Vorrats an Prüfmedium ist es, dass das Prüfmedium dadurch einer stärkeren bzw. vorzeitigen Alterung unterworfen ist und deshalb häufiger ausgetauscht werden muss. Zudem können unerwünschte Wartezeiten vor dem Start der Prüfstandanordnung durch das notwendige Aufheizen des Prüfmediums im Tank entstehen.

Alternativ zur Verwendung von temperierbaren Vorratstanks ist aus dem Stand der Technik auch bekannt, dass in der Prüfordnung ein Wärmetauscher vorgesehen ist, mit dem das Prüfmedium im Vorlauf des Prüfmoduls auf die gewünschte Vorlauftemperatur temperiert, beispielsweise erwärmt werden kann. Ein Wärmetauscher im Rücklauf zwischen Prüfmodul und Tank kühlt das Prüfmedium wieder ab. Diese Anordnung erfordert einen hohen Energieeinsatz und verursacht darüber hinaus einen erheblichen gerätetechnischen Aufwand.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine neue Prüfstandanordnung vorzuschlagen, die die Nachteile des vorbekannten Stands der Technik vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch eine Prüfstandanordnung nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Prüfstandsanordnung beruht auf dem Grundgedanken, die Temperaturänderung des Prüfmediums beim Durchlauf durch das Prüfmodul für die notwendige Temperierung des Prüfmediums im Vorlauf des Prüfmoduls zu nutzen. Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass der Rücklauf und der Vorlauf des Prüfmoduls derart energetisch miteinander verbunden sind, dass Wärmeenergie zwischen dem Rücklauf und dem Vorlauf des Prüfmoduls ausgetauscht werden kann. Auf diese Weise kann Wärmeenergie zwischen Rücklauf und Vorlauf ausgetauscht werden und auf diese Weise genutzt werden.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Prüfmedium aus dem Rücklauf des Prüfmoduls primärseitig durch einen Wärmetauscher geleitet wird und das Prüfmedium aus dem Vorlauf des Prüfmoduls sekundärseitig durch den Wärmetauscher geleitet wird. Im Wärmetauscher wird die Wärmeenergie zwischen dem Rücklauf und dem Vorlauf des Prüfmoduls ausgetauscht. Auf diese Weise wird ein Stoffaustausch zwischen dem Rücklauf und dem Vorlauf vermieden, was bei Verschmutzung des Prüfmediums von Vorteil ist.

Alternativ dazu sind der Rücklauf und der Vorlauf des Prüfmoduls über eine Bypassleitung miteinander verbunden, so dass ein Bypasskreislauf gebildet wird. Im Ergebnis kann das Prüfmedium durch die Bypassleitung aus dem Rücklauf zu einem Mischpunkt im Vorlauf des Prüfmoduls überströmen. Im Mischpunkt wird dann das Prüfmedium aus der Bypassleitung mit dem Prüfmedium aus dem Umwälzkreislauf gemischt, wobei sich aus der Mischtemperatur die jeweilige Vorlauftemperatur im Vorlauf des Prüfmoduls ergibt. Erfährt das Prüfmedium im Prüfmodul beispielsweise eine Erwärmung, beispielsweise von 90° C auf 120° C, so kann durch Rückführung des erhitzten Prüfmediums aus dem Rücklauf im Mischpunkt durch Zumischung von kaltem Prüfmedium, das beispielsweise aus dem Vorratstank zugeführt wird, die gewünschte Vorlauftemperatur gemischt werden, ohne dass dazu zusätzliche Energie zugeführt werden muss. Vielmehr kann durch Mischen des heißen Prüfmediums aus dem Rücklauf des Prüfmoduls mit kühlerem Prüfmedium aus dem Umwälzkreislauf die gewünschte Vorlauftemperatur ohne weiteres eingestellt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorlauftemperatur des Prüfmediums mit einem Temperatursensor mittelbar oder unmittelbar gemessen werden kann. Auf diese Weise kann die Vorlauftemperatur während eines Testlaufs kontinuierlich oder diskontinuierlich überwacht werden. Bei Abweichungen der Vorlauftemperatur von einer vorgegebenen Solltemperatur können entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Erfindungsgemäß beruht die Einstellung der Vorlauftemperatur des Prüfmediums auf der Mischung des Prüfmediums aus dem Umwälzkreislauf mit Prüfmedium aus dem Rücklauf. Soweit eine Temperaturmessung des Prüfmediums vorhanden ist, kann durch zusätzliche Verwendung eines Servoventils eine Steuerstrecke oder ein Regelkreis zur Steuerung bzw. Regelung der Vorlauftemperatur aufgebaut werden. Als Steuer- bzw. Regelgröße wird hierbei die durch Mischung der beiden Teilströme sich ergebende Vorlauftemperatur gemessen und abhängig von der Abweichung der gemessenen Vorlauftemperatur von einer vorgegebenen Solltemperatur das Servoventil entsprechend einer vorgegebenen Steuerstrategie bzw. Regelstrategie verstellt. Das Servoventil selbst wird dabei abhängig von der Steuer- bzw. Regelabweichung von einem Steuer- bzw. Regelorgan gesteuert.

Da die Einstellung der Vorlauftemperatur hinter dem Mischpunkt auf der Mischung der beiden Teilströme des Prüfmediums aus der Bypassleitung bzw. aus dem Umwälzkreislauf beruht, ist es erforderlich, dass abhängig vom Prozessverlauf im Umwälzkreislauf jeweils eine ausreichende Menge von Prüfmedium bei entsprechender Temperatur vorhanden ist, um die gewünschte Mischtemperatur im Vorlauf einstellen zu können. Bei Prozessen mit hohem Energieeintrag im Prüfmodul und langer Prüfdauer kann dies problematisch werden, wenn sich das Prüfmedium im Vorratstank beispielsweise soweit aufgeheizt hat, dass nicht mehr genügend kühles Prüfmedium vorhanden ist, um durch Mischung des heißen Prüfmediums aus dem Rücklauf die gewünschte Mischtemperatur im Vorlauf einzustellen. Um diesem Problem abzuhelfen kann in der Prüfstandsordnung, insbesondere im Umwälzkreislauf, ein Wärmetauscher zur Kühlung und/oder zur Erwärmung des Prüfmediums vorgesehen sein. Durch den Wärmetauscher kann das Prüfmedium gezielt erwärmt oder abgekühlt werden, so dass dann im Umwälzkreislauf eine ausreichende Menge von Prüfmedium mit geeigneter Temperatur vorhanden ist, um durch Mischung mit Prüfmedium aus dem Rücklauf, das über die Bypassleitung zurückgeführt ist, die gewünschte Mischtemperatur im Vorlauf einzustellen.

Nach einer ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Vorratstank selbst Teil des Umwälzkreislaufs ist. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass das bei der Zirkulation des Prüfmediums im Umwälzkreislauf auch der Vorratstank durchlaufen wird. Dadurch ist ein gleichmäßiger Verschleiß des Prüfmediums sichergestellt. Außerdem kann je nach Ausführungsform des Vorratstanks der Vorrattank auch zur Abkühlung des Prüfmediums genutzt werden.

Alternativ dazu kann in der Prüfstandanordnung auch eine Saugleitung und/oder eine Rückflussleitung vorgesehen sein, über die der Umwälzkreislauf jeweils mit dem Vorratstank verbunden ist. Durch die Saugleitung kann das Prüfmedium aus dem Vorratstank in den Umwälzkreislauf angesaugt werden, wohingegen durch die Rückflussleitung das Prüfmedium aus dem Umwälzkreislauf zurück in den Vorratstank zurückströmen kann. Durch geeignete Auslegung der Druckverhältnisse kann dann erreicht werden, dass die Saugleitung, die Umwälzpumpe, die Rückflussleitung und der Vorratstank einen Rückflusskreislauf bilden, in dem das Prüfmedium wiederum zirkuliert. In der Umwälzpumpe überschneiden sich dann Rückflusskreislauf und Umwälzkreislauf, so dass damit für einen Austausch des Prüfmediums zwischen den beiden Kreisläufen gesorgt ist. Die geeigneten Druckverhältnisse können beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass die Umwälzpumpe eine höhere Förderleistung aufweist, als sie zum Betrieb der Prüfstandanordnung im Umwälzkreislauf erforderlich ist. Die überschüssige Förderleitung der Umwälzpumpe sorgt dann dafür, dass ein Teil des Prüfmediums durch die Rückflussleitung zurück in den Vorratstank strömt. Auf Grund der hohen Förderleistung der Umwälzpumpe ist außerdem dafür gesorgt, dass die Umwälzpumpe mehr Prüfmedium ansaugt, als durch die Rückflussleitung im Umwälzkreislauf zurückströmt. Dies führt wiederum dazu, dass eine entsprechende Menge an Prüfmedium über die Saugleitung aus dem Vorratstank angesaugt wird und sich damit der entsprechende Rückflusskreislauf bildet.

Um Beschädigungen an den verschiedenen Bauteilen der Prüfstandanordnung, insbesondere an den Bauteilen des Prüfmoduls, zu verhindern, können entsprechende Filterelemente zur Filterung des Prüfmediums vorgesehen sein. Insbesondere können Filterelemente am Prüfmodul, an der Umwälzpumpe oder an einem eventuell vorgesehenen Wärmetauscher vorgesehen werden.

Bei Betrieb der Prüfstandanordnung kann unerwünscht Luft in die Leitungen angesogen werden, welche den Betrieb der Prüfstandanordnung stört. Um diese Luft aus der Prüfstandanordnung zu entfernen, kann in der Prüfstandanordnung eine Entlüftungseinrichtung, beispielsweise eine Entlüftungsdrossel, vorgesehen sein.

In welcher Weise die Prüfstandanordnung konstruktiv ausgebildet ist, ist grundsätzlich beliebig. Eine besonders einfache und effektive Konstruktion ergibt sich, wenn in der Prüfstandanordnung ein Mischrohr vorgesehen ist, das gemeinsamer Bestandteil des Umwälzkreislaufs und/oder des Bypasskreislaufs und/oder des Rückflusskreislaufs ist. Im Ergebnis kann das Mischrohr dann dazu dienen die verschiedenen Teilströme des Prüfmediums geeignet auf die verschiedenen Kreisläufe zu verteilen, ohne dass es dazu komplizierter Verteilungseinrichtungen bedarf.

Um eine Oxidation und damit vorzeitige Alterung des Prüfmediums zu verhindern, ist es außerdem besonders vorteilhaft, wenn der Vorratstank oberhalb der Oberfläche des Prüfmediums mit Inertgas befüllbar ist. Durch das Inertgas wird der Sauerstoff aus dem Vorratstank verdrängt und damit eine Oxidation verhindert.

Außerdem kann es bei manchen Prozessen von Vorteil sein, wenn der Vorratstank zusätzlich gekühlt bzw. geheizt werden kann, um das im Vorratstank befindliche Prüfmedium auf diese Weise zusätzlich zu temperieren.

Welche Art von Prüfmodul in der Prüfstandanordnung eingebaut und getestet wird, ist grundsätzlich beliebig. Besonders große Vorteile bietet die erfindungsgemäße Prüfstandanordnung bei Prüfmodulen, die eine Drosselstelle, insbesondere ein Ventil, und/oder eine Förderpumpe und/oder eine Vorförderpumpe beinhalten. Derartige Prüfmodule ergeben sich beispielsweise, wenn Bauteile eines Einspritzsystems für einen Verbrennungsmotor in einer erfindungsgemäßen Prüfstandanordnung getestet werden sollen.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Prüfstandanordnung;
2 den schematischen Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer Prüfstandanordnung;
3 den schematischen Aufbau einer dritten Ausführungsform einer Prüfstandanordnung;
4 den schematischen Aufbau einer vierten Ausführungsform einer Prüfstandanordnung;
5 den schematischen Aufbau einer fünften Ausführungsform einer Prüfstandanordnung;
6 den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Prüfstandanordnung mit Mischrohr;
7 den schematischen Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer Prüfungstandanordnung mit Mischrohr;
8 den schematischen Aufbau einer dritten Ausführungsform einer Prüfstandanordnung mit Mischrohr;
9 den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Prüfstandanordnung mit Wärmetauscher;
10 den schematischen Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer Prüfstandanordnung mit Wärmetauscher.
In 1 ist eine erste Ausführungsform 01 zum Test eines Prüfmoduls 02 schematisch dargestellt. Bei dem Prüfmodul 02 kann es sich beispielsweise um eine Dieseleinspritzpumpe handeln, die strömungstechnisch in der Art einer Förderpumpe 03 mit nachgeordneter Drosselstelle 04 modelliert ist.
In einem Vorratstank 05 ist ein Prüfmedium 06 bei einer Temperatur von beispielsweise unter 50° C bevorratet. Mit einer Umwälzpumpe 07 wird das Prüfmedium aus dem Vorratstank 05 angesaugt und in Richtung des Prüfmoduls 02 gefördert. Im Vorlauf 08 des Prüfmoduls 02 ist ein Filterelement 09 vorgesehen, um die Förderpumpe 03 bzw. die Drosselstelle 04 vor Verunreinigung im Prüfmedium 06 zu schützen.
Während des Betriebs der Prüfstandsanordnung 01 zum Test des Prüfmoduls 02 soll das Prüfmedium 06 im Vorlauf 08 eine Temperatur von z.B. 90° C aufweisen. Durch die Prozessbedingungen im Prüfmodul 02 erwärmt sich das Prüfmedium 06 während des Durchlaufs und verlässt das Prüfmodul 02 am Rücklauf 10 beispielsweise mit einer Rücklauftemperatur von 150° C.
Um die gewünschte Vorlauftemperatur von 90° C am Vorlauf 08 ohne zusätzliche Heizeinrichtungen bzw. Kühleinrichtungen einstellen zu können, ist in der Prüfstandanordnung 01 eine Bypassleitung 11 vorgese hen. Durch die Bypassleitung 11 kann das Prüfmedium aus dem Rücklauf 10, das eine Temperatur von 150° C aufweist in den Vorlauf 08 überströmen. An einem Mischpunkt 12 wird das heiße Prüfmedium aus der Bypassleitung 11 mit kälterem Prüfmedium, das mit der Umwälzpumpe 07 aus dem Vorratstank 05 nachgefördert wird, gemischt. Um die gewünschte Vorlauftemperatur von 90° C als Mischtemperatur zu erreichen, wird die Vorlauftemperatur im Vorlauf 08 mit einem Temperatursensor 13 gemessen und abhängig von dem Temperaturmessergebnis ein Stellventil 14 verstellt. Liegt die Mischtemperatur oberhalb der gewünschten Vorlauftemperatur, so wird das Stellventil 13 geöffnet und eine größere Menge des kälteren Prüfmediums aus dem Vorratstank 05 nachgefördert. Liegt dagegen die Vorlauftemperatur im Vorlauf 08 unterhalb der gewünschten Solltemperatur, wird das Stellventil 13 weiter geschlossen und dadurch die Menge des kühleren Prüfmediums aus dem Vorratstank 05 verringert.
Strömungstechnisch sind bei der Prüfstandanordnung zwei Prüfmedienkreisläufe vorhanden. Im Umwälzkreislauf 15 wird das Prüfmedium 06 durch Antrieb der Umwälzpumpe 07 durch das Stellventil 14, den Vorlauf 08, das Prüfmodul 02, den Rücklauf 10 und den Vorratstank 05 umgewälzt. Im Bypasskreislauf 16 zirkuliert das Prüfmedium 06 durch den Vorlauf 08, das Prüfmodul 02, den Rücklauf 10 und die Bypassleitung 11. Im Mischpunkt 12 überschneidet sich der Umwälzkreislauf 15 mit dem Bypasskreislauf 16, so dass durch Mischung der unterschiedlich warmen Teilströme des Prüfmediums im Umwälzkreislauf 15 bzw. Bypasskreislauf 16 die gewünschte Vorlauftemperatur eingestellt wird.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform 17 einer Prüfstandanordnung zum Test eines Prüfmoduls 02 schematisch dargestellt. Der wesentliche Aufbau des Prüfstandmoduls 17 entspricht dem Aufbau des Prüfstandmoduls 01. Auch hier ist der Vorratstank 05 Teil des Umwälzkreislaufs 15. Im Unterschied zur Prüfstandanordnung 01 ist bei der Prüfstandanordnung 17 zusätzlich ein Wärmetauscher 18 vorhanden, mit dem das Prüfmedium 06 im Umwälzkreislauf 15 zusätzlich temperiert werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn beispielsweise zu Beginn eines Testlaufs im Rücklauf 10 noch nicht ausreichend heißes Prüfmedium vorhanden ist, so dass die gewünschte Vorlauftemperatur durch Mischung des heißen Prüfmediums mit dem kälteren Prüfmedium aus dem Vorratstank 05 noch nicht eingestellt werden kann. Durch Erwärmen des Prüfmediums im Wärmetauscher 18 kann dann ohne weiteres die gewünschte Vorlauftemperatur erreicht werden.
Umgekehrt kann es bei sehr langen Testläufen vorkommen, dass sich das Prüfmedium 06 im Vorratstank 05 so stark erwärmt hat, dass die Vorlauftemperatur von 90° C durch Mischen des Prüfmediums aus der Bypassleitung 11 mit dem kühleren Prüfmedium aus dem Vorratstank 05 nicht mehr einstellbar ist. In diesem Fall kann das Prüfmedium 06 im Wärmetauscher 18 auch heruntergekühlt werden, um die gewünschte Mischtemperatur im Vorlauf 08 durch Mischen mit dem heißen Prüfmedium aus der Bypassleitung 11 einstellen zu können.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform 19 einer Prüfstandanordnung schematisch dargestellt. Die Prüfstandanordnung 19 unterscheidet sich von den beiden Prüfstandanordnungen 01 und 17 dadurch, dass der Vorratstank 05 nicht Teil des Umwälzkreislaufes 20 ist. Stattdessen wird das Prüfmedium im Umwälzkreislauf 20 durch Antrieb der Umwälzpumpe 07 ohne Durchleitung durch den Vorratstank 05 umgewälzt. Hinter der Umwälzpumpe 07 ist wiederum der Wärmetauscher 18 zur Kühlung bzw. Erhitzung des Prüfmediums 06 im Umwälzkreislauf 20 vorgesehen. Außerdem ist im Umwälzkreislauf 20 vor der Umwälzpumpe 07 und hinter dem Wärmetauscher 18 jeweils ein Filterelement 09 vorgesehen.
Zusätzlich sind in der Prüfstandanordnung 19 eine Saugleitung 21 und eine Rückflussleitung 22 mit einem Druckbegrenzungsventil 23 vorgesehen. Die Saugleitung 21 und die Rückflussleitung 22 verbinden den Umwälzkreislauf 20 mit dem Vorratstank 05. Durch die Saugleitung 21 wird außerdem ein Druckausgleich gewährleistet. Bei der Prüfstandan ordnung 19 sollte die Pumpleistung der Umwälzpumpe 07 so hoch eingestellt, dass mehr Prüfmedium gefördert wird, als im Umwälzkreislauf 20 zum Test des Prüfmoduls 02 erforderlich ist. Dieser Überschuss an von der Umwälzpumpe 07 gefördertem Prüfmedium fließt durch die Rückflussleitung 22 zurück in den Vorratstank 05. Außerdem saugt die Umwälzpumpe 07 auf Grund ihrer hohen Förderleistung mehr Prüfmedium an, als durch den Rücklauf 10 zurück in den Umwälzkreislauf 20 fließt. Dieses Zuwenig an Prüfmedium wird deshalb über die Saugleitung 21 aus dem Vorratstank 05 angesaugt, so dass sich im Ergebnis ein Rückflusskreislauf 24 bildet, in dem das Prüfmedium 06 wiederum zirkuliert. Damit kann beispielsweise vermieden werden, dass heißes Prüfmedium in den Vorratstank gelangt. Aufgrund der Überschneidung des Umwälzkreislaufs 20 und des Rückflusskreislaufs 24 in der Umwälzpumpe 07 ist für eine ausreichende Durchmischung des Prüfmediums gesorgt, so dass der gesamte Vorrat des Prüfmediums 06 im Vorratstank 05 während des Betriebs der Prüfstandanordnung 19 genutzt wird.
Durch geeignete Auslegung der Fördermenge und der Leitungsquerschnitte kann ein vom Betriebszustand nahezu unabhängiger konstanter im Rücklauf 10 gehalten werden. Dieser Druck kann bis auf das Druckniveau im Vorratstank 06 abgesenkt werden. Durch Drosseln oder Druckbegrenzungsventile kann der Druck eingestellt werden. Eine Bypassleitung 41 mit einstellbarer Drossel sorgt für eine Mindestdurchmischung der Kreisläufe 16 und 20. Die Gewährleistung der Mindestdurchmischung der Kreisläufe kann je nach Auslegung und Betriebszustand des Prüfstandes notwendig sein, um sicherzustellen, dass das Prüfmedium in allen Kreisläufen ungefähr gleichmäßig verschleißt. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das Stellventil 14 völlig geöffnet oder komplett geschlossen ist.
Die in 4 dargestellte Prüfstandanordnung 25 stimmt weitgehend mit dem Aufbau der Prüfstandanordnung 19 überein und unterscheidet sich lediglich durch das Prüfmodul 26, das neben einer Förderpumpe 03 und einer Drosselstelle 04 ein Filterelement 09 und eine Vorförderpumpe 27 umfasst. Filterelement 09 und eine Vorförderpumpe 27 können aber auch Teil des sonstigen Aufbaus des Prüfstands sein.
Bei der in 5 dargestellten Prüfstandanordnung 28 ist zusätzlich zum Aufbau der Prüfstandanordnung 25 eine Bypassleitung 42 mit Entlüftungsdrossel 29 vorgesehen, die in den Vorratstank 05 mündet. Die Entlüftungsdrossel 29 dient der Entlüftung des Prüfmediums 06 im Umwälzkreislauf 20. Die Bypassleitung 42 gewährleistet eine Mindestdurchmischung des Prüfmediums mit dem Vorrat im Vorratstank 05.
In 6 ist eine Prüfstandanordnung 30 dargestellt, deren prinzipielle Funktion der Prüfstandanordnung 19 aus 3 entspricht, wobei die Filterelemente 09 der Prüfstandanordnung 19 entfallen sind. Stattdessen ist eine zusätzliche Umwälzpumpe 31 mit einem vorgeordneten Filterelement 32 und einem nachgeordneten Filterelement 33 vorhanden, das für eine ausreichende Reinigung des Prüfmediums 06 sorgt. Außerdem ist eine zusätzliche Bypassleitung 34 vorhanden, mit der das Druckbegrenzungsventil 23 in der Rückflussleitung 22 umgangen werden kann.
Die Besonderheit der Prüfstandanordnung 30 liegt in einem Mischrohr 35, das gemeinsames Bestandteil des Umwälzkreislaufs 20 des Bypasskreislaufes 16 und des Rückflusskreislaufs 24 ist. Wie bei der Prüfstandanordnung 19 wird das Prüfmedium aus dem Umwälzkreislauf 20 am Mischpunkt 12 mit dem Prüfmedium aus dem Bypasskreislauf 16 gemischt und die Mischtemperatur im Vorlauf 08 am unteren Ende des Mischrohrs 35 mit dem Temperatursensor 13 gemessen. Abhängig vom Testergebnis wird das Stellventil 14 verstellt um die gewünschte Vorlauftemperatur im Vorlauf 08 des Prüfmoduls 02 einzustellen. Das im Prüfmodul 02 erhitzte Prüfmedium 06 gelangt über den Rücklauf 10 zurück zum Mischrohr 35. Ein Teil des Prüfmediums 06 aus dem Rücklauf 10 fließt dann abhängig von der Einstellung des Stellventils 14 zum Mischpunkt 12. Der dann noch überschüssige Anteil des Prüfmediums fließt nach oben durch das Mischrohr 35 und wird von der Umwälzpumpe 07 zirkulierend durch den Wärmetauscher 18 umgewälzt. Die Pumpleistung der Umwälzpumpe 07 ist auch hier so hoch eingestellt, dass mehr Prüfmedium gefördert wird, als im Umwälzkreislauf zum Test des Prüfmoduls 02 erforderlich ist. Dieser Überschuss an von der Umwälzpumpe 07 gefördertem Prüfmedium fließt zurück in den Vorratstank 05. Um die Entlüftung des Prüfmediums sicherzustellen bzw. um zu vermeiden, dass Luft oder sonstiges Gas in das Prüfmodul 02 angesaugt wird ist es vorteilhaft, wenn der Vorlauf 08 des Prüfmoduls 02 an der tiefsten Stelle des Mischrohrs 35 abzweigt und der Mischpunkt 12 unmittelbar darüber liegt.
Um die Druckverhältnisse im Mischrohr 35 bzw. im Vorlauf 08 möglichst unabhängig vom Betriebszustand des Prüfstandes zu machen und beispielsweise konstant auf einen gemeinsamen Wert zu halten, ist eine geeignete Dimensionierung der Leitungen notwendig. Die Bypassleitung 34 gewährleistet wiederum einen Mindestaustausch des Prüfmediums mit dem Inhalt im Vorratstank 05. Die Bypassleitung 34 außerdem kann mit einer Entlüftungsdrossel ausgestattet sein. Die Bypassleitung 43 dient dem Mindestaustausch zwischen den verschiedenen Kreisläufen, insbesondere auch dann, wenn das Ventil 14 komplett geschlossen ist.
Bei der in 7 dargestellten Prüfstandanordnung 30 ist statt der Umwälzpumpe 31 und den beiden Filterelementen 32 und 33 ein Filterelement 09 im Vorlauf 08 des Prüfmoduls 02 vorgesehen. Außerdem ist noch eine Vorförderpumpe 27 vorhanden. Durch ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil 37, das vor dem Prüfmodul 02 aus dem Vorlauf 08 abzweigt und in das Mischrohr 35 mündet kann der Vorförderdruck eingestellt werden. Außerdem ist ein zusätzlicher Hahn 38 vorhanden, der parallel zum Druckbegrenzungsventil 37 aus dem Vorlauf 08 abzweigt. Durch Öffnen des Hahns 38 kann je nach Auslegung der Vorförderdruck auf einen gewünschten Wert, beispielsweise von circa 0 Bar oder weniger reduziert werden.
Bei der in 8 dargestellten Prüfstandanordnung 39 ist eine Saugleitung 40 vorgesehen, durch die die Umwälzpumpe 07 direkt Prüfmedium 06 aus dem Vorratstank 05 ansaugen kann. Die Saugleitung 40 ersetzt die Saugleitung 21 und gewährleistet wiederum eine ausreichende Mindestdurchmischung des Prüfmediums.
Bei der in 9 dargestellten Prüfstandanordnung 44 dient ein Wärmetauscher 45 dazu, dass Wärmeenergie zwischen dem Rücklauf 10 und dem Vorlauf 08 des Prüfmoduls 02 ausgetauscht wird. Das Prüfmedium aus dem Rücklauf 10 des Prüfmoduls 02 wird primärseitig durch einen Wärmetauscher 45 geleitet. Das Prüfmedium aus dem Vorlauf 08 des Prüfmoduls 02 wird sekundärseitig durch den Wärmetauscher 45 geleitet. Eine stoffliche Durchmischung der Prüfmedien aus Vorlauf 08 und Rücklauf 10 findet dabei nicht statt. Es wird nur Wärme ausgetauscht, um beispielsweise ein Vorwärmung des Prüfmedium im Vorlauf 08 mit Wärme aus dem Prüfmedium des Rücklauf 10 zu erreichen.
10 stellt schematisch einer zweiten Ausführungsform 46 einer Prüfstandanordnung mit Wärmetauscher 45 dar. Der Aufbau der Prüfstandanordnung 46 entspricht dabei der Prüfstandanordnung 25 aus 4 wobei entsprechend dem Prinzip zur Vermeidung einer stoffliche Durchmischung der Prüfmedien aus Vorlauf 08 und Rücklauf 10 der Wärmetauscher 45 eingesetzt wird, um die Wärme aus dem Rücklauf 10 auf den Vorlauf 08 überzuleiten. Im Unterschied zur Prüfstandanordnung 44 ermöglicht die Prüfstandanordnung 46 jedoch eine Temperaturreglung am Vorlauf 08 durch Beimischen kühleren Prüfmediums 06 aus dem Tank 05.

01: Prüfstandanordnung
02: Prüfmodul
03: Förderpumpe
04: Drosselstelle
05: Vorratstank
06: Prüfmedium
07: Umwälzpumpe
08: Vorlauf des Prüfmoduls
09: Filterelement
10: Rücklauf des Prüfmoduls
11: Bypassleitung
12: Mischpunkt
13: Temperatursensor
14: Stellventil
15: Umwälzkreislauf
16: Bypasskreislauf
17: Prüfstandanordnung
18: Wärmetauscher
19: Prüfstandanordnung
20: Umwälzkreislauf
21: Saugleitung
22: Rückflussleitung
23: Druckbegrenzungsventil
24: Rückflusskreislauf
25: Prüfstandanordnung
26: Prüfmodul
27: Vorförderpumpe
28: Prüfstandanordnung
29: Entlüftungsdrossel
30: Prüfstandanordnung
31: Umwälzpumpe
32: Filterelement
33: Filterelement
34: Bypassleitung
35: Mischrohr
36: Prüfstandanordnung
37: Druckbegrenzungsventil
38: Hahn
39: Prüfstandanordnung
40: Saugleitung
41: Bypassleitung
42: Bypassleitung
43: Bypassleitung
44: Prüfstandanordnung
45: Wärmetauscher
46: Prüfstandanordnung

Claims

Prüfstandanordnung (01, 17, 19, 25, 28, 30, 36, 39, 44, 46) zur Durchführung von Tests an zumindest einem flüssigkeitsdurchströmten Prüfmodul (02, 26), insbesondere zum Test von Pumpen (03) und/oder Ventilen (04), wobei in der Prüfstandanordnung (01, 17, 19, 25, 28, 30, 36, 39; 44, 46) ein flüssiges Prüfmedium (06), insbesondere Hydraulikflüssigkeit oder Kraftstoff, in einem Vorratstank (05) gespeichert werden kann, und wobei das Prüfmedium (06) mit einer Umwälzpumpe (07) in einem Umwälzkreislauf (15, 20) umgewälzt und dabei zumindest in einem Teilstrom durch das Prüfmodul (02, 26) hindurchgefördert werden kann, und wobei das Prüfmedium (06) dem Prüfmodul (02) an dessen Vorlauf (08) mit einer Vorlauftemperatur zugeführt wird, und wobei das Prüfmedium (06) innerhalb des Prüfmoduls (02, 26) eine Temperaturänderung erfährt und das Prüfmodul (02, 06) an dessen Rücklauf (10) mit einer von der Vorlauftemperatur abweichenden Rücklauftemperatur verlässt, und wobei in der Prüfstandanordnung (01, 17, 19, 25, 28, 30, 36, 39, 44, 46) eine Temperierungseinrichtung vorgesehen ist, mit der das Prüfmedium (06) zur Einhaltung der Vorlauftemperatur temperiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauf (10) und Vorlauf (08) des Prüfmoduls (02, 26) derart energetisch miteinander verbunden sind, dass Wärmeenergie zwischen dem Rücklauf (10) und dem Vorlauf (08) des Prüfmoduls (02) ausgetauscht werden kann.
Prüfstandanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Prüfstandanordnung (44, 46) das Prüfmedium aus dem Rücklauf (10) des Prüfmoduls (02) primärseitig durch einen Wärmetauscher (45) geleitet wird und das Prüfmedium aus dem Vorlauf (08) des Prüfmoduls (02) sekundärseitig durch den Wärmetauscher (45) geleitet wird, wobei im Wärmetauscher (45) Wärmeenergie zwischen dem Rücklauf (10) und dem Vorlauf (08) des Prüfmoduls (02) ausgetauscht wird.
Prüfstandanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauf (10) und Vorlauf (08) des Prüfmoduls (02, 26) über eine Bypassleitung (11) miteinander verbunden sind und einen Bypasskreislauf (16) bilden, wobei das Prüfmedium (06) durch die Bypassleitung (11) aus dem Rücklauf (10) zu einem Mischpunkt (12) im Vorlauf (08) des Prüfmoduls (02, 26) überströmen kann, und wobei im Mischpunkt (12) das Prüfmedium (06) aus der Bypassleitung (11) mit dem Prüfmedium (06) aus dem Umwälzkreislauf (15, 20) unter Bildung der Vorlauftemperatur gemischt wird.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlauftemperatur des Prüfmediums (06) mit einem Temperatursensor (13) mittelbar oder unmittelbar gemessen werden kann.
Prüfstandanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Umwälzkreislauf (15, 20) und/oder im Bypasskreislauf (16), insbesondere im Bereich des Mischpunkts, ein Servoventil (14) vorgesehen ist, wobei das Servoventil (14) und der Temperatursensor (13) Teil einer Steuerstrecke oder eines Regelkreises zur Steuerung oder Regelung der Vorlauftemperatur auf eine Solltemperatur, die im wesentlichen einer vorgegebenen Testtemperatur entspricht, sind.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere im Umwälzkreislauf (15, 24), zumindest ein Wärmetauscher zur Kühlung und/oder Erwärmung des Prüfmediums (06) vorgesehen ist.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prüfstandanordnung (01, 17) der Vorratstank (05) Teil des Umwälzkreislaufes (15) ist.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe (07) das Prüfmedium (06) durch eine vor der Umwälzpumpe (07) angeordnete Saugleitung (21) aus dem Vorratstank (05) in den Umwälzkreislauf (20) ansaugen kann.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfmedium (06) durch eine nach der Umwälzpumpe (07) angeordnete Rückflussleitung (22) in den Vorratstank (05) zurückströmen kann.
Prüfstandanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückflussleitung (22) ein Druckbegrenzungsventil (23) angeordnet ist.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfmedium (06) in einem Rückflusskreislauf (24) durch die Saugleitung (21), die Umwälzpumpe (07), die Rückflussleitung (22) und den Vorratstank (05) umgewälzt wird.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prüfstandanordnung (01, 17, 19, 25, 28, 30, 36, 39, 44, 46), insbesondere im Umwälzkreislauf (15, 20), zumindest ein Filterelement (09) zur Filterung des Prüfmediums (06) vorgesehen ist.
Prüfstandanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorlauf (08) und/oder im Rücklauf (10) des Prüfmoduls (02, 26) zumindest ein Filterelement (09) zur Filterung des Prüfmediums (06) vorgesehen ist.
Prüfstandanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorlauf und/oder im Rücklauf der Umwälzpumpe (07) zumindest ein Filterelement (09) zur Filterung des Prüfmediums (06) vorgesehen ist.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorlauf und/oder im Rücklauf des Wärmetauschers (18) zumindest ein Filterelement (09) zur Filterung des Prüfmediums (06) vorgesehen ist.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfstandanordnung (28) mit einer Entlüftungseinrichtung, insbesondere einer Entlüftungsdrossel (29), zur Entlüftung des Prüfmediums (06) ausgestattet ist.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prüfstandanordnung (30, 36, 39) ein Mischrohr (35) vorgesehen ist, das gemeinsamer Bestandteil des Umwälzkreislaufes (15, 20) und/oder des Bypasskreislaufes (16) und/oder des Rückflusskreislaufes (24) ist.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratstank (05) oberhalb der Oberfläche des Prüfmediums (06) mit Inertgas befüllbar ist.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratstank (05) mit einer Kühl- und/oder Heizeinrichtung temperierbar ist.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Drosselstelle (04), insbesondere ein Ventil, und/oder eine Förderpumpe (02) Bestandteil der Prüfstandanordnung, insbesondere des Prüfmoduls (02, 26), ist.