DE102014004197B3 - Test device and test method for pneumatic testing of a pneumatic valve - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung (10) zur pneumatischen Prüfung eines Prüflings (30) in Gestalt eines pneumatischen Ventils, wobei die Prüfvorrichtung (10) eine Druck-Bereitstellungseinrichtung (25) zur Bereitstellung eines pneumatischen Prüfdrucks an einem pneumatischen Eingang (37) des Prüflings (30) und mindestens eine zur Verbindung mit einem pneumatischen Ausgang (38) des Prüflings (30) vorgesehene Druckmesseinrichtung (42, 43) zur Messung eines Drucks an dem pneumatischen Ausgang (38) des Prüflings (30) aufweist, der zwischen einer Durchlassstellung (D), bei der sein Ausgang (38) und sein Eingang (37) in Strömungsverbindung miteinander stehen und einer Sperrstellung (S), in welcher der Ausgang (38) nicht in Strömungsverbindung mit dem Eingang (37) ist, schaltbar ist. Es ist vorgesehen, dass die Druckmesseinrichtung (42, 43) an eine Leitungsanordnung (59) zum Anschluss an den Ausgang (38) des Prüflings (30) angeschlossen ist, so dass die Druckmesseinrichtung (42, 43) mit einem Realmessvolumen (VP + V3) kommuniziert, das größer als ein Minimalmessvolumen (VP) ist, das bei einem Anschluss der Druckmesseinrichtung (42, 43) direkt an den Ausgang (38) des Prüflings (30) im Erfassungsbereich der Druckmesseinrichtung (42, 43) vorhanden ist, und dass die Prüfvorrichtung (10) eine Auswerteeinrichtung (70) zur Ermittlung einer Ist-Schaltzeit (Ts) (Tist), die bei einem Anschluss der Druckmesseinrichtung (42, 43) an das Minimalmessvolumen (VP) messbar wäre, anhand eines Schaltzeit-Messwerts (Tmess) aufweist, den die Druckmesseinrichtung (42, 43) während eines Schaltens des Prüflings (30) von der Sperrstellung (S) in die Durchlassstellung (D) erfasst, während sie an das Realmessvolumen (VP + V3) angeschlossen ist.The invention relates to a test device (10) for pneumatic testing of a test piece (30) in the form of a pneumatic valve, wherein the test device (10) comprises a pressure supply device (25) for providing a pneumatic test pressure at a pneumatic input (37) of the test object (10). 30) and at least one provided for connection to a pneumatic outlet (38) of the test piece (30) pressure measuring means (42, 43) for measuring a pressure at the pneumatic outlet (38) of the test piece (30) which between a passage position (D ), wherein its output (38) and its input (37) are in fluid communication with each other and a blocking position (S), in which the output (38) is not in flow communication with the input (37), is switchable. It is provided that the pressure measuring device (42, 43) is connected to a line arrangement (59) for connection to the output (38) of the test piece (30), so that the pressure measuring device (42, 43) is provided with a real measuring volume (VP + V3 ), which is greater than a Mindestmessvolumen (VP), which at a connection of the pressure measuring device (42, 43) directly to the output (38) of the test piece (30) in the detection range of the pressure measuring device (42, 43) is present, and the test apparatus (10) has an evaluation device (70) for determining an actual switching time (Ts) (Tist) that would be measurable at a connection of the pressure measuring device (42, 43) to the minimum measuring volume (VP), based on a switching time measured value (Tmess ), which the pressure measuring device (42, 43) detects during switching of the test piece (30) from the blocking position (S) to the passage position (D) while it is connected to the real measuring volume (VP + V3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zur pneumatischen Prüfung eines Prüflings in Gestalt eines pneumatischen Ventils, wobei die Prüfvorrichtung eine Druck-Bereitstellungseinrichtung zur Bereitstellung eines pneumatischen Prüfdrucks an einem pneumatischen Eingang des Prüflings und mindestens eine zur Verbindung mit einem pneumatischen Ausgang des Prüflings vorgesehene Druckmesseinrichtung zur Messung eines Drucks an dem pneumatischen Ausgang des Prüflings aufweist, der zwischen einer Durchlassstellung, bei der sein Ausgang und sein Eingang in Strömungsverbindung miteinander stehen und einer Sperrstellung, in welcher der Ausgang nicht in Strömungsverbindung mit dem Eingang ist, schaltbar ist.The invention relates to a test device for pneumatic testing of a test specimen in the form of a pneumatic valve, wherein the test device comprises a pressure-providing device for providing a pneumatic test pressure at a pneumatic input of the test specimen and at least one provided for connection to a pneumatic outlet of the specimen pressure measuring device for measuring a Pressure at the pneumatic outlet of the specimen, which is between a passage position in which its output and its input in fluid communication with each other and a blocking position in which the output is not in flow communication with the input, is switchable.
Es ist grundsätzlich bekannt, einen Prüfling in Gestalt eines pneumatischen Ventils auf verschiedene Eigenschaften zu prüfen, unter anderem auf eine Leckage des Ventils, d. h. ob das Ventil bestimmte Dichtigkeitsanforderungen erfüllt, auf eine Schaltzeit des Ventils, innerhalb derer das Ventil von einer Sperrstellung, bei der ein Eingang des Ventils und ein Ausgang des Ventils nicht in Strömungsverbindung miteinander stehen, und einer Durchlassstellung, bei der die Strömungsverbindung hergestellt ist, sowie den Durchfluss schaltet, den das Ventil vom Eingang zum Ausgang ermöglicht. Für diese verschiedenen Messungen muss das Ventil in der Regel in mehrere Prüfvorrichtungen eingebaut werden, mit denen die unterschiedlichen Prüfanforderungen erfüllt werden können.It is generally known to test a specimen in the form of a pneumatic valve for various properties, including leakage of the valve, d. H. whether the valve meets certain sealing requirements, on a switching time of the valve, within which the valve moves from a blocking position, where an inlet of the valve and an outlet of the valve are not in fluid communication with each other, and a passage position where the flow connection is established; switches the flow that the valve allows from the inlet to the outlet. For these various measurements, the valve typically needs to be installed in multiple test fixtures to meet different test requirements.
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So ist zum Beispiel zur Überprüfung der Schaltzeit in der Regel die Anforderung zu erfüllen, dass ein möglichst kleines Volumen am Ausgang zu befüllen ist, während für die Überprüfung des Durchflusses vom Eingang zum Ausgang ein eher größeres Volumen am Ausgang sinnvoll ist. Im Prinzip ist es wünschenswert, dass man eine Druckmesseinrichtung direkt an den Ausgang des Prüflings anschließt, um die Schaltzeit des Prüflings zu ermitteln, was für die Messung des Durchflusses nicht sinnvoll ist. Man muss den Prüfling also in zwei unterschiedliche Prüfvorrichtungen einbauen, um die beiden Messungen durchzuführen.For example, to check the switching time is usually to meet the requirement that the smallest possible volume is to be filled at the output, while for checking the flow from the input to the output a rather larger volume at the output makes sense. In principle, it is desirable to connect a pressure measuring device directly to the output of the device under test in order to determine the switching time of the device under test, which is not sensible for the measurement of the flow. It is therefore necessary to install the device under test in two different test devices in order to carry out the two measurements.
Insgesamt ist die Überprüfung eines Prüflings an mehreren Stationen schwierig und Zeit raubend.Overall, reviewing a DUT at multiple stations is difficult and time consuming.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Prüfverfahren sowie eine verbesserte Prüfvorrichtung zur Überprüfung eines Prüflings in Gestalt eines Ventils bereitzustellen.It is therefore the object of the present invention, an improved test method and a To provide improved tester for checking a test specimen in the form of a valve.
Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Prüfvorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Druckmesseinrichtung an eine Leitungsanordnung zum Anschluss an den Ausgang des Prüflings angeschlossen ist, so dass die Druckmesseinrichtung mit einem Realmessvolumen kommuniziert, das größer als ein Minimalmessvolumen ist, das bei einem Anschluss der Druckmesseinrichtung direkt an den Ausgang des Prüflings im Erfassungsbereich der Druckmesseinrichtung vorhanden ist, und dass die Prüfvorrichtung eine Auswerteeinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, eine Ist-Schaltzeit, die bei einem Anschluss der Druckmesseinrichtung an das Minimalmessvolumen messbar wäre, anhand eines Schaltzeit-Messwerts, den die Druckmesseinrichtung während eines Schaltens des Prüflings von der Sperrstellung in die Durchlassstellung erfasst, während sie an das Realmessvolumen angeschlossen ist, zu ermitteln.To achieve the object, it is provided in a test device of the type mentioned that the pressure measuring device is connected to a line arrangement for connection to the output of the DUT, so that the pressure measuring device communicates with a Realmessvolumen that is greater than a Mindestmessvolumen that at a port the pressure measuring device is provided directly to the output of the test object in the detection range of the pressure measuring device, and that the test device comprises an evaluation device which is adapted to an actual switching time, which would be measurable at a connection of the pressure measuring device to the minimum measuring volume, based on a switching time measured value which the pressure measuring device detects during switching of the test object from the blocking position into the passage position while it is connected to the real measuring volume.
Zur Lösung der Aufgabe ist ferner ein Prüfverfahren zur pneumatischen Prüfung eines Prüflings in Gestalt eines pneumatischen Ventils, umfassend eine Bereitstellung eines pneumatischen Prüfdrucks an einem pneumatischen Eingang des Prüflings anhand einer Druck-Bereitstellungseinrichtung und Verbindung mindestens einer Druckmesseinrichtung mit einem pneumatischen Ausgang des Prüflings zur Messung eines Drucks an dem pneumatischen Ausgang des Prüflings, der zwischen einer Durchlassstellung, bei der sein Ausgang und sein Eingang in Strömungsverbindung miteinander stehen und einer Sperrstellung, in welcher der Ausgang nicht in Strömungsverbindung mit dem Eingang ist, schaltbar ist, vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst:
- – Verbindung der Druckmesseinrichtung über eine Leitungsanordnung mit dem Ausgang des Prüflings, so dass die Druckmesseinrichtung mit einem Realmessvolumen kommuniziert, das größer als ein Minimalmessvolumen ist, das bei einem Anschluss der Druckmesseinrichtung direkt an den Ausgang des Prüflings im Erfassungsbereich der Druckmesseinrichtung vorhanden ist,
- – und Ermittlung einer Ist-Schaltzeit, die bei einem Anschluss der Druckmesseinrichtung an das Minimalmessvolumen messbar wäre, anhand eines Schaltzeit-Messwerts, den die Druckmesseinrichtung während eines Schaltens des Prüflings von der Sperrstellung in die Durchlassstellung erfasst, während sie an das Realmessvolumen angeschlossen ist.
- Connecting the pressure measuring device to the output of the test object via a line arrangement, so that the pressure measuring device communicates with a real measuring volume that is greater than a minimum measuring volume which is present directly at the outlet of the test object in the detection area of the pressure measuring device when the pressure measuring device is connected,
- - Determining an actual switching time, which would be measurable at a connection of the pressure measuring device to the minimum measuring volume, based on a switching time measured value, which detects the pressure measuring device during switching of the DUT from the blocking position to the passage position while it is connected to the Realmessvolumen.
Das Realmessvolumen umfasst also das Minimalmessvolumen, sozusagen ein Totvolumen des Prüflings, das auch dann im Messbereich der Druckmesseinrichtung ist, wenn diese direkt an den Ausgang des Prüflings angeschlossen ist, sowie ein Leitungsvolumen der Leitungsanordnung, über welche die Druckmesseinrichtung tatsächlich an den Ausgang des Prüflings angeschlossen ist.The real measuring volume thus comprises the minimum measuring volume, so to speak a dead volume of the test piece, which is also in the measuring range of the pressure measuring device, if this is connected directly to the output of the test specimen, as well as a line volume of the line arrangement, via which the pressure measuring device actually connected to the output of the specimen is.
Der Prüfling ist beispielsweise ein 2/2-Schaltventil. Wenn in der obigen und nachfolgenden Beschreibung von einem Eingang und einem Ausgang die Rede ist bedeutet dies selbstverständlich nicht, dass die Prüfanordnung oder Prüfvorrichtung nicht auch zur Prüfung von Ventilen mit mehreren Eingängen oder mehreren Ausgängen oder beidem geeignet ist. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird jedoch von einem Eingang und einem Ausgang ausgegangen, die in Strömungsverbindung schaltbar sind (Durchlassstellung) oder voneinander strömungstechnisch oder fluidtechnisch trennbar sind (Sperrstellung).The test specimen is for example a 2/2-way valve. Of course, in the above and following description, when referring to an input and an output, this does not mean that the test set or tester is not also suitable for testing valves with multiple inputs or multiple outputs or both. To simplify the explanation, however, an input and an output are assumed which can be switched in flow communication (passage position) or can be separated from one another by fluid technology or fluid technology (blocking position).
Es ist ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, dass die Druckmesseinrichtung nicht unmittelbar an den Ausgang des Prüflings zur Messung der Schaltzeit anzuschließen ist, sondern über eine Leitungsanordnung, so dass sie nicht nur zu der Schaltzeitmessung ausgestaltet ist, sondern auch noch weitere Messungen, beispielsweise die Überprüfung einer Leckage des Prüflings, die Ermittlung von Durchflusskennwerte des Prüflings und dergleichen mehr leisten kann. Der Prüfling kann in ein und derselben Prüfvorrichtung verbleiben, die mehrere Messungen leistet.It is a basic idea of the present invention that the pressure measuring device is not directly connected to the output of the test object for measuring the switching time, but via a line arrangement, so that it is designed not only to the switching time measurement, but also other measurements, such as the review leakage of the specimen, the determination of flow characteristics of the specimen and the like can do more. The test object can remain in one and the same test device, which performs several measurements.
Um die Problematik in den Griff zu bekommen, dass durch die zusätzliche Leitungsanordnung am Ausgang des Prüflings möglicherweise die Schaltzeit größer wird, weil nämlich der Druckanstieg durch das größere, zu befüllende Realmessvolumen etwas langsamer vonstatten geht und zudem auch eine gewisse Zeitverzögerung dabei auftritt, leistet die Auswerteeinrichtung der Prüfvorrichtung die entsprechenden Korrekturen. Eine beispielhafte Vorgehensweise sieht dabei folgendes vor:
Die Prüfvorrichtung ist beispielsweise zur Erfassung eines Mess-Druckverlaufs beim Schalten des Prüflings von der Sperrstellung in die Durchlassstellung ausgestaltet, wobei die Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines sich bei Anschluss der Druckmesseinrichtung an das Minimalmessvolumen einstellenden Ist-Druckverlaufs anhand des Mess-Druckverlaufs ausgestaltet ist. Mithin wird also der Druckverlauf beim Öffnen des Prüflings, das heißt beim Schalten von der Sperrstellung in die Durchlassstellung zur Korrektur der Schaltzeit herangezogen. Der Grundgedanke ist dabei, dass der Druckverlauf bei einem größeren zu befüllenden Volumen am Ausgang des Prüflings sozusagen flacher verläuft, d. h. der Druckanstieg ist nicht so groß wie bei einem kleineren Volumen am Ausgang des Prüflings. Hierzu wird eine später noch im Rahmen der Zeichnung erläuterte Vorgehensweise einschließlich entsprechender Formeln und mathematischer Berechnungsmethoden vorgeschlagen.To get to grips with the problem that possibly the switching time is greater due to the additional line arrangement at the output of the specimen, namely because the pressure increase by the larger, to be filled Realmessvolumen something slower take place and also a certain time delay occurs, the Evaluation of the tester the corresponding corrections. An exemplary procedure provides the following:
The test device is designed, for example, for detecting a measurement pressure curve when switching the test specimen from the blocking position into the passage position, wherein the evaluation device is designed to determine an actual pressure profile that is established when the pressure measuring device is connected to the minimum measuring volume on the basis of the measured pressure profile. Thus, therefore, the pressure curve during the opening of the specimen, that is, when switching from the blocking position into the passage position used to correct the switching time. The basic idea is that the pressure curve at a larger volume to be filled at the output of the specimen runs, so to speak, flatter, ie the pressure increase is not as large as a smaller volume at the exit of the specimen. For this purpose, a later explained in the context of the drawing approach including corresponding formulas and mathematical calculation methods proposed.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn also zunächst der Druckverlauf durch die Druckmesseinrichtung am Ausgang des Prüflings überwacht und erfasst wird, woraus sich dann mindestens ein Durchflusskennwert oder mehrere Durchflusskennwerte ermitteln lässt oder lassen, beispielsweise nach ISO 6358, gemäß denen dann der sogenannte C-Durchflusskennwert oder der sogenannte b-Durchflusskennwert ermittelbar ist oder auch nach VDI 3290 der sogenannte qnN-Durchflusskennwert.In this context, it proves to be advantageous if the pressure curve is initially monitored and detected by the pressure measuring device at the output of the test specimen, from which at least one flow characteristic or several flow characteristics can then be determined, for example according to ISO 6358, according to which the so-called C flow characteristic or the so-called b-flow characteristic is determined or according to VDI 3290 the so-called qnN flow characteristic.
Die Durchflussmessung kann also sozusagen die Basis für die spätere Schaltzeitbestimmung bilden.The flow measurement can thus form the basis for the later switching time determination, so to speak.
Bei der Durchflussmessung wird beispielsweise die folgende Formel zu Grunde gelegt, die berücksichtigt, dass ein momentaner Massenstrom aus dem Druckgradienten berechenbar ist. Der Zusammenhang zwischen Druckgradient und Massenstrom ist hierbei proportional. Es kann also der Massenstrom oder Durchfluss zu einem bestimmten Vordruck und den verschiedenen Drücken der Behälter, die an den Ausgang des Prüflings angeschlossen sind, über die nachfolgende Gleichung ermittelt werden:
- – VB das zu befüllende Volumen,
- – R die jeweilige individuelle Gaskonstante des Druckmediums, also bei Luft z. B. 287 J/(kg·K) und
- – T die absolute Temperatur des Druckmediums, also der Druckluft in Kelvin sind.
- VB is the volume to be filled,
- R is the respective individual gas constant of the pressure medium, ie at air z. B. 287 J / (kg · K) and
- - T is the absolute temperature of the pressure medium, ie the compressed air in Kelvin.
Auf diesem Wege lassen sich beispielsweise die erwähnten Durchflusskennwerte C- und b nach ISO 6358 oder qnN nach VDI 3290 ermitteln.In this way, for example, the mentioned flow characteristic values C and b according to ISO 6358 or qnN according to VDI 3290 can be determined.
Die mit der Druckmesseinrichtung verbundene Leitungsanordnung ist zweckmäßigerweise anhand eines Schaltventils mit einem Zusatzvolumen verbindbar, wobei die Prüfvorrichtung zur Ermittlung des Schaltzeit-Messwerts und/oder des Mess-Druckverlaufs und/oder mindestens eines Durchflusskennwertes, z. B. eines der obengenannten Durchflusskennwerte, anhand des Zusatzvolumens ausgestaltet ist. Bei den Zusatzvolumen handelt es sich vorzugsweise um einen isothermen Aufnahmebehälter oder Tank. Der Aufnahmebehälter oder Tank besteht vorzugsweise aus einem geeigneten Material mit großer Oberfläche und Wärmekapazität oder ist damit gefüllt.The line arrangement connected to the pressure measuring device is expediently connectable to an additional volume by means of a switching valve, the test device for determining the switching time measured value and / or the measuring pressure profile and / or at least one flow characteristic value, eg. B. one of the above flow characteristics, based on the additional volume is designed. The additional volume is preferably an isothermal receptacle or tank. The receptacle or tank is preferably made of a suitable material with high surface area and heat capacity or is filled with it.
Am Ausgang des Prüflings ist eine Leitungsanordnung angeschlossen, die bis zur Messvorrichtung führt. Eine Länge der Leitung oder der Leitungen bis zur Messstelle wirkt sich auf die Laufzeit des Signals aus. Somit ist eine Laufzeitkorrektur vorzunehmen, wozu die Prüfvorrichtung vorteilhaft ausgestaltet ist. Die zusätzliche Leitungslänge am Ausgang des Prüflings wird wie folgt zur Ermittlung einer Laufzeitkorrektur herangezogen. Dabei wird beispielsweise die folgende Formel verwendet:
- – t0 der korrigierte, tatsächliche Zeitpunkt des Beginns des Schaltvorgangs ist,
- – t0m der gemessene, noch unkorrigierte tatsächliche Zeitpunkt des Beginns des Schaltvorgangs ist
- – kappa der Isentropenexponent ist, z. B. 1,4 bei Luft
- – R die jeweilige individuelle Gaskonstante des Druckmediums, also bei Luft z. B. 287 J/(kg·K) ist
- – T die absolute Temperatur des Druckmediums, also der Druckluft in Kelvin ist
- – und L eine Leitungslänge vom Ausgang des Prüflings bis zur Messstelle für den Druckanstieg ist.
- T0 is the corrected, actual time of the beginning of the switching operation,
- - t0m is the measured, still uncorrected actual time of the beginning of the switching process
- Kappa is the isentropic exponent, e.g. B. 1.4 in air
- R is the respective individual gas constant of the pressure medium, ie at air z. B. 287 J / (kg · K) is
- - T is the absolute temperature of the pressure medium, ie the compressed air in Kelvin
- - and L is a line length from the output of the test sample to the measuring point for the pressure rise.
Somit wird also die Signal-Laufzeit korrigiert, die durch die zusätzliche Leitungslänge größer ist als ohne die zusätzliche Leitungslänge, wenn die Druckmesseinrichtung sozusagen direkt an den Ausgang des Prüflings angeschlossen wäre. Beispielsweise wird eine zusätzliche Leitungslänge von 1 m und eine Mediumstemperatur (Drucklufttemperatur) von 20°C eine Korrektur der Schaltzeit um 2,9 ms erfordern. L ist also beispielsweise eine entsprechende Leitungslänge der Leitungsanordnung am Ausgang des Prüflings, die eine entsprechende Zeitverzögerung bei der Druckmessung verursacht. Diese zusätzliche Leitungslänge wird also durch die Wurzel aus einem Produkt enthaltend kappa, R (Gaskonstante) und T (absolute Temperatur) dividiert.Thus, the signal transit time is corrected, which is greater by the additional line length than without the additional line length, if the pressure measuring device would be connected, so to speak, directly to the output of the specimen. For example, an additional line length of 1 m and a medium temperature (compressed air temperature) of 20 ° C will require a correction of the switching time by 2.9 ms. L is thus, for example, a corresponding line length of the line arrangement at the output of the specimen, which causes a corresponding time delay in the pressure measurement. This additional line length is thus divided by the root of a product containing kappa, R (gas constant) and T (absolute temperature).
Die Laufzeitmessung oder Laufzeitkorrektur kann ohne das dediziert angeschlossene Zusatzvolumen, also beispielsweise einen zusätzlich angeschlossenen Tank, vorgenommen werden. Es kommt dabei nur auf die Distanz zwischen Ausgang des Prüflings und der Messeinrichtung an. Die Leitungslänge ist diejenige Leitungslänge, die vom Ausgang des Prüflings bis zum Eingang der Messeinrichtung führt.The transit time measurement or time correction can be carried out without the dedicated connected additional volume, for example an additionally connected tank. It depends only on the distance between the output of the device under test and the measuring device. The cable length is the cable length that leads from the output of the device under test to the input of the measuring device.
Damit jedoch auch der durch diese Leitungslänge (L), nämlich deren Leitungs-Zusatzvolumen, sozusagen in seiner Steilheit oder seinem Gradienten ”gedämpfte” Druckanstieg korrigiert wird, wird das durch die zusätzliche Leitungslänge verursachte Leitungs-Zusatzvolumen vorteilhaft ermittelt. Dies kann vor oder nach der vorgenannten Laufzeitmessung und Laufzeitkorrektur erfolgen. Das Leitungs-Zusatzvolumen wird beispielsweise für mehrere gleichartige Prüflinge nur ein einziges Mal ermittelt. However, in order that the pressure increase which is "dampened" by this line length (L), namely its line additional volume, as it were in its steepness or its gradient, is corrected, the additional line length caused by the additional line length is advantageously determined. This can be done before or after the aforementioned transit time measurement and time correction. The additional line volume is determined only once, for example, for several similar samples.
Das Leitungs-Zusatzvolumen kann als fester Korrekturwert bekannt sein und von der erfindungsgemäßen Auswerteeinrichtung dauerhaft gespeichert sein, sozusagen als Korrekturwert.The additional line volume can be known as a fixed correction value and be permanently stored by the evaluation device according to the invention, so to speak as a correction value.
Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Auswerteeinrichtung bzw. die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung dazu in der Lage sind, das Leitungs-Zusatzvolumen individuell für jeden Prüfling zu ermitteln, um einen Druckgradienten bzw. eine Korrektur des Druckgradienten vorzunehmen. Es ist beispielsweise denkbar, dass diese Maßnahme bei jeder Messung eines neu auf die Prüfvorrichtung geschalteten Prüflings vorgenommen wird.However, it is advantageous if the evaluation device or the test device according to the invention are capable of determining the additional line volume individually for each test object in order to carry out a pressure gradient or a correction of the pressure gradient. It is conceivable, for example, that this measure is carried out at each measurement of a test object newly connected to the test apparatus.
Zweckmäßigerweise ist die Auswerteeinrichtung zur Ermittlung von Ist-Druckgradienten des Ist-Druckverlaufs anhand von Mess-Druckgradienten des Mess-Druckverlaufs ausgestaltet. Der Druckanstieg wird nicht über sämtliche Abschnitte vom Öffnen des Ventils an gleich steil sein, d. h. der Druckgradient ist in der Regel bei dem Öffnen des Prüflings, das heißt zu Beginn der Schalthandlung von der Sperrstellung in die Durchlassstellung, und am Ende des Vorgangs, bis sich wieder konstanter Druck am Ausgang einstellt, steiler bzw. flacher als in einem mittleren Abschnitt des Druckanstiegs. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass auch diese Nicht-Linearität des Druckanstiegs oder Abweichungen von einem durchschnittlichen Druckanstieg am Ausgang sozusagen von der Auswerteeinrichtung zurück gerechnet wird und auf diesem Weg mehrere Ist-Druckgradienten ermittelbar sind. Mithin wird also beispielsweise die Kurve des Druckverlaufs beispielsweise etwas steiler gestellt und zeitlich gestaucht.Expediently, the evaluation device is designed to determine actual pressure gradients of the actual pressure profile on the basis of measurement pressure gradients of the measurement pressure profile. The pressure rise will not be the same over all sections from opening the valve to the same, d. H. the pressure gradient is usually at the opening of the specimen, ie at the beginning of the switching action of the blocking position in the passage position, and at the end of the process until again sets constant pressure at the exit, or more shallow than in a central portion of the pressure rise. Advantageously, it is provided that this non-linearity of the pressure increase or deviations from an average pressure rise at the output is calculated back, as it were, by the evaluation device and in this way a plurality of actual pressure gradients can be determined. Thus, for example, the curve of the pressure curve, for example, made a little steeper and compressed in time.
Bei der Ermittlung des Ist-Druckverlaufs, beispielsweise des Ist-Druckgradienten, ist es vorteilhaft, dass die Auswerteeinrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Ermittlung dieser Werte anhand des Minimalmessvolumens und/oder des Realmessvolumens der Leitungsanordnung und/oder auch des mit der Leitungsanordnung verbindbaren Zusatzvolumens ausgestaltet ist.In determining the actual pressure profile, for example the actual pressure gradient, it is advantageous for the evaluation device in a preferred embodiment of the invention to determine these values on the basis of the minimum measurement volume and / or the real measurement volume of the line arrangement and / or also connectable to the line arrangement Additional volume is designed.
Mithin werden also die verschiedenen Volumina dazu herangezogen, unterschiedliche Druckverläufe zu ermitteln oder Druckgradienten zu erzwingen, um auf dieser Basis dann die tatsächlich vorhandenen, d. h. dem Prüfling entsprechenden Istwerte zu ermitteln, nämlich den Schaltzeitistwert, die Durchflusskennwerte des Prüflings und dergleichen.Thus, therefore, the different volumes are used to determine different pressure gradients or to force pressure gradients to then on this basis the actually existing, d. H. to determine the actual value corresponding to the test object, namely the switching time actual value, the flow characteristic values of the test object and the like.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung zur Ermittlung des Ist-Druckverlaufs anhand des Mess-Druckverlaufs und/oder zur Ermittlung der Ist-Schaltzeit einen Korrekturwert ermittelt, der ein Verhältnis mindestens zweier Volumina umfasst, wobei diese Volumina beispielsweise das Minimalmessvolumen, das Realmessvolumen oder das mit der Leitungsanordnung verbindbare Zusatzvolumen umfassen.For example, it is provided that the evaluation device determines a correction value for determining the actual pressure profile based on the measurement pressure profile and / or for determining the actual switching time, which comprises a ratio of at least two volumes, these volumes being, for example, the minimum measurement volume, the real measurement volume or Include connectable with the line arrangement additional volume.
Nachfolgend wird diese Vorgehensweise beispielhaft erläutert.This procedure is explained below by way of example.
Die tatsächliche oder Ist-Schaltzeit Ts, innerhalb derer der Druckanstieg am Ausgang des Prüflings bis zu einer Stabilisierung festzustellen ist, lässt sich beispielsweise wie folgt ermitteln.
- – VP das Volumen des Prüflings bei Messung direkt an seinem Ausgang, also ein Minimalmessvolumen.
- – V3 das Aufnahmevolumen oder Leitungsvolumen der Leitungsanordnung, das zusammen mit dem Minimalmessvolumen VP (Volumen des Prüflings direkt bei Messung an seinem Ausgang, das man auch als Prüflingsvolumen oder Totvolumen bezeichnen könnte) das Realmessvolumen in den Worten der obigen Beschreibung sowie der Ansprüche darstellt. Das Realmessvolumen setzt sich also aus dem Volumen des Prüflings und dem Volumen der Leitungsanordnung mit der Druckmesseinrichtung am Ausgang des Prüflings zusammen.
- – Tmess ist die tatsächlich gemessene Schaltzeit des Prüflings
- – to ist aus (3) bekannt.
- - VP the volume of the specimen when measured directly at its output, so a minimum measurement volume.
- V3 is the receiving volume or line volume of the line arrangement, which together with the minimum measuring volume VP (volume of the test piece as measured at its output, which could also be referred to as sample volume or dead volume) represents the real measuring volume in the words of the above description and the claims. The real measuring volume is thus composed of the volume of the test object and the volume of the line arrangement with the pressure measuring device at the output of the test object.
- - Tmess is the actually measured switching time of the test object
- - to is known from (3).
Da sich die Druckgradienten umgekehrt proportional zu den beteiligten isothermen Volumina verhalten gilt:
- – VP das Volumen des Prüflings bei einer Messung direkt an seinem Ausgang ist, also das Minimalmessvolumen oder Prüflingsvolumen,
- – V2 das Zusatzvolumen, z. B. ein isothermer Tank oder Aufnahmebehälter mit bekanntem Volumen,
- – V3 das Leitungsvolumen am Ausgang des Prüflings, beispielsweise das Volumen zwischen dem Prüfling und einem Ventil, mit dem das Zusatzvolumen V2 von dem Ausgang des Prüflings abtrennbar,
- – m1 ein ermittelter Druckgradient bei einem definierten Druckniveau, der sich ergibt, wenn das Minimalmessvolumen VP des Prüflings und das Volumen V3 mit dem Ausgang des Prüflings verbunden sind,
- – m2 ein ermittelter Druckgradient bei einem definierten Druckniveau, der sich ergibt, wenn das Minimalmessvolumen VP des Prüflings und das Volumen V3 und das Volumen V2 mit dem Ausgang des Prüflings verbunden sind.
- - VP is the volume of the test piece in a measurement directly at its output, so the minimum measurement volume or sample volume,
- - V2 the additional volume, z. B. an isothermal tank or receptacle of known volume,
- - V3 the line volume at the outlet of the test specimen, for example, the volume between the test specimen and a valve, with the Additional volume V2 can be separated from the output of the test object,
- M1 is a determined pressure gradient at a defined pressure level, which results when the minimum measuring volume VP of the test object and the volume V3 are connected to the output of the test object,
- - m2 a determined pressure gradient at a defined pressure level, which results when the minimum measuring volume VP of the test specimen and the volume V3 and the volume V2 are connected to the output of the specimen.
Aus (5) ergibt sich nach Umformung
Zu einer Messung einer Leckage des Prüflings ist es vorteilhaft, wenn die Prüfvorrichtung zusätzlich noch eine pneumatische Eingangsbeschaltung mit einer Eingangs-Druckmesseinrichtung zum Anschluss an den Eingang des Prüflings aufweist. Mithilfe der Eingangsbeschaltung ist beispielsweise ein Prüfvolumen für die Leckagemessung bereitstellbar. Bevorzugt ist die Eingangsbeschaltung entlüftbar.For a measurement of a leakage of the test specimen, it is advantageous if the test device additionally has a pneumatic input circuit with an input pressure measuring device for connection to the input of the test specimen. By means of the input circuit, for example, a test volume for the leakage measurement can be provided. Preferably, the input circuit is vented.
Ein schematisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:A schematic embodiment of a test device according to the invention is shown in the drawing. Show it:
Eine Prüfvorrichtung
Jedenfalls ist ein Ausgang des Schaltventils
Ein Ausgang
An die Leitung
Weiterhin ist an die Leitung
Von der Leitung
An die Leitung
Schließlich ist noch zwischen den Prüfling
Die Zweigleitung
In der nachfolgenden Beschreibung werden drei verschiedene Volumina V1–V3 betrachtet, nämlich ein Volumen V1, das am Eingang
Zwischen dem Ausgang
Die an den Ausgang des Schaltventils
Die an den Eingang
Die Druckluft-Quelle
Eine vorteilhafte Vorgehensweise bei der Prüfung des Prüflings
Zunächst erfolgt die Leckagemessung. Dazu werden zunächst alle Komponenten und Strömungspfade entlüftet, wobei das Schaltventil
First, the leakage measurement takes place. For this purpose, first all components and flow paths are vented, wherein the switching
Anschließend wird für eine thermische Stabilisierung eine gewisse Zeit lang gewartet, d. h. die Schaltventile
Dann wird der vorzugsweise anhand der Druckmesseinrichtung
Sodann wird der Prüfdruck eingelassen, was in
Anschließend wird das Totvolumen VX einschließlich des Volumens V1 im Strömungspfad bzw. der Eingangsbeschaltung am Eingang
Dabei sind p1 der von der Druckmesseinrichtung
Das Totvolumen oder Volumen V1 kann dann zu einer effektiven Leckagemessung verwendet werden, beispielsweise indem für eine gewisse Zeit gewartet wird, ob sich das Druckniveau der Eingangsbeschaltung
Sodann erfolgt die Messung von Schaltzeit und Durchfluss. Hier kommen dann die an den Ausgang
Dabei wird das Schaltventil
Der Mess-Druckverlauf Pmess beginnt also beispielsweise zu einem Zeitpunkt t0m und endet zu einem Zeitpunkt t1m. Zunächst wird der Beginn-Zeitpunkt t0m zeitlich korrigiert, um den Beginn des Ist-Druckverlaufs Pist zu ermitteln. Dazu wendet eine Auswerteeinrichtung
Auf diese Weise ermittelt also die Auswerteeinrichtung
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