DE3638604C2 - - Google Patents
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- F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
- F15B15/2838—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT with out using position sensors, e.g. by volume flow measurement or pump speed
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Description
Die Erfindung betrifft ein fluidisches System mit Meßvorrichtung zum Prüfen einer Hydraulikkomponente,
dessen Fluid Hochdrücke von mehreren hundert bar und/oder
wechselnde Drücke aufweist, welches mit Meß-, Steuer- und/oder
Regelleitungen versehen ist, die jeweils mit Meß-, Steuer- und/
oder Regelpunkten des Systems verbunden und zu einer Sammelvor
richtung zusammengeführt sind.
Im Bereich der Mobilhydraulik sind aus Kostengründen oftmals
keinerlei Meßpunkte für die Volumenstrommessung an Hydropumpen-
oder -motoren vorgesehen. Stationär eingebaute Präzisions-Tur
binen-Zahn- oder Ovalradzähler sind zu teuer oder für die oftmals
gestellten harten Umgebungs- oder Betriebsbedingungen für jahre
langen Betrieb nicht geeignet.
Für eine Volumenstromdiagnose eines Pumpenantriebs ist ein fest
einzubauender Meßblock, bestehend aus einem Absperrhahn und den
Festhälften einer hydraulischen Schnellkupplung bekannt. Im
Service- oder Überprüfungsfall wird hierbei ein Volumenstromsensor
vom Bedienungspersonal mittels geeigneter Hochdruckschläuche
und korrespondierende Loshälften der hydraulischen Schnellkupplung
angeschlossen. Diese Lösung ist für viele Anwendungen ebenfalls
zu aufwendig und zu teuer.
Mit der EP 8 61 01 980 wird ein fluidisches System mit Meßvor
richtung vorgeschlagen, bei dem auf einfache Art und Weise mittels
eines Multisensorkopfes zu Diagnosezwecken verschiedene Ein
zeldrücke gleichzeitig gemessen und an einem Instrument ausge
wertet werden.
Bei dem bereits vorgeschlagenen fluidischen System in Kombination
mit einer Meßvorrichtung, bei dem Meß-, Steuer- und/oder Regel
leitungen mit den entsprechenden Punkten des Systems fest instal
liert sind und zu einer Sammelvorrichtung führen, werden ebenfalls
bereits vorgeschlagene Monokupplungen verwendet, welche zu einer
Vielfachkupplung entwickelt werden, um die erfaßten Drücke über
eine Multileitung zu übertragen, so daß die Messungen - aufge
nommen an den verschiedensten Punkten des Systems - an zentraler
Stelle und, falls erforderlich, auch gleichzeitig durchgeführt
werden können.
Bei diesem Meßsystem werden eine Vielzahl von Sensoren, vorzugs
weise Drucksensoren, mittels eines einzigen Kuppelvorganges mit
den entsprechend zugeordneten Meßstellen oder Meßpunkten des
Systems verbunden.
Die Sammelvorrichtung ist dabei als eine unter Betriebsdruck
betätigbare Mehrfachschnellkupplung mit einem Dosen- und einem
Steckerstück ausgebildet, und das weiterführende Stecker- oder
Dosenstück ist mit einer eine Vielzahl von Sensoren aufweisenden
Meßvorrichtung und/oder Regelvorrichtungen verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, robuste
und nahezu wartungsfreie Meßvorrichtung zum Prüfen einer Hydraulikkomponente anzugeben,
welche kompakt ausgebildet ist, zuverlässig und bei hohen Drücken
und Wechseldrücken arbeitet und eine lange Lebensdauer aufweist.
Hierbei wird davon ausgegangen, daß Drosseln, Blenden und Venturi
düsen bekannt sind. Bei der Verwendung dieser Meßelemente wird
üblicherweise mit einem kleinen Differenzdruckpegel gearbeitet,
um die Leitungsdruckverluste in erträglichen und zulässigen
Grenzen zu halten, da moderne Anlagen mit hohem Wirkungsgrad
auszulegen sind.
Bei sehr hohen Betriebsdrücken und der Darstellung kleiner Diffe
renzdruckpegel sind die Grenzen der Auswertung des Differenz
drucksignals über einfache, billige Druckaufnehmersysteme sehr
schnell aus grundsätzlichen meßtechnischen Gründen erreicht,
weil der Meßfehler beim Differenzdruck in halber Größe direkt
in die Volumenstrommessung eingeht.
Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei dem eingangs aufge
führten fluidischen System darin, daß in dem fluidischen System
der Volumenstrom durch die Hydraulikkomponente (Prüfling) unmittelbar stromabwärts
in Abhängigkeit von ihrem Arbeitsdruck meßbar ist, daß in dem fluidischen System mindestens
eine in den Arbeitsstrom zuschaltbare Meßblende mit Druckmeßan
schlüssen integriert ist, welche über Wirkdruckleitungen und
Multimeßkupplungen mit einem Multisensorkopf und einer Auswerte
elektronik zu einer Druck- und Volumenstrommeßeinrichtung ver
bindbar ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Meßblende in einem Gehäuse
angeordnet, welches eine Eingangs- und eine Ausgangs-Schraub
verbindung und einen Betriebsströmungskanal mit einem Meßkanal
aufweist, wobei sich in dem Betriebsströmungskanal ein betätig
bares Sperrelement eines Absperrventils befindet, welches in
Arbeitsstellung im Betriebsströmungskanal einen druckverlustfreien oder
einen nahezu druckverlustfreien Querschnitt aufweist und in Meßstellung
den Betriebsströmungskanal der Volumenmeßeinrichtung herme
tisch schließt, so daß das gesamte Fluid den Meßkanal und die
in diesem Kanal angeordnete Meßblende durchströmt.
Zur Herstellung eines kompakten Meßgerätes ist es vorteilhaft,
eingangs- und ausgangsseitig zur Blende je eine Bohrung zur
Aufnahme eines Drucksensors vorzusehen. Das Meßgerät ist somit
als eine Baueinheit ausgebildet und läßt sich in eine hydrauli
sche Leitung in einfacher Weise mittels Schraub- oder Flanschver
bindungen einbauen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist die Meßblende mit einem aus der Volumenstrommeßein
richtung herausnehmbaren Kopfstück des Absperr- und Durchgangs
ventils verbunden, und in Achsrichtung der Ventilbohrung ist
zwischen dem Hauptströmungskanal und dem Bypass eine Bohrung zur
Durchführung der Meßblende und Aufnahme der Blendenbefestigung
vorhanden.
Mit Hilfe der Erfindung kann beispielsweise eine Hydropumpe
nahezu ideal, d. h. ohne nachträglichen Sensoreinbau in die Leitung
und die dabei auftretenden Leckage-Umweltschutzprobleme, bei
Voll- und Teillast zu jeder Zeit auf ihren momentanen Quali
tätszustand überprüft werden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei
zeigt
Fig. 1 das Schaltbild einer Fluid-Anlage mit Fluid-Lei
tungen, zusammengeführt zu einer Sammelvorrich
tung mit einer Meßvorrichtung;
Fig. 2 eine Multimeßkupplung mit Multisensorkopf und
einem Volumenstrommeßgerät mit Sensoranschlüssen
im Meßzustand mit geschlossenem Ventil;
Fig. 3 eine Ansicht eines Volumenstrommeßgerätes mit
seinen Sensoranschlüssen im Betriebszustand mit
offenem Ventil;
Fig. 4a einen Längsschnitt eines Volumenstrommeßgerätes
mit Sensoren im Betriebszustand mit offenem
Ventil,
Fig. 4b einen Längsschnitt eines Volumenstrommeßgerätes
mit Sensoren gemäß Fig. 4a, um einen Winkel von
90° gedreht;
Fig. 4c eine Einzelheit Y aus Fig. 4a;
Fig. 5 einen Längsschnitt eines Volumenstrommeßgerätes
mit Ventilkörper und Meßblende im Meßzustand
mit geschlossenem Ventil.
In der Fig. 1 ist das Schaltbild einer Fluid-Anlage mit Fluid-
Leitungen als ein Anwendungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
In diesem Falle handelt es sich um einen hydraulischen Antrieb
mit Hydrozylinder und einer mit Hilfe des Volumenstrommeßgerätes
zu überwachenden und zu prüfenden hydraulischen Pumpe.
Die Fluidleitungen a, b, c, d, e, f, g und h sind mit den jewei
ligen Elementen der Fluid-Anlage verbunden und führen sämtlich
zu einer gemeinsamen Sammelvorrichtung 1, welche aus einem Stec
ker- und einem Dosenstück 2 bzw. 3 besteht.
Eine Gruppe von Verbindungsleitungen des Dosenstückes 3 ist
direkt mit einer Meßvorrichtung integral verbunden, während
eine andere Gruppe von Fluidverbindungsleitungen oder elektrischen
Leitern aus der Meßvorrichtung zu einem entfernt gelegenen Meß-,
Steuer- und Regelgerät geführt ist. Die Sammelvorrichtung mit
der Mehrfachschnellkupplung 1 und dem integrierten Meßgerät
ermöglicht alle angesprochenen Variationen. Als Fluid-Anlage
kommt jede Anlage in Frage, welche beispielsweise mit einer Hy
draulik ausgerüstet ist. Es können mobile oder stationäre Anlagen
sein. Zu den mobilen Anlagen zählen Erdbewegungsanlagen, wie
Bagger, Rammvorrichtungen, ferner Transportfahrzeuge auf Rädern
oder Ketten, Hebefahrzeuge oder dergleichen.
Die Mehrfachschnellkupplung 1, welche Bestandteil der Sammelvor
richtung ist, kann jeweils gleichzeitig Hochdrücke von mehreren
hundert bar oder wechselnde Drücke aufweisen.
Die Volumenstrommeßeinrichtung 4 mit ihren Sensormeßanschlüssen
5 oder 6 liegt vor der zu prüfenden Pumpe 7. Die Sensoranschlüsse
5 und 6 sind über die Leitungen g und h mit dem Dosenstück 2
verbunden.
Mit 8 ist ein Wegeventil bezeichnet, welches vor einem Drossel
rückschlagventil 9 und einem entsperrbaren Rückschlagventil 10
sowie dem Arbeitszylinder 11 liegt. Die Ausgangsleitung 12 aus
dem Arbeitszylinder führt über ein Sicherheitsventil 13 zum
Wegeventil 8. Die Indexbezifferungen 1* bis 4* sowie 6* und 7*
sind Druckmeßpunkte, welche sämtlich zum Dosenstück 2 führen.
Hierzu zählen auch die Sensoranschlüsse 5 und 6.
Die Fig. 2 zeigt die Volumenstrommeßvorrichtung 4 mit ihren
Sensoranschlüssen 5 und 6 im Meßzustand, welche über die Leitungen
g und h mit dem Dosenstück 2 und dem Steckerstück 3 verbunden
sind. Die Volumenstrommeßvorrichtung 4 ist mit einem Sperrventil
14 versehen, welches die Stellungen "Auf" und "Zu" einnehmen
kann. Das Sperrventil (14) befindet sich in der Fig. 2 in Stel
lung "Zu".
Die Fig. 3 zeigt die Volumenstrommeßvorrichtung 4 mit ihren
Sensoranschlüssen 5 und 6 im Betriebszustand. Die Leitungen g
und h sind mit dem Steckerstück 3 und dem Dosenstück 2 verbunden.
Das Sperrventil 14 befindet sich in Stellung "Auf". Eine Schraub
schutzkappe 15 dient dem mechanischen Schutz des Dosenstückes 2.
Die Fig. 4a zeigt einen Längsschnitt eines Volumenstrommeßgerätes
4 mit Sensoren 5 und 6 im Betriebszustand mit offenem Absperrven
til 14, die Fig. 4b einen Längsschnitt des Volumenstrommeßgerätes
4, um einen Winkel von 90° gedreht. Die Fig. 4c zeigt die Einzel
heit Y aus der Fig. 4a, und zwar das Ventil 14 im geschlossenen
Zustand.
Die Volumenstrommeßeinrichtung 4 besteht aus einem Gehäuse 16
mit einer Eingangs- und einer Ausgangs-Schraubverbindung 17 und
18. Der Betriebsströmungskanal 19 ist als Bypass zum Meßströmungs
kanal 20 ausgebildet. In dem Betriebsströmungskanal 19 befindet
sich ein betätigbares Ventil- oder Sperrelement 14 eines Absperr
ventils, welches in der Fig. 4a in Arbeitsstellung bzw. in geöff
neter Stellung dargestellt ist.
Das Absperrventil 14 ist derartig ausgelegt, daß es im Betriebs
strömungskanal 19 einen oder nahezu einen druckverlustfreien
Querschnitt aufweist und in Meßstellung 19 der Volumenmeßeinrich
tung 4 hermetisch schließt, so daß das gesamte Fluid den Meß
strömungskanal 20 und eine in diesem angeordnete Meßblende 21
durchströmt. Eingangs- und ausgangsseitig zur Meßblende 21 sind
Drucksensoren 5 und 6 angeordnet. Um auch die Temperatur bei
den Messungen sofort berücksichtigen zu können, ist mindestens
einer der Drucksensoren 5 oder 6 mit einem Temperatursensor
integriert.
Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der
der Betriebsströmungskanal 20′ als Bypass zum Meßströmungskanal
19′ ausgebildet ist. Hierbei ist die im Bypass oder im Meßströ
mungskanal 19′ der Volumenstrommeßeinrichtung 4 liegende Meßblende
21 austauschbar ausgebildet.
In einer Ausführungsform ist hierbei die Meßblende 21 mit dem
aus der Volumenstrommeßeinrichtung 4 herausnehmbaren Kopfstück
22 des Absperr- und Durchgangsventils 14 verbunden, wobei in
Achsrichtung der Ventilbohrung zwischen dem Meßströmungskanal
19* und dem Bypass oder Betriebsströmungskanal 20* eine Bohrung
23 zur Durchführung der Meßblende 21 und Aufnahme der Blenden
befestigung vorhanden ist.
Es ist nach der Erfindung jedoch auch möglich, die Meßblende 21
und abhängig von dem Kopfstück 22 des Ventils 14 durch eine
durch die Gehäusewandung 24 vorgesehene Bohrung 25 zu führen
und mit Hilfe von Hochdruckdichtungen abzudichten.
Claims (6)
1. Fluidisches System mit Meßvorrichtung zum Prüfen einer Hydraulikkomponente, dessen Fluid Hoch
drücke von mehreren hundert bar und/oder wechselnde Drücke
aufweist, welches mit Meß-, Steuer- und/oder Regelleitungen
versehen ist, die jeweils mit Meß-, Steuer- und/oder Regel
punkten des Systems verbunden und zu einer Sammelvorrichtung
zusammengeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem
fluidischen System der Volumenstrom durch die Hydraulikkompo
nente (Prüfling) (7) unmittelbar stromabwärts in Abhängigkeit von ihrem
Arbeitsdruck meßbar ist, daß in dem fluidischen System mindestens eine in den Arbeits
strom zuschaltbare Meßblende (21) mit Druckmeßanschlüssen
(5, 6) integriert ist, welche über Wirkdruckleitungen (g, h)
und Multimeßkupplungen (2) mit einem Multisensorkopf (3)
und einer Auswerteelektronik zu einer Druck- und Volumen
strommeßeinrichtung verbindbar ist.
2. Fluidisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Meßblende in einem Gehäuse (16) angeordnet
ist, welches eine Eingangs- und eine Ausgangs-Schraubver
bindung (17 bzw. 18) und einen Betriebsströmungskanal (19)
mit einem Meßkanal (20) aufweist, wobei sich in dem Betriebs
strömungskanal (19) ein betätigbares Sperrelement eines
Absperrventils (14) befindet, welches in Arbeitsstellung
im Betriebsströmungskanal (19) einen druckverlustfreien
oder einen nahezu druckverlustfreien Querschnitt aufweist
und in Meßstellung den Betriebsströmungskanal (19) der
Volumenstrommeßeinrichtung (4) hermetisch schließt, so daß das
gesamte Fluid den Meßkanal (20) und die in diesem Kanal
angeordnete Meßblende (21) durchströmt.
3. Fluidisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die im Meßkanal (20) des Gehäuses (16) liegende
Meßblende (21) austauschbar ausgebildet ist.
4. Fluidisches System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Meßblende (21) mit einem aus dem Gehäuse
(16) herausnehmbaren Kopfstück (22) des Absperr- und Durch
gangsventils verbunden ist und in Achsrichtung der Ventil
bohrung (23) zwischen dem Hauptströmungskanal (20*) und dem
Meßkanal (19*) eine Bohrung zur Durchführung der Meßblende
(21) und Aufnahme der Blendenbefestigung vorhanden ist.
5. Fluidisches System nach Anspruch 1 oder einem der voran
stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck
anschlüsse eingangs- und ausgangsseitig zur Meßblende (21)
angeordnet sind und jede Bohrung zur Aufnahme je eines
Drucksensors (5 bzw. 6) ausgebildet ist.
6. Fluidisches System nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß einer der Drucksensoren (5
oder 6) einen integrierten Temperatursensor aufweist.
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