DE10010997B4

DE10010997B4 - Hydroresonator

Info

Publication number: DE10010997B4
Application number: DE2000110997
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr. Daffner
Original assignee: F & E GmbH; F and E GmbH
Current assignee: F & E GmbH; F and E GmbH
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2020-03-08
Also published as: DE10010997A1

Abstract

Resonanzpulser, dadurch gekennzeichnet, daß von der schwingenden Masse (1, 6, 8, 9, 10, 21) ein Stempel (1) in einem Zylinder (2) bewegt wird und das in dem Zylinder (2) befindliche Fluid zum Innendruckpulsen eines Prüflings (5) verwendet wird, wobei die Schwingungserregung über eine Feder (16) erfolgt, die von einem motorisch angetriebenen Kurbeltrieb (18) bewegt wird.

Description

Allgemeines:
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, die beim Innendruckpulsen eines Bauteils oder einer Baugruppe im Druckfluid einzubringende potentielle Energie in der Entspannungsphase wieder zurückzugewinnen.
Stand der Technik:
Bekannt sind mechanische Resonanzpulser, bei denen eine Stahlfeder und eine variable Masse von einem Elektromagneten zum Schwingen angeregt werden. Die schwingende Masse belastet den mechanischen Prüfling.
Der Prüfling verändert zwar die Federsteifigkeit, letztere wird jedoch im wesentlichen von der Stahlfeder bestimmt.
Die erzielbaren Schwingwege sind max. im Millimeterbereich und damit zu gering für einen Stempel, der Fluid unter Druck setzen soll.
Bekannt sind auch Hydropulser, wobei ein Stempel einer hydraulischen Kraft ausgesetzt wird und so mechanische Teile pulsen kann. Auf diese Weise ist zwar auch Innendruckpulsen möglich, der Nachteil dabei ist aber der große Energieverbrauch, weil das Drucköl des Hydropulsers – gleichgültig, ob es einen Stempel betätigt oder direkt in den Prüfling geleitet wird – über eine Drossel entspannt wird, wobei die eingebrachte Energie in Wärme umgewandelt wird. Außerdem sind Aggregate mit hoher Leistung nötig, weil die gesamte Druckenergie vom Aggregat stammt und nicht, wie beim Resonanzpulser, von der kinetischen Energie der bewegten Masse.
In Betracht wurde auch ein hydraulischer Resonanzpulser gezogen, bei dem ein geschlossener, mit Fluid gefüllter Zylinder durch ein Feder-Masse-System zum Schwingen angeregt wird,
wobei das eingeschlossene pulsierende Fluid ein wesentlicher Bestandteil des Feder-Masse-Systems ist. Der Nachteil hierbei ist jedoch, daß das Volumen des pulsierenden Fluids nur so geringfügig verändert wird, daß nur Prüflinge mit geringem eingeschlossenen Fluid gepulst werden können. (Vgl. Anmeldung Nr. 199 61 436.9)
Ein weiterer Innendruckpulser ist z. B. aus der CH 476 992 A bekannt. Bei der aus dieser Druckschrift bekannten Konstruktion wird der Prüfling unter einen zunächst konstanten Innendruck gesetzt.
Der Raum, in dem der Innendruck herrscht, ist einseitig durch den Stempel eines Hydropulsers abgeschlossen. Im Betrieb drückt der Stempel des Hydropulsers mit wechselnden Kräften auf die eingeschlossene Flüssigkeit und erzeugt so einen pulsierenden Innendruck. Die Schwingungserregung erfolgt über eine hydraulische Feder, die während jedes einzelnen Schwingspiels aufgewandte Energie geht im Zuge des Schwingspiels verloren.
Des weiteren schlägt die DE 198 20 322 A1 eine Konstruktion vor, bei der durch einen entsprechend angesteuerten bidirektional wirkenden Hydraulikzylinder servohydraulisch eine Pulsation im Resonanzbereich erzeugt wird. Ein solches System ist ausgesprochen aufwendig.
Angesichts dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die beim Innendruckpulsen eines Bauteils oder einer Baugruppe in das Druckfluid einzubringende potentielle Energie in der Entspannungsphase mit einfachen Mitteln zurückzugewinnen. So kann man die aufzubringende elektrische Energie im Vergleich zu einem üblichen Hydropulser um eine Zehnerpotenz reduzieren. Realisiert wird diese Energierückgewinnung, indem erfindungsgemäß die Kompressibilität des pulsierenden Fluids als Feder verwendet wird, die gegen eine Masse schwingt. Vorteilhafterweise wird diese Masse durch eine dieser ”Puls- bzw. Fluidfeder” entgegenwirkende Stahlfeder (oder zweite ”Fluidfeder”) zwischen dieser Stahlfeder und der ”Pulsfeder” eingespannt.
Die ”schwingende Masse” erzeugt dann über einen Stempel (in einem Zylinder) den pulsierenden Druck. Die Kraft zur Schwingungserregung wird durch einen Kurbeltrieb erzeugt.
Beim Einsatz eines Kurbeltriebs wird vorteilhafterweise zwischen dem Kreuzkopf des Kurbeltriebs und der zu erregenden Masse ein elastisches Glied eingebaut.
Die Regelung des Spitzendruckes im Prüfling erfolgt vorteilhafterweise durch Messung dieses Druckes, z. B. in der Zuleitung, Vergleich mit dem Sollprüfdruck und, daraus resultierend, ggf. Veränderung der Erregerfrequenz durch bekannte Regelungstechnik, das heißt, zum Beispiel Frequenzregelung des Antriebsmotors des Kurbeltriebs, bzw. der Pumpe, bzw. des Servoventils des hydraulischen Antriebsaggregates.
Beschreibung einer speziellen konstruktiven Ausführung:
1 zeigt eine konstruktive Variante, bei der der Plunger 1 den Pulsdruck erzeugt, der über die Leitung 24 zum Prüfling 5 geleitet wird. Am anderen Ende ist der Plunger 1 über ein Distanzstück 6 mit dem Führungszylinder 8 verbunden. Dieser Führungszylinder 8 ist mittels der Lager 23 achsial beweglich, relativ zu der Halterung 7, die mit der Grundplatte 20 verschraubt ist. Der Führungszylinder 8 ist verbunden mit der Aufnahmeplatte 10, die ihrerseits mit den Masseplatten 9 verschraubt ist. Über die Übertragungsplatte 21 wirken die über den Umfang verteilten Federn 12 auf die gesamte Masse von Übertragungsplatte 21 plus Führungszylinder 8 plus Aufnahmeplatte 10 plus Massenplatten 9 plus Distanzstück 6 plus Plunger 1. Diese gesamte Masse schwingt zwischen diesen Federn 12 und dem als Feder wirkenden Fluid, das im Zylinder 2 der Leitung 24 und dem Prüfling 5 eingeschlossen ist. Eventuelle Leckage dieses Fluids wird bei der Entspannung desselben über das Rückschlagventil 25 aus dem Vorratsbehälter 26 angesaugt. Wird dieser Vorratsbehälter 26 über eine nicht gezeichnete Ladepumpe unter Druck gehalten, stellt dieser Druck das untere Druckniveau beim Pulsen dar.
Die Schwingungserregung erfolgt über eine Stange 14, die in dem Haltewinkel 13 – der mit der Grundplatte 20 verschraubt ist – achsial verschiebbar ist. Diese Stange 14 ist ihrerseits von dem Käfig 15 kraftbeaufschlagt. Auf den Käfig 15 wirken die Erregerfedern 16, die von dem Erregerplunger 17 ge- und entspannt werden. Der Erregerplunger 17 wird von dem Kurbeltrieb 18 bewegt, der seinerseits von einem Antriebsmotor 22 angetrieben wird.
Der Kurbeltrieb 18 und der Antriebsmotor 22 wird auf dem Grundwinkel 19 gelagert, der mit der Grundplatte 20 verschraubt ist. Die Regelung der Drehzahl des Antriebsmotors 22 und damit die Schwingungsamplitude und damit die Regelung der Erregerfrequenz erfolgt mittels Vergleich von Druck im Prüfling 5, d. h. der Druckmessung im Geber 4 und dem Solldruck im Prüfling.
Je nach Differenz zwischen Soll- und Ist-Druck wird die Drehzahl des vorzugsweise frequenzgeregelten Antriebsmotors 22 erhöht oder erniedrigt.

Claims

Resonanzpulser, dadurch gekennzeichnet, daß von der schwingenden Masse (1, 6, 8, 9, 10, 21) ein Stempel (1) in einem Zylinder (2) bewegt wird und das in dem Zylinder (2) befindliche Fluid zum Innendruckpulsen eines Prüflings (5) verwendet wird, wobei die Schwingungserregung über eine Feder (16) erfolgt, die von einem motorisch angetriebenen Kurbeltrieb (18) bewegt wird.
Resonanzpulser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Druck in der Zuleitung (24) zum Prüfling (5) im Vergleich zum Soll-Druck zur Frequenz- bzw. Drehzahlregelung der Erregereinheit dient.