DE102005052640B3

DE102005052640B3 - Method for on line monitoring of pre-fill pressure of hydraulic accumulator, involves determination of difference volume, pressure values and pre-fill pressure which is calculated during fluid withdrawal of accumulator volume

Info

Publication number: DE102005052640B3
Application number: DE200510052640
Authority: DE
Inventors: Joachim Morsch
Original assignee: Hydac Electronic GmbH
Current assignee: Hydac Electronic GmbH
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2025-11-05

Abstract

Method involves determination of difference volume using a flow regulator with constant adjustable flow rate and an actuating valve (24) with preset response time. The method also involves determination of pressure values before and after the fluid withdrawal from hydraulic accumulator (10) using a pressure sensor (20). The pre-fill pressure is calculated during fluid emptying of the accumulator volume of hydraulic accumulator. An independent claim is included for the device for on line monitoring of pre-fill pressure of hydraulic accumulator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Online-Überwachung des Speicher-Vorfülldruckes in Hydrospeichern von Fluidsystemen unter Einsatz eines Mengenreglers mit konstant einstellbarer Durchflussmenge und eines Betätigungsventils mit einer vorgebbaren Schaltzeit zum Ermitteln eines Differenzvolumens und mit einem Drucksensor zum Ermitteln von Druckwerten vor und nach einer Fluidentnahme beim Hydrospeicher, von dessen Speichervolumen bei fluidleerem Hydrospeicher ausgehend der Speicher-Vorfülldruck errechnet wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.The The invention relates to a method for online monitoring of the memory pre-charge pressure in hydraulic accumulators of fluid systems using a quantity regulator with constant adjustable flow rate and an actuating valve with a predeterminable switching time for determining a difference volume and with a pressure sensor for determining pressure values before and after a fluid removal at the hydraulic accumulator, from its storage volume at fluid-empty hydraulic accumulator starting from the storage pre-charge pressure is calculated. The invention further relates to a device to perform the Process.

Durch die DE-OS 34 11 151 ist ein Verfahren nebst Vorrichtung bekannt zum automatischen Überwachen und Einregeln des Luftdrucks bei mit Behältern versehenen Pneumatikvorrichtungen von Arbeitsmaschinen. Die bekannte Lösung weist eine Messkammer einer Druckmesseinrichtung mit einem Pneumatikdruckaufnehmer auf, der als Druckumformer mit piezoresistiver Vollbrücke den Druck-Ist-Wert des Gases im Behälterinneren ständig überwacht und den gemessenen Wert für die weitere Messwertverarbeitung in ein digitales elektrisches Signal umwandelt. Wird bei dem bekannten Verfahren aus dem Behälter nun Gas zum Betrieb der Pneumatikvor richtung entnommen, kommt es zu nicht mehr errechenbaren Systemzuständen im Hinblick auf Druck, Temperatur und Volumen des im Inneren des Behälters eingeschlossenen Gases, die die Ergebnisse der Druckmessung zur Erfassung des tatsächlichen Druck-Ist-Wertes verfälschen, sodass eine ansteuerbare Reguliereinrichtung nicht in der Lage ist, den Behälter mit der notwendigen Dosiermenge an Gas zu befüllen bzw. von überschüssigem Gas zu entleeren.By DE-OS 34 11 151 a method and device is known for automatic monitoring and adjusting the air pressure in containerized pneumatic devices of working machines. The known solution has a measuring chamber a pressure measuring device with a pneumatic pressure transducer, as the pressure transducer with piezoresistive full bridge, the actual pressure value of the Gas in the container interior constantly monitored and the measured value for the further measured value processing into a digital electrical signal transforms. Will in the known method from the container now Gas taken to operate the Pneumatikvor direction, it comes to unacceptable system conditions with regard to pressure, Temperature and volume of the gas trapped inside the container, the results of the pressure measurement to detect the actual pressure-actual value distort, so that a controllable regulator is not able to the container to fill with the necessary dosing amount of gas or of excess gas to empty.

Um diesen Missständen abzuhelfen, ist in der EP 0 447 791 A2 ein Verfahren sowie Vorrichtung vorgeschlagen worden, dem Hydrospeicher (hydropneumatischer Hydraulikspeicher) eine zuschaltbare Messkammer zuzuordnen, die über eine entsprechende Druckmesseinrichtung verfügt und die an eine Nachfülleinrichtung für das Arbeitsgas anschließbar ist sowie an eine entsprechende Entleereinrichtung. Alle aufgezeigten Verbindungen sind über 2/2-Wege-Ventile oder Schaltventile medienführend miteinander verbindbar oder trennbar. Dadurch dass bei dieser Lösung die Reguliereinrichtung eine mit der Messkammer identische Dosierkammer aufweist, mittels der das Befüllen bzw. Entleeren mit einer vorgebbaren Dosiermenge durchgeführt wird, wobei die gasführende Verbindung zu vorgebbaren Zeitpunkten freigegeben oder versperrt wird, ist der Druckmessvorgang des Druck-Ist-Wertes abgekoppelt und damit ungestört vom jeweiligen Betriebszustand des Behälters durchführbar. Die hierbei ermittelten tatsächlichen Druck-Ist-Werte, die eine Überwachung des Speicher-Vorfülldruckes P0 ermöglichen, lassen sich auf eine genau vorgebbare Dosiermenge an Gas umrechnen, mit der der Hydrospeicher zu befüllen bzw. zu entleeren ist, je nachdem, ob der jeweils ermittelte Druck-Ist-Wert kleiner bzw. größer dem vorgebbaren Druck-Soll-Wert als Speicher-Vorfülldruck P0 ist. Die mit der Messkammer identische Dosierkammer weist mithin ebenfalls nur den Bruchteil des Behältervolumens auf, sodass „portionsweise" die ermittelte Dosiermenge über die Dosierkammer geht.To remedy these abuses is in the EP 0 447 791 A2 a method and apparatus has been proposed, the hydraulic accumulator (hydropneumatic hydraulic accumulator) to assign a switchable measuring chamber, which has a corresponding pressure measuring device and which can be connected to a refill for the working gas and to a corresponding emptying device. All connections shown are connected via media 2/2 way valves or switching valves media leading together or separable. The fact that in this solution, the regulator has a metering chamber identical to the measuring chamber, by means of the filling or emptying is performed with a predetermined dosage, the gas-conducting compound is released or blocked at predetermined times, is the pressure measuring operation of the pressure-actual value decoupled and thus undisturbed by the respective operating condition of the container feasible. The actual pressure-actual values determined here, which enable monitoring of the reservoir pre-charge pressure P0, can be converted to a precisely predefinable metered amount of gas with which the hydraulic accumulator is to be filled or emptied, depending on whether the respectively determined Actual pressure value is smaller or larger than the predefinable desired pressure value as storage pre-charge pressure P0. The metering chamber identical to the measuring chamber therefore likewise has only a fraction of the container volume, so that the determined metered quantity goes "in portions" via the metering chamber.

Durch das Zu- und Wegschalten der als Dosierkammer ausgestalteten Messkammer mit Druckwertaufnehmer kommt es jedoch zu dynamischen Vorgängen beim dahingehenden Gastransport, was zum einen das Messergebnis doch verfälscht und zum anderen das Arbeitsvermögen des Hydrospeichers nachteilig beeinflusst, sofern dieser an ein Fluid- oder Hydrauliksystem angeschlossen kontinuierlich „weiterarbeiten" soll. Ferner ist der apparatetechnische Aufwand aufgrund der Mess- und Dosierkammer hoch, was wiederum die Herstellkosten für einen Hydrospeicher erhöht. Ferner hat es sich gezeigt, dass dahingehende Anlagen mit einem erhöhten Wartungsaufwand einhergehen.By the switching on and off of the measuring chamber designed as a metering chamber with pressure transducer, however, it comes to dynamic processes in pertinent gas transport, what on the one hand, the measurement result falsified and on the other hand the working capacity of the hydraulic accumulator adversely affected, if this to a Fluid or hydraulic system connected to continuously "continue to work" the apparatus-technical effort due to the measuring and metering chamber high, which in turn increases the manufacturing cost of a hydraulic accumulator. Further It has been shown that this equipment with increased maintenance accompanied.

Durch die DE 1 525 857 C ist eine Überwachungseinrichtung für die Gasmenge eines hydropneumatischen Speichers bekannt, insbesondere für eine hydraulische Betätigung elektrischer Schalter, der mit einer Pumpe zum Füllen des Speichers mit Hydraulikflüssigkeit und mit einem Manometer zum Messen des Speicherdruckes versehen ist. Dadurch, dass bei dieser bekannten Lösung die Überwachungseinrichtung beim betriebsmäßigen Nachfüllen der Hydraulikflüssigkeit den Zusammenhang zwischen der in den Speicher gelangenden Füllmenge und dem Anstieg des Druckes im Speicher erfaßt und bei nicht ausreichender Gasmenge ein Signal liefert, kann die Überwachung ohne großen Aufwand automatisch erfolgen, weil der Speicher ohnehin von Zeit zu Zeit mit einer Pumpe nachgefüllt werden muß, wenn er im Betrieb benutzt wird. Es ist also eine Möglichkeit geschaffen, die vorhandene Gasmenge zu erfassen, ohne dass dabei der Speicher entleert werden muß.By the DE 1 525 857 C a monitoring device for the amount of gas of a hydropneumatic accumulator is known, in particular for a hydraulic actuation of electrical switch, which is provided with a pump for filling the accumulator with hydraulic fluid and with a pressure gauge for measuring the accumulator pressure. Due to the fact that, in this known solution, the monitoring device detects the relationship between the filling quantity reaching the accumulator and the increase in pressure in the accumulator and supplies a signal if there is insufficient gas flow, the monitoring can take place automatically without great effort, because the reservoir must be refilled with a pump from time to time anyway, if it is used in operation. So there is a possibility created to detect the amount of gas available, without causing the memory must be emptied.

Durch die DE 36 09 701 A1 ist es bekannt, in einem hydropneumatischen Druckspeicher (SP) die darin enthaltene Gasmenge durch Messung der Volumenzunahme in der Hydraulikflüssigkeit (V_zu) zu überwachen, die während eines bei einem bestimmten Mindestdruck (P_min) einsetzenden Druckanstiegs erfolgt. Ferner wird zur Überwachung der Hydraulikdruck (P) gemessen und in Abhängigkeit von der Volumenzunahme (V_zu) und im Druckanstieg bei nicht ausreichender Gasmenge ein Signal abgegeben. Um bei allen betriebsmäßigen Umgebungstemperaturen (T) zuverlässig Signale über den Kühlzustand des Druckspeichers (S_p) zu erhalten, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur (T) der Umgebung bzw. der Gasmenge erfaßt, ein dem Verhältnis der Gastemperatur (T) zu Mindestdruck (P_min) proportionaler Richtwert für die Volumenzunahme (V_R (T)) ermittelt und die den Druckanstieg bewirkende Volumenzunahme (V_zu) mit diesem Richtwert (V_R (T)) verglichen. Trotz dieser Maßnahmen lassen die genannten Verfahren und Vorrichtungen, was die Genauigkeit der Speichervorfülldruckerfassung bei Hydrospeichern anbelangt, noch Wünsche offen.By the DE 36 09 701 A1 It is known to monitor in a hydropneumatic pressure accumulator (SP) the amount of gas contained therein by measuring the increase in volume in the hydraulic fluid (V _to ), which takes place during a rise in pressure at a certain minimum pressure (P _min ). Further, to monitor the hydraulic pressure (P) is measured and in dependence on the volume increase (V _to ) and in the pressure increase at not sufficient amount of gas emitted a signal. In order to reliably obtain signals about the cooling state of the accumulator (S _p ) at all operating ambient temperatures (T), the temperature (T) of the environment or the gas quantity is detected in the method according to the invention, a ratio of the gas temperature (T) to minimum pressure (P _min ) proportional guide value for the increase in volume (V _R (T)) is determined and the pressure increase resulting volume increase (V _to ) compared with this guide value (V _R (T)). Despite these measures, the mentioned methods and devices leave nothing to be desired as far as the accuracy of the storage pre-charge pressure detection in hydraulic accumulators is concerned.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie zugehörige Vorrichtung der Fachwelt zur Verfügung zu stellen, mit denen in kostengünstiger Weise und genau sich der Speichervorfülldruck bei Hydrospeichern ermitteln lässt. Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 5.outgoing From this prior art, the invention is based on the object a method and related Device to provide the art with which in a cost effective manner and exactly the storage pre-charge pressure can be determined at hydraulic accumulators. This task is solved Method with the features of claim 1 in its entirety and a device with the features of claim 5.

Voraussetzung für die erfindungsgemäße Online-Erfassung des Speichervorfülldruckes P0 ist, dass zunächst die Speichergröße V0 und der Soll-Vorfülldruck P0-Soll bekannt sind und zwar ausgehend von einem zur Ausliefe rung und zur Inbetriebnahme vorgesehenen Hydrospeichers (hydropneumatischer Speicher). Wird nun unter Einsatz des beanspruchten Mengenreglers eine konstant einstellbare Durchflussmenge im Fluidsystem erfasst und über der Zeit integriert, die sich aus der vorgebbaren Schaltzeit des Betätigungs ventiles ergibt, ist ein Differenzvolumen Delta-V errechenbar, mit dem sich unter Einsatz rechnerischer Gasgleichungen der Online-Vorfülldruck P0 im Hydrospeicher auf der Gasseite ermitteln lässt.requirement for the Inventive online capture the storage pre-charge pressure P0 is that first the memory size V0 and the desired pre-charge pressure P0 target are known and that starting from a tion to the delivery and commissioning hydraulic accumulator (hydropneumatic Storage). Will now be using the claimed quantity controller recorded a constant adjustable flow rate in the fluid system and above the Time integrated, resulting from the predetermined switching time of the actuating valve results in a differential volume delta-V is calculated, with which using computational gas equations of online pre-fill pressure P0 can be determined in the hydraulic accumulator on the gas side.

Vorzugsweise ist das Verfahren und die Vorrichtung dahingehend weiter ausbildbar, dass eine Online-Überwachung des Speichervorfülldruckes P0 nicht nur im Ruhezustand des Fluidsystems möglich ist, sondern auch im Arbeitszustand eines dahingehenden Fluidsystems, bei dem etwaig angeschlossene hydraulische Apparate und Maschinenteile leckagebehaftet sind und sich die Arbeitstemperaturen entsprechend ändern können.Preferably the method and the device can be further developed to this effect, that an online monitoring the storage pre-charge pressure P0 is possible not only in the idle state of the fluid system, but also in the Working state of a pertinent fluid system, whereig possibly connected hydraulic equipment and machine parts leaking are and the working temperatures can change accordingly.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient dazu, darüber hinaus funktionssicher und lang andauernd die Umsetzung des Online-Messverfahrens mit hoher Messgenauigkeit zu ermöglichen.The inventive device serves to over it In addition, functionally reliable and long-lasting implementation of the online measurement method to allow with high accuracy.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments the solution according to the invention are Subject of the dependent claims.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren nebst Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispieles nach den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung diein the The following is the method according to the invention together with a device based on an embodiment of the drawings explained in more detail. there show in a schematic and not to scale representation of the

1 den grundsätzlichen Aufbau der beanspruchten Speicherladeanordnung in der Art eines Blockschaltbildes; 1 the basic structure of the claimed memory loading arrangement in the manner of a block diagram;

2 in der Art eines Schaltaufbaus die relevanten Komponenten der Speicherladeschaltung nach der 1. 2 in the manner of a switching structure, the relevant components of the memory charging circuit according to the 1 ,

Die 2 zeigt einen Hydrospeicher 10, der auch als hydropneumatischer Speicher oder Hydraulikspeicher in der Fachwelt bezeichnet wird. Dahin gehende Hydrospeicher sind in einer Vielzahl von Bau- und Ausführungsformen bekannt, sodass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher im Einzelnen eingegangen wird. Grundsätzlich trennt jedoch ein Trennelement 12, beispielsweise in Form einer elastisch nachgiebigen Membran oder in Form eines Trennkolbens, einen Fluidvorrat 14 von einem Gasvorrat 16 im Hydrospeicher 10. Der aktuelle Flüssigkeitszustand ist in der 2 mit einem Pfeilsymbol angedeutet. Der Hydrospeicher ist in üblicher Weise an ein Fluidsystem 18 angeschlossen und des Weiteren verfügt der Hydrospeicher 10 üblicherweise auf seiner Gasseite über eine nicht näher dargestellte Nachfüllmöglichkeit zum Nachfüllen des Speichers mit einem Arbeitsgas. Insbesondere beim längeren Betrieb des Hydrospeichers aber auch bei längeren Stillstandszeiten kommt es zu einer Gaspermeation über das Trennelement 12 von der Seite des Gasvorrats 16 zu der Seite des Fluidvorrats 14. Langfristig gesehen oder im Versagensfall kommt es also zu einem Verlust auf der Gasseite des Hydrospeichers an Arbeitsgas, was das Arbeitsvermögen des Speichers entsprechend beeinträchtigt. Demgemäß ist es von Zeit zu Zeit notwendig, Nachfüllvorgänge am Speicher vorzunehmen und den Gasvorrat 16 entsprechend zu ergänzen. Dies kann in zeitlich vorgebbaren Wartungsabständen erfolgen; vorteilhaft wäre es jedoch im Sinne eines Online-Betriebs eine fortlaufende Überwachung des Speicher-Vorfülldruckes P0 sicherstellen zu können. Hier setzt die erfindungsgemäße Lösung ein.The 2 shows a hydraulic accumulator 10 Also referred to as hydropneumatic storage or hydraulic storage in the art. Dahin going hydraulic accumulators are known in a variety of construction and embodiments, so that will not be discussed in more detail here at this point. Basically, however, a separating element separates 12 , For example in the form of an elastically yielding membrane or in the form of a separating piston, a fluid reservoir 14 from a gas supply 16 in the hydraulic accumulator 10 , The current fluid state is in the 2 indicated by an arrow symbol. The hydraulic accumulator is in the usual way to a fluid system 18 connected and also has the hydraulic accumulator 10 usually on its gas side via a refill option not shown for refilling the memory with a working gas. In particular, during prolonged operation of the hydraulic accumulator but also during longer periods of inactivity, gas permeation occurs via the separating element 12 from the side of the gas supply 16 to the side of the fluid supply 14 , In the long term or in case of failure, there is thus a loss on the gas side of the hydraulic accumulator to working gas, which affects the working capacity of the memory accordingly. Accordingly, it is necessary from time to time to make refilling operations on the memory and the gas supply 16 to be completed accordingly. This can be done in time-definable maintenance intervals; However, it would be advantageous in terms of online operation to be able to ensure continuous monitoring of the memory pre-charge pressure P0. This is where the inventive solution begins.

Neben dem Hydrospeicher 10 weist die Vorrichtung in der Art einer Speicherladeschaltung und in das Fluidsystem 18 geschaltet einen Drucksensor 20 auf sowie ein handelsübliches Stromregelventil 22 als Mengenregler. Ferner ist ein Betätigungsventil in der Art eines 2/2-Wege-Schaltventils 24 vorgesehen, das in der Darstellung nach der 2 in seiner gesperrten Stellung wiedergegeben ist. Das als Magnetventil konzipierte Schaltventil 24 lässt sich von einer Steuer- oder Regelungseinrichtung 26 (vgl. 1) vorzugsweise ausgebildet in der Art eines Elektromoduls über ein Ansteuersignal 28 (symbolische Darstellung) entsprechend ansteuern und betätigen. Das Fluidsystem 18 weist ferner eine gemeinsame Knotenstelle 30 auf, in die eine Motorhydropumpeneinheit 32 ebenso einmündet wie eine symbolisch dargestellte angeschlossene Arbeitsmaschine 34, die leckagebehaftet sein kann. Anstelle der Arbeitsmaschine 34, beispielsweise in Form einer Werkzeugmaschine, einer Spritzgussmaschine oder dergleichen, kann auch ein sonstiger hydraulischer Verbraucher alternativ oder zusätzlich angeschlossen sein. Ferner braucht die Lösung nicht auf rein hydraulische Anwendungen eingeschränkt zu sein, sondern weitere Anwendungen sind denkbar, sei es im Bereich der Pneumatik oder im Rahmen des Handlings von Schmiermittelflüssigkeiten oder dergleichen.In addition to the hydraulic accumulator 10 shows the device in the manner of a storage charging circuit and in the fluid system 18 switched a pressure sensor 20 on and a commercial flow control valve 22 as a flow regulator. Further, an actuating valve is in the manner of a 2/2-way switching valve 24 provided in the representation after the 2 in his ge locked position is reproduced. The solenoid valve designed as a switching valve 24 can be controlled by a control or regulation device 26 (see. 1 ) preferably formed in the manner of an electric module via a drive signal 28 (Symbolic representation) accordingly control and press. The fluid system 18 also has a common node 30 into which a motorized hydraulic pump unit 32 as well as a symbolically represented attached working machine 34 which may be leaking. Instead of the work machine 34 For example, in the form of a machine tool, an injection molding machine or the like, also another hydraulic consumer can be connected alternatively or additionally. Furthermore, the solution need not be limited to purely hydraulic applications, but other applications are conceivable, be it in the field of pneumatics or in the context of the handling of lubricant fluids or the like.

Das als Mengenregler konzipierte Stromregelventil 22 erlaubt das Einstellen einer konstanten Durchflussmenge und, wie bereits aufgezeigt, kann das Regelungsventil 24 von der Steuer- und Regeleinrichtung 26 entsprechend angesteuert und betätigt werden. Ergänzend sei noch angeführt, dass das Fluidsystem 18 endseitig in entsprechende Tankanschlüsse 36 ausmündet und dass das hydraulische Fluidsystem 18 über ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil 38 gegen Druckspitzen absicherbar ist (vgl. 1). Ferner ist in der Blockschaltung nach der 1 noch ein elektromagnetisch ansteuerbares 2/2-Wege- oder Schaltventil 40 dargestellt, das eine Art Testventil für die P0-Erkennung ausbildet. In der Darstellung nach der 1 sind die durchgezogenen Verbindungslinien zwischen den Komponenten fluidführende Leitungen und die strichliniert eingezeichneten Leitungen dienen dem elektrischen Anschluss der Komponenten an die Steuer- oder Regeleinrichtung 26 in Form eines Elektromoduls. Ferner ist noch zwischen Hydro pumpe 32 und Hydrospeicher 10 ein in Richtung der Hydropumpe 32 schließendes übliches Rückschlagventil 42 vorhanden.The flow control valve designed as a flow regulator 22 allows the setting of a constant flow rate and, as already indicated, the control valve 24 from the control and regulating device 26 be controlled and operated accordingly. In addition, it should be noted that the fluid system 18 at the end into corresponding tank connections 36 empties and that the hydraulic fluid system 18 via an additional pressure relief valve 38 can be hedged against pressure peaks (see. 1 ). Furthermore, in the block circuit according to the 1 another electromagnetically controllable 2/2-way or switching valve 40 shown, which forms a kind of test valve for P0 detection. In the illustration after the 1 are the solid lines between the components fluid-carrying lines and the lines drawn in dashed lines serve the electrical connection of the components to the control or regulating device 26 in the form of an electric module. Furthermore, it is still between Hydro pump 32 and hydraulic accumulator 10 one in the direction of the hydraulic pump 32 closing standard check valve 42 available.

Anhand dieses vorrichtungsgemäßen Aufbaus wird nun im Folgenden das erfindungsgemäße Online-Verfahren näher erläutert.Based this device according to the structure The online method according to the invention will now be explained in more detail below.

Voraussetzung für die Online-Erfassung des Speicher-Vorfülldruckes P0 soll nun zunächst sein, dass der Steuer- oder Regeleinrichtung 26 als Überwachungssystem die Ausgangsspeichergröße V0 und der Soll-Vorfülldruck P0-Soll bekannt ist. Die dahingehende Ausgangssituation bezieht sich auf einen zur Auslieferung anstehenden handelsüblichen Speicher, der vor seiner Inbetriebnahme steht. Bei thermisch ausgeglichenem Zustand im Gas des Speichers 10 stehen Druck und Volumen dann im folgenden Zusammenhang: P0/P1 = V1/V0oder P1/P2 = V2/V1mit P·V = konstant. Prerequisite for the online acquisition of the memory pre-charge pressure P0 should now be first that the control or regulating device 26 as a monitoring system, the output memory size V0 and the target pre-charge pressure P0 target is known. The initial situation refers to a commercially available memory which is to be delivered and which is about to be commissioned. At thermally balanced state in the gas of the store 10 pressure and volume are then related: P0 / P1 = V1 / V0 or P1 / P2 = V2 / V1 With P · V = constant.

Im Zyklus der angeschlossenen Arbeitsmaschine 34 ist der thermisch ausgeglichene Zustand nur in Ruhephasen nach einer Wartezeit gegeben. Deshalb würde eine absolut exakte Online-Drucküberwachung zur Überwachung des Speichervorfülldruckes scheitern, da die auftretende Gasdynamik im Betrieb eine hohe Differenz bezogen auf die festzustellenden Messwerte bedingt.In the cycle of the connected work machine 34 the thermally balanced state is given only in rest periods after a waiting period. Therefore, an absolutely exact online pressure monitoring for monitoring the storage pre-charge pressure would fail because the gas dynamics occurring during operation requires a high difference relative to the measured values to be determined.

Misst man den Druck hingegen im ausgeglichenen Zustand bei Entnahme = 0 im Fluidsystem 18 und entnimmt in diesem Zustand eine definierte Menge aus dem Hydrospeicher 10, so ändert sich der Druck im Speicher 10 entsprechend. Der Druck am Hydrospeicher 10 wird dann nach der definierten Entnahme ebenfalls gemessen und aus der erfassten Differenz kann dann der Speicher-Vorfülldruck P0 berechnet werden und zwar nach der folgenden Formel Delta-P = P2·Delta-V/V1,wobei

V1: = Volumen vor Entnahme und
P2: = Druck nach Entnahme

ist.On the other hand, one measures the pressure in a balanced state with removal = 0 in the fluid system 18 and removes a defined amount of the hydraulic accumulator in this state 10 , so the pressure in the memory changes 10 corresponding. The pressure on the hydraulic accumulator 10 is then also measured after the defined removal and from the detected difference then the storage pre-charge pressure P0 can be calculated and that according to the following formula Delta-P = P2 * Delta-V / V1, in which

V1: = Volume before removal and
P2: = Pressure after removal

is.

Das Delta-V bestimmt sich dann aus der konstanten Durchflussmenge (Q_Strom) des Stromregelventils 22 multipliziert mit der Öffnungszeit (t_Schalt) des Schaltventiles 24, also Delta-V = Q_Strom·t_Schalt. Um dem Anspruch an die genau bekannte Entnahmemenge Q_Strom möglichst gerecht zu werden, wird ein mechanisch hydraulischer Mengenregler in Form des Stromregelventiles 22 eingesetzt mit Betätigungsventil in Form des zuschaltbaren Schaltventiles 24. Der angesprochene Mengenregler besitzt eine relativ hohe Serienstreuung durch die Fertigung, was seine Genauigkeit anbelangt; weist aber im Funktionsfall eine hohe Konstanz der Regelfunktion bezogen auf die durchströmte Fluidmenge auf, wozu auch mit beiträgt, dass aufgrund der nur selten aktivierten Funktion praktisch kein Verschleiß auftritt und die Ventilkomponenten wie Ventilfedern und Ventilflächen sowie die freien Quer schnitte eine hohe Konstanz bezogen auf die Durchlassmengen Q_Strom aufweisen im Hinblick auf den mechanisch einfachen Aufbau des Ventilsystems. Sofern man für hochgenaue Messungen den Viskositätseinfluss mit berücksichtigen wollte, wäre dies durch Erfassung der Temperatur über geeignete Temperatursensoren (nicht dargestellt) möglich.The delta-V is then determined from the constant flow rate (Q _current ) of the flow control valve 22 multiplied by the opening time (t _switching ) of the switching valve 24 , ie Delta-V = Q _current · t _switching . In order to meet the demand for the precisely known removal amount Q _power as possible, a mechanical hydraulic flow regulator in the form of the flow control valve 22 used with actuating valve in the form of the switchable switching valve 24 , The mentioned quantity regulator has a relatively high production spread, with regard to its accuracy; However, in the case of operation has a high constancy of the control function based on the amount of fluid flowed through, which also contributes to virtually no wear due to the rarely activated function and the valve components such as valve springs and valve surfaces and the free cross sections a high consistency with respect to the Durchlassmengen Q have _current in view of the mechanically simple construction of the Valve system. If one wanted to take account of the influence of viscosity for highly accurate measurements, this would be possible by detecting the temperature via suitable temperature sensors (not shown).

Ausgehend von diesen Vorüberlegungen ergibt sich dann der Speichervorfülldruck P0 aus der folgenden Formel P0 = (Delta-V·P1·P2)/(V0·(P1 – P2)),wobei

P0: = Vorfülldruck, Druck bei leerem Speicher,
P1: = Druck vor Entnahme,
P2: = Druck nach Entnahme,
V0: = Speichervolumen bei leerem Speicher

ist.Based on these preliminary considerations, the storage pre-charge pressure P0 then results from the following formula P0 = (delta-V * P1 * P2) / (V0 * (P1-P2)), in which

P0: = Pre-charge pressure, pressure at empty memory,
P1: = Pressure before removal,
P2: = Pressure after removal,
V0: = Storage volume with empty storage

is.

Die Genauigkeit der angesprochenen Erfassung beruht u. a. auf folgenden Kriterien:

– ausgeglichene Thermik im Speicher,
– Messgenauigkeit des Druckes am Speicher (Hydraulikseite),
– genau bekannte Entnahmemenge und
– bekannte Temperatur des Öls und des Öltyps.

The accuracy of the mentioned detection is based on the following criteria:

- balanced thermals in the memory,
- Measuring accuracy of the pressure at the reservoir (hydraulic side),
- Exactly known removal quantity and
- known temperature of the oil and the oil type.

Um eine hohe Genauigkeit der Druckmessung über den Drucksensor 20 sicherstellen zu können, werden so genannte Druckmessumformer eingesetzt, beispielsweise ausgeführt in Dünnfilmtechnik, die eine hohe Messgenauigkeit gewährleisten. Da die Druckmessung von der relativen Genauigkeit des Messumformens abhängt, gehen insoweit der Hysterese-Fehler und die Auflösung in die Messung mit ein.For a high accuracy of pressure measurement via the pressure sensor 20 To be able to ensure so-called pressure transmitters are used, for example, carried out in thin-film technology, which ensure a high accuracy. Since the pressure measurement depends on the relative accuracy of the measurement, the hysteresis error and the resolution are included in the measurement.

Um einen ausgeglichenen thermischen Zustand für das Gesamtsystem zu erhalten, kann das aufgezeigte Speicherladesystem dahingehend automatisiert sein, dass es sich dem Maschinenzyklus automatisch anpasst und mithin die Ruhephase selbsttätig bestimmt, sodass dergestalt in angemessenen diskreten Zeitabständen die P0-Prüfung ausgelöst werden kann. Alternativ kann die Maschinensteuerung über Kommunikationsbefehle oder einen Digital-Ausgang die P0-Messung auslösen. Ferner ist eine manuelle Auslösung im Rahmen einer Bediener-Kontrolle jederzeit möglich.Around to get a balanced thermal state for the whole system, can the automated storage loading system to automate this be that it automatically adjusts to the machine cycle and thus the resting phase automatically determined so that at appropriate discrete intervals the P0 exam triggered can be. Alternatively, the machine control via communication commands or a digital output to trigger the P0 measurement. Further, a manual release at any time within the scope of an operator control.

Wie nachfolgend dargelegt, kann auch im Sinne einer Lernfunktion eine so genannte Systeminitialisierung durchgeführt werden. Nach Befüllung und Inbetriebnahme des Hydrospeichers 10 durch die Endmontage oder den Service wird eine Systeminitialisierung vorgesehen. Der gemessenen Vorfülldruck wird dann am Prüfsystem eingegeben und ein Testlauf durchgeführt, bei dem Parameter des Systems automatisch erfasst und als Referenz gespeichert werden. Toleranzen des Mengenreglers und aller anderen Komponenten werden dabei weitestgehend erfasst und kompensiert. Die Messgenauigkeit hängt anschließend nur noch von der relativen Stabilität dieser Kennwerte ab. Die Identifikationsphase erlaubt dabei durch Verhältnisrechnung die genaue Bestimmung der Testmenge bzw. des Testdurchflusses im Mengenregler (Stromregelventil 22), da nach Inbetriebnahme des Speichers 10 die Kenngrößen P0 und V0 exakt bekannt sind und als Referenz herangezogen werden können.As explained below, a so-called system initialization can also be carried out in the sense of a learning function. After filling and commissioning of the hydraulic accumulator 10 Final installation or service will provide system initialization. The measured pre-charge pressure is then entered into the test system and a test run is performed, in which parameters of the system are automatically detected and stored as a reference. Tolerances of the quantity controller and all other components are largely recorded and compensated. The measuring accuracy then only depends on the relative stability of these characteristics. The identification phase allows by ratio calculation, the exact determination of the test quantity or the test flow in the flow regulator (flow control valve 22 ), since after commissioning of the memory 10 the parameters P0 and V0 are known exactly and can be used as reference.

Die vorbeschriebene Methode der P0-Erfassung erreicht ihre Genauigkeit nur bei einer Entnahmemenge = 0 im Fluidsystem 18. Im Betrieb von Anlagen ist dieser Zustand selten vorhanden, da auch bei Stillstand aller Achsen und Nebenfunktionen ungewollt Leckageverbraucher vorhanden sind, die, wenn auch nur gering, dennoch einen Fluiddurchfluss benötigen, beispielsweise ist der Steuerölverbrauch von Regelventilen oder dergleichen sicherzustellen. Dergestalt wäre es vorteilhaft, eine Leckageerkennung, insbesondere eine Messung der Leckagemengen durchführen zu können.The above-described method of P0 detection achieves its accuracy only with a removal amount = 0 in the fluid system 18 , In the operation of plants, this condition is rarely present, as even at standstill of all axes and secondary functions unintentionally leakage consumers are present, which, albeit small, still need a fluid flow, for example, the control oil consumption of control valves or the like must be ensured. In this way it would be advantageous to be able to carry out a leakage detection, in particular a measurement of the leakage quantities.

Um die dahingehenden Verbraucher zu erfassen und damit die Leckage zu identifizieren und gleichzeitig die P0-Messung, die durch diese Leckage in der Genauigkeit beeinflusst wird, zu korrigieren, wird eine Messphase vorgeschaltet. Die Messphase ist gekennzeichnet durch System in Ruhe und kein zusätzlicher Verbraucher in Betrieb. In einer zeitlich definierten Messphase wird der Druckabfall im System durch die interne Leckage gemessen. Anschließend an diese Messphase wird der P0-Testzyklus wie vorbeschrieben durchgeführt. Man erhält zwei Druckdifferenzwerte, einmal Leckagephase und Messphase mit definierter Mengenentnahmen über das Testventil (Mengenregler).Around to detect the consumers and thus the leakage to identify and at the same time the P0 measurement by this Leakage in the accuracy is affected, correct, will preceded by a measuring phase. The measuring phase is characterized by System at rest and no additional Consumers in operation. In a time-defined measurement phase the pressure drop in the system is measured by the internal leakage. Subsequently At this measurement phase, the P0 test cycle is performed as described above. you receives two pressure difference values, once leakage phase and measuring phase with defined quantity withdrawals over the Test valve (flow regulator).

Dabei ist die Druckdifferenz der P0-Messphase dadurch charakterisiert, dass die Entnahme = Testmenge + Leckagemenge ist. Ferner gilt Delta-P (P0) = Delta-P (Phase 2) – Delta-(Phase 1) vorbehaltlich, dass der dahingehende Druckdifferenzwert in die P0-Berechnung mit einfließt.there the pressure difference of the P0 measurement phase is characterized by that the extraction = test quantity + leakage quantity. Furthermore, Delta-P (P0) = Delta-P (phase 2) -delta (phase 1) subject to the fact that the pertinent pressure difference value in the P0 calculation is included.

Das Verhältnis des Delta-P (Phase 1) zum Delta-P (Phase 2) gibt zusätzlich ein Maß über die Höhe des Leckagedurchflusses, da die Testmenge, die über das Testventil entnommen wird, durch die Identifikationsphase genau bekannt ist. Die Bestimmung der Maschinenleckage ist also ein wichtiges Kriterium für die Sicherheit der gesamthydraulischen Anlage.The relationship of Delta-P (Phase 1) to Delta-P (Phase 2) also enters Measurement of the height of the leakage flow, because the test amount over the test valve is removed, through the identification phase exactly is known. The determination of the machine leakage is therefore an important criterion for the Safety of the entire hydraulic system.

Dies vorausgeschickt, ergeben sich demnach die folgenden Anwendungsgleichungen:
P0-Berechnung P0 = (Delta-V·P1·P2)/(V0·(P1 – P2)),wobei

P1: = Druckwert zu Beginn der P0-Messphase (Phase 2),
P2: = Druckwert zu Ende der P0-Messphase + absolut (Delta-P (Leckagemessung))

ist.Given this, the following application equations result:
P0 calculation P0 = (delta-V * P1 * P2) / (V0 * (P1-P2)), in which

P1: = Pressure value at the beginning of the P0 measuring phase (phase 2),
P2: = Pressure value at the end of the P0 measuring phase + absolute (Delta-P (leakage measurement))

is.

Bedingt durch den Leckagedurchfluss zur Maschine 34 ist der Druckabfall in der P0-Messphase größer als der bei der Testmengenentnahme. Der in der P0-Phase gemessene Druckwert wird um das Delta-P der Leckagephase nach oben bereinigt und mithin das Delta-P in der P0-Messphase entsprechend verringert.Due to the leakage flow to the machine 34 the pressure drop in the P0 measurement phase is greater than that during the test quantity extraction. The pressure value measured in the P0 phase is adjusted upwards by the delta P of the leakage phase and consequently the delta P in the P0 measurement phase is correspondingly reduced.

Für eine Testmengenidentifikation wird davon ausgegangen, dass in der Inbetriebnahme oder bei der Identifikation der Leckageverbrauch der Ma schine unterbunden werden kann. Andernfalls ist die gleiche Korrektur des P2-Wertes um den Betrag der Leckagedruckdifferenz vorzunehmen wie vorstehend angeführt; ansonsten gilt: Delta-V = P0·V0·(P1 – P2)/(P1 × P2) Q-Test = Delta-V/T-Test,wobei

T-Test: = Aktivierungszeit des Testventils

ist.For a test quantity identification it is assumed that the commissioning or the identification of the leakage consumption of the machine can be prevented. Otherwise, the same correction of the P2 value should be made by the amount of the leakage pressure difference as stated above; otherwise applies: Delta-V = P0 * V0 * (P1-P2) / (P1 * P2) Q test = Delta V / T test, in which

T-test: = Activation time of the test valve

is.

Die Leckagemenge der Maschine ergibt sich dann wie folgt: Q-Leckage = Q-Test·Delta-P1/(Delta-P(2) – Delta P(1)),wobei vorzugsweise die Messzeitphase 1 der Messzeitphase 2 zu entsprechen hat, ansonsten wäre eine entsprechende Umrechnung notwendig mit Delta-P(1) = Delta-P in Phase 1, Leckagemessphase Delta-P(2) = Delta-P in Phase 2, Testventilaktivierungsmessphase. The leakage amount of the machine is then as follows: Q-leakage = Q-test · delta-P1 / (delta-P (2) -delta P (1)), wherein preferably the measuring time phase 1 has to correspond to the measuring time phase 2, otherwise a corresponding conversion would be necessary with Delta-P (1) = delta-P in phase 1, leakage measurement phase Delta-P (2) = delta-P in phase 2, test valve activation measurement phase.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist eine ständige Überprüfung des Speichervorfülldruckes P0 online möglich, ohne dass der ordnungsgemäße Betrieb der Anlage und der jeweils zuordenbaren Arbeitsmaschine beeinträchtigt wäre. Das vorstehend beschriebene Verfahren nebst Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens stellen äußerst einfach konstruierte und preis werte Lösungen dar, die sich auch nachträglich noch in bestehende hydraulische Anlagen integrieren lassen.With the solution according to the invention a constant review of the Speichervorfülldruckes P0 possible online, without the proper operation the plant and each assignable working machine would be affected. The method described above, including apparatus for performing the The procedure is extremely simple and value solutions which is also retrospective can still be integrated into existing hydraulic systems.

Claims

Method for online monitoring of the storage pre-charge pressure (P0) in hydraulic accumulators ( 10 ) of fluid systems ( 18 ) using a quantity regulator ( 22 ) with constant adjustable flow rate (Q _current ) and an actuating valve ( 24 ) with a predeterminable switching time (T _switching ) for determining a differential volume (Delta-V) and with a pressure sensor ( 20 ) for determining pressure values before (P1) and after (P2) a fluid removal in the hydraulic accumulator ( 10 ), whose storage volume (V0) with a fluid-free hydraulic accumulator ( 10 ) is calculated on the basis of the storage pre-charge pressure (P0).

A method according to claim 1, characterized in that after a filling of the hydraulic accumulator ( 10 ) is carried out with the fluid and its commissioning a test run, in which system parameters detected and as reference values (P0 target, V0 target) in a control or regulation system ( 26 ) are stored to tolerances of the fluid system ( 18 ), including the quantity controller ( 22 ) capture.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that for determining the leakage in the fluid system ( 18 ), which influences the online monitoring of the storage pre-charge pressure (P0), is preceded by a measurement phase which chronologically defines the pressure drop (Delta-P) in the fluid system ( 18 ) determined by the leakage.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the fluid system ( 18 ) is determined by means of a temperature sensor at least the fluid temperature, the control or regulating system ( 26 ) allows to perform a temperature compensation in the memory pre-charge pressure online monitoring.

Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in a fluid system ( 18 ) a hydraulic accumulator ( 10 ) connected with its fluid side ( 14 ) to a flow regulator ( 22 ) as well as an actuating valve ( 24 ) connected by a control system ( 26 ) can be actuated with a predeterminable switching time (T _switching ), and that with a pressure sensor ( 20 ) Pressure values before (P ₁ ) and after (P ₂ ) a fluid removal at the hydraulic accumulator ( 10 ) can be determined.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the flow regulator a flow control valve ( 22 ) and the actuating valve is a 2/2-way switching valve ( 24 ).

Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that between the fluid side ( 14 ) of the hydraulic accumulator ( 10 ) and the input side of the flow control ( 22 ) the pressure sensor ( 20 ) is connected in a pertinent connecting line.