DE102015206403A1 - Hydraulic arrangement and method for leakage measurement for a hydraulic arrangement - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine hydraulische Anordnung mit einer Hydromaschine, der ausgangsseitig ein Sperrmittel zugeordnet ist, um die Hydromaschine ausgangsseitig abzusperren. In gesperrtem Zustand kann ein vorgegebener Druck eingeregelt werden, wobei aus einem Stellgrad einer Verstelleinrichtung für die Hydromaschine eine Leckage berechnet wird.Disclosed is a hydraulic arrangement with a hydraulic machine, the output side is associated with a blocking means to shut off the output side of the hydraulic machine. In the locked state, a predetermined pressure can be adjusted, wherein a leakage is calculated from a control factor of an adjusting device for the hydraulic machine.
Description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Anordnung, die eine Hydromaschine und eine Verstelleinrichtung zum Verstellen eines Fördervolumens der Hydromaschine aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Leckagemessung für eine derartige hydraulische Anordnung. The invention is based on a hydraulic arrangement which has a hydraulic machine and an adjusting device for adjusting a delivery volume of the hydraulic machine. Furthermore, the invention relates to a method for leakage measurement for such a hydraulic arrangement.
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Hydromaschinen, beispielsweise hydraulische Pumpen oder als Pumpe betreibbare Hydromaschinen sind im Betrieb einem Verschleiß ausgesetzt. Ein Verschleißzustand von Dichtungen und Laufflächen der Hydromaschine lässt sich recht zuverlässig an einer Leckage der Hydromaschine oder an einem sich verschlechternden volumetrischen Wirkungsgrad feststellen. Hydromachines, for example hydraulic pumps or pump-operated hydraulic machines are subject to wear during operation. A wear state of seals and running surfaces of the hydraulic machine can be quite reliably determined by a leakage of the hydraulic machine or a deteriorating volumetric efficiency.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Aufgabe der Erfindung wird hinsichtlich der hydraulischen Anordnung gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9. The object of the invention is achieved with regard to the hydraulic arrangement according to the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Eine hydraulischen Anordnung oder ein Aggregat weist vorzugsweise eine Hydromaschine oder eine hydraulische Pumpe oder einen Verdränger auf. Mit einer Verstelleinrichtung kann ein Fördervolumen oder Schluckvolumen der Hydromaschine verstellt werden. Bei der Verstelleinrichtung handelt es sich beispielsweise um einen drehzahlvariablen Antrieb oder einen Elektromotor zum Antreiben der Hydromaschine und/oder um einen Schwenkwinkelsteller, insbesondere für eine Axialkolbenmaschine, oder um einen Außenringversteller bei einer Flügelzellenmaschine. Des Weiteren kann ein Sperrmittel vorgesehen sein, um ausgangseitig und/oder hochdruckseitig einen von der Hydromaschine ausgehenden Strömungspfad abzusperren. Um einen Druck im Strömungspfad zwischen der Hydromaschine und dem Sperrmittel zu messen, ist eine Druckmessvorrichtung vorgesehen. Diese kann ausgangsseitig, insbesondere an einer Hochdruckseite der Hydromaschine, und stromauf zu dem Sperrmittel angeordnet sein (also vorzugsweise im Strömungspfad zwischen der Hydromaschine und dem Sperrmittel). Über einen Druckregler kann ein Druck mittels der Verstelleinrichtung gemäß einer Vorgabe regelbar sein. Um einen Stellgrad der Verstelleinrichtung und/oder eines der Verstelleinrichtung zugeführten Stellsignals zu erfassen, kann eine Erfassungseinrichtung vorgesehen sein. Mit einer Steuerung kann ein Soll-Druck ausgangsseitig der Hydromaschine vorgegeben sein. Des Weiteren kann mit der Steuerung der Stellgrad und/oder das Stellsignal auswertbar sein. Über die Auswertung ist vorteilhafterweise die Leckage, insbesondere der Hydromaschine, ermittelbar. A hydraulic arrangement or an aggregate preferably comprises a hydraulic machine or a hydraulic pump or a displacer. With an adjusting device, a delivery volume or displacement of the hydraulic machine can be adjusted. The adjustment device is, for example, a variable-speed drive or an electric motor for driving the hydraulic machine and / or a swivel angle adjuster, in particular for an axial piston machine, or an outer ring adjuster in a vane machine. Furthermore, a blocking means can be provided in order to shut off a flow path emanating from the hydraulic machine on the output side and / or on the high-pressure side. In order to measure a pressure in the flow path between the hydraulic machine and the blocking means, a pressure measuring device is provided. This can be arranged on the output side, in particular on a high-pressure side of the hydraulic machine, and upstream of the blocking means (ie preferably in the flow path between the hydraulic machine and the blocking means). Via a pressure regulator, a pressure can be regulated by means of the adjusting device according to a specification. In order to detect an output level of the adjusting device and / or a control signal supplied to the adjusting device, a detection device can be provided. With a controller, a desired pressure can be specified on the output side of the hydraulic machine. Furthermore, with the control of the output and / or the control signal can be evaluated. About the evaluation is advantageously the leakage, in particular the hydraulic machine can be determined.
Vorteilhafterweise ist beim Verfahren zur Leckagemessung für die hydraulische Anordnung vorgesehen, folgende Schritte auszuführen:
- – Schließen des Sperrmittels oder das Sperrmittel in einer Schließstellung belassen,
- – Einregeln des vorgegebenen Soll-Drucks, wodurch eine definierte Antriebsbelastung oder Belastung der Anordnung ermöglicht ist,
- – Berechnen der Leckage aus dem Stellgrad und/oder dem Stellsignal.
- Leaving the blocking means or the blocking means in a closed position,
- Adjusting the predetermined target pressure, whereby a defined drive load or load of the arrangement is made possible,
- - Calculating the leakage from the output level and / or the control signal.
Die Lösung hat den Vorteil, dass die hydraulische Anordnung oder das Aggregat derart ausgerüstet ist, dass eine Leckage der Hydromaschine im eingebauten Zustand der Anordnung durch die Steuerung oder die Steuerelektronik der hydraulischen Anordnung selbst getestet werden kann. Mit der hydraulischen Anordnung kann dann eine definierte Antriebsbelastung erzeugt werden und die Leckage anhand der Stellgrads und/oder des Stellsignals berechnet oder ermittelt werden. Für die Leckagemessung ist somit auch nur eine vergleichsweise einfache Sensorik notwendig, was geringe Kosten zur Folge hat. Mit der ermittelten Leckage können vorteilhafterweise Rückschlüsse auf eine Lebensdauer der Hydromaschine geschlossen werden. Durch die hydraulische Anordnung kann des Weiteren auf einfache Weise eine rechtzeitige Erkennung eines Ausfalls der Hydromaschine erfolgen (Predictive Maintenance). The solution has the advantage that the hydraulic arrangement or the unit is equipped such that a leakage of the hydraulic machine can be tested in the installed state of the arrangement by the controller or the control electronics of the hydraulic arrangement itself. With the hydraulic arrangement, a defined drive load can then be generated and the leakage can be calculated or determined on the basis of the output level and / or the control signal. For the leakage measurement, therefore, only a comparatively simple sensor system is necessary, which results in low costs. With the determined leakage advantageously conclusions can be concluded on a lifetime of the hydraulic machine. Furthermore, due to the hydraulic arrangement, a timely detection of a failure of the hydraulic machine can be carried out in a simple manner (predictive maintenance).
Mit dem beschriebenen Verfahren kann somit die Regelschleife bei drehzahlgeregelten Hydraulikantrieben genutzt werden, um bei einem definierten Zustand, vorzugsweise bei einem Druckhaltebetrieb, anhand der Drehzahl der Hydromaschine deren Leckage zu berechnen. Somit kann mit der hydraulischen Anordnung und mit dem Verfahren auf äußerst einfache Weise die Leckage erfasst werden. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass hierdurch ein kostengünstiges Messkonzept vorzugsweise unter Verwendung von existierenden Messgrößen geschaffen ist. With the method described, the control loop can thus be used in speed-controlled hydraulic drives to calculate their leakage at a defined state, preferably at a pressure holding operation, based on the speed of the hydraulic machine. Thus, with the hydraulic arrangement and with the method in a very simple way, the leakage can be detected. Furthermore, it is advantageous that in this way a cost-effective measuring concept is preferably created using existing measured variables.
Sind mehrere Hydromaschinen vorgesehen, die beispielsweise an einen gemeinsamen Tank oder Öltank angeschlossen sind, kann durch die hydraulische Anordnung ein Defekt an zumindest einem der Verdränger rechtzeitig erkannt werden, was wiederum eine Analyse und Behebung der Ursache, beispielsweise schlechte Ölqualität, ermöglicht, womit wiederum eine Schädigung der anderen Hydromaschine vermieden werden kann. If several hydraulic machines are provided which are connected, for example, to a common tank or oil tank, a defect in at least one of the displacers can be detected in good time by the hydraulic arrangement, which in turn enables an analysis and elimination of the cause, for example poor oil quality, which in turn allows one Damage to the other hydraulic machine can be avoided.
Bei der Verstelleinrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen drehzahlvariablen Antrieb zum Antreiben der Hydromaschine. Dessen Stellgrad und/oder Stellsignal kann äußerst einfach erfasst werden, wobei der Stellgrad insbesondere eine Ist-Drehzahl des Antriebs ist. Bei dem Stellsignal handelt es sich dann beispielsweise um eine Soll-Drehzahl des Antriebs. The adjusting device is preferably a variable-speed drive for driving the hydraulic machine. Whose output and / or control signal can be detected extremely simple, the degree of operation is in particular an actual speed of the drive. The actuating signal is then, for example, a desired rotational speed of the drive.
Alternativ ist denkbar, als Verstelleinrichtung einen Schwenkwinkelversteller der Hydromaschine, insbesondere in Form einer Axialkolbenmaschine, vorzusehen. Der Stellgrad kann dann ein Ist-Schwenkwinkel des Schwenkwinkelverstellers sein, und bei dem Stellsignal kann es sich um den Soll-Schwenkwinkel für den Schwenkwinkelversteller handeln. Alternatively, it is conceivable as adjusting a Schwenkwinkelversteller the hydraulic machine, in particular in the form of an axial piston machine to provide. The output level can then be an actual swivel angle of the swivel angle adjuster, and the actuating signal can be the setpoint swivel angle for the swivel angle adjuster.
Des Weiteren ist denkbar, als Verstelleinrichtung einen Versteller für einen Außenring einer als Flügelzellenmaschine ausgebildeten Hydromaschine vorzusehen. Bei dem Stellsignal kann es sich dann um einen Soll-Verschiebeweg des Außenrings der Flügelzellenmaschine handeln. Furthermore, it is conceivable to provide an adjuster for an outer ring of a hydromachine designed as a vane machine. The actuating signal can then be a desired displacement path of the outer ring of the vane machine.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es sich bei dem Druckregler um einen Frequenzumrichter handeln. In einem Konstantdrucksystem kann der Frequenzumrichter eine Drehzahl des Antriebs, beispielsweise des Elektromotors, entsprechend eines herrschenden Systemdrucks regeln. Durch eine Bereitstellung eines bedarfsgerechten Volumenstroms kann der Druckregler dann den Systemdruck unabhängig von der Anzahl der Verbraucher konstant halten. In a further embodiment of the invention, the pressure regulator may be a frequency converter. In a constant pressure system, the frequency converter can regulate a speed of the drive, such as the electric motor, according to a prevailing system pressure. By providing a demand-flow rate, the pressure regulator can then keep the system pressure constant regardless of the number of consumers.
Das Sperrmittel der hydraulischen Anordnung ist vorteilhafterweise zur Realisierung eines definierten Zustands (Druckhaltebetrieb) vorgesehen. Beispielsweise handelt es sich bei dem Sperrmittel um ein Wegeventil, insbesondere um ein 2/2-Wegeventil mit einer Öffnungs- und einer Schließstellung. Zusätzlich oder alternativ ist denkbar, das Sperrmittel als Sitzventil oder Wegesitzventil auszubilden, das vorzugsweise leckagefrei oder im Wesentlichen leckagefrei ist, womit die Ermittlung der Leckage bei der hydraulischen Anordnung nicht oder im Wesentlichen nicht von der Leckage des Sperrmittels beeinflusst wird. Es ist auch denkbar, das Sperrmittel als kostengünstiges Rückschlagventil oder als Schieberventil oder als vorgesteuertes Ventil auszubilden. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Sperrmittels kann ein Ventilelement in Richtung der Öffnungsstellung mit einer Federkraft einer Ventilfeder und in Richtung der Schließstellung von einer Aktorkraft eines Aktors beaufschlagt sein. Ist der Aktor ausgeschaltet, so ist das Ventilelement vorteilhafterweise in der Öffnungsstellung angeordnet, womit im Normalbetrieb der hydraulischen Anordnung keine Ansteuerung des Aktors notwendig ist. Somit kann in einer Ruhestellung des Sperrmittels das Aggregat hydraulische Leistung an einen Verbraucher liefern. The blocking means of the hydraulic arrangement is advantageously provided for realizing a defined state (pressure holding operation). For example, the blocking means is a directional control valve, in particular a 2/2-way valve with an open and a closed position. Additionally or alternatively, it is conceivable to form the blocking means as a seat valve or directional seat valve, which is preferably leak-free or substantially leak-free, whereby the determination of the leakage in the hydraulic arrangement is not or not substantially affected by the leakage of the blocking means. It is also conceivable to form the blocking means as a cost-effective check valve or as a slide valve or as a pilot-operated valve. In an advantageous embodiment of the blocking means, a valve element in the direction of the open position can be acted upon by a spring force of a valve spring and in the direction of the closed position by an actuator force of an actuator. If the actuator is switched off, then the valve element is advantageously arranged in the open position, whereby in the normal operation of the hydraulic arrangement no activation of the actuator is necessary. Thus, in a rest position of the locking means, the unit can deliver hydraulic power to a consumer.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Speicher vorgesehen sein, in dem der ermittelte Stellgrad und/oder das ermittelte Stellsignal und/oder die ermittelte Leckage und/oder der Soll-Druck (insbesondere ausgangsseitig der Hydromaschine) und/oder ein Ist-Druck (insbesondere ausgangsseitig der Hydromaschine) abgelegt wird. Wird bei der Messung der Leckage eine Veränderung festgestellt, kann durch die abgelegten Werte ein Verlauf oder Trend insbesondere anhand eines Modells berechnet werden. In a further embodiment of the invention, a memory may be provided in which the determined output and / or the determined control signal and / or the determined leakage and / or the desired pressure (in particular the output side of the hydraulic machine) and / or an actual pressure (in particular output side of the hydraulic machine) is stored. If a change is detected during the measurement of the leakage, the stored values can be used to calculate a course or trend, in particular using a model.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Soll-Druck bei der Messung der Leckage kleiner als ein Betriebsdruck im Normalbetrieb der Anordnung oder kleiner als der Systemdruck ist. Wird beispielsweise als Sperrmittel ein Rückschlagventil eingesetzt, so kann dieses durch den Systemdruck geschlossen sein und es kann mit dem kleineren Soll-Druck die Messung der Leckage durchgeführt werden. Vorteilhafterweise ist der Soll-Druck bei der Messung der Leckage kleiner als 200 bar. It has proved to be advantageous if a desired pressure in the measurement of the leakage is less than an operating pressure in the normal operation of the arrangement or less than the system pressure. If, for example, a check valve is used as the blocking means, then this can be closed by the system pressure and it is possible to carry out the measurement of the leakage with the smaller desired pressure. Advantageously, the target pressure during the measurement of the leakage is less than 200 bar.
Um bei einer Erhöhung der Leckage auf einfache Weise die Ursache ermitteln zu können, kann ein Ölstandsensor zum Ermitteln eines Ölstands, insbesondere des Ölstands eines Tanks, und/oder ein Partikelsensor zum Ermitteln einer Partikelzahl im Öl und/oder ein Temperatursensor zum Ermitteln einer Temperatur vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können mit der Druckmessvorrichtung und/oder mit einem zusätzlichen Drucksensor Druckspitzen erfasst werden. Eine Einsatzweise der genannten Sensoren ist unten stehend näher erläutert. In order to easily determine the cause of an increase in the leakage, an oil level sensor for determining an oil level, in particular the oil level of a tank, and / or a particle sensor for determining a particle number in the oil and / or a temperature sensor for determining a temperature can be provided be. Alternatively or additionally, pressure peaks can be detected with the pressure measuring device and / or with an additional pressure sensor. An application of said sensors is explained in more detail below.
Wie vorstehend bereits erläutert kann als Sperrmittel ein Rückschlagventil vorgesehen sein. Dieses ist vorzugsweise in einer Strömungsrichtung weg von der Hydromaschine angeordnet. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist stromabwärts des Rückschlagventils vorzugsweise ein Hydrospeicher angeordnet. Mit diesem kann ein Systemdruck bereit gestellt werden, der überhalb des Soll-Drucks bei der Messung der Leckage liegt, womit das Rückschlagventil sicher geschlossen ist. Zum einfachen Überwachen des Schließzustands des Rückschlagventils kann ein Drucksensor, insbesondere ein Gasdrucksensor für den Hydrospeicher, insbesondere dessen Blase, vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Drucksensor stromabwärts des Rückschlagventils angeordnet sein. Des Weiteren kann mit dem Rückschlagventil ein Entladen des hydraulischen Speichers über die Hydromaschine verhindert werden. Das Rückschlagventil ist somit vorzugsweise im Strömungspfad zwischen dem Hydrospeicher und der Hydromaschine angeordnet. As already explained above, a check valve can be provided as a blocking means. This is preferably arranged in a flow direction away from the hydraulic machine. In a further embodiment of the invention, a hydraulic accumulator is preferably arranged downstream of the check valve. With this, a system pressure can be provided, which is above the target pressure in the measurement of the leakage, whereby the check valve is securely closed. For simple monitoring of the closed state of the check valve, a pressure sensor, in particular a gas pressure sensor for the hydraulic accumulator, in particular its bladder, can be provided. Alternatively or additionally, a pressure sensor may be arranged downstream of the check valve. Furthermore, unloading of the hydraulic accumulator via the hydraulic machine can be prevented with the check valve. The check valve is thus preferably arranged in the flow path between the hydraulic accumulator and the hydraulic machine.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine weitere Hydromaschine vorgesehen. Diese ist dann vorzugsweise eine weitere Verstelleinrichtung zugeordnet sein. In a further preferred embodiment, at least one further hydraulic machine is provided. This is then preferably assigned to a further adjustment.
Mit einem zusätzlichen Sperrmittel ist dann diese weitere Hydromaschine ausgangsseitig, insbesondere an ihrer Hochdruckseite, absperrbar. Stromauf zu den Sperrmittel im Strömungspfad zwischen der Hydromaschine und dem Sperrmittel kann eine zusätzliche Druckmessvorrichtung angeordnet sein. Mit dem Druckregler oder einem zusätzlichem Druckregler kann über die Verstelleinrichtung ein Druck ausgangsseitig der weiteren Hydromaschine gemäß einer Vorgabe regelbar sein. Mit der Erfassungseinrichtung oder einer weiteren Erfassungseinrichtung ist dann der Stellgrad der Verstelleinrichtung und/oder des der Verstelleinrichtung zugeführten Stellsignals erfassbar. Mit der Steuerung oder einer weiteren Steuerung kann der Soll-Druck ausgangsseitig der Hydromaschine und der Stellgrad und/oder das Stellsignal auswertbar sein. Vorzugsweise sind die Hydromaschinen ausgangsseitig und stromabwärts ihrer Sperrmittel miteinander fluidisch verbunden. Mit dieser Anordnung kann auf einfache Weise bei mehreren Hydromaschinen eine Leckage einer jeweiligen Hydromaschine ermittelt werden. With an additional blocking means, this further hydraulic machine can then be shut off on the output side, in particular on its high-pressure side. Upstream of the blocking means in the flow path between the hydraulic machine and the blocking means, an additional pressure measuring device can be arranged. With the pressure regulator or an additional pressure regulator, a pressure on the output side of the further hydraulic machine according to a specification can be controlled via the adjusting device. The degree of adjustment of the adjusting device and / or the adjusting signal supplied to the adjusting device can then be detected with the detection device or a further detection device. With the controller or another controller, the desired pressure on the output side of the hydraulic machine and the output level and / or the control signal can be evaluated. Preferably, the hydraulic machines are fluidly connected to one another on the output side and downstream of their blocking means. With this arrangement, a leakage of a respective hydraulic machine can be determined in a simple manner in several hydraulic machines.
Vorzugsweise sind als Sperrmittel für die zumindest zwei Hydromaschinen Rückschlagventile vorgesehen. Diese können stromabwärts der Hydromaschinen, wie vorstehend bereits erläutert, fluidisch miteinander verbunden sein. Um die Leckage einer Hydromaschine festzustellen, wird deren ausgangsseitiger Soll-Druck unterhalb des Betriebsdrucks der anderen Hydromaschine geregelt, womit das Sperrmittel der zu prüfenden Hydromaschine geschlossen ist. Preferably, check valves are provided as blocking means for the at least two hydraulic machines. These can be fluidly connected to each other downstream of the hydraulic machines, as already explained above. In order to determine the leakage of a hydraulic machine, whose output-side setpoint pressure is regulated below the operating pressure of the other hydraulic machine, whereby the blocking means of the hydraulic machine to be tested is closed.
Ist als Sperrmittel ein Rückschlagventil vorgesehen, so kann ausgehend von der Hydromaschine stromabwärts des Rückschlagventils ein weiterer Drucksensor vorgesehen sein, um festzustellen, ob das Rückschlagventil geöffnet oder geschlossen ist. If a check valve is provided as the blocking means, then, starting from the hydraulic machine downstream of the check valve, a further pressure sensor can be provided to determine whether the check valve is open or closed.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung dient das Sperrmittel in Form eines Wegeventils zur Steuerung eines hydraulischen Verbrauchers, insbesondere eines Hydrozylinders. Diesem kann ein Wegmesssystem zum Messen einer Verstellgeschwindigkeit eines Kolbens und/oder einer Kolbenstange des Hydrozylinders zugeordnet sein. Bei geschlossenem Wegeventil kann die Leckage auf beschriebene Weise ermittelt werden und bei geöffnetem Wegeventil kann die Leckage zusätzlich oder alternativ ermittelt werden, indem der Stellgrad und/oder das Stellsignal mit der Kolbenstangengeschwindigkeit oder Verstellgeschwindigkeit des Kolbens verglichen wird. In a further embodiment of the invention, the blocking means in the form of a directional control valve for controlling a hydraulic consumer, in particular a hydraulic cylinder. This may be associated with a displacement measuring system for measuring an adjustment speed of a piston and / or a piston rod of the hydraulic cylinder. When the directional control valve is closed, the leakage can be determined in the manner described and, with the directional control valve open, the leakage can additionally or alternatively be determined by comparing the output level and / or the control signal with the piston rod speed or adjusting speed of the piston.
Bei dem vorstehend erläuterten Verfahren zur Leckagemessung kann vorteilhafterweise beim Einregeln des vorgegeben Soll-Drucks durch eine Regelschleife die Drehzahl des Antriebs, insbesondere des Elektromotors, entsprechend der Leckage der Hydromaschine reduziert werden. Vor dem Berechnen der Leckage wird vorzugsweise der Stellgrad und/oder das Stellsignal ermittelt. In the above-described method for leakage measurement can advantageously be reduced when adjusting the predetermined target pressure by a control loop, the speed of the drive, in particular of the electric motor, according to the leakage of the hydraulic machine. Before the leakage is calculated, the output level and / or the control signal are preferably determined.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Schließzustand des Sperrmittels überwacht, um eine sichere Messung der Leckage durchzuführen. In a further embodiment of the invention, the closed state of the blocking means is monitored in order to carry out a reliable measurement of the leakage.
Vorzugsweise erfolgt die Messung der Leckage in einer Standby-Phase oder Leerlauf-Phase der hydraulischen Anordnung, womit ohne den laufenden Betrieb, beispielsweise eines von der hydraulischen Anordnung antreibbaren Verbrauchers, zu stören die Leckage messbar ist. Bei der Standby-Phase handelt es sich vorzugsweise um einen Druckhaltebetrieb für einen Verbraucher. Es ist denkbar, dass die Standby-Phase im laufenden Betrieb der hydraulischen Anordnung, insbesondere von der Steuerung, erkannt wird und/oder der Steuerung mitgeteilt wird. Preferably, the measurement of the leakage is carried out in a standby phase or idle phase of the hydraulic arrangement, which without disturbing the current operation, for example, a drivable by the hydraulic device consumer, the leakage is measurable. The standby phase is preferably a pressure hold operation for a consumer. It is conceivable that the standby phase during operation of the hydraulic arrangement, in particular by the controller, is detected and / or communicated to the controller.
Um die Leckage möglichst genau zu messen, können Faktoren zum Ausgleich von Störgrößen vorgesehen sein. Beispielsweise kann bei der Berechnung der Leckage eine Leckage des Sperrmittels berücksichtigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann bei der Berechnung der Leckage eine Temperatur berücksichtigt sein, wodurch wiederum eine Berücksichtigung der Viskosität bei unterschiedlichen Temperaturen oder Öltemperaturen ermöglicht ist. Hierfür wird vorzugsweise der Temperatursensor eingesetzt und zusätzlich eine Viskositätsklasse berücksichtigt. Somit können die Störgröße Temperatur und eine daraus folgende Viskositätsänderung in einem Modell berücksichtigt werden. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, bei der Berechnung der Leckage einen Schlupf bei Verstelleinrichtungen in Form von Asynchronmaschinen (Elektromotoren) zu berücksichtigen. Alternativ oder zusätzlich kann bei der Berechnung der Leckage eine Leckage einer oder mehrerer weiterer Komponenten im Strömungspfad zwischen dem Ausgang der Hydromaschine und dem Sperrmittel berücksichtigt werden, wie beispielsweise eine Drossel zur Einstellung einer Minimaldrehzahl oder ein Druckbegrenzungsventil. In order to measure the leakage as accurately as possible, factors can be provided to compensate for disturbances. For example, a leakage of the blocking agent can be taken into account in the calculation of the leakage. Alternatively or additionally, a temperature can be taken into account in the calculation of the leakage, which in turn allows consideration of the viscosity at different temperatures or oil temperatures. For this purpose, the temperature sensor is preferably used and additionally takes into account a viscosity class. Thus, the disturbance temperature and a consequent change in viscosity can be taken into account in a model. Alternatively or additionally, it is conceivable to take into account a slip in adjusting devices in the form of asynchronous machines (electric motors) in the calculation of the leakage. Alternatively or additionally, in the calculation of the leakage, a leakage of one or more further components in the flow path between the output of the hydraulic machine and the blocking means are taken into account, such as a throttle for setting a minimum speed or a pressure relief valve.
Bei einer Veränderung der Leckage kann vorteilhafterweise ein Verlauf und/oder ein Trend anhand eines Modells berechnet werden, wobei vorzugsweise zusätzlich auf im Speicher abgelegte Werte zurückgegriffen wird. In the case of a change in the leakage, it is advantageously possible to calculate a course and / or a trend on the basis of a model, in which case preferably values additionally stored in the memory are used.
Vorzugsweise wird die ermittelte Leckage mit einem Grenzwert einer maximal zulässigen Leckage verglichen, wodurch ein Zeitraum bis zum Austausch der Hydromaschine berechnet und ausgegeben werden kann. Es können vorzugsweise mehrere Prüfzyklen durchgeführt werden, in dem das Verfahren wiederholt wird und die ermittelten Ergebnisse vorteilhafterweise verglichen werden können. Mit Vorteil wird das Verfahren periodisch, insbesondere zeitlich periodisch (beispielsweise wöchentlich) und/oder in einer jeweiligen Standby-Phase wiederholt. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, das Verfahren nach jedem Einschaltvorgang der hydraulischen Anordnung und/oder vor jedem Ausschaltvorgang auszuführen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Verfahren dann erfolgt, wenn eine Öltemperatur, die insbesondere von einem Temperatursensor ermittelt wird und beispielsweise eine Öltemperatur eines Öls in einem Tank sein kann, einen bestimmten Temperaturwert aufweist und/oder größer oder gleich des bestimmten Temperaturwerts ist. Des Weiteren ist denkbar, dass das Verfahren dann erfolgt, wenn dies von der Steuerung verlangt wird, beispielsweise über ein Signal. So ist beispielsweise ermöglicht, dass ein die hydraulische Anordnung nutzende Person eine Durchführung des Verfahrens anweist. Preferably, the determined leakage is compared with a limit value of a maximum allowable leakage, whereby a period calculated until replacement of the hydraulic machine and can be issued. Several test cycles may preferably be carried out in which the method is repeated and the results obtained can advantageously be compared. Advantageously, the method is repeated periodically, in particular temporally periodically (for example weekly) and / or in a respective standby phase. Alternatively or additionally, it is conceivable to carry out the method after each switch-on operation of the hydraulic arrangement and / or before each switch-off operation. Alternatively or additionally, it is conceivable that the method takes place when an oil temperature, which is determined in particular by a temperature sensor and may be, for example, an oil temperature of an oil in a tank, has a specific temperature value and / or is greater than or equal to the determined temperature value. Furthermore, it is conceivable that the method takes place when required by the controller, for example via a signal. For example, it is possible for a person using the hydraulic arrangement to instruct an implementation of the method.
Zur Ermittlung einer Ursache, die zur Leckage führt, können weitere Sensorwerte in Echtzeit und/oder aus dem Speicher oder Datenspeicher abgefragt werden. Beispielsweise kann der Sensorwert des Ölstandsensors und/oder der Sensorwert des Drucksensors und/oder der Sensorwert der Druckmessvorrichtung und/oder der Sensorwerts des Partikelsensors und/oder der Sensorwert des Temperatursensors abgefragt werden. To determine a cause that leads to leakage, further sensor values can be queried in real time and / or from the memory or data memory. For example, the sensor value of the oil level sensor and / or the sensor value of the pressure sensor and / or the sensor value of the pressure measuring device and / or the sensor value of the particle sensor and / or the sensor value of the temperature sensor can be interrogated.
Bei einer plötzlichen oder schlagartigen oder schnellen Erhöhung des Sensorwerts des Ölstandsensors kann auf eine Nachfüllung von Öl, insbesondere von der Steuerung, geschlossen werden. Verschlechtert sich anschließend der Wirkungsgrad der Hydromaschine und/oder erhöht sich die Leckage, so kann beispielsweise von der Steuerung auf eine schlechte Qualität des Öls oder auf verschmutztes Öl geschlossen werden. Bei einer vergleichsweise langsamen Erhöhung des Sensorwerts des Ölstandsensors kann beispielsweise auf einen Wassereintritt in das Öl von der Steuerung geschlossen werden. Der Wassereintritt erfolgt beispielsweise durch hohe Luftfeuchtigkeit in einer Umgebung oder durch einen Defekt eines Öl-Wasser-Wärmetauschers. In the event of a sudden or sudden or rapid increase in the sensor value of the oil level sensor, it is possible to conclude that oil, in particular from the controller, is replenishing. If subsequently the efficiency of the hydraulic machine deteriorates and / or the leakage increases, then for example the control can infer a poor quality of the oil or contaminated oil. With a comparatively slow increase in the sensor value of the oil level sensor, it is possible, for example, to conclude that water has entered the oil from the controller. The water enters, for example, by high humidity in an environment or by a defect of an oil-water heat exchanger.
Mit dem Sensorwert des Drucksensors und/oder der Druckmessvorrichtung können insbesondere von der Steuerung Druckspitzen ermittelt werden, die unzulässig hohe Belastungen anzeigen. With the sensor value of the pressure sensor and / or the pressure measuring device, it is possible in particular to determine pressure peaks from the control which indicate impermissibly high loads.
Mit dem Sensorwert des Partikelsensors kann eine erhöhte Partikelzahl im Öl, insbesondere von der Steuerung, feststellbar sein, die die Ursache bei einer Erhöhung der Leckage sein kann. With the sensor value of the particle sensor, an increased number of particles in the oil, in particular by the controller, be detectable, which can be the cause of an increase in the leakage.
Über den Sensorwert des Temperatursensors kann eine erhöhte Öltemperatur ermittelt werden, die zu Beschädigung von Kunststoffdichtungen im Verdränger führen kann. Via the sensor value of the temperature sensor, an increased oil temperature can be determined, which can lead to damage of plastic seals in the displacer.
Nach der Ursachenermittlung kann die ermittelte Ursache von der Steuerung angezeigt werden und/oder es können nach der Ursachenermittlung Maßnahmen, insbesondere von der Steuerung, eingeleitet werden und/oder es können nach der Ermittlung der Erhöhung der Leckage Maßnahmen, insbesondere von der Steuerung, eingeleitet werden. After the cause determination, the determined cause of the control can be displayed and / or it can after the cause determination measures, in particular initiated by the controller, and / or it can after the determination of the increase in the leakage measures, in particular initiated by the controller ,
Weist die hydraulische Anordnung den Hydrospeicher mit dem Rückschlagventil auf, so kann vor oder bei Durchführung des Verfahrens ein Gasdruck, insbesondere in einer Blase des Hydrospeichers, mittels des Drucksensors und/oder es kann ein Druck stromabwärts des Rückschlagventils mittels des Drucksensors ermittelt werden. Der einzuregelende Soll-Druck, der beispielsweise 190 bar beträgt, ist dann zur Messung der Leckage vorzugsweise kleiner als ein Betriebsdruck, der beispielsweise im Normalbetrieb des Aggregats 200 bar betragen kann. Des Weiteren ist der Soll-Druck vorzugsweise größer als der Gasdruck oder der Druck stromabwärts des Rückschlagventils. Hierdurch bleibt das Rückschlagventil während der Messung der Leckage geschlossen. Es kann zusätzlich eine Kontrollschleife einmal oder mehrmals durchgeführt werden, bei der festgestellt werden kann, ob der gemessene Speicherdruck größer als der Soll-Druck ist, um sicherzustellen, dass das Rückschlagventil geschlossen ist. Vor und nach der Leckagemessung kann die hydraulische Anordnung in einem Normalbetrieb eingesetzt sein. If the hydraulic arrangement has the hydraulic accumulator with the non-return valve, a gas pressure, in particular in a bladder of the hydraulic accumulator, by means of the pressure sensor and / or a pressure downstream of the non-return valve can be determined by means of the pressure sensor before or during the method. The einzuregelende target pressure, which is for example 190 bar, then for measuring the leakage is preferably less than an operating pressure, which may be 200 bar, for example, in normal operation of the unit. Furthermore, the target pressure is preferably greater than the gas pressure or the pressure downstream of the check valve. As a result, the check valve remains closed during the measurement of the leakage. In addition, a control loop can be performed once or more times, in which it can be determined whether the measured accumulator pressure is greater than the desired pressure to ensure that the check valve is closed. Before and after the leakage measurement, the hydraulic arrangement can be used in normal operation.
Sind zwei Hydromaschinen mit zwei Rückschlagventilen vorgesehen, so kann bei dem Verfahren zur Messung der Leckage ein Ausgangsdruck zwischen der zu prüfenden Hydromaschine und ihrem Rückschlagventil kleiner sein als ein Ausgangsdruck der nicht zu prüfenden Hydromaschine, wodurch das Rückschlagventil, das der zu prüfenden Hydromaschine zugeordnet ist, geschlossen ist. In einer Kontrollschleife, die einmal oder mehrmals durchgeführt werden kann, können dann die Ausgangsdrücke überprüft werden, um festzustellen, ob das Rückschlagventil im Schließzustand ist. Vorzugsweise ist vor und nach der Messung der Leckage die hydraulische Anordnung im Normalbetrieb eingesetzt. If two hydraulic machines with two check valves are provided, then in the method for measuring the leakage an outlet pressure between the hydraulic machine to be tested and its check valve may be smaller than an outlet pressure of the hydraulic machine not to be tested, whereby the check valve associated with the hydraulic machine to be tested is closed is. In a control loop, which can be performed once or several times, then the output pressures can be checked to see if the check valve is in the closed state. Preferably, the hydraulic arrangement is used in normal operation before and after the measurement of the leakage.
Bei der hydraulischen Anordnung, die die Hydromaschine mit einem nachgeordneten Rückschlagventil und einer daran angeschlossenen Last oder Verbraucher oder Verbraucherdruck aufweist, kann vorteilhafterweise in der Messung der Leckage das Rückschlagventil durch die äußere Last oder den Verbraucher oder den Verbraucherdruck geschlossen werden. In einer Kontrollschleife, die einmal oder mehrmals durchgeführt werden kann, kann dann die äußere Last über den Drucksensor überprüft werden. In the hydraulic arrangement having the hydraulic machine with a downstream check valve and a load connected thereto or consumer or consumer pressure, advantageously in the measurement of leakage, the check valve can be closed by the external load or the consumer or the consumer pressure. In a control loop, once or can be performed several times, then the external load can be checked via the pressure sensor.
Wie vorstehend bereits erläutert kann bei dem an die Hydromaschine über das Wegeventil angeschlossenen Hydraulikzylinder die Messung der Leckage der Hydromaschine bei geschlossenem Wegeventil durchgeführt werden oder alternativ kann die Messung der Leckage bei geöffnetem Wegeventil durchgeführt werden, wobei der Stellgrad und/oder das Stellsignal zur Ermittlung der Leckage dann mit einer Kolbenstangengeschwindigkeit verglichen werden kann. Bei leckagebehafteten Hydraulikzylindern kann deren Leckage bei der Messung der Leckage mit dem offenen Wegeventil berücksichtigt werden. As already explained above, in the case of the hydraulic cylinder connected to the hydraulic machine via the directional control valve, the leakage of the hydraulic machine can be carried out with the directional control valve closed, or alternatively the leakage measurement can be carried out with the directional control valve open, the degree of operation and / or the control signal being used to determine the Leakage can then be compared with a piston rod speed. In the case of leaking hydraulic cylinders, their leakage can be taken into account when measuring the leakage with the open directional control valve.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Detailed Description of the Preferred Embodiments
Gemäß
Ein Stellgrad der Verstelleinrichtung
Zur Ermittlung und Berechnung der Leckage wird das Wegeventil
- Q_leck
- = Leckölvolumenstrom
- V_th
- = Schluckvolumen Pumpe
- n
- = Ist-Drehzahl Pumpe
- Q_leck
- = Leakage oil volume flow
- V_TH
- = Swallow volume pump
- n
- = Actual speed pump
Das Verfahren zur Messung der Leckage kann periodisch und/oder im Leerlauf der hydraulischen Anordnung
Des Weiteren kann ein Ölstandsensor
Gemäß der zweiten Ausführungsform in
Das Verfahren zum Messen der Leckage bei der hydraulischen Anordnung gemäß
Gemäß
In
Gemäß
Entsprechend ist der anderen Pumpe
Im normalen Betrieb wird ein Systemdruck ausgangsseitig einer jeweiligen Pumpe
Zum Messen der Leckage der anderen Pumpe
Gemäß
Der Hydraulikzylinder
In einer federzentrierten Grundstellung eines Ventilschiebers des Wegeventils
Bei einer ersten Möglichkeit zur Messung der Leckage ist der Ventilschieber des Wegeventils
Bei einer zweiten Möglichkeit zur Messung der Leckage ist das Wegeventil in einer seiner Schaltstellungen, womit der Hydraulikzylinder
- Q_leck
- = Leckölvolumenstrom
- V_th
- = Schluckvolumen Pumpe
- n
- = Ist-Drehzahl Pumpe (Messung über Frequenzumrichter)
- v
- = Geschwindigkeit Kolbenstange
- A
- = die
den Zylinderraum 72 begrenzende Fläche des Kolbens70 ,wenn Zylinderraum 72 mit Pumpe 2 verbunden ist oder dieden Ringraum 76 begrenzende Ringfläche des Kolbens70 ,wenn Ringraum 76 mit Pumpe 2 verbunden ist
- Q_leck
- = Leakage oil volume flow
- V_TH
- = Swallow volume pump
- n
- = Actual speed pump (measurement via frequency converter)
- v
- = Speed piston rod
- A
- = the
cylinder space 72 limiting surface of thepiston 70 ifcylinder space 72 withpump 2 connected or the theannulus 76 limiting annular surface of thepiston 70 ifannulus 76 withpump 2 connected is
Gemäß
Zum Messen der Leckage wird im Unterschied beispielsweise zur Ausführungsform in
Das Schluckvolumen V_th ist dabei abhängig vom Verstellwinkel der Schrägscheibe oder von der axialen Verschiebung des Außenrings. The displacement V_th is dependent on the adjustment angle of the swash plate or on the axial displacement of the outer ring.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, die Leckage mittels eines Volumenstrommessgeräts, das in einer Leckageleitung der Hydromaschine angeordnet ist, zu messen. Oder es kann die Leckage alternativ oder zusätzlich über eine Öltemperatur des Öls der Leckageleitung und/oder der Druckleitung und/oder der Tankleitung, die mit der Hydromaschine verbunden sind, gemessen werden. Des Weiteren kann zusätzlich oder alternativ ein Volumenstromsensor in der ausgangsseitigen Druckleitung der Hydromaschine vorgesehen sein und damit den volumetrischen Verdrängerwirkungsgrad zu ermitteln. Daraus kann dann die Leckage mittels Volumenstromsensor in der Druckleitung oder in der Leckageleitung unter Betrachtung der Verdrängerdrehzahl und des Verdrängerschluckvolumens berechnet werden. As an alternative or in addition to the previously described embodiments, it may be provided to measure the leakage by means of a volumetric flow meter which is arranged in a leakage line of the hydromachine. Or the leakage can be measured alternatively or additionally via an oil temperature of the oil of the leakage line and / or the pressure line and / or the tank line, which are connected to the hydraulic machine. Furthermore, additionally or alternatively, a volumetric flow sensor can be provided in the output-side pressure line of the hydraulic machine and thus determine the volumetric displacement efficiency. From this, the leakage can then be calculated by means of a volume flow sensor in the pressure line or in the leakage line, taking into account the displacement speed and the displacer displacement.
Offenbart ist eine hydraulische Anordnung mit einer Hydromaschine, der ausgangsseitig ein Sperrmittel zugeordnet ist, um die Hydromaschine ausgangsseitig abzusperren. In gesperrtem Zustand kann ein vorgegebener Druck eingeregelt werden, wobei aus einem Stellgrad einer Verstelleinrichtung für die Hydromaschine eine Leckage berechnet wird. Disclosed is a hydraulic arrangement with a hydraulic machine, the output side is associated with a blocking means to shut off the output side of the hydraulic machine. In the locked state, a predetermined pressure can be adjusted, wherein a leakage is calculated from a control factor of an adjusting device for the hydraulic machine.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- hydraulische Anordnung hydraulic arrangement
- 2 2
- Pumpe pump
- 4 4
- Verstelleinrichtung adjustment
- 6 6
- Druckregler pressure regulator
- 8 8th
- Druckleitung pressure line
- 10 10
- Drucksensor pressure sensor
- 12 12
- Ist-Druck Actual pressure
- 14 14
- Soll-Druck Target pressure
- 16 16
- Wegeventil way valve
- 18 18
- Arbeitsleitung working line
- 20 20
- Ventilfeder valve spring
- 22 22
- Aktor actuator
- 24 24
- Tank tank
- 26 26
- Saugleitung suction
- 27 27
- Leckageleitung leakage line
- 28 28
- Erfassungseinrichtung detector
- 30 30
- Steuerung control
- 32 32
- Datenspeicher data storage
- 33a 33a
- Ölstandsensor Oil level sensor
- 33b 33b
- Partikelsensor particle sensor
- 33c 33c
- Temperatursensor temperature sensor
- 34 34
- Rückschlagventil check valve
- 36 36
- Ventilfeder valve spring
- 38 38
- Hydrospeicher hydraulic accumulator
- 40 40
- Drucksensor pressure sensor
- 42 42
- Drucksensor pressure sensor
- 44 44
- Drucksensor pressure sensor
- 46 46
- Pumpe pump
- 48 48
- Rückschlagventil check valve
- 50 50
- Druckleitung pressure line
- 52 52
- Verstelleinrichtung adjustment
- 54 54
- Druckregler pressure regulator
- 56 56
- Drucksensor pressure sensor
- 58 58
- Erfassungseinrichtung detector
- 60 60
- Wegeventil way valve
- 62 62
- Hydraulikzylinder hydraulic cylinders
- 64 64
- Arbeitsleitung working line
- 66 66
- Arbeitsleitung working line
- 68 68
- Tankleitung tank line
- 70 70
- Kolben piston
- 72 72
- Zylinderraum cylinder space
- 74 74
- Kolbenstange piston rod
- 76 76
- Ringraum annulus
- 78 78
- Wegmesssystem displacement measuring system
- 80 80
- Pumpe pump
- 82 82
- Antrieb drive
- 83 83
- Leistungsversorgung power supply
- 84 84
- Schritt step
- 86 86
- Schritt step
- 88 88
- Schritt step
- E e
- Eingangsanschluss input port
- P P
- Druckanschluss pressure connection
- A A
- Ausgangsanschluss output port
- B B
- Ausgangsanschluss output port
- T T
- Tankanschluss tank connection
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015206403.4A DE102015206403A1 (en) | 2015-04-10 | 2015-04-10 | Hydraulic arrangement and method for leakage measurement for a hydraulic arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015206403.4A DE102015206403A1 (en) | 2015-04-10 | 2015-04-10 | Hydraulic arrangement and method for leakage measurement for a hydraulic arrangement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015206403A1 true DE102015206403A1 (en) | 2016-10-13 |
Family
ID=56986415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015206403.4A Pending DE102015206403A1 (en) | 2015-04-10 | 2015-04-10 | Hydraulic arrangement and method for leakage measurement for a hydraulic arrangement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015206403A1 (en) |
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-
2015
- 2015-04-10 DE DE102015206403.4A patent/DE102015206403A1/en active Pending
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