DE102017126341A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Verschleißzustands in einer Hydrostatpumpe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Bestimmung eines momentanen Verschleißes (w) einer Hydrostatpumpe (11), insbesondere einer Radialkolbenpumpe, mit einem Antrieb mit variabler Drehzahl (12), wobei die Pumpe (11) mit einem Fluidkanal (31, 32) verbunden ist, in dem die Pumpe (11) ein Fluid pumpt und dabei einen momentanen Ist-Volumenstrom im Fluidkanal (31, 32) erzeugt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein momentaner Volumenstrom (Q) bestimmt wird, und zwar durch das Messen des Volumenstroms im Fluidkanal (31, 32) an einem vorgegebenen Antriebsvektor, dass ein berechneter Volumenstrom (Q) bestimmt wird, und zwar durch ein erstes Rechenverfahren am vorgegebenen Antriebsvektor, und dass der momentane Verschleiß (w) der Pumpe (11) bestimmt wird, und zwar durch ein zweites Rechenverfahren, welches den momentanen Volumenstrom (Q) zum berechneten Volumenstrom (Q) in Beziehung setzt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Hydrostatpumpen, insbesondere Radialkolbenpumpen, die einen Volumenstrom von einem Fluid erzeugen. In vielen Ausführungsformen ist besagtes Fluid eine Hydraulikflüssigkeit.
• Hydrostatpumpen sind im Stand der Technik bekannt. Solche Pumpen umfassen bewegliche Teile, die sich während ihres regulären Betriebs entlang der Oberflächen anderer Teile der Pumpe selbsttätig bewegen oder bewegt werden. Die Reibung, die im Verlauf dieser Bewegungen entsteht, führt mindestens langfristig zu einer Abnutzung der Pumpe. Diese Abnutzung erhöht die Leckrate der Pumpe. Dies bewirkt eine Verringerung der Pumpleistung, d. h. eine Verringerung ihres Volumenstroms und damit der Geschwindigkeit der mittels der Hydraulikflüssigkeit angetriebenen Arbeitsgeräte, z. B. von Hydraulikzylindern, die von der Hydrostatpumpe angetrieben werden.
• Hydrostatpumpen nach dem Stand der Technik haben den Nachteil, dass ihr jeweiliger Abnutzungszustand nicht in jeder Phase ihrer Standzeit bekannt ist. Daher ist die momentane Ist-Leistung der Pumpe nicht bekannt oder zumindest nicht genau bekannt. Dies führt beispielsweise zu einer unbekannten Leistung des Gesamtsystems, was insbesondere bei hochpräzisen Hydrauliksystemen zu einer unerkannten Fehlfunktion der von dieser Pumpe angetriebenen Anlage führen kann. Folglich wäre es für einen Betreiber eines hydraulischen Systems vorteilhaft, die Antriebspumpe in einem wohldefinierten Modus zu betreiben, d. h. ihre momentane Leistung zu kennen und ein Maß für ihren momentanen Abnutzungszustand zu haben. Dieser Modus sollte auf die Systemgrößen bezogen sein, d. h. (beispielsweise) auf eine vorgegebene Drehzahl, einen vorgegebenen Druck, eine vorgegebene Viskosität des Fluids usw. Weiterhin wäre es für den Betreiber vorteilhaft, die momentane Verschleißsituation der Pumpe zu kennen, da dann - basierend auf einem quantitativen Wert für die momentane Verschleißsituation der Pumpe - eine verschleißoptimierte Wartung eingeleitet werden könnte.
• Daher ist es Aufgabe dieser Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch I und eine Vorrichtung nach Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines momentanen Verschleißes einer Hydrostatpumpe, insbesondere einer Radialkolbenpumpe, mit einem Antrieb mit variabler Drehzahl, wobei die Pumpe mit einem Fluidkanal verbunden ist, in dem ein Fluid durch die Pumpe gepumpt und somit ein momentaner Ist-Volumenstrom im Fluidkanal erzeugt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mittels Messung des Volumenstroms im Fluidkanal bei einem vorgegebenen Antriebsvektor ein momentaner Ist-Volumenstrom ermittelt wird, dass mittels eines ersten Rechenverfahrens ein berechneter Volumenstrom bei dem vorgegebenen Antriebsvektor ermittelt wird und dass der momentane Verschleiß der Pumpe mittels eines zweiten Rechenverfahrens ermittelt wird, welches den momentanen Ist-Volumenstrom mit dem berechneten Volumenstrom vergleicht.
• Unter Verwendung dieses Verfahrens muss ein Ist-Volumenstrom der Hydrostatpumpe gemessen werden. Dies geschieht in dem Fluidkanal, mit dem die Pumpe verbunden ist. Obwohl bekannt ist, dass eine Abnutzung einer Pumpe zu einem reduzierten Ist-Volumenstrom führt, ist es mit Verfahren nach dem Stand der Technik nicht möglich, von einem gemessenen Volumenstrom auf den momentanen Verschleißzustand der entsprechenden Pumpe zu schließen. Der Grund ist, dass der tatsächliche Volumenstrom - der messbar ist - von vielen Systemvariablen abhängt, z. B. von der Viskosität und/oder der Temperatur und/oder dem Druck der Hydraulikflüssigkeit. Außerdem hängen zumindest einige dieser Systemvariablen von anderen Systemvariablen ab, manchmal in einer komplexen Weise. Ein Beispiel könnte die Abhängigkeit der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit von deren Temperatur sein, und diese Abhängigkeit kann wiederum von der Art der verwendeten Flüssigkeit abhängig und für jede Art von Pumpe unterschiedlich sein, beispielsweise je nach maximaler Leistung einer Pumpe. Als ein weiteres Beispiel könnte es auch eine dynamische Abhängigkeit zwischen Systemvariablen geben, z. B. lässt sich die Abhängigkeit zwischen der Drehzahl der Pumpe und dem Druck der Flüssigkeit in einer Übergangssituation am besten durch eine Differentialgleichung beschreiben.
• Die Systemvariablen, die den Volumenstrom einer Pumpe beeinflussen, können durch einen Antriebsvektor der Dimension D dargestellt werden. Jede Dimension des Antriebsvektors hat einen relevanten Bereich, d. h. einen minimalen und einen maximalen Wert, die entweder die Bereiche physikalisch zulässiger Werte sind - möglicherweise begrenzt durch technische Beschränkungen - oder anderweitig begrenzt sind. Zum Beispiel könnte der Bereich des Drucks p eines Fluids in einem bestimmten Pumpentyp wie folgt aussehen: Bereich (p) = (p_min, p_max) = (1 mPa, 30 mPa (10 bar, 300 bar)).
• Basierend auf der Kenntnis des Verhaltens einer bestimmten Pumpe - oder einer Klasse von Pumpen - kann abhängig von den Werten des Antriebsvektors ein mathematisches Modell dieser Pumpe erstellt werden. Dieses Modell dient als Grundlage für das erste Rechenverfahren. Im Prinzip lässt sich der Volumenstrom der Pumpe durch eine Funktion berechnen, die alle relevanten Werte von jeder Abmessung des Antriebsvektors berücksichtigt.
• Eine einfache beispielhafte Umsetzung des ersten Rechenverfahrens kann - zum Zwecke eines vereinfachten Beispiels - nur einen Antriebsvektor betrachten, der aus einer Drehzahl n und einem Druck p besteht. Ein solches erstes Rechenverfahren könnte beispielsweise einen folgenden Volumenstrom berechnen: $${\text{Q}}_{\text{comp}}\left(\text{n}\text{, p}\right)-{\text{Q}}_{\text{comp}}\left(\text{1500}\text{, 20}\right)=\text{28}\text{,5 l/Min}\text{.}$$

  

  für einen vorbestimmten Antriebsvektor, der eine Drehzahl von n = 1.500 U/Min. und einen Druck von p = 2 mPa (20 bar) aufweist. Ein anderer beispielhafter vorbestimmter Antriebsvektor kann eine Drehzahl von n = 1.500 U/Min. und einen Druck von p = 28 mPa (280 bar) aufweisen, was einen berechneten Wert für den Volumenstrom von Qcomp (1500, 280) = 26,55 1/Min. ergibt.
• Erfindungsgemäß wird der Verschleiß mittels eines zweiten Rechenverfahrens bestimmt, das den gemessenen Ist-Volumenstrom der Hydrostatpumpe grundsätzlich mit dem unter Verwendung des ersten Rechenverfahrens berechneten Volumenstrom in Beziehung setzt. Dieses Verhältnis ist der quantitative Verschleißwert dieser Pumpe zum Messzeitpunkt.
• In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung bestimmt das zweite Rechenverfahren ein Verhältnis, das ein Quotient des tatsächlichen Volumenstroms bei einem vorgegebenen Antriebsvektor zu einem berechneten Volumenstrom bei dem vorgegebenen Antriebsvektor ist.
• Unter Verwendung der obigen Werte des Antriebsvektors als Beispiel kann der tatsächlich gemessene Volumenstrom Q_act für einen vorbestimmten Antriebsvektor, der eine Drehzahl von 1.500 U/Min. und einen Druck von 28 mPa (280 bar) aufweist, Q_act (1500, 280) = 24,92 1/Min. betragen. Dies würde zum folgenden quantitativen Wert für den momentanen Verschleiß führen: $$\text{w}={\text{Q}}_{\text{act}}\left(\text{1500}\text{, 280}\right){\text{/Q}}_{\text{comp}}\left(\text{1500}\text{, 280}\right)=\text{24}\text{,92 l/Min}\text{. 26}\text{,55 l/Min}\text{.}=\text{93}\text{.86\%}$$

  
• In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung bestimmt das zweite Rechenverfahren ein Verhältnis, das ein Durchschnittswert, insbesondere ein gewichteter Durchschnittswert, eines Satzes von Quotienten ist, in dem jeder Quotient der Quotient des tatsächlichen Volumenstroms bei einem vorgegebenen Antriebsvektor zu einem berechneten Volumenstrom bei dem vorgegebenen Antriebsvektor ist.
• Unter nochmaliger Verwendung der obigen Werte des Antriebsvektors als Beispiel kann der tatsächlich gemessene Volumenstrom für einen vorgegebenen Antriebsvektor, der eine Drehzahl von 1.500 U/Min. und einen Druck von 2 mPa (20 bar) aufweist, Q_act (1500, 20) = 27,2 1/Min. betragen. Für p = 28 mPa (280 bar): Q_act (1500, 280) = 24,92 1/Min. (gleicher Wert wie oben). Dies würde zu folgenden quantitativen Werten für den momentanen Verschleiß führen: $$\text{w}\left(\text{1500}\text{, 280}\right)={\text{Q}}_{\text{act}}\left(\text{1500}\text{, 280}\right){\text{/Q}}_{\text{comp}}\left(\text{1500}\text{, 280}\right)=\text{24}\text{,92 l/Min}\text{. 26}\text{,55 l/Min}\text{.}=\text{93}\text{.86\%}$$

  

  $$\text{w}\left(\text{1500}\text{, 20}\right)={\text{Q}}_{\text{act}}\left(\text{1500}\text{, 20}\right){\text{/Q}}_{\text{comp}}\left(\text{1500}\text{, 20}\right)=\text{27}\text{,2 l/Min}\text{. 28}\text{,5 l/Min}\text{.}=\text{95}\text{.44\%}$$

  
• Demgemäß würde der momentane Durchschnittsverschleiß w = 94,65 % betragen.
• Als eine Alternative könnten die Werte von w gewichtet werden. Beispielsweise könnten Werte von w bei niedrigeren Drücken geringer und die Werte bei höheren Drücken könnten stärker gewichtet werden. Ein Grund für diese stärkere Hervorhebung des Verschleißes bei höheren Drücken könnte darin bestehen, dass das System häufiger mit höheren Drücken betrieben wird. Nehmen wir als quantitatives Beispiel eine Gewichtung von 20 % für den Verschleiß bei 2 mPa (20 bar) und 80 % für den Verschleiß bei 28 mPa (280 bar). Dann wäre unter Verwendung der gleichen Werte wie oben der gewichtete momentane Durchschnittsverschleiß w = 95,12 %.
• In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst der Antriebsvektor eine Drehzahl des Antriebs.
• Ein Vorteil der Berücksichtigung der Drehzahl besteht darin, dass für einen Bediener sofort klar ist, dass - bei Pumpen, die mit variabler Drehzahl angetrieben werden - die Leistung des Hydrauliksystems stark mit der momentanen Drehzahl des Antriebs korreliert. Betreiber von Hydrauliksystemen sind es gewohnt, mit Tabellen auf Basis der Drehzahl des Antriebs zu arbeiten, um die Leistung des Antriebs zu beurteilen. Überdies kann dieser Wert leicht gemessen werden.
• In einer Ausführungsform umfasst der Antriebsvektor gemäß der Erfindung einen ersten Druck des Fluids.
• In der Regel ist der Leckagestrom einer Pumpe bei höheren Drücken höher. Daher ist es vorteilhaft, einen ersten Druck des Fluids in die Bestimmung des Volumenstroms mit einzubeziehen.
• In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst der Antriebsvektor einen zweiten Druck des Fluids.
• Der zweite Druck kann mit dem Druck an der zweiten Drucköffnung der Pumpe in Beziehung stehen. Beispielsweise kann der erste Druck mit einem ersten Druckanschluss der Pumpe in Beziehung stehen, der einen hohen Arbeitsdruck für die Bewegung des Pumpenzylinders erreicht. Der zweite Druck wirkt sich auf den zweiten Anschluss der Pumpe aus und erzeugt einen niedrigen Vorspannungsdruck. Die Differenz des ersten zum zweiten Druck beeinflusst den Leckagestrom der Pumpe.
• In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst der Antriebsvektor eine Viskosität des Fluids.
• Die Viskosität des Fluids beeinflusst auch dessen Volumenstrom. Es ist daher wichtig, die Viskosität im Antriebsvektor zu berücksichtigen. Oft hat die Viskosität für eine Sorte einer Hydraulikflüssigkeit einen typischen Wert. Dies muss in Fällen berücksichtigt werden, in denen das Fluid gegen eine andere Sorte Hydraulikflüssigkeit ausgetauscht wird.
• Ferner kann die Viskosität des Fluids von dessen Temperatur abhängen. Verschiedene Arten von Fluiden sind in der Regel in unterschiedlicher Form von deren Temperaturen abhängig.
• In einer erfmdungsgemäßen Ausführungsform enthält der Antriebsvektor eine Temperatur des Fluids.
• Die Temperatur des Fluids beeinflusst insbesondere die Viskosität dieses Fluids, je nach dessen Sorte oder Klasse. Ferner kann sie das Gesamtverhalten des Volumenstroms beeinflussen, da sich die Hydraulikflüssigkeit in den meisten beweglichen Teilen des Hydrauliksystems befmdet.
• Für andere Ausführungsformen eines Verfahrens gemäß dieser Erfindung können weitere Werte im Antriebsvektor enthalten sein. Beispiele könnten die Hydraulikflüssigkeitssorte, die maximale Leistung des Pumpensystems oder das Fördervolumen der Pumpe sein.
• In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das erste Rechenverfahren eine lineare Funktion oder eine Polynomfunktion der Werte des Antriebsvektors.
• Um die Beispiele einfach und intuitiv zu halten, wird im Folgenden nur auf die Abhängigkeit eines Wertes eingegangen. In der Realität hängt der Volumenstrom vom vollständigen Antriebsvektor der Dimension D ab.
• Ein Beispiel zum Aufbau eines Berechnungsmodells einer Pumpe oder einer Klasse von Pumpen könnte darin bestehen, den Volumenstrom einer neu hergestellten Pumpe in Abhängigkeit vom ersten Druck der Hydraulikflüssigkeit zu messen. Zur Auswahl steht ein Bereich von p_min = 2,5 mPa (25 bar) bis p_max = 27,5 mPa (275 bar), gemessen entweder an äquidistanten Messpunkten, z. B. mit einem Abstand von 2,5 mPa (25 bar), oder an einer vorgegebenen Auswahl von Messpunkten. Anschließend wird eine lineare Kurve durch diese Messpunkte aufgebaut, z. B. nach dem MSE-Verfahren (mittlere quadratische Abweichung). Alternativ kann eine Polynomfunktion durch diese Messpunkte aufgebaut werden.
• Um alle Abmessungen des gesamten Antriebsvektors zu erfassen, können die Messungen mit allen Werten oder einer vorgegebenen Auswahl von Abtastwerten des kompletten Antriebsvektors der Dimension D erfolgen. Bei manchen Pumpen kann es ausreichend sein, nur eine Teilmenge der Dimensionen und/oder der Werte des Antriebsvektors zu berücksichtigen.
• Für die Berechnung des berechneten Volumenstroms mittels eines ersten Rechenverfahrens wird am vorgegebenen Antriebsvektor die lineare oder die Polynomfunktion der Werte des Antriebsvektors auf den vorgegebenen Antriebsvektor angewendet.
• In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung umfasst das erste Rechenverfahren eine n-dimensionale Matrix von Abtastpunkten.
• In dieser Ausführungsform werden nur die Abtastpunkte der Messungen in der n-dimensionalen Matrix gespeichert. Zur Berechnung des berechneten Volumenstroms am vorgegebenen Antriebsvektor werden zuerst die nächsten Nachbarn des vorgegebenen Antriebsvektors in der n-dimensionalen Matrix bestimmt. Danach wird eine Interpolation, z. B. eine lineare Interpolation, durchgeführt, um den berechneten Volumenstrom am vorgegebenen Antriebsvektor zu bestimmen.
• In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Matrix von Abtastpunkten durch eine oder mehrere, insbesondere gewichtete, Messungen bestimmt.
• Die Messungen, die in einer n-dimensionalen Matrix gespeichert werden, können durch Messen mehrerer Pumpen einer Klasse durchgeführt werden. In einer weiteren Ausführungsform können die Messwerte gewichtet werden. Dies ist vorteilhaft, um z. B. statistische Ausreißer zu bewältigen.
• In weiteren Ausführungsformen kann auch das dynamische Verhalten der Pumpe berücksichtigt werden. Beispielsweise könnte die dynamische Korrelation zwischen der Drehzahl der Pumpe und dem resultierenden Volumenstrom für ein System mit definierten Fluidkanälen berücksichtigt werden.
• In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Matrix von Abtastpunkten und/oder die lineare Funktion und/oder die Polynomfunktion der Werte des Antriebsvektors lokal und/oder zentral gespeichert.
• Bei dieser Ausführungsform werden die Parameter oder Funktionen, die das erste Rechenverfahren unterstützen - d. h. Abtastpunkte der Messungen und/oder Rechenfunktionen - auf einem nichtflüchtigen Speicher, z. B. einem Flash-Laufwerk oder einer Magnetplatte gespeichert, die Teil der elektronischen Steuereinheit (ECU) dieser Pumpe ist. Dies ist besonders vorteilhaft bei eigenständigen Pumpen und/oder Pumpen ohne oder mit eingeschränkter Kommunikationsverbindung zu anderen Vorrichtungen.
• Des weiteren besteht die Möglichkeit, die Abtastpunkte der Messungen - allein oder zusätzlich - zentral zu speichern, z. B. auf einem zentralen Server oder in einer Computer-Cloud. Dies ist vorteilhaft, wenn aus dem aktuellen Verschleißzustand der Pumpe Warnungen, Auswertungen jeglicher Art und/oder Wartungsstrategien abgeleitet werden sollen. Ferner könnte dies eine Grundlage sein, um die gesamte Standzeit jeder Pumpe zu erfassen, und es gibt auch die Möglichkeit, Pumpen, insbesondere Pumpen mit einer über- oder unterdurchschnittlichen Verschleißrate, zu vergleichen.
• In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung wird der Verschleiß als Prognose für den Verschleiß der Hydrostatpumpe verwendet.
• Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn sowohl die gesamte Standzeit einer Pumpe als auch viele Daten der Verschleißraten einer Klasse von Pumpen zur Verfügung stehen. Typischerweise umfasst dies nicht nur einige Momentanwerte, sondern kann vielmehr auch eine „Verschleißhistorie“ einer oder mehrerer Pumpen umfassen. Basierend auf diesen Daten lässt sich der Verschleiß dieser Hydrostatpumpe prognostizieren, z. B. unter Verwendung eines Markov-Verfahrens wie Markov-Ketten.
• Diese Erfindung kann als Gerät für Hydrostatpumpen eingesetzt werden, insbesondere für Radialkolbenpumpen mit variablem Drehzahlantrieb und einer elektronischen Steuereinheit (ECU), die in der Lage ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
• Die ECU kann einen oder mehrere Prozessoren und Speicher umfassen, insbesondere bestimmte Arten von Speicher, z. B. flüchtige und nichtflüchtige Speicherkomponenten. Einige Ausführungsformen können Mittel zur Datenverbindung umfassen, z. B. ein LAN-Kabel, eine serielle Verbindung und/oder eine drahtlose Verbindung.
• Weitere Aufgaben der Erfindung werden im folgenden Teil der Beschreibung dargelegt.
• Die Figuren zeigen:
• 1: Ein Beispiel für die Leistungskurven einer Radialkolbenpumpe;
• 2: Ein Beispiel für Variationen von Volumenströmen, abhängig von Viskosität und Temperatur;
• 3: Teile eines vereinfachten Hydrauliksystems, das eine Pumpe und einen Zylinder umfasst;
• 4: Ein Beispiel für Variationen von Volumenströmen, gemessen für ausgewählte Drehzahlen.
• 1 zeigt ein Beispiel der Leistungskurven einer beliebigen Radialkolbenpumpe, wie sie typischerweise auf Datenblättern von Hydraulikpumpen abgebildet wird. Eine Kurve mit der Bezeichnung „p“ zeigt die Beziehung zwischen der Leistung P, die vom elektrischen Motor der Pumpe verbraucht wird (rechte y-Achse) und dem Druck p, der durch die Pumpe geliefert wird. Eine weitere Kurve mit der Bezeichnung „Q“ zeigt die Beziehung zwischen dem Volumenstrom Q (linke y-Achse) und dem Druck p. Es ist deutlich erkennbar, dass der Volumenstrom Q bei höheren Drücken p - zumindest geringfügig - abnimmt. Ursache dafür ist hauptsächlich eine höhere Leckageströmung bei höheren Drücken. Die Leckage - und somit die Steilheit dieser Kurve „Q“ - kann für Pumpen mit Hochleistungsdichtungen und/oder Zylindern geringer ausfallen. Bei abgenutzten Pumpen nehmen beide Werte dieser Kurve ab, und die Steilheit dieser Kurve nimmt zu.
• 2 bildet ein weiteres Beispiel der Leistungskurven der Pumpe aus 1 ab, zeigt jedoch anhand eines beliebigen Beispielfluids Beispiele der Abhängigkeit des Kurvenverlaufs „Q“ von der Viskosität und Temperatur. In dieser 2 ist deutlich zu erkennen, dass die Werte dieser (hellgrauen) Kurve abnehmen und die Steilheit dieser Kurve bei niedrigerer Viskosität v und/oder höherer Temperatur T des Fluids zunimmt. Auch nehmen die Werte dieser Kurve bei höherer Viskosität und/oder niedrigerer Temperatur T des Fluids zu, und die Steilheit dieser Kurve nimmt ab.
• 3 zeigt einige Teile eines vereinfachten Hydrauliksystems, das eine Pumpenvorrichtung 10, einen Zylinder 20 und Fluidkanäle 31, 32 umfasst. (Weitere notwendige Komponenten eines Hydrauliksystems, die für diese Erfindung von geringerer Relevanz sind, werden nicht gezeigt.) Die Pumpenvorrichtung 10 umfasst eine Pumpe 11, die von einem Elektromotor 10 mit variabler Drehzahl über eine Welle 14 angetrieben wird, die im Betrieb eine Drehzahl n aufweist. Die Pumpe 11 ist über Fluidkanäle 31, 32 mit einem Differenzialzylinder 20 verbunden. Der Differenzialzylinder 20 umfasst einen Kolben 23, eine Kolbenstange 24 und zwei Kammern 21, 22. Die Pumpe 11 pumpt die Hydraulikflüssigkeit über die Kanäle 31, 32 zum Zylinder 20. Der obere Kanal 31 des Zylinders 20 ist mit einer ersten Druckkammer 21 verbunden, und der untere Kanal 32 ist mit einer zweiten Druckkammer oder ringförmigen Kammer 22 verbunden. Durch Pumpen der Hydraulikflüssigkeit in die erste Druckkammer 21 oder die zweite Druckkammer 22 werden der Kolben 23 und die Kolbenstange 24 nach unten bzw. nach oben bewegt, wie durch den Pfeil 26 mit gestrichelter Linie gezeigt. Die Kolbenstange 24 wird mit Geschwindigkeit oder Drehzahl s bewegt. Es gibt mehrere Verfahren, um den tatsächlichen Volumenstrom Q_act zu messen: Er kann durch einen Durchflussmesser in mindestens einem der Kanäle 31 oder 32 gemessen werden. Oder die Geschwindigkeit s der Kolbenstange 24 kann gemessen und mit einem Faktor multipliziert werden, der je nach Bewegungsrichtung die Kolbenflächen der ersten Druckkammer 21 oder der zweiten Druckkammer 22 ausdrückt.
• 4 stellt ein Beispiel von Variationen von Volumenströmen dar, die für ausgewählte Drehzahlen gemessen werden. Das Diagramm zeigt mehrere Abtastpunkte von Messungen der Volumenströme, hier: der Leckageströme. Die Messungen werden für mehrere Drücke durchgeführt, d. h. sie umfassen äquidistante Werte von Drücken mit p = ((2,5, 5, 7,5...27,5) [mPa] (25, 50, 75... 275) [bar]). Die Messungen werden auch für mehrere Drehzahlen n durchgeführt, z. B. für n = (300, 500, 1000, 1500...) [U/Min.]. In diesem Beispiel wird nach dem MSE-Verfahren (mittlere quadratische Abweichung) eine lineare Kurve durch diese Messpunkte aufgebaut.
• Bezugszeichenliste

1

Elektro-Hydrostat-Antrieb

10

Elektromotor

11

Pumpvorrichtung

12

Elektromotor

14

Welle

20

Zylinder

21

erste Druckkammer

22

zweite Druckkammer

23

Kolben

24

Kolbenstange

26

Pfeil mit gestrichelter Linie

31, 32

Kanal

n

Drehzahl

p

Druck

Q

Volumenstrom

Q_act

momentaner Ist-Volumenstrom

Q_comp

berechneter Volumenstrom

s

Geschwindigkeit der Kolbenstange

T

Fluidtemperatur

v

Viskosität des Fluids

w

momentaner Verschleiß

Claims (14)

1. Verfahren zur Bestimmung eines momentanen Verschleißes (w) einer Hydrostatpumpe (11), insbesondere einer Radialkolbenpumpe, mit einem Antrieb mit variabler Drehzahl (12), wobei die Pumpe (11) mit einem Fluidkanal (31, 32) verbunden ist, in dem von der Pumpe (11) ein Fluid gepumpt wird, wobei die Pumpe (11) einen momentanen Ist-Volumenstrom im Fluidkanal (31, 32) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass durch Messen des Volumenstroms im Fluidkanal (31, 32) bei einem vorgegebenen Antriebsvektor ein momentaner Ist-Volumenstrom (Q_act) ermittelt wird, mittels eines ersten Rechenverfahrens ein berechneter Volumenstrom (Q_comp) am vorgegebenen Antriebsvektor ermittelt wird und der momentane Verschleiß (w) der Pumpe (11) mittels eines zweiten Rechenverfahrens ermittelt wird, das den momentanen Ist-Volumenstrom (Q_act) mit dem berechneten Volumenstrom (Q_comp) in Beziehung setzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rechenverfahren ein Verhältnis ermittelt, und zwar einen Quotient aus dem momentanen Volumenstrom (Q_act) an einem vorgegebenen Antriebsvektor zu einem berechneten Volumenstrom (Q_comp) am vorgegebenen Antriebsvektor.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rechenverfahren ein Verhältnis ermittelt, und zwar einen Mittelwert, insbesondere einen gewichteten Mittelwert, aus einem Satz von Quotienten, wobei jeder der Quotienten der Quotient aus dem momentanen Volumenstrom (Q_act) an einem vorgegebenen Antriebsvektor zu einem berechneten Volumenstrom (Q_comp) am vorgegebenen Antriebsvektor ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsvektor Folgendes umfasst: eine Drehzahl des Antriebs (12).
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsvektor Folgendes umfasst: einen ersten Druck des Fluids.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsvektor ferner Folgendes umfasst: einen zweiten Druck des Fluids.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsvektor Folgendes umfasst: eine Viskosität des Fluids.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsvektor Folgendes umfasst: eine Temperatur des Fluids.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rechenverfahren eine lineare Funktion oder eine Polynomfunktion der Werte des Antriebsvektors umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rechenverfahren eine n-dimensionale Matrix von Abtastpunkten umfasst.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix von Abtastpunkten durch eine oder mehrere, insbesondere gewichtete, Messungen bestimmt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix von Abtastpunkten lokal und/oder zentral gespeichert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Verschleißes für eine Verschleißprognose der Hydrostatpumpe (11) verwendet wird.
14. Elektrohydrostatische Pumpenvorrichtung (1), umfassend eine Pumpe (11), insbesondere eine Radialkolbenpumpe, einen Antrieb mit variabler Drehzahl (12) und eine elektronische Steuereinheit (ECU), die in der Lage ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.

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