DE19517305C1 - Dynamic pulse testing device for fluid circuit component - Google Patents
Dynamic pulse testing device for fluid circuit componentInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dynamischen Impulsprüfung von mit einem Innendruck beaufschlagbaren Bauelementen in der Fluidtechnik gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for dynamic Impulse test of pressurizable internal pressure Components in fluid technology according to the characteristics in Preamble of claim 1.
In offenen oder geschlossenen Prüfkreisläufen werden zur Druckerzeugung und Medientrennung Druckübersetzer bzw. Druckuntersetzer installiert. Diese Druckübersetzer bzw. Druckuntersetzer werden von einem Servoventil antriebs seitig angesteuert. Druckübersetzer bzw. Druckunterset zer, Servoventil und Druckmeßumformer werden mit weiteren Regelkreiskomponenten im Druckregelkreis mit unterlager ter Wegregelung oder nur im Druckregelkreis betrieben.In open or closed test cycles, the Pressure generation and media separation Pressure coaster installed. These pressure translators or Pressure reducers are driven by a servo valve controlled on the side. Pressure intensifier or pressure mat zer, servo valve and pressure transmitter are combined with others Control loop components in the pressure control loop with subordinate ter position control or operated only in the pressure control loop.
Bei dieser Beschaltung eines Druckübersetzers bzw. eines Druckuntersetzers treten prinzipbedingt hohe Energiever luste auf. So muß insbesondere die eingespeiste elektri sche Leistung fast vollständig als Kühlleistung abgeführt werden. Diese Energieverluste entstehen hauptsächlich durch den Druckabfall am Servoventil, durch den Druckab fall im Rohrleitungssystem und durch den Druckabfall in folge der Entladung des Druckflüssigkeitsspeichers. Sie sind kaum zu reduzieren, solange das Hydrauliksystem als System mit aufgeprägtem Druck ausgeführt wird. Bezogen auf die in einen Prüfling eingebrachte technische Arbeit muß eine Energiemenge bereitgestellt werden, die um den Faktor 10 höher liegt.With this connection of a pressure translator or one Pressure reducers occur due to the principle of high energy consumption dissolve. So in particular the electrical feed power almost completely dissipated as cooling power will. These energy losses mainly arise by the pressure drop at the servo valve, by the pressure drop fall in the piping system and due to the pressure drop in follow the discharge of the hydraulic fluid reservoir. she can hardly be reduced as long as the hydraulic system as System with imprinted printing. Based on the technical work brought into a test object an amount of energy must be provided to the Factor is 10 higher.
Eine Energierückgewinnung bzw. -speicherung ist nicht möglich, wenn man von einer Energierückgewinnung aus dem Kühlwasser absieht, die aber nur mit großem apparativem Aufwand zu bewerkstelligen ist.Energy recovery or storage is not possible if you are from an energy recovery from the Cooling water, but only with large equipment Effort is to be accomplished.
Bei der Anordnung zum Umwälzen eines hydraulischen Prüfmediums zur Impulsprüfung von Hydraulikbauelementen gemäß der DE 42 41 199 C1 sind in einem geschlossenen Prüfkreislauf eines Prüfmediums beheizbare Anschlußleisten für die zu prüfenden Hydraulikbauelemente sowie eine Füllpumpe und ein Druckübersetzer integriert. In den Kreislauf ist eine Hochdruckkolbenpumpe eingekoppelt, die gewährleistet, daß ständig eine ausreichende Umwälzung des Prüfmediums stattfindet. Hierdurch ist eine exakte Temperaturregelung sowohl während des Prüfbetriebs als auch im Nichtprüfbetrieb möglich. Ferner sind an den Prüfkreislauf ein Steuer- und Regelkreis angeschlossen. Das Halten des Druckübersetzers im Arbeitsbereich wird über ein Zumeßventil und ein Ablaßventil während der Impulsprüfung geregelt.In the arrangement for circulating a hydraulic Test medium for pulse testing of hydraulic components according to DE 42 41 199 C1 are in a closed Test circuit of a test medium heatable Terminal strips for the hydraulic components to be tested as well as a filling pump and a pressure intensifier integrated. In the circuit is a high pressure piston pump coupled, which ensures that constantly a there is sufficient circulation of the test medium. This is an exact temperature control both during test operation as well as in non-test operation possible. Furthermore, a control and Control loop connected. Holding the pressure translator in the work area is a metering valve and a Drain valve regulated during the pulse test.
Bei dem transportierbaren hydrostatischen Prüfgerät der DE 33 38 733 A1 zum Abdrücken von Fluid enthaltenden Systemen wird Druckflüssigkeit unter Druck gesetzt und als Druckquelle zum Beaufschlagen eines mit Wasser gefüllten Systems mit einem gewünschten Prüfdruck verwendet. Das Prüfgerät besitzt ein pneumatisch gesteuertes Steuerventil für die Steuerung eines Wegeventils des Hydrauliksystems. Damit keine Schläuche benötigt werden, sind die Ventile des Hydrauliksystems auf einen Verbindungskörper montiert und durch Kanäle im Innern dieses Verbindungskörpers miteinander verbunden.With the portable hydrostatic tester the DE 33 38 733 A1 for pressing fluid-containing Hydraulic fluid is pressurized and systems as a pressure source to pressurize one with water filled system with a desired test pressure used. The test device has a pneumatic controlled control valve for controlling a Directional control valve of the hydraulic system. So that no hoses the valves of the hydraulic system are required mounted on a connecting body and through channels in the Connected to each other inside this connecting body.
Die US-PS 44 16 146 offenbart eine Anordnung zur Überprüfung von Proberohren im Hinblick auf ihren Druckwiderstand. Zu diesem Zweck ist ein hydraulischer Druckkreislauf mit einer Pumpe und zwei Speichern vorgesehen. Dieser überführt den Kreislaufdruck über ein vorgesteuertes Ventil zu einem mit Wasser gefüllten Proberohr. Der hydrostatische Druck des Wassers innerhalb des Proberohrs erzeugt ein erstes elektrisches Signal. Dieses erste Signal wird mit einem elektronisch erzeugten zweiten Signal eines Funktionsgebers verglichen. Das zweite Signal ist proportional zu dem gewünschten Druck innerhalb des Proberohrs. Das erste und zweite Signal werden durch einen Differentialverstärker verglichen, der ein drittes Signal erzeugt, das der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal proportional gestellt ist. Das dritte Signal wird über einen Signalstromkreis zu einem Ventil übertragen, welches die Beaufschlagung des Druckübertragers mit dem hydraulischen Fluid steuert, um während der Testzeit den hydrostatischen Druck präzise und steuerbar auf das Proberohr zu bringen.The US-PS 44 16 146 discloses an arrangement for Checking test tubes for their Pressure resistance. For this purpose is a hydraulic Pressure circuit with one pump and two stores intended. This transfers the circulatory pressure via pilot operated valve to a filled with water Test tube. The hydrostatic pressure of the water inside of the test tube generates a first electrical signal. This first signal is generated with an electronically second signal from a function generator compared. The second signal is proportional to the desired pressure inside the test tube. The first and second signal are compared by a differential amplifier that generates a third signal that is the difference between the first and the second signal proportional is. The third signal is through a signal circuit transferred to a valve which acts upon the controls the pressure transmitter with the hydraulic fluid, to accurately measure hydrostatic pressure during the test period and controllable to bring to the test tube.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein energetisch günstigeres System be reitzustellen, das insbesondere auch in Impulsprüfanlagen mit großen Impulsvolumina, hohen Impulsfrequenzen und so mit großen elektrischen Antriebsleistungen integriert werden kann und es gestattet, selbst größere Bauteile in kürzeren Prüfzeiten testen zu können.The invention is based on the prior art Based on the task, be an energetically cheaper system to sit down, especially in impulse testing systems with large pulse volumes, high pulse frequencies and such integrated with large electrical drive powers can be and allows even larger components in to be able to test shorter test times.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.According to the invention, this object is achieved in those listed in the characterizing part of claim 1 Characteristics.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung bilden Gegenstand der Ansprüche 2 bis 9. Further advantageous embodiments of the invention form the subject of claims 2 to 9.
Die Erfindung schafft zur Lösung dieser Aufgabe eine Im pulsprüfanlage mit primärer Verdrängersteuerung. Ihr Hauptcharakteristikum ist der Verzicht auf drosselnde Steuerelemente im Leistungskreis.The invention provides a solution to this problem pulse testing system with primary displacement control. your The main characteristic is the absence of throttling Controls in the power circuit.
Dazu ist gemäß Fig. 1 ein Druckübersetzer 1 wie in der konventionellen Schaltung mit dem Prüfling verbunden. Der Primärzylinder 2 des Druckübersetzers 1 mit dem darin be findlichen Kolben 28 wird aber nicht über ein Servoventil mit Druck aus dem Hydrauliksystem beaufschlagt, sondern von einer servogeregelten Verstellpumpe 3 (Kolbenpumpe) direkt mit Volumenstrom versorgt.1 by a pressure intensifier 1 is shown in FIG. As connected in the conventional circuit with the specimen. The primary cylinder 2 of the pressure booster 1 with the piston 28 be therein is not pressurized by a servo valve with pressure from the hydraulic system, but supplied directly by a servo-controlled variable displacement pump 3 (piston pump) with volume flow.
Es liegt damit ein System mit aufgeprägtem Volumenstrom vor, in dem sich der Druck allein nach der anliegenden Last - in diesem Falle dem Druck in der Sekundärkammer 12 des Druckübersetzers 1 - einstellt. Die Verluste bei der Energiewandlung zwischen der Antriebswelle der Verstell pumpe 3 und dem Prüfkreis 13 mit darin integriertem Prüf ling werden nur durch die Wandlungsverluste der Verstell pumpe 3 und des Primärzylinders 2 bestimmt. Drosselver luste entfallen vollständig.There is therefore a system with an impressed volume flow in which the pressure is established solely according to the applied load - in this case the pressure in the secondary chamber 12 of the pressure booster 1 . The losses in the energy conversion between the drive shaft of the adjusting pump 3 and the test circuit 13 with the test object integrated therein are only determined by the conversion losses of the adjusting pump 3 and the primary cylinder 2 . Throttle losses are completely eliminated.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit der Ener gierückgewinnung. Da die Last - hier der Druck im Prüf ling - den Charakter einer Feder besitzt, kann bei Ent spannen des Prüfdrucks der Leistungsfluß umgekehrt werden und die Verstellpumpe 3 wird funktional zum Motor, der den Elektromotor 4 antreibt. Dieser Rückfluß der Energie kann ins elektrische Netz zurückgespeist oder bei höher frequenten Bewegungen in eine mit der Pumpenwelle gekop pelte Schwungmasse 5 eingeleitet werden. Interne Versuche haben ergeben, daß hierdurch der Bedarf an Antriebslei stung und Kühlleistung auf ca. 25% im Vergleich zu ven tilgesteuerten Systemen reduziert werden kann.Another advantage is the possibility of energy recovery. Since the load - here the pressure in the test object - has the character of a spring, the power flow can be reversed when the test pressure is released and the variable displacement pump 3 becomes functionally the motor that drives the electric motor 4 . This return flow of energy can be fed back into the electrical network or, in the case of higher-frequency movements, can be introduced into a flywheel 5 coupled with the pump shaft. Internal tests have shown that this can reduce the need for drive power and cooling capacity to approximately 25% compared to valve-controlled systems.
Hilfselemente 6, 7, 8 in Form entsprechender Ventile sind erforderlich für die Druckbegrenzung, die Anhebung des Systemdrucks zur Vermeidung von Kavitation und zur An steuerung der Verstellpumpe 3. Eine Pumpe 9 (druckgeregelte Kolbenpumpe) mit Druckbegrenzung 21 und Speicher 14 versorgt die Hilfselemente 6, 7, 8 mit Drucköl.Auxiliary elements 6 , 7 , 8 in the form of corresponding valves are required for pressure limitation, raising the system pressure to avoid cavitation and for controlling the variable displacement pump 3 . A pump 9 (pressure-controlled piston pump) with pressure limitation 21 and reservoir 14 supplies the auxiliary elements 6 , 7 , 8 with pressure oil.
Bei der Impulsprüfung sind folgende Merkmale von besonde rer Bedeutung:The following characteristics are of particular importance in pulse testing Meaning:
- 1. Der Druckübersetzer 1 ist im Primärteil 2 als gleich flächiger Zylinder ausgeführt, der im geschlossenen Kreislauf 15 mit der Verstellpumpe 3 verbunden ist. 1. The pressure intensifier 1 is designed in the primary part 2 as an equally flat cylinder, which is connected to the variable displacement pump 3 in the closed circuit 15 .
- 2. Der Druck in den Leitungen des geschlossenen Kreis laufs 15 ist durch geeignete Hilfsventile oder Düsen gegenüber dem Behälterdruck angehoben. Hierdurch wird Kavitation bei schneller Umkehr der Bewegungsrichtung vermieden.2. The pressure in the lines of the closed circuit 15 is raised relative to the container pressure by means of suitable auxiliary valves or nozzles. This avoids cavitation when the direction of movement is reversed quickly.
Eine weitere Ausführungsform, die die Impulsprüfanlage einfacher gestaltet, wird darin erblickt, wenn der Druck übersetzer 1 eine zusätzliche Druckkammer 10 besitzt, die mit einem Speicher 11 verbunden ist. Die aus dem Druck und der Wirkfläche resultierende Kraft wirkt der Druck kraft im Prüfkreis 13 entgegen und ermöglicht so die Ver ringerung der Kolbenflächen im Primärteil 2. Hierdurch können wiederum kleinere Komponenten im geschlossenen Kreislauf 15 eingesetzt werden.A further embodiment, which makes the pulse test system simpler, is seen when the pressure booster 1 has an additional pressure chamber 10 , which is connected to a memory 11 . The force resulting from the pressure and the effective surface counteracts the pressure force in the test circuit 13 and thus enables the piston surfaces in the primary part 2 to be reduced. As a result, smaller components can in turn be used in the closed circuit 15 .
Mit der Pumpenwelle wird ein Schwungrad 5 gekoppelt, das die bei der Entspannung des Prüfdrucks freiwerdende Ener gie als kinetische Energie aufnimmt und beim nächsten Druckaufbau an das System zurückgibt.A flywheel 5 is coupled to the pump shaft, which absorbs the energy released when the test pressure is released as kinetic energy and returns it to the system at the next pressure build-up.
Des weiteren ist der Fig. 1 zu entnehmen, daß mit 16 ein an den Prüfkreis 13 angeschlossener Druckmeßumformer, mit 17 ein dem Kolben 28 zugeordnetes Wegmeßsystem, mit 18 ein mit dem Hilfselement 8 gekoppelter P-I-Regler, mit 19 ein Kühler und mit 20 ein Vorratsbehälter bezeichnet sind. Die Hilfselemente 6, 7, 8 sind als Druckbegren zungsventile 6, als verstellbares Druckausgleichsventil 7 und als Servoventil 8 ausgebildet. In die Leitung 22 zwi schen der Pumpe 9 und dem Hilfselement 8 ist ein Rück schlagventil 23 eingegliedert. Mit 24 sind die Leckölver luste in der Verstellpumpe 3 schematisch angedeutet.Furthermore, refer to FIG. 1, that with 16 a connected to the test circuit 13 pressure transducer, 17 a piston 28 associated with travel measuring system, with 18 a coupled to the auxiliary element 8 PI controller, 19 a cooler, and 20 a Storage containers are designated. The auxiliary elements 6 , 7 , 8 are designed as pressure limiting valves 6 , as an adjustable pressure compensation valve 7 and as a servo valve 8 . In the line 22's between the pump 9 and the auxiliary element 8 , a check valve 23 is incorporated. At 24 , the leakage losses in the variable displacement pump 3 are indicated schematically.
Über eine Leitung 25 wird dem P-I-Regler 18 vom Wegmeß system 17 der Istwert "Weg" zugeleitet. Die Leitung 26 führt den im Prüfkreis 13 herrschenden Istwert "Druck" heran. Über die Leitung 27 steht der Sollwert "Druck" oder "Weg" an.Via a line 25 , the PI controller 18 is supplied with the actual value "path" from the path measuring system 17 . The line 26 leads to the actual value "pressure" prevailing in the test circuit 13 . The setpoint "pressure" or "travel" is available via line 27 .
Alternativ zu dem Hilfselement 7 können gemäß Fig. 2 auch mit dem Kreislauf 15 gekoppelte einstellbare Blenden 29 eingesetzt werden.As an alternative to the auxiliary element 7 , adjustable diaphragms 29 coupled to the circuit 15 can also be used as shown in FIG. 2.
Claims (9)
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