DE19730237A1 - Schaltungsanordnung zur dynamischen Impulsprüfung fluidischer Bauelemente unter Ausnutzung kapazitiver Energien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur dynamischen Impulsprüfung fluidischer Bauelemente unter Ausnutzung kapazitiver Energien, insbesondere der der Prüflinge und der des Prüffluids, wobei der Sekundärteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung einem hy­ draulischen Pendel entspricht, in dem die hydraulische Kapazität beim Entspannen der beidsei­ tig des hydraulischen Pendels angeordneten Prüflinge sowie des Prüffluids und daraus resultie­ rend ein hydraulischer Strom der einen Seite des hydraulischen Pendels durch Verschieben eines Verdrängerkörpers auf die andere Seite dieses hydraulischen Pendels geleitet wird, um den Prüfdruck in den Prüflingen auf dieser anderen Seite des hydraulischen Pendels helfen auf­ zubauen und umgekehrt, wobei lediglich durch die Primärseite der Schaltungsanordnung die durch Reibverluste im hydraulischen Pendel nicht mehr zur Verfügung stehende Energie aus­ geglichen werden muß und wobei die Prüflinge, die sich auf der Seite des hydraulischen Pen­ dels befinden, welche augenblicklich nicht mit Prüfdruck beaufschlagt werden, mit temperier­ tem und gefiltertem Fluid aus einem Sekundärkreislauf gespült werden.

Immer leistungsfähigere hydraulische Geräte im mobilen und stationären Bereich erfordern zu­ nehmende Betriebsdrücke an hydraulischen Bauelementen. Diese sind hauptsächlich aus Grün­ den der Betriebssicherheit aber auch aus Qualitätssicherungsgründen zu prüfen. Aus diesem Grund wurden eine Reihe von Prüfständen zur dynamischen Impulsprüfung entwickelt, welche aber Nachteile aufweisen.

Den in DE 40 34 500 C1, DE 42 41 199 C1 und DE 43 25 636 A1 aufgeführten Prüfvorrichtungen zum Impulsprüfen von z. B. hydraulischen Schläuchen einschließlich deren Armaturen, ist ein offener hydraulischer Kreislauf für die Primärseite gemeinsam. Zur Erzeugung entsprechender Prüfdrücke kommen vorzugsweise Druckübersetzer zur Anwendung, bei denen die Sekundär­ seite mit den Prüflingen verbunden ist, während die Primärseite über Proportionalwege- oder Servoventile mit dem Antriebsaggregat in Verbindung steht.

Nachteilig bei diesen Lösungen ist der erhebliche Energieverlust infolge der mit Stetigventilen gesteuerten Primärseite der Prüfvorrichtung.

Weiterhin tritt als wesentlicher Mangel in Erscheinung, daß der Expansionsstrom, welcher zyklisch beim Entspannen der Prüflinge und des Prüffluids anfällt, ungenutzt als Verlust in den Tank zurückfließt.

Aus DE 195 17 305 C1 ist eine Prüfvorrichtung zum Impulsprüfen von z. B. hydraulischen Schläuchen einschließlich deren Armaturen bekannt, wobei die Antriebspumpe für den Primär­ kreis im geschlossenen hydraulischen Kreislauf arbeitet und Fluid in die Primärkammern eines Druckübersetzer zum einen einspeist und zum anderen entnimmt. Der Druckübersetzer arbeitet intermittierend, wobei nur eine der beiden Sekundärkammern zur Hochdruckerzeugung ge­ nutzt wird und die andere mit einem Hydrospeicher in Verbindung steht und durch diese Kammer außerdem, mit dem Sekundärkolben des Druckübersetzers fest verbunden, die Betäti­ gungsstange eines Wegaufnehmers geführt ist. Die Antriebspumpe im Primärkreis ist eine Ver­ stellpumpe, die durch einen Elektromotor angetrieben wird. Beim Entspannen des Prüfdruckes im Sekundärkreis kann ein Rückfluß der Energie ins elektrische Netz oder deren Speicherung in einer Schwungmasse, die fest mit der Antriebswelle gekoppelt ist, erfolgen.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß nur eine Sekundärkammer des Druckübersetzers zur Hochdruckerzeugung genutzt wird und damit nur jeder zweite Druckübersetzerhub einen Hochdruckstrom für die Prüflinge erzeugt, was das Halbieren der Hochdruckprüffrequenz, be­ zogen auf einen doppelseitig wirkenden Übersetzer, zur Folge hat, beziehungsweise ein Ver­ doppeln der Übersetzerfrequenz verlangt, um gleiche Prüffrequenzen wie mit einem doppelsei­ tig wirkenden Übersetzer zu erreichen, was aber bezogen auf den doppelt so schnell laufenden Übersetzer erhöhten Verschleiß bedingt, da er bei gleichen Pulszahlen wie ein doppelt wirken­ der Übersetzer den doppelten Hubweg zurücklegen muß.

Weiterhin nachteilig ist das Prinzip der Einbindung eines Hydrospeichers auf die zweite nicht zur Hochdruckerzeugung genutzt Sekundärkammer des Druckübersetzers, wobei der Hydro­ speicher beim Rückhub des Druckübersetzers geladen wird und beim sich anschließenden Ar­ beitshub die aktive Sekundärseite des Druckübersetzers unterstützen soll, um den Hochdruck im Prüfkreis aufzubauen. Damit verbunden ist aber ein ständiges Laden und Entladen des Druckspeichers, das heißt eine ständige Kompression und Dekompression des Gasvolumens im Druckspeicher, was mit Walk-oder Reibungsverlusten des Trennmediums im Druckspeicher und mit thermischen und damit Energieverlusten infolge der ständigen Druckänderung auf der Gasseite des Druckspeichers verbunden ist.

Weiterhin nachteilig ist das Prinzip der Energierückgewinnung. Es wird kaum möglich sein, auch bei relativ geringen Prüffrequenzen, über die über Null gestellte Pumpe, die dann während des extrem kurzzeitig fließenden Expansionsvolumenstromes zum Motor wird, Energie, über die außerdem nun vom Elektromotor zur Turbine gewordenen Antriebseinrichtung der Primär­ seite, ins elektrische Netz einzuspeisen. Desweiteren ist der Pulsationsvorgang ein zyklischer Vorgang und die gegebenenfalls ins Energienetz zurückgespeiste Energie muß für einen neuen Druckimpuls wieder aus dem Netz entnommen und abermals mit Verlusten gewandelt werden. Gleiche Betrachtungen treffen auf die bei höheren Prüffrequenzen auf die Schwungmasse rückzuspeisende Energie zu, die über die Hydropumpe, die wiederum nur sehr kurzzeitig zum Hydromotor wird, erfolgen soll. Das System ist zu träge, um auf kurze harte Schläge be­ schleunigend zu reagieren, wie sie bei der Expansion eines nur sehr gering kompressiblen Prüfmediums auftreten, derart, daß die eingespeiste Energie beim unmittelbar darauffolgenden Kompressionsvorgang, durch die nun vom Hydromotor wieder zur Hydropumpe gewordenen Antriebseinheit, effektiv genutzt werden kann.

Als weiterer Nachteil der primären Antriebseinrichtung mit dem im geschlossenen Kreislauf in­ tegrierten hydraulischen Druckübersetzer, dessen eine Sekundärseite mit den Prüflingen im Hochdruckkreis in Verbindung steht, ist darin zu sehen, daß, wenn z. B. Prüfimpulse mit gro­ ßem Druckgradient zu fahren sind, der Druck in den Prüflingen extrem schnell auf und abge­ baut werden muß, was sehr schnelle Bewegungen des Druckübersetzers bedingt und damit von der Antriebspumpe im geschlossenen Kreislauf kurzzeitig sehr große Ströme abverlangt, was zu sehr großen Baugrößen von Pumpen führt, die dann ihrerseits wiederum immer träger wer­ den und deren Zeitkonstante damit stets abnimmt. Dieser Nachteil des Einsatzes sehr großer Pumpen kann auch nicht durch Speicherschaltungen kompensiert werden, da in einem ge­ schlossenen hydraulischen Kreislauf eine direkte speicherunterstützte Schaltung, wie sie hier notwendig wäre, nicht möglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Schaltungsanordnung zur dynamischen Im­ pulsprüfung fluidischer Bauelemente unter Ausnutzung kapazitiver Energien der im Oberbe­ griff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, die insbesondere die Kapazitäten der Prüflinge und des Prüffluids ausnutzt, wobei der Sekundärteil der erfindungsgemäßen Schal­ tungsanordnung einem hydraulischen Pendel entspricht. Bei möglichst geringem technischen Aufwand soll der kapazitive Fluidstrom der sich entspannenden Prüfseite des hydraulischen Pendels zum Druckaufbau auf der anderen Prüfseite des hydraulischen Pendels genutzt werden und umgekehrt. Desweiteren soll diejenige nicht unter Prüfdruck stehende Seite des hydrauli­ schen Pendels mit temperiertem und gefiltertem Prüffluid gespült werden.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Wei­ tere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgen­ den Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellungen.

Es zeigen:

Fig. 1 Schaltplan der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung

Fig. 2 Eine Möglichkeit der externen Energieeinspeisung ins hydraulische Pendel.

Die Schaltungsanordnung zur dynamischen Impulsprüfung fluidischer Bauelemente unter Aus­ nutzung kapazitiver Energien (Fig. 1) besteht aus einem hydraulischen Pendel (1), wobei dieses hydraulische Pendel (1) einen Druckübersetzer (2) beinhaltet. Dessen linke und rechte Primär­ kammern (3, 4) stehen über die Hydraulikleitungen (11, 12) mit einem Steuerorgan (16) in Ver­ bindung. Die Fluidversorgung der Primärseite der Schaltungsanordnung (28) wird durch eine im offenen Kreislauf arbeitende druckgeregelte Antriebspumpe (17) und einem Energiespeicher (18), der parallel zur druckgeregelten Antriebspumpe (17) angeordnet ist, gewährleistet. Die linke und rechte Sekundärkammer (5, 6) des Druckübersetzers (2) besitzen vier Fluidan­ schlüsse, wovon je ein Fluidanschluß der linken und rechten Sekundärkammer (5, 6) über die Hydraulikleitungen (29, 30) mit einem elektrisch entsperrbaren Rückschlagventil (26, 27), die ebenfalls zum hydraulischen Pendel (1) gehören, in Verbindung steht. Der Abfluß der beiden elektrisch entsperrbaren Rückschlagventile (26, 27) geht gemeinsam über einen Filter in den Prüffluidtank (39). Die anderen beiden Fluidanschlüsse der linken und rechten Sekundärkam­ mer (5, 6) des Druckübersetzers (2) stehen über die Hydraulikleitungen (31, 32) mit den Prüf­ lingen (7, 8) in direkter Verbindung. Der Ausgang der Prüflinge wird über die Sekundärleitun­ gen (24, 25) direkt auf je ein Rückschlagventil (22, 23) geführt, wobei, wenn der Fluidfluß vom Druckübersetzer (2) aus gesehen über die Prüflinge (7, 8) und die Sekundärleitungen (24, 25) erfolgt, die Rückschlagventile (22, 23) in den Fluidfluß sperrend eingebaut sind. Die Prüflinge (7, 8), das Steuerorgan (16), die Sekundärleitungen (24, 25), die Hydraulikleitungen (11, 12, 29, 30, 31, 32) sowie die Rückschlagventile (22, 23) sind ebenfalls Bestandteile des hy­ draulischen Pendels (1). Die beiden Rückschlagventile (22, 23) sind mit ihrem anderen Fluidan­ schluß gemeinsam an den Sekundärkreislauf (21) gekoppelt, in den eine Pumpe (20) über eine Kühl-Heizeinrichtung (33) temperiertes und gefiltertes Niederdruckfluid einspeist.

Die Schaltungsanordnung zur dynamischen Impulsprüfung fluidischer Bauelemente unter Aus­ nutzung kapazitiver Energien befindet sich beispielsweise in einem beliebigen Prüfzyklus mit folgenden Randbedingungen.

Die druckgeregelte Antriebspumpe (17) stellt den vorgesehenen Primärdruck, auf den auch der Energiespeicher (18) geladen ist, auf der Primärseite der Schaltungsanordnung (28) mittels eines Förderstromes zur Verfügung. Das Steuerorgan (16) befindet sich in der linken Schalt­ stellung 1. Der Verdrängerkörper (15) des Druckübersetzers (2) befindet sich nahe seinem in­ neren rechten mechanischen Endanschlag, aber noch in Bewegung und Fluid verdrängend. Aus der linken Sekundärkammer (5) wird Fluid verdrängt dessen Druck um das Flächenverhältnis linke Primärfläche (13) zu linker Sekundärfläche (9) höher ist und dessen Strom um das gleiche Flächenverhältnis geringer ist. Das elektrisch entsperrbare Rückschlagventil (26) ist durch die Steuerung (35) nicht elektrisch beaufschlagt und damit durch die Wirkung des Hochdruckes in der linken Sekundärkammer (5) des Druckübersetzers (2) geschlossen. Damit kann das Hoch­ druckfluid aus der linken Sekundärkammer (5) nur über die Hydraulikleitung (31) in den Prüf­ ling (7), die Sekundärleitung (24) und das Rückschlagventil (22) gelangen, welches den weite­ ren Fluß des Hochdruckfluids sperrt. Damit wird der Prüfung (7) mit dem gewünschten stati­ schen Prüfdruck beaufschlagt, wobei sich der Verdrängerkörper (15) des Druckübersetzers (2) nur so weit und so lange bewegt, bis der Prüfdruck im Prüfling (7) aufgebaut ist, da kein Hochdruckfluid das Rückschlagventil (22) passieren kann. Die druckgeregelte Antriebspumpe (17) füllt den Energiespeicher (18), beziehungsweise, wenn dieser gefüllt ist, schwenkt die druckgeregelte Antriebspumpe (17) ein und hält den eingestellten Druck auf der Primärseite der Schaltungsanordnung (28) und bedingt durch das Flächenverhältnis des Verdrängerkörpers (15) den geforderten Prüfdruck in der linken Sekundärkammer (5), in der Hydraulikleitung (31), in dem Prüfling (7), in der Sekundärleitung (24) und dem Rückschlagventil (22) aufrecht. Auf der anderen Seite des Druckübersetzers (2) ist die rechte Primärkammer (4) über das Steuerorgan (16) mit dem Primärtank (19) verbunden, so daß das Fluid aus der rechten Pri­ märkammer (4) nahezu drucklos abfließen kann. Die Steuerung (35) gibt ein elektrisches Sig­ nal an das elektrisch entsperrbare Rückschlagventil (27), so daß es entsperrt ist. Die Pumpe (20) im Sekundärkreislauf (21) fördert temperiertes und gefiltertes Prüffluid (40), infolge des Fluidflusses über die Kühl- Heizeinrichtung (33), über das Rückschlagventil (23), die Sekun­ därleitung (25), den Prüfling (8), die rechte Sekundärkammer (6) des Druckübersetzers (2), das elektrisch entsperrte Rückschlagventil (27) in den Prüffluidtank (39). Dabei ist der von der Pumpe (20) erzeugte Strom ein relativ kleiner Spülstrom und der Druck ist Niederdruck, der den Druckverlusten im eben dargestellten Fluidfluß bis zum Prüffluidtank (39) entspricht. Ist dieser beliebige Prüfzyklus durchfahren wird das Steuerorgan (16) durch die Steuerung (35) in die mittlere Schaltstellung 0 gestellt. Das Steuerorgan (16) weist eine sehr große Nennweite auf, so daß in der Schaltstellung 0 das Fluid über dieses Steuerorgan (16) nahezu ungedrosselt und damit weitgehend druckverlustfrei fließen kann. Das Fluid, welches unter Hochdruck in der linken Primärkammer (3), der linken Sekundärkammer (5), dem Prüfling (7), der Sekundär­ leitung (24), dem Rückschlagventil (22), den Hydraulikleitungen (11, 29, 31) sowie dem elek­ trisch entsperrbaren Rückschlagventil (26) steht, kann sich nun entspannen. Gleichfalls können die sich unter Hochdruck gestandenen Bauteile, linke Primärkammer (3) und linke Sekundär­ kammer (5) des Druckübersetzers (2), der Prüfling (7), die Sekundärleitung (24), das Rück­ schlagventil (22), die Hydraulikleitungen (11, 29, 31) sowie das elektrisch entsperrbaren Rück­ schlagventil (26) entspannen. Durch den in der linken Sekundärkammer (5) vorhandenen sich jetzt abbauenden Druck wird der Verdrängerkörper (15) des Druckübersetzers (2) nach links verschoben. Damit wird ein Fluidstrom, der aus der Expansion des komprimierten Fluids und der Kompression der unter Hochdruck gestandenen Bauteile resultiert, primärseitig über die Hydraulikleitung (11), die Mittelstellung 0 des Steuerorgans (16), die Hydraulikleitung (12) in die rechte Primärkammer (4) des Druckübersetzers (2) getrieben. In dem Maße wie sich auf der linken Seite des hydraulischen Pendels (1) der Druck abbaut und damit der Verdrängerkör­ per (15) im Druckübersetzer (2) nach links bewegt, baut sich der Druck nahezu proportional auf der rechten Seite des hydraulischen Pendels (1) wieder auf; vergrößert damit die rechte Pri­ märkammer (4) und verkleinert die rechte Sekundärkammer (6). Damit wird zum Druckaufbau auf der rechten Seite des hydraulischen Pendels (1) und speziell im Prüfling (8) die potentielle Energie des Fluids und der mechanischen Bauteile auf der linken Seite des hydraulischen Pen­ dels (1) genutzt, ohne daß Energie von der druckgeregelten Antriebspumpe (17) oder dem Energiespeicher (18) entnommen werden muß. Die Energie wird somit für jeden Prüfzyklus zum Druckaufbau und zum Druckabbau über das Steuerorgan (16) von einer Seite nach der anderen Seite des hydraulischen Pendels (1) fließen. Damit wird diese Energie, die beim Druckabbau frei wird, nicht als Verlust in den Primärtank (19) abgeleitet, sondern nahezu voll­ ständig zum Druckaufbau in dem gegenüberliegenden Prüfling, auf der anderen Seite des hy­ draulischen Pendels (1), genutzt. Das Rückschlagventil (22) ist so lange geschlossen, so lange der Druck in der linken Sekundärkammer (5) noch größer als der Druck im Sekundärkreislauf (21) ist. Das Rückschlagventil (23) schließt sofort selbständig, sobald der Druck in der rechten Sekundärkammer (6) größer als der Druck im Sekundärkreislauf (21) wird. Das elektrisch entsperrbare Rückschlagventil (26) bleibt so lange geschlossen, wie das Rückschlagventil (22) infolge beschriebener Druckverhältnisse geschlossen ist. Das elektrisch entsperrbare Rück­ schlagventil (27) wird gesperrt sobald der Energietransfer von der linken zur rechten Seite des hydraulischen Pendels (1) einsetzt und damit der Druck in der rechten Sekundärkammer (6) beginnt zu steigen. Das Ansteuern der elektrisch entsperrbaren Rückschlagventile (26, 27) er­ folgt durch die Steuerung (35). Die Entscheidungshilfen für die Steuerung (35) werden unter anderem durch die Signale der Meßwertgeber (36, 37, 38) für die Meßgröße Druck zur Verfü­ gung gestellt.

Ist im hydraulischen Pendel (1) nahezu ein Druckausgleich erfolgt, wird über die Steuerung (35) das Steuerorgan (16) in die Schaltstellung 2 gebracht. Damit wird nun die Primärseite der Schaltungsanordnung (28) mit dem Energiespeicher (18) und der druckgeregelten Antriebs­ pumpe (17) mit der rechten Seite des hydraulischen Pendels (1), der rechten Primärkammer (4), verbunden. Der Energiefluß über das Steuerorgan (16) erfolgt wiederum nahezu unge­ drosselt und damit energetisch günstig, weil das Steuerorgan (16) eine sehr große Nennweite aufweist und zum Beispiel beim Aufbau eines großen Druckgradienten nahezu zu 100% geöff­ net ist. Der weitere Druckaufbau in der rechten Primärkammer (4), der rechten Sekundärkam­ mer (6) bis hin zum Prüfling (8) erfolgt im wesentlichen durch Fluidentnahme aus dem Ener­ giespeicher (18) aber auch durch Fluideinspeisung durch die druckgeregelte Antriebspumpe (17). Um aber die Energieentnahme aus der primärseitigen Schaltungsanordnung (28) so ge­ ring wie möglich zu gestalten, und um eine nahezu 100%-ige Energieausnutzung auf der linken sich entspannenden Seite des hydraulischen Pendels (2) zu gewährleisten, wird das hydrauli­ sche Druckpotential der linken Seite des hydraulischen Pendels (2) auch dann noch gewinn­ bringend genutzt, wenn bereits das Steuerorgan (16) in seine Schaltstellung 2 gebracht wurde. Die Energieausnutzung erfolgt, indem sich das Fluid auf der linken Seite des hydraulischen Pendels (1) bis zu dem Druck entspannen kann, der im Sekundärkreislauf (21) herrscht. Mit dieser Druckenergie wird der hydraulische Druckübersetzer (2) unterstützend angetrieben, was den Energieaufwand in der primärseitigen Schaltungsanordnung (28) reduziert. Nachdem der Druckaufbau im Prüfling (8) in der Höhe des geforderten Prüfdruckes erreicht worden ist und dieses Druckniveau zum Beispiel über eine gewisse Zeit konstant gehalten werden soll, beginnt das Stellorgan (16) mittels der Steuerung (35) eine regelnde Stellung in Richtung der Schaltstellung 0 einzunehmen, um den Prüfdruck in seinem festgelegten Druckni­ veau im Prüfling (8) regelungstechnisch konstant zu halten. Während dieser Zeit fließt kaum Fluid über das regelnde Stellorgan (16) auf die rechte Seite des hydraulischen Pendels (1) und der Verdrängerkörper (15) des Druckübersetzers (2) steht nahezu ortsfest. In dieser Pausenzeit des Energieflusses von der Primär- nach der Sekundärseite der Prüfeinrichtung wird über die relativ kleine druckgeregelte Antriebspumpe (17) der Energiespeicher (18) erneut gefüllt, bis der Druck auf der Primärseite der Schaltungsanordnung (28) den Solldruck der druckgeregel­ ten Antriebspumpe (17) erreicht hat, wonach dann die druckgeregelte Antriebspumpe (17) na­ hezu einschwenkt und nur noch den Leckagestrom ergänzt, um ihren Solldruck aufrecht zu halten.

Das Rückschlagventil (23) hat sich selbsttätig geschlossen nachdem der Prüfdruck im Prüfling (8) größer dem Druck im Sekundärkreislauf (21) geworden ist. Das elektrisch entsperrbare Rückschlagventil (27) ist durch die Steuerung (35) nicht angesprochen und damit ebenfalls ge­ schlossen. Das elektrisch entsperrbare Rückschlagventil (26) ist durch die Steuerung angespro­ chen und hat geöffnet. Das Öffnen ist genau zu dem Zeitpunkt geschehen, als der Druck in der linken Sekundärkammer (5) des Druckübersetzers (2) gleich dem Druck im Sekundärkreislauf (21) geworden ist. Zu gleichen Randbedingungen hat das Rückschlagventil (22) geöffnet. Da­ mit beginnt der Spülvorgang des Prüflings (7) mit durch die Kühl- Heizeirrichtung (33) tem­ periertem und gefiltertem Fluid, indem durch die Pumpe (20) das temperierte und gefilterte Fluid des Sekundärkreislaufes (21) das Rückschlagventil (22) öffnen kann, damit den Prüfling (7) mit temperiertem und gefiltertem Fluid spült, in die linke Sekundärkammer (5) des Druck­ übersetzers (2) fließt und von da aus über das elektrisch entsperrte Rückschlagventil (26) in den Prüffluidtank (39) abfließen kann. Mittels des Spülkreislaufes, der jeweils auf die prüfdrucklose Seite des hydraulischen Pendels (1) wirkt, kann die Temperatur des Prüffluids (40) in Grenzen beliebig eingestellt werden mittels bereits erwähnter Kühl- Heizeinrichtung (33). Der Druck im Sekundärkreislauf (21) wird auf geringem Niveau gehalten, gerade so groß, um das Fluid zum Spülen durch die Einrichtung zu treiben.

Ist die Druckhaltephase im Prüfling (8) beendet, wird die gespeicherte potentielle Energie auf der rechten Seite des hydraulischen Pendels (1) gezielt über das Steuerorgan (16), das dann wiederum in seine Mittelstellung 0 gefahren wird, auf die linke Seite des hydraulischen Pendels (1) transferiert, so daß die potentielle Energie zwischen beiden Seiten des hydraulischen Pen­ dels (1) stets hin- und hergeschoben wird und damit einer optimalen Nutzung zugeführt wird, wobei seitens der primärseitigen Schaltungsanordnung (28) nur so viel Energie in das hydrauli­ sche Pendel (1) nachgeschoben werden muß, wie durch Reibungs- und gegebenenfalls Lecka­ geverluste im hydraulischen Pendel (1) in eine andere Energieform, zum Beispiel Wärme, um­ gewandelt wird. Die rechte Seite des hydraulischen Pendels (1) wird durch entsprechende Ventilschaltungen der Rückschlagventile (22, 23) und der entsperrbaren Rückschlagventile (26, 27) mit temperiertem und gefiltertem Fluid gespült. Der Energieverlust über das Steueror­ gan (16) ist ebenfalls minimal, obwohl es sich bei dieser Schaltungsanordnung auf der Primär­ seite um einen ventilgesteuerten Antrieb handelt, weil das Steuerorgan (16) eine sehr große Nennweite und während des aktiven Wirkens des hydraulischen Pendels (1) keine drosselnde Funktion aufweist, also wenn zum Beispiel sprungförmige Prüfsignale gefahren werden, einem Schaltventil entspricht.

Die Primärseite der Schaltungsanordnung (28) arbeitet zu einem sehr großen Prozentsatz aus dem Energiespeicher (18) heraus, wenn das hydraulische Pendel (1) Energie anfordert, der in der Zeitspanne, in der das Prüfdrucksignal nahezu konstant ist oder der Druckgradient sich nur geringfügig ändert, durch die druckgeregelte Antriebspumpe (17) wieder gefüllt wird. Damit kann diese Pumpe relativ klein hinsichtlich ihres geometrischen Verdrängungsvolumens gehal­ ten werden, was mit Kostenvorteilen in Verbindung steht.

Eine weitere Möglichkeit der externen Energieeinspeisung in das hydraulische Pendel (1) (Fig. 1) ist durch den direkten mechanischen Antrieb des Verdrängerkörpers (15) mittels eines elek­ tro-mechanischen Antriebs (34) gegeben, wobei dieser Antrieb aus einem Rotationsantriebs­ motor (43) und einem Spindel-Mutter-Trieb (41, 42) besteht. Die Mutter kann dabei im Gestell des Druckübersetzers (2) festgelegt sein oder im hohlgebohrten Verdrängerkörper (15). Weiterhin denkbar ist eine externe Energieeinspeisung in das hydraulische Pendel (1) (Fig. 2) mittels eines hydraulisch-mechanischen Antriebs (44). Der Antrieb, zum Beispiel ein Hydrozy­ linder (45), ist direkt mit dem Verdrängerkörper (15) gekoppelt und speist so Energie ein.

Claims (27)

1. Schaltungsanordnung zur dynamischen Impulsprüfung fluidischer Bauelemente unter Aus­ nutzung kapazitiver Energien, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüflinge (7, 8) abwechs­ elnd mit Prüfdruck beaufschlagt werden, wobei durch Verschieben eines Verdrängerkörpers (15) das zum Aufbau des Prüfdruckes notwendige Volumen des Prüffluids (40) aus jeweils dem Prüfling und der zugehörigen Seite des hydraulischen Pendels (1) in dem der Druck abgebaut werden soll entnommen wird und dem Prüfling und der zugehörigen Seite des hy­ draulischen Pendels (1) in dem der Prüfdruck aufgebaut werden soll zugeführt wird, wobei mittels einer druckgeregelten Antriebspumpe (17) und einem Energiespeicher (18) über ein Steuerorgan (16) Energiedefizite im hydraulischen Pendel (1) ausgeglichen werden und wo­ bei mittels des Steuerorgans (16) die geforderten Prüfdruckgradienten gefahren werden und mittels der Rückschlagventile (22, 23) und den elektrisch entsperrbaren Rückschlagventilen (26, 27) für den jeweils nicht unter Prüfdruck stehenden Prüfling (7) oder (8) und der eben­ falls nicht unter Hochdruck stehenden, den Prüflingen zugeordneten Seite des hydraulischen Pendels (1) eine Fluidspülung mittels des Sekundärkreislaufs (21), der die Kühl- Heizein­ richtung (33) und die Pumpe (20) enthält, mit temperiertem und gefiltertem Fluid statt fin­ det.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Pen­ del (1) aus den Prüflingen (7, 8), einem Druckübersetzer (2), dem Steuerorgan (16), den elektrisch entsperrbaren Rückschlagventilen (26, 27), den Rückschlagventilen (22, 23), den Sekundärleitungen (24, 25) und den Hydraulikleitungen (11, 12, 29, 30, 31, 32) besteht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das hydrauli­ sche Pendel (1) ein hochintegriertes Bauteil ist, in dem die elektrisch entsperrbaren Rück­ schlagventile (26, 27) und das Steuerorgan (16) direkt in oder auf den Körper des Druck­ übersetzers (2) gebaut sind, wobei auf eine externe Verrohrung der Hydraulikleitungen (11, 12, 24, 25, 29, 30, 31, 32) verzichtbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (16) in seiner Mittelstellung 0 nur eine Leitungsverbindung zwischen den Hydraulikleitun­ gen (11, 12) aufweist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (16) in seiner Mittelstellung 0 Leitungsverbindungen zwischen den Hydraulikleitungen (11, 12) und zusätzlich eine Leitungsverbindung zum Primärtank (19) über einen definierten Leitungswiderstand, vorzugsweise ein Rückschlagventil (46), aufweist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch entsperrbaren Rückschlagventile (26, 27) beliebig andere Entsperreinrichtungen, wie vor­ zugsweise hydraulische, pneumatische oder mechanische, aufweisen.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem hydrauli­ schen Pendel (1) die durch Reibung in Wärme umgewandelte Energie durch einen hydrauli­ schen Antrieb mit einer im offenen Kreislauf arbeitenden druckgeregelten Antriebspumpe (17) wieder zugeführt wird.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die druckgere­ gelte Antriebspumpe (17) vorzugsweise mechanisch-hydraulische oder elektrisch-hydrauli­ sche Stelleinrichtungen aufweist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem hydrauli­ schen Pendel (1) die durch Reibung in Wärme umgewandelte Energie durch einen elektro­ mechanischen Antrieb (34) wieder zugeführt wird.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektro­ mechanische Antrieb (34) aus einer Spindel (41), einer Mutter (42) und einem Rotationsan­ triebsmotor (43) besteht.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 7, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mut­ ter (42) des elektro-mechanischen Antriebs (34) im Gestell des Druckübersetzers (2) oder im hohlgebohrten Verdrängerkörper (15) festgelegt ist.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 7, 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rota­ tionsantriebsmotor (43) ein Elektromotor oder ein Hydraulikmotor ist.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem hydrauli­ schen Pendel (1) die durch Reibung in Wärme umgewandelte Energie durch einen hydrau­ lisch-mechanischen Antrieb (44) wieder zuführbar ist.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 7 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der hy­ draulisch-mechanischen Antrieb (44) aus einem Hydraulikzylinder (45) besteht.

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs­ pumpe (17) eine solche Stelleinrichtung aufweist, daß sie über Null stellbar ist und sie im halboffenen oder geschlossenen hydraulischen Kreislauf mit dem hydraulischen Pendel (1) betreibbar ist.

16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz eines halboffenen oder geschlossenen hydraulischen Kreislaufes auf das Steuerorgan (16) verzichtbar ist.

17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steueror­ gan (16) ein Stetig-Ventil ist.

18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Stetig- Ventil ein Proportional-Wegeventil oder ein Servo-Wegeventil ist.

19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Energie­ speicher (18) ein Hydrospeicher ist.

20. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydro­ speicher gasbelastet, federbelastet oder gewichtsbelastet ist.

21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüflinge (7, 8) Hohlkörper sind sowie möglichst volumetrisch und kapazitiv symmetrisch beidseitig des hydraulischen Pendels (1) angeordnet sind.

22. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüflinge (7, 8) insbesondere Schläuche mit Armaturen, Verbindungselemente, Hydrospeicher, Rohr­ leitungen oder beliebige andere fluidische Bauelemente sind.

23. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekun­ därkreislauf (21) ein Spülkreislauf mit temperiertem und gefiltertem Prüffluid (40) für die jeweils nicht mit Prüfdruck belasteten Prüflinge (7, 8) ist.

24. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülkreis­ lauf eine Pumpe (20) und eine Kühl-Heizeinrichtung (33) beinhaltet, die in einem hydrauli­ schen Niederdruckkreis betrieben werden.

25. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (20) eine Konstantpumpe oder eine Verstellpumpe ist.

26. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüffluid (40) vorrangig Mineralöl ist, aber auch jedes andere fließ- und pumpfähige Medium einsetz­ bar ist.

27. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl-Heizeinrichtung (33) aus einem Fluidkühler und einem Fluidheizer besteht.