DE2543237C3 - Verfahren und Vorrichtung zur thermodynamischen Wirkungsgradmessung an hydrostatischen Verdrängermaschinen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur thermodynamischen Wirkungsgradmessung an hydrostatischen Verdrängermaschinen

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DE2543237C3 DE19752543237 DE2543237A DE2543237C3 DE 2543237 C3 DE2543237 C3 DE 2543237C3 DE 19752543237 DE19752543237 DE 19752543237 DE 2543237 A DE2543237 A DE 2543237A DE 2543237 C3 DE2543237 C3 DE 2543237C3
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Description

50
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Wirkungsgrades von hydrostatischen Verdrängermaschinen allein aus Temperaturdifferenz-Messungen mit hochdruckseitiger Abzweigung und niederdruckseitiger Rückführung eines Teilstromes der kompressiblen Flüssigkeit.
Derartige Verfahren erlauben es, im Gegensatz zu mechanischhydraulischen Verfahren mit Drehmoment-, Drehzahl-, Druck- und Durchflußmessungen den Wirkungsgrad einer Verdrängermaschine aus Druck- und Temperaturmessungen zu ermitteln.
In der Literatur sind bereits Verfahren beschrieben worden, bei denen aus Druck- und Temperaturmessungen mit Hilfe bestimmter, anderweitig zu ermittelnder Stoffkenngrößen der Druckflüssigkeit der Wirkungsgrad berechnet werden kann (z. B. Schlösser, Witt: Thermodynamisches Messen des Gesamtwirkungsgrades an hydrostatischen Antrieben — ölhydraulik und Pneumatik, 17 [1973J Nr. 10, S. 285/287; Witt Klaus: Druckflüssigkeiten und thermodynamisches Messen, Frankfurt, 1974, Ingenieur digest oder Thoma, Jean: Thermodynamische Fragen zum Wirkungsgrad hydrostatischer Maschinen, oelhydraalik und pneumatik, 19/1975,Nr.2,S.91/96).
Nachteilig wirkt sich bei diesen Verfahren die erforderliche Auswertung der Meßergebnisse über Diagramme, Tabellen oder Berechnungen aus. Bei nicht oder nicht hinreichend genau bekannten Stoffeigenschaften der Druckflüssigkeit versagen sie völlig.
Der Wirkungsgrad kann thermodynamisch aber bekanntlich auch mit Hilfe der z. B. über eine Energiebilanz ableitbaren Gleichungen
\TK
•im
IT1. + \TD '
iTD- IT41
bestimm^ werden, in denen bedeutet:
■ Gesamtwirkungsgrad einer Verdrängermaschine
AT0 ΔΤκ
Temperaturdifferenz über einer Drossel
Vemperaturänderung durch Kompression
ATp.μ · Temperaturdifferenz über einer Verdrängerm.
Auch bei diesem Verfahren müssen jedoch zunächst mindestens drei Temperaturdifferenzen (A Ta A Tk und A Tp bzw. A Tm) gemessen und anschließend gemäß den obigen Gleichungen berechnet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stoffkenngrößenunabhängiges thermodynamisches Meßverfahren zu entwickeln, das darüber hinaus auch die unmittelbare Anzeige des Wirkungsgrades ermöglicht. Des weiteren soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die in den Ansprüchen 1 oder 2 gekennzeichneten Maßnahmen.
In einer weiteren Ausbildung der< Erfindung werden zur Temperaturmessung elektrische Temperaturfühler mit den Eingängen eines Auswertegerätes in Differenzschaltung verbunden, wobei durch einen Folgeschalter in einer ersten Stellung die Temperaturfühler auf der Niederdruckseite der Verdrängermaschine und hinter der Drossel mit einem Speicher, in einer folgenden Stellung das Absperrventil mit einer Betätigungsquelle und in einer dritten Stellung sowohl der Speicher als auch die Temperaturfühler vor und hinter der Drossel bei geschlossenem Absperrventil mit einem Dividierer und dieser mit einem Anzeigegerät verbunden sind.
Um eine solche Vorrichtung an beliebigen Hydromaschinen einsetzen zu können, sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die erforderlichen Aggregate in einem Behälter angeordnet, der einen Hochdruckanschluß, einen Niederdruckanschluß und einen Meßanschluß für einen Temperaturfühler auf der Niederdruckseite der Verdrängermaschine au! weist.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind insbesondere folgende:
Mit diesem Verfahren sind an beliebigen stationären oder mobilen Verdrängermaschinen Wirkungsgradmessungen durchführbar, da weder bestimmte Stoffeigenschaften der Druckflüssigkeit vorher bekannt sein
müssen noch zur Auswertung der Meßergebnisse mehrere Rechenoperationen durchgeführt werden müssen.
Eine erfindungsgemäße MeBvorrichtunj; zeichnet sich durch ihre Einfachheit aus, da sie nur drei 5 Temperaturfühler, eine Drossel, einen Drucktopf und ein Absperrventil umfaßt, wobei der Meßvorgang selbst automatisiert werden kann, so daß auch fortlaufend im Taktverfahren gemessen werden kann.
Schließlich läßt sich die gesamte Vorrichtung in einem tragbaren Behälter unterbringen und somit unmittelbar bei der zu vermessenden Verdrängermaschine installieren.
Für den Anschluß der Vorrichtung und die Durchführung der Messungen sind keine speziellen Kenntnisse erforderlich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 den hydraulischen und elektrischen Schaltplan einer Meßvorrichtung,
F i g. 2 Einzelheiten aus dem in F i g. 1 dargestellten Auswertegerät
An eine Hochdruckleitung (1) einer Verdrängermaschine (2) sind hydraulisch über einen Hochdruckan-Schluß (15) nacheinander eine Drossel (3), ein Drucktopf (4), ein Absperrventil (5) und ein Niederdruckanschluß (16) angeschlossen. Ein Temperaturfühler (6) mit einem Meßanschluß (17) auf der Niederdruckseite der Verdrängermaschine (2), ein Temperaturfühler (7) vor der Drossel (3) und ein Temperaturfühler (8) im Drucktopf (4) sowie das Absperrventil (5) sind elektrisch mit einem Auswertegerät (9) verbunden.
In dem Auswertegerät (9) befindet sich ein Folgeschalter (10), der den Temperaturfühler (8) in Differenzschaltung in einer Stellung I mit dem Temperaturfühler
(6) und in einer Stellung III mit dem Temperaturfühler
(7) sowie in einer Stellung II bis III das Absperrventil (5) mit einer nicht näher dargestellten Stromquelle verbindet Ein Dividierer (12) ist eingangsseitig mit einem die Werte der Temperaturfühler (6) und (8) aufnehmenden Speicher (11) und den Temperaturfühlern (7) und (8) und ausgangsseitig mit einem Anzeigegerät (13) verbunden.
Eine Wirkungsgradmessung läuft mit der dargestellten Vorrichtung wie folgt ab:
Ober den Hochdruckanschluß (15), den Niederdruckanschluß (16) und den Meßanschluß (17) mit dem Tempei aturfühler (6) wird die Vorrichtung an die zu vermessende Hydromaschine angeschlossen.
In der Stellung I des Folgeschalters (10) ist das Absperrventil (5) geöffnet und die Temperaturfühler (6) und (8) liegen in Differenzschaltung an den Eingängen des Speichers (11). Ein Teil der Druckflüssigkeit strömt aus der Hochdruckleitung (1) über den Hochdruckanschluß (15) durch die Drossel (3) und den Drucktopf (4) über den Niederdruckanschluß (16) zur Niederdruckseite.
Bei Pumpenbetrieb bedeutet dies eine Reihenschaltung von Verdrängermaschine (2) und Drossel (3). Zwischen den Temperaturfühlern (6) und (8) und damit am Speicher (11) liegt somit die Summe der Temperaturdifferenzen Δ T6. sp=Δ Tp+Δ Td an.
Bei Motorbetrieb hingegen ergibt sich eine Parallelschaltung von Verdrängermaschine (2) und Drossel (3), so daß in diesem Fall zwischen den Temperaturfühlern (6) und (8) die Differenz der beiden Temperaturdifferenzen Δ Tf1,8M= Δ TD- Δ Τμ anliegt
Wird nun der Folgeschalter (10) aus der Stellung I in die Stellung II gebracht, so erhält das Absperrventil (5) Strom und schließt den Drucktopf (4) von dem Niederdruckanschluß (16) ab. Durch die Drossel (3) hindurch baut sich nun auch im Drucktopf (4) der Betriebsdruck auf.
In der nächsten Stellung III des Folgeschalters (10) bleibt das Absperrventil (5) weiterhin geschlossen und die Temperaturfühler (7) und (8) werden auf den Dividierer (il2) geschaltet Da die Druckflüssigkeit im Drucktopf (4) gegenüber der Meßstelle vor der Drossel (3) sowohl eine Drosselung als auch eine anschließende Kompression erfahren hat, liegt zwischen den Temperaturfühlern (7) und (8) die Summe der Temperaturdifferenzen ΔTt,j —ΔTd+ΔTk an. Mit dem im Speicher (11) enthaltenen Wert bildet der Dividierer (12) nunmehr den Quotienten ΔΤη,^/Δ 76,8. der direkt bzw. reziprok im Anzeigegerät (13) als 7}/>bzw. ηΜ angezeigt wird. In der Stellung I des Folgeschalters (10) wird sodann eine neue Messung eingeleitet
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades von hydrostatischen Verdrängermaschinen allein aus Temperaturdifferenz-Messungen mit hochdruckseitiger Abzweigung und niederdruckseitiger Rückführung eines Teilstromes der kompressiblen Druckflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezweigte Teilstrom zuerst nur einer Drosselung und sodann zusätzlich einer Kompression durch Beaufschlagung mit dem Betriebsdruck unterworfen wird, wobei zuerst während der alleinigen Drosselung der Temperaturunterschied zwischen der Hauptstrom-Druckflüssigkeit auf der Niederdruckseite der Verdrängermaschine und der Teilstrom-Flüssigkeit nach der Drosselung und sodann während der zusätzlichen Kompression der durch Drosselung und Kompression erzeugte Temperaturunterschied in der Teilstromflüssigkeit gemessen und der Quotient aus diesen beiden Meßsignalen gebildet wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer aus einer Drossel, einem Drucktopf und einem Absperrventil bestehenden Kompressionseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (3), der Drucktopf (4) und das Absperrventil (5) in Reihe geschaltet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturmessung elektrische Temperaturfühler (6, 7 und 8) mit den Eingängen eines Auswertegerätes (9) in Differenzschaltung verbunden sind, wobei durch einen Folgeschalter (10) in einer Stellung I die Temperaturfühler (6) und (8) mit einem Speicher (11), in einer folgenden Stellung II das Absperrventil (5) mit einer Betätigungsquelle und in einer weiteren Stellung III außerdem die Temperaturfühler (7) und (8) einerseits und der Speicher (11) andererseits mit einem Dividierer (12) mit Anzeigegerät (13) verbunden werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Anordnung der Aggregate (3,4,5, 9) in einem vorzugsweise tragbaren Behälter (14), der einen Hochdruckanschluß (15), einen Niederdruckanschluß (16) und einen Meßanschluß (17) für den Temperaturfühler (8) aufweist.
DE19752543237 1975-09-27 1975-09-27 Verfahren und Vorrichtung zur thermodynamischen Wirkungsgradmessung an hydrostatischen Verdrängermaschinen Expired DE2543237C3 (de)

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