DE2803770C2

DE2803770C2 - Vorrichtung zur Regelung der Temperatur einer im Kreislauf geführten Flüssigkeit auf einem Prüfstand

Info

Publication number: DE2803770C2
Application number: DE19782803770
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing.(Grad.) 7070 Schwaebisch Gmuend Burckardt; Horst 7075 Mutlangen Schroeder
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1978-01-28
Filing date: 1978-01-28
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE2803770B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur einer im Kreislauf geführten Flüssigkeit auf einem Prüfstand zur Prüfung eines von der Flüssigkeit durchflossenen Prüflings, insbesondere zur Temperaturregelung der Hydraulikflüssigkeit auf einem Pumpenprüfstand, mit einer Heiz- und mit einer Kühleinrichtung.

Auf Prüf ständen werden die Prüflinge zu Versuchszwecken unter unterschiedlichen Bedingungen getestet, wobei jedoch bestimmte Parameter entweder konstant bleiben oder sich in einem bestimmten Verhältnis ändern sollen. So soll sich z. B. die öltemperatur vonöldurchflossenen zu prüfenden Pumpen genau verändern oder einhalten lassen.

Hierzu wurde bisher die Hydraulikflüssigkeit in ei-

nem Kreislauf gefördert und deren Temperatur - je nach den angezeigten Temperaturen — durch Ein- oder Ausschalten einer Heiz- und/oder Kühleinrichtung geregelt.

Diese Regelung führt jedoch zu großen Temperaturschwankungen und ist ziemlich ungenau. Eine bestimmte vorgewählte Temperatur läßt sich damit nicht einhalten. Außerdem besteht die Gefahr, daß es bei zu starken Heizleistungen, insbesondere bei langsam fließenden ölen, zu Verkokungen und zu ölzersetzungen kommen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Temperaturregelvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der die gewünschte Temperatur der zu regelnden Flüssigkeit schnell und genau eingestellt und beibehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) ein Steuerventil die Flüssigkeit in eine zu der Heizeinrichtung und in eine zu der Kühleinrichtung führende Zweigleitung teilt;

b) die beiden Zweigleitungen sich in einem Mischstück wieder vereinen;

c) das Steuerventil in Abhängigkeit eines Temperatursollwertes im Vergleich zu einer Istwertangabe einstellbar ist;

d) das Steuerventil mit einem die Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventils regelnden Gliedes verbunden ist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik findet nunmehr nicht nur eine Ein-/Ausschaltung von Heiz- oder Kühleinrichtung statt, sondern in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur im Vergleich zu dem Sollwert über das Steuerventil eine entsprechende Verteilung der Flüssigkeit in die Zweigleitungen statt. Anschließend werden die beiden Zweigleitungen wieder zusammengeführt. Damit es zu keiner Überhitzung der Flüssigkeit bei nur geringem Flüssigkeitsstrom in der Heizleitung kommt, ist das Steuerventil mit einem die Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung regelnden Glied gekoppelt.

In der FR-PS Ϊ 432622 ist zwar bereits eine Vorrichtung zum Erzeugen von variablen Temperaturen beschrieben, aber damit soll lediglich Luft oder Gas in einen bestimmten Raum oder in eine bestimmte Zone geblasen werden, wobei die Luft bzw. das Gas entweder eine konstante Temperatur aufweisen soll oder auch die Temperatur in einem sehr großen Bereich einstellbar sein soll. Neben dem Unterschied, daß dabei nur das Prinzip einer Temperaturregelung für einen anderen Zweck und mit einem anderen Medium beschrieben ist, sind die Kälte- und die Heizquelle ungeregelt.

Eine vorteilhafte Ausführung des die Leistungsaufnahme regelnden Gliedes ist gegeben, wenn es als Potentiometer ausgebildet ist.

Eine vorteilhafte Regelung der Heizungsleistung besteht darin, daß die Regelung der Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung über Nullspannungsschalter und Thyristoren erfolgt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in dem Kreislauf eine Kurzschlußleitung derart vorgesehen ist, daß bei Wechsel des Prüflings über Uimschaltventile die mit einem Wärmetauscher versehene Kurzschlußleitung freigegeben wird, während ein Teilstrom über einen Nebenkreis weiter über die

Heiz- und Kühleinrichtung zirkuliert.

Bei einem Wechsel des Prüflings, z. B. einer Pumpe, muß das öl in diesem Bereich auf ca. 20° C heruntergekühlt werden. Durch die erfindungsgemäße Kurzschlußleitung muß nun nicht der ganze Kreislauf abgekühlt und anschließend wieder beheizt werden. Ein Teilstrom fließt weiter über die Zweigleitungen zu der Heiz- und Kühleinrichtung und kann so weiter auf Temperatur gehalten werden. Es findet somit nur ein? Schnellkühlung einer geringen Ölmenge statt und der Prüfstand ist rasch wieder voll einsatzfähig.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, daß zu dem Flüssigkeitskreislauf ein zweiter Kreislauf zuschaltbar ist, der über das Steuerventil und im gleichen Verhältnis über die Heiz- und über die Kühleinrichtung geführt ist.

Im allgemeinen liegt ein laminarer Flüssigkeitsstrom vor, was insbesondere bei öl im Bereich eines nur geringen Volumenstroms zu der Heizeinrichtung zu Problemen hinsichtlich der Wärmeübertragung führen kann. Durch den erfindungsgemäßen zweiten Kreislauf kann eine beliebige Erhöhung des Volumenstroms vorgenommen werden. Der Prüfling oder die Arbeitspumpe saugt nur die erforderliche Menge an, während der überflüssige Teil über einen Tank in den zweiten Kreislauf zurückgefördert wird.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, aus dem weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen. Es zeigt

Fig. 1 Prinzipdarstellung des Hydraulikschaltplanes,

Fig. 2 Prinzipdarstellung des elektrischen Schaltbildes.

Ein Prüfling 1, eine Pumpe, wird von einem drehzahlregelbaren Motor 2 angetrieben. Über ein Druckbegrenzungsventil 3, einen Durchflußmesser 4, ein Umschaltventil 5 und einnen Strömungswächter 6 gelangt das öl in ein Steuerventil 7. Von dem Steuerventil 7 gehen zwei Zweigleitungen 8 und 9 zu einer Heizeinrichtung 10 bzw. Kühleinrichtung 11 ab. In einem Mischstück 12 vereinigen sich die ölströme aus den Zweigleitungen 8 und 9 wieder. Eine Arbeitsleitung 13 führt von dem Mischstück 12 über einen V₂-Wegehahn 14 und ein Umschaltventil 15 zu dem Prüfling 1 zurück.

Zusätzlich ist noch ein zweiter ölkreislauf vorgesehen, der aus einer Nebenleitung 16, mit einer Pumpe 17 mit einem Motor 18, einem Druckbegrenzungsventil 19, einem Manometer 20, einem Strömungswächter 21 und einem ³/₂-Wegehahn 22 besteht. Die Nebenleitung 16 mündet ebenfalls in das Steuerventil 7 und durchläuft zusammen mit dem öl des Arbeitskreises die Zweigleitungen 8 und 9, die Heizeinrichtung 10, die Kühleinrichtung 11 und die Arbeitsleitung 13. Das öl des Hauptkreises und das des Nebenkreises gelangen zusammen über den

Wegehahn 14 in einen Tank 23, von wo aus der Prüfling 1 über den Wegehahn 14 und die Pumpe 17 über den Wegehahn 22 entsprechend öl ansaugen.

Durch die beiden Wegehähne 14 and 22 kann der Tank 23 auch überbrückt werden.

Die Temperatur des ölkreislaufs wird durch zwei Temperaturfühler 24 und 25 gemessen und geregelt, wobei der Temperaturfühler 24 Vorrang hat. Durch ein Manometer 26 kann der Druck im Arbeitskreislauf abgelesen werden.

Das Steuerventil 7 wird durch einen Verstellmotor 27 verstellt, der in Abhängigkeit von den von Temperaturfühlern 24 und 25 gelieferten Werten im Vergleich zu einem Sollwert betätigt wird.

Mit dem Steuerventil 7 ist weiterhin ein Potentiometer 28 verbunden, durch das die Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung 10 in Abhängigkeit von der öffnungsweite der Drosselkante für die Zweigleitung 8 geregelt wird.

Die beiden Umschaltventile 5 und 15 sind miteinander verbunden und geben im Bedarfsfalle bei Wechsel des Prüflings 1 eine Kurzschlußleitung 29 mit einem Wärmeaustauscher 30 frei. Während dieser Zeit, in der das dem Prüfling 1 durchfließende öl abgekühlt wird, bleibt der übrige ölkreislauf über die Heizeinrichtung 10 und die Kühleinrichtung 11 und den Nebenkreis zur Temperaturkonstanthaltung weiter bestehen. In diesem Falle schaltet der Strömungswächter auch den Temperaturfühler 24 aus, und die Temperaturregelung erfolgt alleine über den Temperaturfühler 25.

In Fig. 2 ist das elektrische Schaltbild prinzipmäßig dargestellt.

In einem Temperaturdifferenzverstärker 31 gehen die von den Temperaturfühlern 24 und 25 über Temperaturverstärker 32 und 33 erhaltenen Werte sowie die Werte eines Sollwertgebers 34 über einen Verstärker 35 ein. 36 stellt die Temperaturanzeige von dem Temperaturfühler 24 dar bzw. von dem Temperaturfühler 25, wenn bei Prüflingswechsel die Kurzschlußleitung 29 geöffnet ist. Die Umschaltung erfolgt dabei durch einen Schalter 37 in dem Strömungswächter 18.

In einem Ist/Sollwertverstärker 38 gehen die Werte aus dem Temperaturfühler 24 (oder bei Umschaltung von 25) und dem Sollverstärker 35 ein. Weiterhin ist ein Ist/Sollwertdifferenzanzeiger 39 vorhanden. Die von dem Temperaturdifferenzverstärker 31 und dem Ist/Sollwertverstärker 38 gebildeten Werte werden über einen weiteren Verstärker 40 einer Endstufe 41 zur Betätigung des Verstellmotors 27 für das Steuerventil 7 zugeführt.

Die Heizleistung der Heizeinrichtung ICi wird durch das Potentiometer 28 proportional geregelt. Dies erfolgt in bekannter Weise durch Takten des Thyristors 43 über Nullspannungsschalter 42. Die Taktfrequenz wird durch Taktgeber 44 bestimmt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung der Temperatur einer im Kreislauf geführten Flüssigkeit auf einem Prüfstand zur Prüfung eines von der Flüssigkeit durchflossenen Prüflings, insbesondere zur Temperaturregelung der Hydraulikflüssigkeit auf einem Pumpenprüfstand, mit einer Heiz- und mit einer Kühleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Steuerventil (7) die Flüssigkeit in eine zu der Heizeinrichtung (10) und in eine zu der Kühleinrichtung (11) führende Zweigleitung (8, 9) teilt;

b) die beiden Zweigleitungen (8, 9) sich in einem Mischstück (12) wieder versinen;

c) das Steuerventil (7) in Abhängigkeit eines Temperatursollwertes im Vergleich zu einer Istwertangabe einstellbar ist;

d) das Steuerventil (7) mit einem die Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung (10) in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventils (7) regelnden Gliedes (18) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung (10) regelnde Glied als Potentiometer (18) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung über Nullspannungsschalter (42) und Thyristoren (43) erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kreislauf eine Kurzschlußleitung (29) derart vorgesehen ist, daß bei Wechsel des Prüflings (1) über Umschaltventile (5,15) die mit einem Wärmetauscher (30) versehene Kurzschlußleitung (29) freigegeben wird, während ein Teilstrom über einen Nebenkreis weiter über die Heiz- und Kühleinrichtung zirkuliert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Flüssigkeitskreislauf ein zweiter Kreislauf zuschaltbar ist, der über das Steuerventil (7) und im gleichen Verhältnis über die Heiz- und über die Kühleinrichtung geführt ist.