DE29512493U1 - Vorrichtung zur Erhöhung des Drucks eines hydraulischen Prüfmediums

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DE29512493U1

Publication number: DE29512493U1
Application number: DE29512493U
Authority: DE
Original assignee: Schmidt & Co Kranz GmbH
Current assignee: Schmidt & Co Kranz GmbH
Priority date: 1995-08-03
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2005-08-04

Vorrichtung zur Erhöhung des Drucks eines hydraulischen Prüfmediums

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung des Drucks eines hydraulischen Prüfmediums gemäß den Merkmalen im Oberbegri ff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung gelangt bei Prüf-, Justage und Kalibriereinrichtungen sowie in Dichtheits- und Berstdruckprüfständen zur Anwendung. In diesem Zusammenhang sind Vorrichtungen mit einem Nenndruck bis etwa 10.000 bar bekannt. Hierzu zählen Druckübersetzer mit Spindelantrieb und Schrjttmotor. Bei diesen Vorrichtungen ist zwar eine präzise Einreglung des Druckniveaus möglich, indessen sind nur kleine Volumina des Prüfmediums realisierbar. Die Größenordnung dieser Volumina bewegen sich bei ca. 2 bis 3 cm- . Ferner sind Vorrichtungen mit einem hydraulischen Antrieb sowie einer Ansteuerung mit Proportional- oder Servoventil bekannt. Bei der Anwendung sol-

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Commerzbank AG Bochum, Konto-Nr. 3£&bgr;%*&2l&i-Z &304OcOiS), ■ Pt^jtfeirdvjonto ^Essen· Konto-Nr. 7447-431 (BLZ 3601 0043)

eher Vorrichtungen können große Volumina des Prüfmediums realisiert werden. Für eine präzise Einregelung des Druckniveaus müssen indessen hohe Anlagekosten in Kauf genommen werden.

Der Erfindung 1iegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erhöhung des Drucks eines hydraul j sehen Prüfmediums zu schaffen, die bei geringer Antriebsleistung und niedrigen Anlagekosten nicht nur größere Volumina des Prüfmediums, sondern auch einen weiten Volumenbereich bei präziser Druckregelung beherrscht.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Danach wird der Bestandteil des Primärteils bildende größere Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Einheit von einer Radialkolbenpumpe aus über ein Rückschlagventil mit dem Arbeitsmedium, beispielsweise Drucköl, beaufschlagt. Das Fördervolumen der Radialkolbenpumpe wird durch die Drehzahl eines elektrischen Servomotors bestimmt, dessen Drehzahl im Bereich von 3 min" bis 3.000 min" feinfühlig regelbar ist. Auf diese Weise kann der im größeren Zylinderraum einen Kolben und im kleineren, als Plungerraum ausgebildeten Zylinderraum einen Plunger besitzende Differentialkolben in einer Zeit von t_m£_n 12 s über seinen gesamten Verlagerungsweg verfahren werden. Die Regelung der Druckanstiegsgeschwindigkeit erfolgt hierbei durch die elektronische Drehzahlregelung des Servomotors. Über diese können sowohl die Druckanstiegszeiten als auch die Druckhaltezeiten frei programmiert werden. Der Druckaufbau kann innerhalb der Leistungsgrenzen linear in einem Druckbereich von 0 bis 10.000 bar erfolgen. Der Druck-Prüfkreis ist von dem Kreis des Arbeitsmediums ein-

deutig getrennt, dennoch kann ein modularer Aufbau bei kleiner kompakter Bauforiti in einem günstigen Preis-Leistungsverhältnis gewährleistet werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung hinsichtlich des Primärteils für alle Druckgrößen identisch ausgebildet ist. Nur der Sekundärteil ist den unterschiedlichen Druckbereichen anzupassen.

Die Merkmale des Anspruchs 2 vermeiden eine Überhitzung des Arbeitsmediums. Treten Leckagen im Druck-Prüfkreis auf, so fährt der Differentialkolben in die druckseitige Endlage des Plungerraums. Der daraus resultierende Druckanstieg bewirkt dann die Aktivierung des Druckschalters. Dieser sorgt jetzt dafür, daß der Servomotor abgeschaltet und kein weiteres Arbeitsmedium mehr nachgepumpt wird. Dadurch ist gewährleistet, daß keine unzulässige Erwärmung des Arbeitsmediums bei der Absteuerung des Volumenstromes über das Druckbegrenzungsventil erfolgt.

Mit dem Stromregelventil entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 kann die Druckentlastung des großen Zylinderraums bewirkt werden.

Wird eine feinfühlige Absenkung des Drucks gewünscht, so gelangen bevorzugt die Merkmale des Anspruchs 4 zur Anwendung. Hierbei werden die Sitzventile im Wechseltakt geschaltet. Das Volumen des Mikrospeichers ist einstellbar und kann dem Einsatzfall entsprechend eingestellt werden. Beim Takten der Sitzventile nimmt der Mikrospeicher bei jedem Schaltspiel ein definiertes Volumen auf und gibt dieses an den Vorratsbehälter für das Arbeitsmedium ab. Es ist also eine Feinstdruckregulierung durch Tippschaltung von Hand gewährleistet oder - im Bedarfsfall - auch automatisch durch die programmierbare Steuerung der Vorrichtung.

Die Abschaltung des elektrischen Servomotors erfolgt ebenfalls durch die erfindungsgemäße Steuerung, wenn bei der Vorgabe eines Druckprofiles eine Druckhaltephase erreicht ist. Hierzu dienen die Merkmale des Anspruchs 5. In diesem Fall wird an die Steuerung das Ist-Wertsignal durch den Druckmeßumformer übermittelt. Um den Druckmeßumformer sowie die Kolben-Zylinder-Einheit vor Überlastung zu schützen, ist der Druck-Prüfkreis des weiteren mit einer Berstsicherung versehen, die beispielsweise eine Berstscheibe aufweisen kann.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 6 kann der Druck-Prüfkreis mit dem Prüfmedium beaufschlagt werden. Dazu ist es erforderlich, daß die Sitzventile geöffnet sind. Zwischen dem Hydraulikteil der druckluftbetriebenen Hydraulikpumpe und dem Rückschlagventil ist ein Filter angeordnet. Ferner ist an die Leitung zwischen dem Filter und dem Rückschlagventil ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen.

Die Rückstellung des Differentialkolbens bis in die einfahrseitige Endlage erfolgt gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 durch Druckluft. Mit der Druckluft ist der Ringraum der Kolben-Zylinder-Einheit beaufschlagbar.

Ferner ist gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 an den Ringraum der Kolben-Zylinder-Einheit ein mit einem Niveausensor gekoppelter Kondensatabscheider angeschlossen. Der Kondensatabscheider nimmt anfallendes Kondensat aus der Druckluft bzw. auftretende Leckagen bei Dichtungsverschleiß auf. Der Niveausensor überwacht den Kondensatabscheider und gibt bei Bedarf ein entsprechendes Signal an die Steuerung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Mit 1 ist im Schema eine Vorrichtung zur Erhöhung des Drucks eines hydraulischen Prüfmediums bezeichnet, die in nicht näher dargestellter Weise einen integrierten Bestandteil eines Dichtheits- und Berstdruckprufstands bildet.

Die Vorrichtung 1 umfaßt innerhalb eines bausteinartigen Moduls 2 eine Kolben-Zylinder-Einheit 3 mit einem Differentialkolben 4. Während ein im Durchmesser kleinerer Plunger 5 in einem Plungerraum 6 hin und her bewegbar ist, wird der mit dem Plunger 5 verbundene größere Kolben 7 in einem Zylinderraum 9 axial verlagert.

Der Zylinderraum 9 ist über eine Leitung 11 mit einer Radialkolbenpumpe 12 verbunden, die von einem elektronisch regelbaren elektrischen Servomotor 13 angetrieben wird. In die Leitung 11 zwischen der Radialkolbenpumpe 12 und dem Zylinderraum 9 ist ein in Richtung zur Radialkolbenpumpe 12 sperrendes Rückschlagventil 14 eingegliedert. Zwischen dem Rückschlagventil 3 4 und der Radialkolbenpumpe 12 sind ein Druckbegrenzungsventil 15 sowie eine Druckanzeige 16 an die Leitung 11 angeschlossen. Die Radialkolbenpumpe 1 2 saugt Drucköl aus einem Vorratsbehälter 17.

Zwischen dem Rückschlagventil 14 und dem Zylinderraum 9 sind an die Leitung 11 ein mit dem Servomotor 13 über eine nicht näher dargestellte Steuerung gekoppelter Druckschalter 18 sowie ein Stromregelventil 19 angeschlossen, das seinerseits über einen Filter 20 mit dem Vorratsbehälter 17 in Verbindung steht. Auch das Druckbegrenzungsventil 15 steht mit dem Vorratsbehälter 17 in Verbindung.

In die zum Stromregelventi1 19 führende Leitung 21 sind zwei an die Steuerung angeschlossene Sitzventile 22, 23

eingegliedert. An die Leitung 21 zwischen den Sitzventilen 22, 23 ist ein volumeneinstellbarer Mikrospeicher 24 angeschlossen.

An den mit dem Plungerraum 6 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 verbundenen Druck-Prüfkreis 2 5 ist über eine Leitung 26 ein Druckmeßuni former angeschlossen, der ebenfalls in nicht näher dargestellter Weise mit der Steuerung verbunden ist. Ferner ist an die zum Druck-Prüf kreis 25 führende Leitung 26 eine Berstsicherung 28 angeschlossen, die auf der anderen Seite mit einem Aufnahmebehälter 29 verbunden ist.

Der Ringraum 10 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 ist an einen Kondensatabscheider 30 angeschlossen, welcher durch einen nicht näher veranschaulichten Niveausensor überwacht wird. Andererseits steht der Ringraum 10 über eine Leitung 31 mit einer Druckluftquelle 32 in Verbindung. Die Leitung 31 ist an eine Leitung 33 in einem weiteren Modul 34 angeschlossen, die einerseits zur Druckluftquelle 32 führt und andererseits an einem 3/2-Wegeventil 35 ansteht. In die Leitung 33 ist eine Druckluft-Wartungseinheit 36 integriert. Das 3/2-Wegeventi1 35 ist über eine Leitung 37 an die Luftseite 38 einer druckluftbetriebenen Hydraulikpumpe 39 angeschlossen, deren Hydraulikteil 40 über ein Rückschlagventil 41 mit einem Vorratsbehälter 42 für das Prüfmedium in Verbindung steht. Ferner steht der Hydraulikteil 40 über ein Rückschlagventil 43, einen Filter 44 und ein Rückschlagventil 45 mit dem Druck-Prüfkreis 25 in Verbindung. Der Filter 44 und die Rückschlagventile 43 und 45 sind in eine Leitung 46 eingegliedert.

An die Leitung 46 zwischen dem Filter 44 und dem Rückschlagventil 45 sind ein Druckbegrenzungsventil 47 sowie

eine Druckanzeige 48 angeschlossen. Das Druckbegrenzungsventil 47 steht mit dem Vorratsbehälter 42 in Verbindung.

Der Zylinderraum 9 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 {Primärseite) wird von der Radialkolbenpumpe 12 mit dem Drucköl beaufschlagt. Das Fördervolumen der Radialkolbenpumpe 12 wird durch die Drehzahl des elektrischen Servomotors 13 bestimmt, dessen Drehzahl im Bereich von 3 min bis 3000 min feinfühlig regelbar ist. Somit kann der Differentialkolben 4 in einer Zeit von ^t_n,j__n = 12 s über dem gesamten Hubbereich verfahren werden.

Steht am Differentialkolben 4 primärseitig der Nenndruck an {Endlage des Differentialkolbens 4 bei Leckage im Druck-Prüfkreis 25) wird der Servomotor 13 durch den Druckschalter 18 abgeschaltet. Dadurch ist gewährleistet, daß keine unzulässige Erwärmung durch die Absteuerung des Volumenstromes über das Druckbegrenzungsventil 15 erfolgt.

Die Abschaltung des Servomotors 13 erfolgt ebenfalls durch die Steuerung, wenn bei der Vorgabe eines Druckprofiles eine Druckhaltephase erreicht ist. In diesem Fall wird der Steuerung das Ist-Wertsignal durch den Druckmeßumformer 27 übermittelt. Um den Druckmeßumformer 27 und die Kolben-Zylinder-Einheit 3 vor Überlastung zu schützen, ist der Druck-Prüfkreis 25 mit der Berstsicherung 28 abgesichert.

Die Druckentlastung der Druck-Prüfkreises 25 erfolgt über das Stromregelventil 19 oder bei feinfühliger Absenkung des Druckes durch eine getaktete Ansteuerung der Sitzventile 22, 23. Der zwischen die Sitzventile 22, 23 geschaltete Mikrospeicher 24 ermöglicht die feinfühlige Druckabsenkung.

Die Rückstellung der Kolben-Zylinder-Einheit 3 bis in die Endlage des Differentialkolbens 4 erfolgt mittels Druckluft, die auf den Ringraum 10 wirkt.

Wird der Differentialkolben 4 zurückgefahren, erfolgt die Einspeisung des Prüfmediums mit Hilfe der druckluftbetriebenen Hydraulikpumpe 39 über das in Richtung zur Hydraul ikpumpe 39 sperrende Rückschlagventi.l 45. Die Sitzventile 22, 23 sind dann geöffnet.

Bezugszeichenaufstellung

1 - Vorrichtung

2 - Modul &ngr;. 1

3 - Kolben-Zylinder-Einheit

4 - Differentia!kolben

5 - Plunger &ngr;. 4

6 - Plungerraum f. 5

7 - Kolben v. 4

9 - Zylinderraum v.

10 - Ringraum v. 3

11 - Leitung zwischen 9 u.

12 - Radialkolbenpumpe

13 - Servomotor f. 12

14 - Rückschlagventil

15 - Druckbegrenzungsventil

16 - Druckanzeige

17 - Vorratsbehälter

18 - Druckschalter

19 - Stroraregelventil

20 - Filter

21 - Leitung zwischen 11 u.

22 - Sitzventil

23 - Sitzventil

24 - Mikrospeicher

25 - Druck-Prüfkreis

26 - Leitung zwischen 25 u. 2 7 - Druckmeßumformer

28 - Berstsicherung

29 - Aufnahmebehälter

30 - Kondensatabscheider

31 - Leitung zwischen 1Ou.

32 - DruckluftquelJe

33 - Leitung

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34 - Modul

35 - 3/2-Wegeventil

36 - Druckluft-Wartungseinheit

37 - Leitung zwischen 35 u.

38 - Luftseite v. 39

39 - Hydraulikpumpe

40 - Hydraulikteil v.

41 - Rückschlagventil

42 - Vorratsbehälter

43 - Rückschlagventil

44 - Filter

45 - Rückschlagventil

46 - Leitung zwischen 25 u.

47 - Druckbegrenzungsventil 4 8 - Druckanzeige

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Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Erhöhung des Drucks eines hydraulischen Prüfmediums, welche eine Kolben-Zylinder-Einheit (3) mit einem Differentialkolben (4) und zwei Zylinderräutnen (6, 9) aufweist, wobei der größere Zylinderraum (9) über eine Leitung (H) an eine Hydraulikpumpe (12) und der kleinere Zylinderraum (6) an einen Druck-Prüfkreis (25) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe durch eine von einem elektrischen Servomotor (13) angetriebene Radialkolbenpumpe (12) gebildet und in die Leitung (11) zwischen dem größeren Zylinderraum (9) und der Radialkolbenpumpe (12) ein in Richtung zur Radialkolbenpumpe (12) sperrendes Rückschlagventil (14) eingegliedert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze lehnet, daß an die Leitung (11) zwischen dem größeren Zylinderraum (9) und dem Rückschlagventil (1.4) ein Druckschalter (18) und zwischen dem Rückschlagventil (14) und der Radialkolbenpumpe (12) ein Druckbegrenzungsventil (15) angeschlossen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leitung (11) zwischen dem größeren Zylinderraum (9) und dem Rückschlagventil (14) ein mit dem Vorratsbehälter (17) für das Arbeitsmedium verbundenes Stromregelventil (19) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Leitung (21)

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zwischen dem größeren Zylinderraum (9) und dem Stromregelventil (19) zwei Sitzventile (22, 23) hintereinander eingegliedert sind und an die Leitung (21) zwischen den Sitzventilen (22, 23) ein Mikrospeicher (24) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Druck-Prüfkreis (25) ein Druckmeßumformer (27) und eine Berstsicherung (28) angeschlossen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck-Prüfkreis (25) durch eine druckluftbetriebene Hydraulikpumpe (39) über ein zu dieser sperrendes Rückschlagventil (45) mit dem Prüfmedium beaufschlagbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle (32) für die druckluftbetriebene Hydraulikpumpe (39) an den Ringraum (10) der Kolben-Zylinder-Einheit (3) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ringraum (10) der Kolben-Zylinder-Einheit (3) ein mit einem Niveausensor gekoppelter Kondensatabscheider (30) angeschlossen ist.