DE3224136A1 - Measuring and monitoring system for hydraulic accumulators - Google Patents

Measuring and monitoring system for hydraulic accumulators

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Abstract

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Description

Meß- und Überwachungssystem für HydrospeicherMeasuring and monitoring system for hydraulic accumulators

Die Erfindung hetrifft ein Meß- und Überwachungssystem für Hydrospeicher, insoe,?ndere für solche, die in Hydraulikanlagen als Energiespeicher elllgesetzt werden, zur Messung und Uberwachung der Betriebskenngrößen von Hydrospeichern wie Gasdruck, Gastemperatur, Gasdichte, Gasmasse, Ölvolumen, Energieinhalt, Ölstrom, um damit vielfältige Anforderungen an Hydrospeicher zu erfüllen.The invention concerns a measuring and monitoring system for hydraulic accumulators, insoe, change for those that are used as energy storage in hydraulic systems for measuring and monitoring the operating parameters of hydraulic accumulators such as Gas pressure, gas temperature, gas density, gas mass, oil volume, energy content, oil flow, in order to meet a wide range of requirements for hydraulic accumulators.

Die Leistungsmerkmale, die Zuverlässigkeit und die Bedienungsfreundlichkeit eines Hydrospeichers können durch die Messung und Uberwachung seiner Betriebskenngrößen erheblich erweitert bzw. erhöht werden. Umfassende Informationen über die Betriebskenngrößen sind beim Füllvorgang auf einen vorgegebenen Vorspanndruck, bei der Inbetriebnahme, im Betrieb der hydraulischen Anlage und bei der Wartung zweckmäßig bzw. notwendig.The performance characteristics, the reliability and the ease of use of a hydraulic accumulator can by measuring and monitoring its operating parameters can be significantly expanded or increased. Comprehensive information about the operating parameters are to a specified preload pressure during the filling process, during commissioning, Useful or necessary in the operation of the hydraulic system and in maintenance.

Zum Stand der Technik seien einige wenige, zur Patenterteilung wichtige Gesichtspunkte erläutert. Die Füllung der Hydrospeicher auf einen vorgegebenen Vorspanndruck erfolgt heute mit einer Fülleinrichtung, die auf der Basis der Druckmessung arbeitet. Dieser Füllvorgang wird in der Regel mehrere Male wiederholt, bis der vorgegebene Vorspanndruck erreicht wird, da man auf den Temperaturausgleich des Gases mit der Umgebung warten muB. Die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Füllvorgängen wird von den Herstellern mit ca. 2 Minuten angegeben, in der der Temperaturausgleich erfolgen soll. Diese Zeitspanne ist für größere Hydrospeicher bemessen. Für kleinere Hydrospeicher ist sie nicht notwendig, da der Temperaturausgleich schneller erfolgt. Andererseits kann die Zeitspanne von 2 Minuten für bestimmte Speicherbauarten zu kurz sein. Daraus folgt, daß die Füllung der Hydrospeicher heute in der Regel nicht rationell und in bestimmten Fällen auch nicht genau erfolgt.For the state of the art there are a few that are important for the granting of patents Points of view explained. The filling of the hydraulic accumulator to a specified preload pressure takes place today with a filling device that works on the basis of pressure measurement. This filling process is usually repeated several times until the specified Preload pressure is achieved, as one has to balance the temperature of the gas with the Environment has to wait. The length of time between successive fillings is specified by the manufacturers with approx. 2 minutes in which the temperature equalization should take place. This time span is dimensioned for larger hydraulic accumulators. For smaller ones It is not necessary for a hydraulic accumulator, as the temperature equalization takes place more quickly. On the other hand, the time span of 2 minutes can increase for certain types of memory be short. It follows from this that the hydraulic accumulators are usually not filled today rationally and, in certain cases, not carried out precisely.

Beim Betrieb von Hydrospeichern entstehen Gasverluste, die je nach Speicherbauart (z. B. bei Kolbenspeichern) erheblich sein können. Außerdem fallen diese Verluste bei gleicher Speicherbauart und -baugröße sehr unterschiedlich aus. Deshalb wird der Vorspanndruck während des Betriebs im Anfangsstadium in kürzeren und später in längeren Zeitabständen gemessen. Dieser Meßvorgang ist außerdem mit zusätzlichen Gasverlusten verbunden, weil er mit einer mechanischen Einrichtung vorgenommen wird. Hohe Gasverluste können zur Zerstörung des Trennglieds und zum Ausfall der Hydraulikanlage führen. Diese Überprüfung der Gasverluste erfolgt bisher entweder zu selten oder zu oft, weil die Gasverlustrate eines Hydrospeichers nicht von vorne herein bekannt ist. Außerdem ist das Ergebnis der Überprüfung zu ungenau, da der Vorspanndruck gemessen wird, obwohl für die Verluste die Gasmasse ein richtiges Maß darstellt.When operating hydraulic accumulators, gas losses occur depending on the Accumulator design (e.g. piston accumulators) can be significant. Also fall These losses can be very different for the same type and size of memory. Therefore, the preload pressure becomes shorter in the initial stage during operation and later measured at longer intervals. This measuring process is also with additional gas losses associated with it, because he was using a mechanical device is made. High gas losses can destroy the separator and to Failure of the hydraulic system. This review of gas losses has been carried out so far either too seldom or too often, because the gas loss rate of a hydraulic accumulator is not is known from the outset. In addition, the result of the check is too imprecise because the preload pressure is measured, although the gas mass is a correct one for the losses Represents measure.

Beim Betrieb von Hydrospeichern, insbesondere von Kolbenspeichern, kann Hydrauliköl in den Gasraum gelangen, ohne daß dabei Gasverluste entstehen müssen. Dadurch verändern sich die Betriebseigenschaften der Hydrospeicher in unerwünschter Weise.When operating hydraulic accumulators, especially piston accumulators, hydraulic oil can get into the gas space without causing gas losses. This changes the operating properties of the hydraulic accumulator in an undesirable manner Way.

Dieses Lecköl kann heute mit der Messung des Vorspanndrucks nicht eindeutig identifiziert werden.This leakage oil cannot today with the measurement of the preload pressure can be clearly identified.

Beim Betrieb von Hydrospeichelsl kann der Betriebsdruck bei der Entladung infolge vorherigen Wärmeaustauschs unter den minimalen Betriebsdruck fallen, ohne daß dabei die Speicherenergie vollständig abgegeben wird, weil der Speicher mit der Unterschreitung des minimalen Betriebsdrucks aus dem Kreis abgeschaltet wird. Es ist möglich, diese Restenergie, die je nach Anwendungsfall relativ hoch sein kann, bei Kolbenspeicherbauart durch den Einsatz von Füllstandsgebern bzw. Endschaltern auszunutzen. Bei Bauarten mit elastischem Trennglied läßt sich diese Restenergie jedoch nicht ausnutzen.When operating hydraulic saliva, the operating pressure during discharge fall below the minimum operating pressure as a result of previous heat exchange, without that the storage energy is completely released because the memory with if the operating pressure falls below the minimum, the circuit is switched off. It is possible for this residual energy to be relatively high depending on the application can, in the case of piston accumulator design, through the use of level sensors or limit switches to take advantage of. In the case of designs with an elastic separator, this residual energy can be reduced however do not take advantage of it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vielfältige Anforderungen an Hydrospeicher in einem Produkt zu erfüllen, und zwar, die Füllung des Hydrospeichers auf den vorgegebenen Vorspann- druck rationell durchzuführen, eine automatische Erkennung der Gasverluste zu gewährleisten, eine automatische Erkennung des in den Gas@@um gelangten Hydrauliköls zu ermöglichen und die volständige Ausnutzlng der Speicherenergie sicherzustellen.The invention is based on the task of meeting a wide range of requirements to meet hydraulic accumulators in one product, namely, the filling of the hydraulic accumulator on the given preamble to carry out printing efficiently, a automatic detection of gas losses to ensure automatic detection of the hydraulic oil that got into the gas @@ to enable full utilization to ensure the storage energy.

Diese Aufgaben werden erfindurigsmäßig dadurch gelöst, daß für jede Einzelanforderung notwendige Betriebskenngrößen des Hydrospeichers über Sensore gemessen ode. anhand der Verarbeitung der gemessenen Größen im Mikrocomputer ermittelt werden. Die notwendigen Betriebskenngrößen sind: Gasdruck, Gastemperatur, Gasdichte, Gasmasse, Gasvolumen, Ölvolumen, Energieinhalt, Ö1-strom u. a. Für eine rationelle und genaue Füllung des Hydrospeichers auf den vorgegebenen Vorspanndruck ist neben der Druckmessung auch eine Temperaturmessung notwendig, für eine automatische Erkennung der Gasverluste ist eine Uberwachung der Gasmasse eine unumgängliche Voraussetzung, für die automatische Erkennung des in den Gasraum gelangten Hydrauliköls ist die Überawchung der Gasdichte unumgänglich und für die vollständige Ausnutzung der Speicherenergie muß das Ölvolumen ermittelt werden.These objects are according to the invention achieved in that for each Individual requirement necessary operating parameters of the hydraulic accumulator via sensors measured or. determined on the basis of the processing of the measured quantities in the microcomputer will. The necessary operating parameters are: gas pressure, gas temperature, gas density, Gas mass, gas volume, oil volume, energy content, oil flow, etc. For a rational and exact filling of the hydraulic accumulator to the given preload pressure is next The pressure measurement also requires a temperature measurement for automatic detection the gas losses, monitoring of the gas mass is an unavoidable prerequisite, is for the automatic detection of the hydraulic oil that has entered the gas compartment Monitoring of the gas density is essential and for the full utilization of the storage energy the oil volume must be determined.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine Reihe von Einzelanforderungen an Hydrospeicher erfüllt werden, was bisher nicht möglich ist, und war die automatische Erkennung der Gasverluste, die automatische Erkennung des in den Gasraum gelangten Hydrauliköls, eine vollständige Ausnutzung der Speicherenergie bei Hydrospeichern mit elastischem Trennglied. Weitere Vorteile der Erfindung betreffen eine rationelle und genaue Füllung des Hydrospeichers auf den vorgegebenen Vorspanndruck, eine rationelle Inbetriebnahme von Hydrospeichern, die Steuerbarkeit der Hydraulikanlage it ililfe eines in den Mikrocomputer implementierten Algorith-'llS, in dem die Betriebskenngrößen des Hydrospeichers und die ,. landsgr(jßen der Hydraulikanlage verarbeitet werden. Ein übergeordneter Vorteil der Erfindung ist die Tatsache, daß alle cliannten Vorteile in einem Produkt erfüllt werden.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that a number of individual requirements for hydraulic accumulators are met, what has been done so far is not possible, and was the automatic detection of gas losses, the automatic Detection of the hydraulic oil that has got into the gas space, full utilization the storage energy in hydraulic accumulators with an elastic separator. Other advantages the invention relate to an efficient and precise filling of the hydraulic accumulator the specified preload pressure, efficient commissioning of hydraulic accumulators, the controllability of the hydraulic system with the help of one implemented in the microcomputer Algorith-'llS, in which the operating parameters of the hydraulic accumulator and the,. landsgr (jßen the hydraulic system are processed. An overriding advantage of the invention is the fact that all the combined advantages are fulfilled in one product.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Als Sensore sind ein Druck- und ein Temperatursensor verwendet. Die Meßwertaufbereitung berücksichtigt die Verstärkung dei Sensorsignale sowie die Temperaturkompensation. Über ein Multiplexer werden die aufbereiteten Signale sequentiell einem A/D-Wandler zugeführt. Die Ausgangssignale des A/D-Wandlers, die Bedienungsinformationen und Zustandsgrößen der Hydraulikanlage bilden die Eingangsgrößen für den Interface vor dem Mikrocomputer. Im Mikrocomputer sind Zustandsgleichungen oder Zustandsinformationen über das verwendete Gas, Steueralgorithmen und Systemsoftware implementiert. Der Ausgang des Mikrorechners geht über ein weiteren Interface zu Anzeigeelementen und zu Anschlußstellen für Aktore.An embodiment of the invention is shown in the single figure and is described below. A pressure and a temperature sensor are used as sensors used. The processing of the measured values takes the amplification of the sensor signals into account as well as temperature compensation. The processed files are processed via a multiplexer Signals sequentially fed to an A / D converter. The output signals of the A / D converter, the operating information and state variables of the hydraulic system form the input variables for the interface in front of the microcomputer. In the microcomputer there are equations of state or status information about the gas used, control algorithms and system software implemented. The output of the microcomputer goes through another interface Display elements and connection points for actuators.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (3)

Patentansprüche 1. Meß- und Uberwachungssystem für Hydrospeicher, welches an den Gasraum des Hydrospeichers über zwei Sensore angeschlossen wird, insbesondere für Hydrospeicher, die als Energiespeicher in Hydraulikanlagen eingesetzt werden, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor und einen Drucksensor, durch Meßwertverstärker zur Aufbereitung der Meßwertsignale, durch digitale Schaltungen zur Signalübertragung wie Multiplexer, A/D-Wandler, Interface, durch einen Mikrocomputer zur Verarbeitung der Meßsignale und der Zustandsgrößen der Hydraulikanlage, durch Anzeigeelemente zur digitalen Darstellung der Betriebskenngrößen d> Hydrospeichers sowie durch Anpaßschaltungen für Aktore. Claims 1. Measurement and monitoring system for hydraulic accumulators, which is connected to the gas space of the hydraulic accumulator via two sensors, especially for hydraulic accumulators that are used as energy stores in hydraulic systems are characterized by a temperature sensor and a pressure sensor Measurement amplifier for processing the measurement signals, through digital circuits for signal transmission such as multiplexers, A / D converters, interfaces, through a microcomputer for processing the measurement signals and the state variables of the hydraulic system Display elements for the digital representation of the operating parameters of the hydraulic accumulator as well as adapter circuits for actuators. 2. Meß- und Uberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Sensore durch einen Dichtesensor ersetzt ist.2. measuring and monitoring system according to claim 1, characterized in that that one of the two sensors is replaced by a density sensor. 3. Meß- und Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Mikrocomputer neben den Meßwerten der beiden Sensore auch Zustandsgrößen der Hydraulikanlage (Drehzahlen, Volumenströme, Drücke) verarbeitet werden.3. Measuring and monitoring system according to claim 1, characterized in that that in the microcomputer, in addition to the measured values of the two sensors, also state variables the hydraulic system (speeds, volume flows, pressures) are processed.
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