DE3638604A1

DE3638604A1 - Fluidisches system mit volumenstrommesseinrichtung

Info

Publication number: DE3638604A1
Application number: DE19863638604
Authority: DE
Inventors: Manfred Hofmann
Original assignee: Hydrotechnik GmbH
Current assignee: Hydrotechnik GmbH
Priority date: 1986-11-12
Filing date: 1986-11-12
Publication date: 1988-05-26
Also published as: SE469491B; SE8704132D0; SE8704132L; DE3638604C2

Description

Die Erfindung betrifft ein fluidisches System mit einer Meßvorrichtung, dessen Fluid Hochdrücke von mehreren hundert bar und/oder wechselnde Drucke aufweist, welches mit Meß-, Steuer- und/oder Regelleitungen ver sehen ist, die jeweils mit Meß-, Steuer- und/oder Regelpunkten des Systems verbunden und zu einer Sammelvorrichtung zusammengeführt sind.

Die Erfindung betrifft ferner eine Volumenstrommeßeinrichtung für hohe und wechselnde Drücke, welche mit einer Meßblende versehen ist.

Im Bereich der Mobilhydraulik sind aus Kostengründen oftmals keinerlei Meßpunkte für die Volumenstrommessung an Hydropumpen- oder -motoren vorgesehen. Stationär eingebaute Präzisions-Turbinen-Zahn- oder Ovalradzähler sind zu teuer oder für die oftmals gestellten harten Umgebungs- oder Betriebsbedingungen für jahrelangen Betrieb nicht geeignet.

Für eine Volumenstromdiagnose eines Pumpenantriebs ist ein fest einzubauender Meßblock, bestehend aus einem Absperrhahn und den Festhälften einer hydraulischen Schnellkupplung bekannt. Im Service- oder Überprüfungsfall wird hierbei ein Volumensensor vom Bedienungs personal mittels geeigneter Hochdruckschläuche und korrespondierender Loshälften der hydr. Schnellkupplung angeschlossen. Diese Lösung ist für viele Anwendungen ebenfalls zu aufwendig und zu teuer.

Mit der EP 8 610 1980 wird ein fluidisches System mit Meßvorrichtung vorgeschlagen, bei dem auf einfache Art und Weise mittels eines Multisensorkopfes zu Diagnosezwecken verschiedene Einzeldrücke gleichzeitig gemessen und an einem Instrument ausgewertet werden.

Bei dem vorgeschlagenen fluidischen System in Kombination mit einer Meßvorrichtung, bei dem Meß-, Steuer- und/oder Regelleitungen mit den entsprechenden Punkten des Systems fest installiert sind und zu einer Sammelvorrichtung führen, werden ebenfalls bereits vorgeschlagene Monokupplungen verwendet, welche zu einer Vielfachkupplung entwickelt wurden, um die erfaßten Drücke über eine Multileitung zu übertragen, so daß die Messungen - aufgenommen an den verschiedenen Punkten des Systems - an zentrale Stelle und - falls erforderlich - auch gleichzeitig durchgeführt werden können.

Bei diesem Meßsystem werden eine Vielzahl von Sensoren, vorzugsweise Drucksensoren, mittels eines einzigen Kuppelvorganges mit den entsprechend zugeordneten Meßstellen oder Meßpunkten des Systems verbunden.

Die Sammelvorrichtung ist dabei als eine unter Betriebsdruck be tätigbare Mehrfachschnellkupplung mit einem Dosen- und einem Stecker stück ausgebildet, und das weiterführende Stecker- oder Dosenstück ist mit einer eine Vielzahl von Sensoren aufweisenden Meßvorrichtung und/oder mit Steuer- und/oder Regelvorichtungen verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine einfache, robuste und nahezu wartungsfreie Volumenstrommeßeinrichtung anzugeben, welche kompakt ausgebildet ist, zuverlässig und bei hohen Drücken und Wechseldrücken arbeitet und eine lange Lebensdauer aufweist.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde in dem o. g. fluidischen System mittels eines Sensorkopfes über Differenzdruckmessungen auch Volumenstrommessungen durchzuführen. Hierbei wird davon ausgegangen, daß Drosseln, Blenden und Venturidüsen bekannt sind. Bei der Verwendung dieser Meßelemente wird üblicherweise mit einem kleinen Differenz druckpegel gearbeitet, um die Leitungsdruckverluste in erträglichen und zulässigen Grenzen zu halten, da moderne Anlagen mit hohem Wirkungsgrad anzulegen sind.

Bei sehr hohen Betriebsdrücken und der Darstellung kleiner Differenz druckpegel sind die Grenzen der Auswertung des Differenzdrucksignals über einfache, billige Druckaufnehmersysteme sehr schnell aus grundsätzlichen meßtechnischen Gründen erreicht, weil der Meßfehler beim Differenzdruck in halber Größe direkt in die Volumenstrommessung eingeht.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß in dem eingangs aufgeführten fluidischen System mindestens eine nach dem Prinzip der Meßblende arbeitende Volumenstrommeßeinrichtung integriert und einem Prüfling zugeordnet ist, welche ein Absperrventil mit einer in einem Bypass liegenden Meßblende aufweist, wobei eingangs- und ausgangsseitig zur Blende Drucksensoren angeordnet sind. Hierdurch wird mit Hilfe eine einfachen Meßblendeneinheit im Betriebsfall ein nahezu freier, verlustloser Durchfluß gewährleistet und im Meßfall ein derartig großer definierter Staudruck aufgebaut wird, daß durch den hohen Differenzdruck eine problemfreie Volumenstromauswertung erfolgen kann.

Nach der Erfindung wird eine Volumenstrommeßeinrichtung vorgeschlagen, welche ein Gehäuse mit einer Eingangs- und einer Ausgangs- Schraubverbindung und einen Betriebsströmungskanal mit einem Bypass aufweist, wobei sich in dem Betriebsströmungskanal ein betätigbares Sperrelement eines Absperrventils befindet, welches in Arbeitsstellung im Betriebsströmungskanal einen oder nahezu einen druckverlustfreien Querschnitt aufweist und in Meßstellung den Betriebsströmungskanal der Volumenmeßeinrichtung hermetisch schließt, so daß die gesamte Fluidik den Bypass und eine in diesem angeordnete Meßblende durchströmt.

In Weiterbildung der Erfindung ist die im Bypaß der Volumenstrom meßeinrichtung liegende Meßblende austauschbar ausgebildet.

Zur Herstellung eines kompakten Meßgerätes ist es vorteilhaft, eingangs- und ausgangsseitig zur Blende je eine Bohrung zur Aufnahme eines Drucksensors vorzusehen. Das Meßgerät ist somit als eine Baueinheit ausgebildet und läßt sich in eine hydraulische Leitung in einfacher Weise mittels Schraub- oder Flanschverbindungen einbauen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Meßblende mit dem aus der Volumenstrommeßeinrichtung herausnehmbaren Kopfstück des Absperr- und Durchgangsventils verbunden und in Achsrichtung der Ventilbohrung ist zwischen dem Hauptströmungskanal und dem Bypass eine Bohrung zur Durchführung der Meßblende und Aufnahme der Blenden befestigung vorhanden.

Mit Hilfe der Erfindung kann beispielsweise eine Hydropumpe nahezu ideal, d. h. ohne nachträglichen Sensoreinbau in die Leitung und die dabei auftretenden Leckage-Umweltschutzprobleme, bei Voll- und Teillast zu jeder Zeit auf ihren momentanen Qualitätszustand überprüft werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 das Schaltbild einer Fluid-Anlage mit Fluid-Leitungen, zusammengeführt zu einer Sammelvorrichtung mit einer Meßvorrichtung;

Fig. 2 eine Multimeßkupplung mit Multisensorkopf und einem Volumenstrommeßgerät mit Sensoranschlüssen im Meßzustand mit geschlossenem Ventil;

Fig. 3 eine Ansicht eines Volumenstrommeßgerätes mit seinen Sensoranschlüssen im Betriebszustand mit offenem Ventil;

Fig. 4a einen Längsschnitt eines Volumenstrommeßgerätes mit Senso ren, im Betriebszustand mit offenem Ventil,

Fig. 4b einen Längsschnitt eines Volumenstrommeßgerätes mit Senso ren gemäß Fig. 4a, um einen Winkel von 90° gedreht;

Fig. 4c eine Einzelheit Y aus Fig. 4a;

Fig. 5 einen Längsschnitt eines Volumenstrommeßgerätes mit Ven tilkörper und Meßblende im Meßzustand mit geschlossenem Ventil.

In der Fig. 1 ist das Schaltbild einer Fluid-Anlage mit Fluid-Lei tungen als ein Anwendungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In diesem Falle handelt es sich um einen hydraulischen Antrieb mit Hydrozylinder und einer mit Hilfe des Volumenstrommeßgerätes zu überwachenden und zu prüfenden hydraulischen Pumpe.

Die Fluidleitungen a, b, c, d, e, f, g und h sind mit den jeweiligen Elementen der Fluid-Anlage verbunden und führen sämtlich zu einer gemeinsamen Sammelvorrichtung 1, welche aus einem Stecker- und einem Dosenstück 2 bzw. 3 besteht.

Eine Gruppe von Verbindungsleitungen des Dosenstückes 3 ist direkt mit einer Meßvorrichtung integral verbunden, während eine andere Gruppe von Fluidverbindungsleitungen oder elektrischen Leitern aus der Meßvor richtung zu einem entfernt gelegenen Meß-, Steuer- und Regelgerät geführt ist. Die Sammelvorrichtung mit der Mehrfachschnellkupplung 1 und dem integrierten Meßgerät ermöglicht alle angesprochenen Variationen. Als Fluid-Anlage kommt jede Anlage infrage, welche beispielsweise mit einer Hydraulik ausgerüstet ist. Es können mobile oder stationäre Anlagen sein. Zu den mobilen Anlagen zählen Erdbe wegungsanlagen wie Bagger, Rammvorrichtungen, ferner Transportfahrzeuge auf Rädern oder Ketten, Hebefahrzeuge oder dergleichen.

Die Mehrfachkupplung 1, welche Bestandteil der Sammelvorrichtung ist, kann jeweils gleichzeitig Hochdrücke von mehreren hundert bar oder wechselnde Drücke aufweisen.

Die Volumenstrommeßeinrichtung 4 mit ihren Sensormeßanschlüssen 5 und 6 liegt vor der zu prüfenden Pumpe 7. Die Sensoranschlüsse 5 und 6 sind über die Leitungen g und h mit dem Dosenstück 2 verbunden.

Mit 8 ist ein Wegeventil bezeichnet, welches vor einem Drosselrück schlagventil 9 und einem entsperrbaren Rückschlagventil 10 sowie dem Arbeitszylinder 11 liegt. Die Ausgangsleitung 12 aus dem Arbeits zylinder 11 führt über ein Sicherheitsventil 13 zum Wegeventil 8. Die Indexbezifferungen 1* bis 4* sowie 6* sowie 7* sind Druckmeßpunkte, welche sämtlich zum Dosenstück 2 führen. Hierzu zählen auch die Sensoranschlüsse 5 und 6.

Die Fig. 2 zeigt die Volumenstrommeßvorrichtung 4 mit ihren Sensoran schlüssen 5 und 6 im Meßzustand, welche über die Leitungen g und h mit dem Dosenstück 2 und dem Steckerstück 3 verbunden sind. Die Volumenstrommeßvorrichtung 4 ist mit einem Sperrventil 14 versehen, welche die Stellungen "Auf" und "Zu" einnehmen kann. Das Sperrventil 14 befindet sich in der Fig. 2 in Stellung "Zu".

Die Fig. 3 zeigt die Volumenstrommeßvorrichtung 4 mit ihren Sensoran schlüssen 5 und 6 im Betriebszustand. Die Leitungen g und h sind mit dem Steckerstück 3 und dem Dosenstück 2 verbunden. Das Sperrventil 14 befindet sich in Stellung "Auf". Eine Schraubenschutzklappe 15 dient dem mechanischen Schutz des Dosenstückes 2.

Die Fig. 4a zeigt einen Längsschnitt eines Volumenstrommeßgerätes 4 mit Sensoren 5 und 6 im Betriebszustand mit offenem Absperrventil 14, die Fig. 4b einen Längsschnitt des Volumenstrommeßgerätes 4, um einen Winkel von 90° gedreht. Die Fig. 4c zeigt die Einzelheit Y aus der Fig. 4a und zwar das Ventil 14 im geschlossenen Zustand.

Die Volumenstrommeßeinrichtung 4 besteht aus einem Gehäuse 16 mit einer Eingangs- und einer Ausgangs-Schraubverbindung 17 und 18. Der Betriebsströmungskanal 19 ist als Bypass zum Meßströmungskanal 20 ausge bildet. In dem Betriebsströmungskanal 19 befindet sich ein betätig bares Ventil- oder Sperrelement 14 eines Absperrventils, welches in der Fig. 4a in Arbeitsstellung bzw. in geöffneter Stellung dargestellt ist.

Das Absperrventil 14 ist derartig ausgelegt, daß es im Betriebsströ mungskanal 19 einen oder nahezu einen druckverlustfreien Querschnitt aufweist und in Meßstellung, welche in Fig. 4c dargestellt ist, den Betriebsströmungskanal 19 der Volumenmeßeinrichtung 4 hermetisch schließt, so daß die gesamte Fluidik den Meßströmungskanal 20 und eine in diesem angeordnete Meßblende 21 durchströmt. Eingangs- und aus gangsseitig zur Meßblende 21 sind Drucksensoren 5 und 6 angeordnet. Um auch die Temperatur bei den Messungen sofort berücksichtigen zu können ist mindestens einer der Drucksensoren 5 oder 6 mit einem Temperatur sensor integriert.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Betriebsströmungskanal 20* als Bypass zum Meßströmungskanal 19* ausgebildet ist. Hierbei ist die im Bypass oder im Meßströmungskanal 19* der Volumenstrommeßeinrichtung 4 liegende Meßblende 21 austauschbar ausgebildet.

In einer Ausführungsform ist hierbei die Meßblende 21 mit dem aus der Volumenstrommeßeinrichtung 4 herausnehmbaren Kopfstück 22 des Absperr- und Durchgangsventils 14 verbunden, wobei in Achsrichtung der Ventil bohrung zwischen dem Meßströmungskanal 19* und dem Bypass oder Betriebsströmungskanal 20* eine Bohrung 23 zur Durchführung der Meßblende 21 und Aufnahme der Blendenbefestigung vorhanden ist.

Es ist nach der Erfindung jedoch auch möglich, die Meßblende 21 und abhängig von dem Kopfstück 22 des Ventils 14 durch eine durch die Gehäusewandung 24 vorgesehene Bohrung 25 zu führen und mit Hilfe von Hochdruckdichtungen abzudichten.

Claims

1. Fluidisches System mit Meßvorrichtung, dessen Fluid Hochdrücke von mehreren hundert bar und/oder wechselnde Drücke aufweist, welches mit Meß-, Steuer- und/oder Regelleitungen versehen ist, die jeweils mit Meß-, Steuer- und/oder Regelpunkten des Systems verbunden und zu einer Sammelvorrichtung zusammengefügt sind, dadurch gekenn zeichnet, daß in dem fluidischen System mindestens eine nach dem Prinzip der Meßblende arbeitende Volumenstrommeßeinrichtung (4) integriert und einem Prüfling (7) zugeordnet ist, welche ein Absperrventil (14) mit einer in einem Bypass (20) liegenden Meßblende (21) aufweist, wobei eingangs- und ausgangsseitig zur Meßblende (21) Drucksensoren (5, 6) angeordnet sind.

2. Volumenstrommeßeinrichtung für hohe und wechselnde Drücke, mit einer Meßblende, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenstrommeß einrichtung (4) ein Gehäuse (16) mit einer Eingangs- und einer Ausgangs-Schraubverbindung (17 bzw. 18) und einen Betriebs strömungskanal (19) mit einem Bypass (20) aufweist, wobei sich in dem Betriebsströmungskanal (19) ein betätigbares Sperrelement eines Absperrventils (14) befindet, welches in Arbeitsstellung im Betriebsströmungskanal (19 ) einen oder nahezu einen druckver lustfreien Querschnitt aufweist und in Meßstellung den Be triebsströmungskanal (19) der Volumenmeßeinrichtung (4) hermetisch schließt, so daß die gesamte Fluidik den Bypass (20) und eine in diesem angeordnete Meßblende (21) durchströmt.

3. Fluidisches System nach Anspruch 1 oder Volumenstrommeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bypass (20) der Volumenstrommeßeinrichtung (4) liegende Meßblende (21) austauschbar ausgebildet ist.

4. Fluidisches System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß die Meßblende (21) mit dem aus der Volumenstrommeß einrichtung (4) herausnehmbaren Kopfstück (22) des Absperr- und Durchgangsventils verbunden ist und in Achsrichtung der Ventilbohrung (23) zwischen dem Hauptströmungskanal (19) und dem Bypass (20) eine Bohrung zur Durchführung der Meßblende (21) und Aufnahme der Blendenbefestigung vorhanden ist.

5. Volumenstrommeßeinrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eingangs- und ausgangsseitig zur Meßblende (21) je eine Bohrung zur Aufnahme eines Drucksensors (5 bzw. 6) vorhanden ist.

6. Volumenstrommeßeinrichtung nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese als eine Baueinheit kompakt ausgebildet und in ein hydraulisches System mittels Schraub- oder Flansch verbindungen einsetzbar ist.

7. Volumenstrommeßeinrichtung nach Anspruch 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Drucksensoren (5 oder 6) einen integrierten Temperatursensor aufweist.