DE69817377T2

DE69817377T2 - Vorrichtung und vorfahren zur diagnose des zustands spezifischer komponenten in hochdruck-fluid-pumpen

Info

Publication number: DE69817377T2
Application number: DE69817377T
Authority: DE
Inventors: Y. Edmund TING; Chidambaram Raghavan; L. Oliver TREMOULET
Original assignee: Flow International Corp
Current assignee: Flow International Corp
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2018-09-17
Also published as: WO1999014498A2; AU9490398A; WO1999014498A3; DE69817377D1; JP4475801B2; ES2206992T3; JP2001516844A; EP1015765A2; CA2303793A1; JP5072902B2; EP1015765B1; US6092370A; ATE247776T1; TW436583B; JP2009168036A; CA2303793C

Description

FACHGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Hochdruck-Fluidpumpen. Konkret betrifft eine erfindungsgemäße Ausführungsform die Diagnose des Funktionsstatus spezieller Bauteile in Hochdruck-Fluidpumpen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Hochdruckpumpen setzen Wasser oder andere Fluide unter Druck, um so Hochdruck-Fluidströme zu erzeugen, die zum Schneiden von Materialien (zum Beispiel Bleche und Faserzement-Wandverkleidungen), zum Ansteuern von Stellgliedern oder für Anwendungen genutzt werden, bei denen Hochdruckfluide sinnvoll sind. Eine typische Hochdruckpumpe verfügt über eine Druckkammer, einen Kolben innerhalb der Druckkammer, ein Einlass-Rückschlagventil, das mit der Druckkammer verbunden ist, und ein Auslass-Rückschlagventil, das zwischen der Druckkammer und einer Auslasskammer angebracht ist. Der Kolben bewegt sich innerhalb der Druckkammer hin und her und zieht dabei beim Ansaughub über das Einlass-Rückschlagventil Fluid in die Druckkammer hinein und lenkt in einem Druckhub das Fluid durch das Auslass-Rückschlagventil in die Auslasskammer. Das Auslass-Rückschlagventil ermöglicht es selektiv, Fluid mit einem ausreichenden Druck in die Auslasskammer strömen zu lassen. Hochdruckpumpen arbeiten im Allgemeinen bei einem Druck von über 690 bar (10000 psi) und bei vielen Anwendungen in einem Bereich von 3450 bar bis 6900 bar (50000 psi–100000 psi) oder darüber.
Da Hochdruckpumpen bei derart hohen Drücken arbeiten, unterliegen die Pumpen Fluidleckagen, die die Leistung der Pumpen beeinträchtigen können oder zu deren Ausfall führen können. Ein herkömmliches Verfahren zum Überwachen der Pumpe im Hinblick auf Leckagen besteht in der manuellen Berührung des Pumpenkopfes, um einzuschätzen, ob die Betriebstemperatur der Pumpe über den normalen Betriebstemperaturen liegt. Ein weiteres herkömmliches Verfahren zur Überwachung von Pumpen besteht im Messen der Temperatur des Druckfluids stromab vom Pumpenkopf. Wie nachstehend noch näher ausgeführt wird, weisen diese herkömmlichen Verfahren zur Überwachung des Status von Hochdruckpumpen jedoch einige Mängel auf.
Ein Problem bei herkömmlichen Überwachungsverfahren besteht darin, dass die Pumpe möglicherweise ohne jegliche Vorwarnung ihren Betrieb einstellt. Bei manuellen Überwachungsvorgängen zum Beispiel tritt ein Temperaturanstieg des Pumpenkopfes, der durch Berührung erfasst werden kann, im Allgemeinen nur nach dem kompletten Ausfall eines Bauteils auf, der ein Bersten oder einen beträchtlichen Druckabfall nach sich zieht. Genauso schwierig ist es durch Messung der Temperatur stromab von dem Pumpenkopf festzustellen, dass ein Pumpenkopf fehlerhaft arbeitet, da viele Faktoren die Temperatur des Druckfluids im Pumpenkopf beeinflussen. Daher können große undichte Stellen erst erkannt werden, wenn sie bersten oder andere katastrophale Defekte unter Hochdruck-Betriebsbedingungen verursachen.
Ein weiteres Problem bei konventionellen Übewachungsverfahren besteht darin, dass sie das konkrete Bauteil, das fehlerhaft arbeitet, nicht identifizieren können. Die herkömmlichen Verfahren geben lediglich einen allgemeinen Hinweis darauf, dass ein Bauteil im Pumpenkopf ausgefallen ist. Dementsprechend wird zum Reparieren einer defekten Pumpe der Pumpenkopf demontiert und das Einlass-Rückschlagventil, das Auslass-Rückschlagventil bzw. die Kolbendichtung um den Kolben herum überprüft, um das fehlerhafte Bauteil zu ermitteln. Es liegt auf der Hand, dass die Überprüfung jedes dieser Bauteile die Arbeitskosten und die Stillstandszeit im Zusammenhang mit der Reparatur der Pumpen erhöht bzw. verlängert. Demzufolge stellen konventionelle Überwachungsverfahren nicht die angemessenen Informationen zur Verfügung, um Hochdruck-Pumpenköpfe kostengünstig zu betreiben und in Stand zu setzen.
In US 5,628,229 ist eine Vorrichtung zum Anzeigen von Leistungsverlusten in einer Pumpe offen gelegt. Die Vorrichtung umfasst einen Temperatursensor, der sich am Pumpeneinlass befindet, einen zweiten Temperatursensor an einer zweiten Stelle, einen Fluidstromsensor an der zweiten Stelle, einen Prozessor zum Erzeugen eines Differenzsignals als Reaktion auf Signale von dem ersten und zweiten Temperatursensor und zum Quantifizieren von Leistungsverlusten der Pumpe als Reaktion auf das Differenzsignal und ein Signal aus dem Fluidstromsensor. Weiterhin ist ein Fehleranzeiger vorhanden, der auf Leistungsverluste anspricht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Diagnostizieren von Bauteilen in Hochdruckpumpen und anderen Bauteilen von Hochdruck-Fluidsystemen. Vorzugsweise identifizieren die Verfahren und die Vorrichtung das konkrete fehlerhaft arbeitende Bauteil vor dem vollständigen Ausfall des Bauteils. Bei einer Ausführungsform hat der Hochdruck-Pumpenkopf, der ein erfindungsgemäßes Diagnosesystem aufweist, eine Druckkammer und ein Druckelement, das wenigstens teilweise in der Druckkammer aufgenommen wird. Das Druckelement bewegt sich innerhalb der Druckkammer während eines Ansaugvorgangs, um Fluid in die Druckkammer zu ziehen, und während eines Druckvorgangs, um ein Fluid in der Druckkammer zu verdichten. Eine Einlassfluid-Steuerbaugruppe ist mit der Druckkammer verbunden, um während des Ansaugvorgangs Fluid in die Druckkammer eintreten zu lassen, und eine Druckfluid-Steuerbaugruppe ist zwischen der Druckkammer und einer Auslasskammer angeordnet, um während des Druckvorgangs selektiv Druckfluid in die Auslasskammer eintreten zu lassen.
Weiterhin kann der Pumpenkopf ein Diagnosesystem umfassen, um den Funktionsstatus von jeweils der Einlassfluid-Steuerbaugruppe, der Druckfluid-Steuerbaugruppe und anderen Bauteilen des Pumpenkopfes stromauf von der Einlassfluid-Steuerbaugruppe in Bezug auf einen Fluidstrom durch den Pumpenkopf während des Druckvorgangs anzuzeigen. Bei einer Ausführungsform hat das Diagnosesystem einen ersten Temperatursensor, der mit dem Pumpenkopf stromauf von der Einlassfluid-Steuerbaugruppe in Bezug auf eine Fluidstromrichtung verbunden ist, und einen zweiten Temperatursensor, der mit dem Pumpenkopf stromab von der Druckfluid-Steuerbaugruppe verbunden ist. Zusammen isolieren der erste und der zweite Temperatursensor die Wärmeübertragung in verschiedenen Bereichen des Pumpenkopfes, um festzustellen, ob die Einlassfluid-Steuerbaugruppe, die Druckfluid-Steuerbaugruppe oder das Bauteil des Pumpenkopfes stromauf von der Einlassfluid-Steuerbaugruppe fehlerhaft arbeitet.
Bei einer Ausführungsform ist die Einlassfluid-Steuerbaugruppe ein Einlass-Rückschlagventil, die Druckfluid-Steuerbaugruppe ist ein Auslass-Rückschlagventil und das Bauteil des Pumpenkopfes stromauf von der Einlassfluid-Steuerbaugruppe ist eine Dichtung um das Druckelement herum. Der erste Temperatursensor kann mit dem Pumpenkopf nahe der Dichtung verbunden werden, und der zweite Temperatursensor kann mit dem Pumpenkopf an dem Abschlusskappengehäuse der Auslasskammer verbunden sein. Die erste und zweite Temperatur, die von dem ersten und zweiten Temperatursensor gemessen wurden, werden mit einer ersten und zweiten Bezugstemperatur verglichen, um zu erkennen, ob entweder das Einlass-Rückschlagventil, die Dichtung oder das Auslass-Rückschlagventil fehlerhaft arbeitet, bevor ein schwerwiegender Defekt des Pumpenkopfes hervorgerufen wird. Zum Beispiel arbeiten die folgenden Bauteile fehlerhaft, wenn der erste und der zweite Temperatursensor die folgenden Temperaturen anzeigen:

1. Einlass-Rückschlagventil – sowohl die erste als auch die zweite Temperatur liegen über der ersten und der zweiten Bezugstemperatur.
2. Auslass-Rückschlagventil – die erste Temperatur ist annähernd genauso hoch wie die erste Bezugstemperatur und die zweite Temperatur ist höher als die zweite Bezugstemperatur.
3. Dichtung – die erste Temperatur ist höher als die erste Bezugstemperatur und die zweite Temperatur ist annähernd genauso hoch wie die zweite Bezugstemperatur.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind der erste und der zweite Temperatursensor mit einem Prozessor verbunden, der die erste Temperatur mit der ersten Bezugstemperatur und eine zweite Temperatur mit der zweiten Bezugstemperatur vergleicht. Daraufhin kann der Prozessor den oben angeführten Prozess ausführen, um zu erkennen, ob das Einlass-Rückschlagventil, das Auslass-Rückschlagventil oder die Dichtung fehlerhaft arbeitet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Querschnitt eines Hochdruck-Pumpenkopfes mit einem Diagnosesystem entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Diagnostizieren des Status eines Einlass-Rückschlagventils, eines Auslass-Rückschlagventils und einer Dichtung mit einem Diagnosesystem mit zwei Sensoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine Vorderansicht einer Hochdruckpumpe mit mehreren Köpfen, die ein Diagnosesystem entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung aufweist.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Diagnostizieren des Status des Einlass-Rückschlagventils, des Auslass-Rückschlagventils und der Dichtungen einer Hochdruckpumpe mit mehreren Köpfen, die ein Diagnosesystem nach einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform aufweist.
5 ist eine grafische Darstellung, die die Temperaturausgänge eines Diagnosesystems mit zwei Sensoren verdeutlicht, welches bei einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe mit mehreren Köpfen verwendet wird und einen Defekt eines Einlass-Rückschlagventils anzeigt.
6 ist ein schematisches Diagramm eines Hochdruck-Fluidsystems mit einem Diagnosesystem nach einer Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Diagnostizieren von Bauteilen einer Hochdruckpumpe oder eines Hochdruck-Fluidsystems, um anzuzeigen, wenn ein Bauteil fehlerhaft arbeitet, und um das fehlerhaft arbeitende Bauteil zu identifizieren. Geeignete Hochdruckpumpen sind unter anderem, jedoch nicht ausschließlich, die Pumpen Eagle, Cougar und Husky von Flow International Corporation aus Kent, Washington. Natürlich werden konkrete Details bestimmter Ausführungsformen der Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung und in den 1-5 angegeben, um ein gutes Verständnis bestimmter erfindungsgemäßer Ausführungsformen zu ermöglichen. Für Fachleute liegt es jedoch auf der Hand, dass weitere Ausführungsformen dieser Erfindung denkbar sind, die ohne diese Details umgesetzt werden können. 1 bildet eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pumpenkopfes 10 für eine Hochdruckpumpe ab. Der Pumpenkopf 10 verfügt über eine Abschlusskappe 12, die mit einem Gehäuse 14 verbunden ist, und über eine Basis 16. Eine Mehrzahl von Durchgangsschrauben 17 kann durch die Abschlusskappe 12 verlaufen und in die Basis 16 eingeschraubt sein, um die Abschlusskappe 12, das Gehäuse 14 und die Basis 16 zusammenzuhalten. Die Basis 16 des Pumpenkopfes 10 ist an einer Motorbaugruppe 18 angebracht, die die Antriebskraft für den Pumpenkopf 10 erzeugt.
Konkret kann es sich bei dem Gehäuse 14 um einen Zylinder handeln, der eine Buchse 15 trägt, die eine Druckkammer 20 bildet, und die Abschlusskappe 12 kann einen Hohlraum aufweisen, der eine Auslasskammer 70 bildet. Die Druckkammer 20 und die Auslasskammer 70 sind durch einen Ventilkörper 30 mit Einlasskanälen 32 und einem Auslasskanal 34 voneinander getrennt. Die Einlasskanäle 32 haben jeweils einen Einlassanschluss 33, der zur Druckkammer 20 weist, und sind über eine Einlasskammer 36 mit einer Einlassleitung 37 verbunden. An die Einlassleitung 37 ist eine Niederdruck-Fluidquelle angeschlossen, die eine kontinuierliche Zufuhr von Fluid zu den Einlasskanälen 32 gewährleistet. Ein Druckelement bzw. der Kolben 24 verfügt über ein erstes Ende, das in der Druckkammer 20 angeordnet ist, und über ein zweites Ende, das über eine Antriebsbaugruppe 25, die in der Basis 16 untergebracht ist, mit der Motorbaugruppe 18 verbunden ist. Das untere Ende der Druckkammer 20 und der Kolben 24 sind mit einer Primär- bzw. Kolbendichtung 50 abgedichtet. Die Motorbaugruppe 18 bewegt den Kolben 24 hin und her, so dass während eines Ansaughubs Fluid in die Druckkammer 20 eingezogen wird und anschließend während eines Druckhubs das Fluid in der Druckkammer 20 unter Druck gesetzt wird. Wie nachstehend beschrieben, ermöglicht es eine Einlassfluid-Steuerbaugruppe an einem Ende des Ventilkörpers 30, dass Fluid in die Druckkammer 20 eintreten kann, und eine Druckfluid-Steuerbaugruppe an einem anderen Ende des Ventilkörpers 30, dass selektiv Druckfluid aus der Druckkammer 20 zu der Auslasskammer 70 gelangen kann.
Die Einlassfluid-Steuerbaugruppe kann an einem Ende des Ventilkörpers 30 ein Einlass-Rückschlagventil 40 und eine statische Dichtung 48 aufweisen. Das Einlass-Rückschlagventil 40 öffnet und schließt die Einlassanschlüsse 33, und die statische Dichtung 48 dichtet die Einlasskammer 36 vom oberen Ende der Druckkammer 20 ab. Das Einlass-Rückschlagventil 40 aus 1 hat einen Einlasskegel 42, der entlang einer Ventilkegelführung 43 in der Buchse 15 entlanggleitet, und eine Feder 44, die den Einlasskegel 42 gegen den Ventilkörper 30 drückt. Die Auslassfluid-Steuerbaugruppe kann an dem anderen Ende des Ventilkörpers 30 ein Auslass-Rückschlagventil 60 aufweisen und zwischen dem Ventilkörper 30 und der Abschlusskappe 12 eine statische Dichtung 68, mit der die Auslasskammer 70 abgedichtet wird. Das Auslass-Rückschlagventil 60 kann über eine Halteeinrichtung 61 verfügen, in der ein Auslassventilkegel 62 gehalten und mit einer Feder 64 nach unten gegen den Ventilkörper 30 gedrückt wird. Die Halteeinrichtung 61 hat weiterhin eine Vielzahl von Auslassöffnungen 66, durch die Druckfluid aus den Auslasskanälen 34 des Ventilkörpers 30 in die Auslasskammer 70 strömt.
Um ein bestimmtes Fluidvolumen in dem Pumpenkopf 10 unter Druck zu setzen, zieht die Motorbaugruppe 18 den Kolben während eines Ansaughubs 25 durch die Buchse 15. Der Ansaughub 25 des Kolbens 24 zieht den Einlassventilkegel 42 an der Ventilkegelführung 43 nach unten in eine Position, die es ermöglicht, dass Fluid durch die Einlasskanäle 32 und über die Einlassanschlüsse 33 in die Druckkammer 20 fließt. An diesem Punkt während des Betriebs des Pumpenkopfes 10 hat das Fluid einen relativ niedrigen Druck (zum Beispiel 3,44732 bar bis 10,3420 bar [50 bis 150 psi]). Anschließend treibt der Motor 18 den Kolben 24 während eines Druckhubs 27 an, um das Fluid in der Druckkammer 20 zu verdichten. Während des Druckhubs 27 drücken der nach oben gerichtete Fluidstrom in der Druckkammer 20 und die Feder 44 den Ventilkegel 42 gegen den Ventilkörper 30 und verschließen die Einlassanschlüsse 33. Während sich der Kolben 24 weiter auf dem Druckhub 27 bewegt, strömt das Druckfluid durch die Auslasskanäle 34 zum Auslassventilkegel 62. Wenn der Druck einen gewünschten Pegel erreicht, bewegt sich der Auslassventilkegel 62 innerhalb der Halteeinrichtung 61 nach oben und ermöglicht so, dass das Druckfluid durch die Ausgabeanschlüsse 66 hindurch in die Auslasskammer 70 strömt. Von der Auslasskammer 70 gelangt das Druckfluid durch einen Ausgabeanschluss 72 zu einem Rohrverteiler 80. Nun kann das Druckfluid an dem Rohrverteiler 80 über ein Werkzeug, das an einem Auslassanschluss 82 des Rohrverteilers 80 angebracht ist, von einem Benutzer verwendet werden.
Ein Diagnosesystem 90 ist mit dem Pumpenkopf 10 verbunden und zeigt an, wenn ein Bauteil des Pumpenkopfes 10 fehlerhaft arbeitet, und identifiziert das fehlerhaft arbeitende Bauteil. Das Diagnosesystem 90 verfügt über einen oder mehrere Temperatursensoren 92 (angegeben mit den Bezugsziffern 92a–92c), die an ausgewählten Stellen mit dem Pumpenkopf 10 verbunden sind, um ausgewählte Bauteile des Pumpenkopfes 10 zu überwachen. Weiterhin kann das Diagnosesystem 90 über einen Prozessor 94 verfügen, der mit den Temperatursensoren 92 verbunden ist, um die Daten von den Temperatursensoren 92 zu analysieren und anschließend anzuzeigen, wenn eines der ausgewählten Bauteile fehlerhaft arbeitet.
Bei einer Ausführungsform des Diagnosesystems 90 ist ein einzelner Temperatursensor 92 mit dem Pumpenkopf 10 nahe an entweder der Kolbendichtung 50 (dargestellt durch den ersten Temperatursensor 92a), an der Abschlusskappe 12 (dargestellt durch einen zweiten Temperatursensor 92b) oder an dem Einlass-Rückschlagventil 40 (dargestellt durch einen dritten Temperatursensor 92c) verbunden. Bei einer anderen Ausführungsform weist das Diagnosesystem 90 zwei Temperatursensoren auf, wobei der erste Temperatursensor 92a an dem Pumpenkopf 10 stromauf von dem Einlass-Rückschlagventil 40 angebracht ist und der zweite Temperatursensor 92b an der Abschlusskappe 12 stromab von dem Auslass-Rückschlagventil 60 angebracht ist. Natürlich beziehen sich die Begriffe „stromauf" und „stromab" auf den Fluidstrom durch den Pumpenkopf 10 während des Druckhubs 27 des Kolbens 24. Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Diagnosesystems 90 mit zwei Sensoren ist der erste Temperatursensor 92a an dem Gehäuse 14 nahe der Kolbendichtung 50 angebracht und der zweite Temperatursensor 92b oben an der Abschlusskappe 12. Bei wiederum einer anderen Ausführungsform des Diagnosesystems 90 sind drei Temperatursensoren derart an dem Pumpenkopf 10 angebracht, dass der erste Temperatursensor 92a an dem Gehäuse 14 nahe der Kolbendichtung 50 befestigt ist, der zweite Temperatursensor 92b oben an der Abschlusskappe 12 und der dritte Temperatursensor 92c an dem Gehäuse 14 nahe dem Einlass-Rückschlagventil 40 angebracht ist. Bei den Temperatursensoren 92 kann es sich um Thermistoren oder andere Arten von Temperaturfühlern handeln, die kleine Temperaturänderungen genau messen. Geeignete Thermistoren mit angemessenen Schaltungen erzeugen elektrische Signale, die der Temperatur entsprechen, und senden die Signale über Sendeleitungen 93 (angezeigt durch die Bezugsziffern 93a–93c) zu dem Prozessor 94. Zum Beispiel können die Thermistoren QT06007-007 von Quality Ther mistors aus Boise, Idaho, mit einem Computer mit Pentium^®-Prozessor über ein A/D-Datenerfassungs-Board von Keithly Metrabyte aus Tauton, Massachusetts, verbunden werden.
Das Diagnosesystem 90 zeigt an, dass ein Bauteil fehlerhaft arbeitet und identifiziert das fehlerhaft arbeitende Bauteil durch Lokalisieren eines Temperatursensors 92 in der Nähe des konkreten Bauteils oder durch Lokalisieren mehrere Temperatursensoren an ausgewählten Stellen, die zusammen den Status verschiedener Bauteile des Pumpenkopfes anzeigen. Wenn Druckfluid aus einem der Bauteile austritt, die von einem Temperatursensor überwacht werden, steigt die Temperatur der austretenden Flüssigkeit an und führt zu einem Temperaturanstieg an einer entsprechenden Stelle des Pumpenkopfes oder des Fluids im Pumpenkopf. Folglich ortet das Diagnosesystem 90 einen Temperatursensor 92 an der Stelle, an der eine Beeinflussung durch den Wärmestrom infolge des Lecks auftritt, und zwar so, dass der Temperatursensor allein oder in Kombination mit anderen Temperatursensoren die Quelle des Wärmestroms isoliert. Folglich ist das Diagnosesystem 90 nicht auf die Ausführungsform aus 1 begrenzt, sondern lässt sich vielmehr auch für Anwendungen nutzen, bei denen ein oder mehrere Temperatursensoren dort angeordnet sind, wo sie fehlerhaft arbeitende Bauteile in Hochdruck-Fluidanwendungen genau identifizieren können.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform des in den Prozessor 94 einprogrammierten Software-Prozesses oder des manuellen Prozesses, der von einem Benutzer angewandt wird, um den Status des Einlass-Rückschlagventils 40 der Kolbendichtung und/oder des Auslass-Rückschlagventils 60 mit einem Diagnosesystem mit zwei Sensoren zu diagnostizieren. Der in 2 abgebildete Prozess findet vorzugsweise bei einem Diagnosesystem 90 Anwendung, bei dem der erste Temperatursensor 92a an dem Gehäuse 14 nahe der Kolbendichtung 50 angeordnet ist und der zweite Sensor 92b an der Abschlusskappe 12 befestigt ist (in 1 abgebildet).
Der Prozess beginnt bei Schritt 100, bei dem der Bediener oder der Prozessor 94 eine erste und zweite Bezugstemperatur (T_R1 und T_R2) festhält, die den normalen Betriebstemperaturen des Pumpenkopfs 10 an dem ersten und dem zweiten Temperatursensor 92a und 92b entsprechen. Weiter geht es mit Schritt 102, wobei eine erste gemessene Temperatur (T₁) von dem ersten Temperatursensor 92a ermittelt wird und eine zweite gemessene Temperatur (T₂) von dem zweiten Temperatursensor 92b erfasst wird. In den Schritten 104, 106 und 108 vergleicht der Prozessor 94 anschließend die erste und zweite gemessene Temperatur T₁ und T₂ mit der ersten und zweiten Bezugstemperatur T_R1 und T_R2, um festzustellen, ob entweder das Einlass-Rückschlagventil 40, die Kolbendichtung 50 oder das Auslass-Rückschlagventil 60 fehlerhaft arbeitet.
In Schritt 104 analysiert zum Beispiel der Prozessor 94, ob die erste gemessene Temperatur T₁ größer ist als die erste Bezugstemperatur T_R1, und ob die zweite gemessene Temperatur T₂ größer ist als die zweite Bezugstemperatur T_R2. Wenn sowohl die erste als auch die zweite gemessene Temperatur T₁ und T₂ über der ersten und zweiten Bezugstemperatur T_R1 und T_R2 liegen, setzt der Prozessor fort in Schritt 105, worin er anzeigt, dass das Einlass-Rückschlagventil fehlerhaft arbeitet. Wenn jedoch die Parameter von Schritt 104 nicht erfüllt sind, geht es weiter zu Schritt 106, worin der Prozessor 94 analysiert, ob die erste gemessene Temperatur T₁ größer ist als die erste gemessene Bezugstemperatur T_R1 und die zweite gemessene Temperatur T₂ annähernd genauso groß ist wie die zweite Bezugstemperatur T_R2. Wenn die Kriterien von Schritt 106 erfüllt sind, geht der Prozessor zu Schritt 107 über, in dem er anzeigt, dass die Kolbendichtung 50 fehlerhaft arbeitet. Wenn allerdings die Parameter aus Schritt 106 nicht eingehalten sind, geht der Prozessor 94 zu Schritt 108 über, in dem er analysiert, ob die erste gemessene Temperatur T₁ annähernd genauso groß wie die erste Bezugstemperatur T_R1 und die zweite gemessene Temperatur T₂ größer ist als die zweite Bezugstemperatur T_R2. Wenn die Bedingungen von Schritt 108 erfüllt sind, geht der Prozessor weiter zu Schritt 109, worin er anzeigt, dass das Auslass-Rückschlagventil 60 fehlerhaft arbeitet. Wenn die Kriterien von Schritt 108 nicht erfüllt sind, geht der Prozessor 94 zu Schritt 110 über, in dem er anzeigt, dass der Pumpenkopf 10 funktionstüchtig ist.
Nach Erreichen von Schritt 110 wiederholt der Prozessor 94 die Schritte 102, 104, 106, 108 und 110 so lange, bis die erste und zweite gemessene Temperatur T₁ und T₁ den Prozessor veranlassen, entweder zu Schritt 105, 107 oder 109 überzugehen. Somit diagnostiziert das Diagnosesystem 90 kontinuierlich den Pumpenkopf 10, um anzuzeigen und zu erkennen, wenn entweder das Einlass-Rückschlagventil, das Auslass-Rückschlagventil oder die Kolbendichtung fehlerhaft arbeitet.
Durch die oben in den 1 und 2 beschriebenen Ausführungsformen des Diagnosesystems 90 verringern sich die Kosten und die Stillstandszeiten, die zur Reparatur verschlissener oder defekter Pumpenköpfe benötigt werden. Im Unterschied zu konventionellen Überwachungsvertahren erkennt das Diagnosesystem 90 das konkrete Bauteil in dem Pumpenkopf 10, das fehlerhaft arbeitet. Ein Temperaturanstieg an dem Temperatursensor bzw. den -sensoren, der/die dem fehlerhaft arbeitenden Bauteil entspricht/entsprechen, zeigt nicht nur an, dass der Pumpenkopf 10 in Kürze ausfallen wird, sondern erkennt zudem das fehlerhaft arbeitende Bauteil, so dass ein Techniker das Problem schnell isolieren und den Pumpenkopf reparieren kann. Im Vergleich zu konventionellen Überwachungsverfahren verringern sich somit bei den Ausführungsformen des Diagnosesystems 90 aus den 1 und 2 die Kosten und die Stillstandszeit für die Reparatur von Pumpenköpfen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen des Diagnosesystems 90 können ebenfalls mit lediglich zwei Sensoren konkret anzeigen, ob das Einlass-Rückschlagventil 40, das Auslass-Rückschlagventil 60 oder die Kolbendichtung 50 fehlerhaft arbeitet. Der erste Temperatursensor 92a überwacht einen ersten Abschnitt des Pumpenkopfes 10 an einer Stelle, an der die Wärmeübertragung durch Lecks entweder an der Kolbendichtung 50 oder am Einlass-Rückschlagventil 40 beeinträchtigt wird. Der zweite Temperatursensor 92b überwacht den zweiten Abschnitt des Pumpenkopfes 10 an einer Stelle, an der die Wärmeübertragung von Lecks entweder am Einlass-Rückschlagventil 40 oder am Auslass-Rückschlagventil 60 beeinflusst wird. Da sich ein Leck am Einlass-Rückschlagventil 40 sowohl auf den ersten als auch den zweiten Temperatursensor 92a und 92b auswirkt, Lecks an der Kolbendichtung 50 und am Auslass-Rückschlagventil 60 hingegen entweder nur den ersten oder nur den zweiten Temperatursensor 92a bzw. 92b betreffen, kann der Funktionsstatus von dem Einlass-Rückschlagventil 40, dem Auslass-Rückschlagventil 60 oder der Kolbendichtung 50 mit nur zwei Temperatursensoren einzeln bestimmt werden. Dadurch brauchen bei einer bevorzugten Ausführungsform des Diagnosesystems 90 lediglich zwei Temperatursensoren für die Überwachung von drei Bauteilen, bei denen eine Fehlfunktion am wahrscheinlichsten ist, installiert und gewartet zu werden. Die Ausführungsformen des Diagnosesystems 90 aus den 1 und 2 können weiterhin anzeigen, dass ein Bauteil des Pumpenkopfes 10 fehlerhaft arbeitet, bevor ein vollständiger oder katastrophaler Ausfall des Pumpenkopfes 10 verursacht wird. Da das Diagnosesystem 90 die Temperatursensoren nahe der Bauteile des Pumpenkopfes 10 anordnet, die am wahrscheinlichsten einer fehlerhaften Arbeitsweise unterliegen, kann das Diagnosesystem 90 bereits bei einem relativ geringen Temperaturanstieg an den entsprechenden Temperatursensoren genau anzeigen, dass der Pumpenkopf 10 in Kürze ausfallen wird. Im Vergleich zu konventionellen Überwachungssystemen, die einen Pumpenkopf nur nach einem relativ großen Temperaturanstieg abschalten, kann das Diagnosesystem 90 folglich den Betrieb des Pumpenkopfes 10 anhalten, bevor ein Leck die Möglichkeit hat, einen katastrophalen Ausfall des Pumpenkopfes 10 zu verursachen.
In 3 ist eine Pumpe 99 mit drei Pumpenköpfen 10a, 10b und 10c abgebildet, die an einer einzigen Motorbaugruppe 18 angebracht sind. Ein erster Temperatursensor 92a (angegeben durch die Bezugsziffern 92a₁ , 92a₂ und 92a₃ ) ist an jedem Pumpenkopf stromauf von dem entsprechenden Einlass-Rückschlagventil (nicht abgebildet) befestigt, und ein zweiter Temperatursensor 92b (angegeben durch die Bezugsziffern 92b₁ , 92b₂ und 92b₃ ) ist an jedem Pumpenkopf stromab von einem entsprechenden Auslass-Rückschlagventil angebracht (nicht abgebildet). Zum Beispiel können die ersten Temperatursensoren 92a₁ , 92a₂ und 92a₃ an den Gehäusen 14a, 14b und 14c nahe der entsprechenden Kolbendichtungen angebracht sein (nicht abgebildet). Ebenso können die zweiten Temperatursensoren 92b₁ , 92b₂ und 92b₃ oben an den Abschlusskappen 12a, 12b und 12c befestigt sein. Ein Prozessor ist mit jedem der ersten und zweiten Temperatursensoren 92a und 92b verbunden, um die erste und zweite gemessene Temperatur von allen ersten und zweiten Temperatursensoren 92a und 92b zu empfangen und zu verarbeiten. Wie nachstehend beschrieben, überwacht der Prozessor 94 kontinuierlich das Einlass-Rückschlagventil, die Kolbendichtung und das Auslass-Rückschlagventil jedes Pumpenkopfes 10a–10c.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Softwareprozess verdeutlicht, der vom Prozessor 94 zur Überwachung der Pumpe 99 mit mehreren Köpfen aus 3 verwendet wird. Der Prozess von 4 ist im Wesentlichen identisch mit jenem, der oben in Bezug auf 2 beschrieben wurde, außer dass der Prozessor 94 die Schritte 102, 104, 106, 108 und 110 für einen der Pumpenköpfe 10a, 10b oder 10c ausführt (ein „Auswertungs-Pumpenkopf") und anschließend zu Schritt 112 übergeht, in dem der Prozessor einen der anderen beiden Pumpenköpfe auswählt, um die Auswertung beginnend mit Schritt 102 vorzunehmen. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der Prozessor Schritt 103 ausführt, in dem die erste und zweite Bezugstemperatur T_R1 und T_R2 ermittelt werden, indem der Durchschnitt der ersten und zweiten Temperaturen der beiden Pumpenköpfe gebildet wird, die nicht den Auswertungs-Pumpenkopf für die konkrete Abfolge der Schritte 102 bis 110 darstellen. Wenn beispielsweise der erste Pumpenkopf 10a der Auswertungs-Pumpenkopf ist, erhält der Prozessor 94 in Schritt 102 die erste und zweite gemessene Temperatur T₁ und T₂ von jedem Pumpenkopf und berechnet anschließend: (1) die erste Bezugstemperatur T_R1 durch Bildung des Durchschnittswertes der ersten gemessenen Temperatur T₁ von dem zweiten und dritten Pumpenkopf 10b und 10c und berechnet (2) die zweite Bezugstemperatur T_R2 durch Bildung des Durchschnitts aus den zweiten gemessenen Temperaturen T₂ von dem zweiten und dritten Pumpenkopf 10b und 10c. Nachdem in Schritt 103 die erste und zweite Bezugstemperatur T_R1 und T_R2 berechnet worden sind, geht der Prozessor weiter zu Schritt 104 bis 110, um die Bauteile des ersten Pumpenkopfes 10a auszuwerten. Wenn der Prozessor 94 zu Schritt 110 für den ersten Pumpenkopf 10a übergeht, führt der Prozessor anschließend Schritt 112 aus, in dem er den zweiten Pumpenkopf 10b zum Auswertungs-Pumpenkopf macht.
Für die Diagnose der Bauteile des zweiten und dritten Pumpenkopfes 10b und 10c wiederholt der Prozessor 94 für jeden Pumpenkopf die Schritte 102, 104, 106, 108, 110 und 112 so lange, bis eines der Bauteile einen fehlerhaften Modus anzeigt. Um beispielsweise den zweiten Pumpenkopf 10b zu diagnostizieren, geht der Prozessor 94 zu Schritt 102 über, um wiederum die erste und zweite gemessene Temperatur für jeden Pumpenkopf zu erhalten. Danach geht Prozessor 94 zu Schritt 103 über, in dem er die ersten und zweite Bezugstemperatur T_R1 und T_R2 für den zweiten Pumpenkopf 10b berechnet, indem der Durchschnitt der ersten und zweiten gemessenen Temperatur T₁ und T₂ des ersten und dritten Pumpenkopfes 10a und 10c gebildet wird. Wenn der zweite Pumpenkopf 10b funktionsfähig ist, führt der Prozessor 94 anschließend alle Schritte 104 bis 110 aus und wechselt dann in Schritt 112 den Auswertungs-Pumpenkopf, indem der dritte Pumpenkopf 10c gewählt wird. Der Prozessor 94 diagnostiziert in gleicher Weise den dritten Pumpenkopf 10c, indem die erste und zweite Bezugstemperatur T_R1 und T_R2 von dem ersten und zweiten Pumpenkopf 10a und 10b berechnet werden.
Darüber hinaus stellt 4 eine weitere Ausführungsform des Softwareprozesses dar, die vom Prozessor 94 zur Überwachung der Pumpe 99 mit mehreren Köpfen aus 3 verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform geht der Prozessor 94 erst dann zu den Schritten 105, 107 oder 109 über, wenn die gemessene Temperatur des konkreten Pumpenbauteils eine bestimmte Zeit lang oder über eine konkrete Anzahl von Arbeitszyklen hinweg über der entsprechenden Bezugstemperatur liegt. Dementsprechend zählt der Prozessor 94 die Häufigkeit „n" der Messungen, bei denen die konkret gemessene Temperatur bei einer probeweisen Zyklusgröße S größer als die entsprechende Bezugstemperatur ist. In Schritt 104a vergleicht der Prozessor beispielsweise n/S mit einem Wert für n_MAX/S, bei dem es wahrscheinlich ist, dass der Temperaturanstieg des konkreten Bauteils darauf hinweist, dass das Bauteil fehlerhaft arbeitet und nicht eine unrichtige Temperaturablesung oder ein anderer Fehler vorlag. Wenn n/S größer ist als n_MAX/S, geht der Prozessor zu Schritt 105 über, um anzuzeigen, dass das Einlass-Rückschlagventil fehlerhaft arbeitet. Die Schritte 106a und 108a sind dem Schritt 104a gleich, außer dass der Prozessor weiter zu Schritt 107 oder Schritt 109 übergeht, um anzuzeigen, dass die Kolbendichtung bzw. das Auslass-Rückschlagventil fehlerhaft arbeitet. Dementsprechend setzt der Prozessor bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Diagnosesystems für eine Hochdruckpumpe bzw. ein -Fluidsystem nur dann die Verarbeitung fort, um anzuzeigen, dass ein Bauteil fehlerhaft arbeitet, wenn die Tempe ratur des konkreten Bauteils lange genug über der entsprechenden Bezugstemperatur lag, um Ablesefehler zu verringern.
Die Prozesse aus den 2 und 4 können unter Verwendung eines geeigneten Computers und handelsüblicher Software ohne übermäßigen Aufwand von Fachleuten in der Computerprogrammierung implementiert werden. Zum Beispiel wurde die Software zur Umsetzung dieser Prozesse mithilfe der Visual Test Extension-Software von Keithly Metrabyte und von Microsoft^® Visual Basic von Microsoft Corporation aus Redmont, Washington entwickelt.
5 ist eine grafische Darstellung, die eine Ausführungsform der Ausgabe eines Diagnosesystems 90 mit zwei Sensoren an jedem Pumpenkopf einer Hochdruckpumpe mit drei Pumpenköpfen veranschaulicht. Die mit den Bezugsziffern 120, 122 und 124 gekennzeichneten Linien stellen die ersten gemessenen Temperaturen T₁ der ersten Temperatursensoren 92a dar, die nahe der Kolbendichtungen der Pumpenköpfe 10a bis 10c angeordnet sind. Die mit den Bezugsziffern 140, 142 und 144 angegebenen Linien entsprechen den zweiten gemessenen Temperaturen der Abschlusskappen 12 der Pumpenköpfe 10a bis 10c. Wie in 5 angegeben, steigen die erste und die zweite Temperatur 120 und 140 etwa um 1.30 Uhr schnell an, was darauf hinweist, dass das Einlass-Rückschlagventil des ersten Pumpenkopfes 10a fehlerhaft arbeitet. Der Prozessor 94 kann also über eine Anzeige verfügen, um optisch sichtbar zu machen, wenn ein konkretes Bauteil eines speziellen Pumpenkopfes fehlerhaft arbeitet.
6 ist ein schematisches Diagramm, welches eine Ausführungsform eines Hochdrucksystems 100 mit einer Hochdruckpumpe 99 mit mehreren Pumpenköpfen aufweist, die über eine Hochdruckleitung 110 mit einer Mehrzahl von Werkzeugen 120 und Düsen 130 verbunden ist. Geeignete Drehköpfe und Ventile für Hochdruck-Fluidsysteme sind die Drehköpfe 008344-1 und die Ein/Aus-Ventile 001322-1, beide von Flow International Corporation hergestellt. Die Pumpe 99 kann der oben anhand von 3 beschriebenen Pumpe 99 ähneln, weshalb der Temperatursensor 92 eine Mehrzahl von Temperaturfühlern darstellt, die an verschiedenen Bauteilen jedes Pumpenkopfes angebracht sind. Bei den Werkzeugen 120 kann es sich um Drehwerkzeuge mit einem Drehelement 122 handeln, zum Beispiel um einen Hochgeschwindigkeits- bzw. Hochleistungs-Drehkopf, wobei an jedem Werkzeug 120 ein Temperatursensor bzw. ein -fühler 92 angebracht sein kann. Die Düsen 130 werden vorzugsweise von den Ventilen 132 gesteuert, und mit jedem Ventil 132 kann ein Temperatursensor 92 verbunden sein. Über Leitungen 93 sind die Temperatursensoren 92 mit dem Prozessor 94 verbunden. Während des Betriebs erfasst jeder Temperatursensor bzw. -fühler 92 eine gemessene Temperatur eines ein zelnen Bauteils des Hochdrucksystems 100. Anschließend wertet der Prozessor 94 die gemessenen Temperaturen aus, indem er die gemessenen Temperaturen mit den entsprechenden Bezugstemperaturen vergleicht. Zum Beispiel kann die Bezugstemperatur für jedes Bauteil des Pumpenkopfes so ermittelt werden, wie dies anhand von 4 erläutert wurde. Ebenso kann die Bezugstemperatur für die Werkzeuge 120 ermittelt werden, indem der Durchschnitt der Temperaturen von den Werkzeugen 120 gebildet bzw. diese verglichen werden, und die Bezugstemperatur für die Ventile 132 kann ermittelt werden, indem der Durchschnitt der Temperaturen von den Ventilen 132 gebildet bzw. selbige miteinander verglichen werden. Somit zeigt der Prozessor 94 an, wenn ein Bauteil fehlerhaft arbeitet, und identifiziert das konkrete fehlerhaft arbeitende Bauteil wie oben beschrieben.

Claims

Hochdruckpumpe, die umfasst: einen Pumpenkopf (10), eine Druckkammer (20), ein Druckelement, das wenigstens teilweise in der Druckkammer (20) aufgenommen ist, wobei das Druckelement in der Druckkammer bewegt werden kann, um mit einem Ansaugvorgang Fluid in die Druckkammer (20) zu ziehen und mit einem Druckvorgang ein Fluid in der Druckkammer zu verdichten; eine Einlassfluid-Steuerbaugruppe (40), die mit der Druckkammer (20) verbunden ist, um während des Ansaugvorgangs Fluid über einen Einlassanschluss in die Druckkammer eintreten zu lassen und während des Druckvorgangs Rückstrom über den Einlassanschluss zu verhindern; eine Druckfluid-Steuerbaugruppe (60), die mit der Druckkammer (20) verbunden ist, um während wenigstens eines Teils des Druckvorgangs selektiv Fluid von der Druckkammer zu einer Auslasskammer (70) gelangen zu lassen und Rückstrom von der Auslasskammer zu der Druckkammer zu verhindern; und ein Diagnosesystem mit einem ersten Temperatursensor (92a), der mit dem Pumpenkopf verbunden ist, und einem zweiten Temperatursensor (92b), der mit dem Pumpenkopf verbunden ist, wobei der erste Temperatursensor (92a) an dem Pumpenkopf angeordnet ist, um einen Wärmestrom zu erfassen, der durch ein bestimmtes Bauteil erzeugt wird, und zu erkennen, dass das bestimmte Bauteil fehlerhaft arbeitet, wobei der erste Temperatursensor (92a) mit dem Pumpenkopf (10) stromauf von der Einlassfluid-Steuerbaugruppe (40) in Bezug auf eine Fluidstrom richtung durch die Pumpe während des Druckvorgangs (27) des Druckelementes (24) verbunden ist und der zweite Temperatursensor (92b) mit dem Pumpenkopf (10) stromab von der Druckfluid-Steuerbaugruppe (60) in Bezug auf die Fluidstromrichtung verbunden ist, und der erste sowie der zweite Temperatursensor zusammen einen individuellen Funktionsstatus der Einlassfluid-Steuerbaugruppe (40), der Druckfluid-Steuerbaugruppe (60) und eines Bauteils des Pumpenkopfes stromauf von der Einlassfluid-Steuerbaugnuppe anzeigen.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei die Einlassfluid-Steuerbaugruppe ein Einlass-Rückschlagventil (40) umfasst, und wobei das Einlass-Rückschlagventil (40) als fehlerhaft arbeitend erkannt wird, wenn der erste und der zweite Temperatursensor (92a, 92b) eine erste und eine zweite Temperatur über einer ersten und einer zweiten Bezugstemperatur registrieren.
Pumpe nach Anspruch 2, wobei die Einlassfluid-Steuerbaugruppe ein Einlass-Rückschlagventil (40) und eine statische Dichtung (48) umfasst, und wobei das Einlass-Rückschlagventil (40) oder die statische Dichtung (48) als fehlerhaft arbeitend erkannt wird, wenn der erste und der zweite Temperatursensor (92a, 92b) eine erste und eine zweite Temperatur über einer ersten und einer zweiten Bezugstemperatur registrieren.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei die Auslassfluid-Steuerbaugruppe ein Auslass-Rückschlagventil (60) umfasst, und wobei das Auslass-Rückschlagventil als fehlerhaft arbeitend erkannt wird, wenn der erste Temperatursensor (92a) eine erste Temperatur nahe einer ersten Bezugstemperatur registriert und der zweite Temperatursensor (92b) eine zweite Temperatur über einer zweiten Bezugstemperatur registriert.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei das Bauteil stromauf von des Einlassfluid-Steuerbaugruppe eine Dichtung (50) um das Druckelement herum umfasst und wobei die Dichtung als fehlerhaft arbeitend erkannt wird, wenn der erste Temperatursensor (92a) eine erste Temperatur über einer ersten Bezugstemperatur registriert und der zweite Temperatursensor (92b) eine zweite Temperatur nahe einer zweiten Bezugstemperatur registriert.
Pumpe nach Anspruch 1, die des Weiteren einen Prozessor (94) umfasst, der mit dem ersten und dem zweiten Temperatursensor verbunden ist, wobei der Prozessor (94) eine erste gemessene Temperatur von dem ersten Temperatursensor (92a) mit einer ersten Bezugstemperatur und eine zweite gemessene Temperatur von dem zweiten Temperatursensor (92b) mit einer zweiten Bezugstemperatur vergleicht, um den individuellen Funktionsstatus der Einlassfluid-Steuerbaugruppe (40), der Druckfluid-Steuerbaugruppe (60) und des Bauteils stromauf von der Einlassfluid-Steuerbaugruppe zu bestimmen.
Pumpe nach Anspruch 6, wobei die Einlassfluid-Steuerbaugruppe ein Einlass-Rückschlagventil (40) umfasst und wobei das Einlass-Rückschlagventil als fehlerhaft arbeitend erkannt wird, wenn der erste und der zweite Temperatursensor (92a, 92b) eine erste und eine zweite Temperatur über einer ersten und einer zweiten Bezugstemperatur registrieren.
Pumpe nach Anspruch 6, wobei die Auslassfluid-Steuerbaugruppe ein Auslass-Rückschlagventil (50) umfasst und wobei das Auslass-Rückschlagventil als fehlerhaft arbeitend erkannt wird, wenn der erste Temperatursensor (92a) eine erste Temperatur nahe einer ersten Bezugstemperatur registriert und der zweite Temperatursensor (92b) eine zweite Temperatur über einer zweiten Bezugstemperatur registriert.
Pumpe nach Anspruch 6, wobei das Bauteil stromauf von der Einlassfluid-Steuerbaugruppe eine Dichtung (60) um das Druckelement herum umfasst und wobei die Dichtung als fehlerhaft arbeitend erkannt wird, wenn der erste Temperatursensor (92a) eine erste Temperatur über einer ersten Bezugstemperatur registriert und der zweite Temperatursensor (92b) eine zweite Temperatur nahe einer zweiten Bezugstemperatur registriert.
Pumpe nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: eine Dichtung stromauf von der Einlassfluid-Steuerbaugruppe, wobei die Dichtung um das Druckelement herum positioniert ist, und einen dritten Temperatursensor (92c), der an dem Pumpenkopf nahe an der Einlassfluid-Steuerbaugnappe angebracht ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, wobei das Druckelement ein Kolben (24) ist, der ein erstes Ende, das in der Druckkammer (20) aufgenommen ist, und ein zweites Ende aufweist, das so eingerichtet ist, dass es funktionell an einem Motor angebracht wird, und eine Dichtung (50) um den Kolben in Richtung des zweiten Endes des Kolbens (24) vorhanden ist, und wobei der erste Temperatursensor (92a) mit der Druckkammer nahe der Dichtung verbunden ist und der zweite Temperatursensor (92b) mit einer Abschlusskappe (12) verbunden ist, die die Auslasskammer (70) aufnimmt, wobei der erste und der zweite Temperatursensor den Funktionsstatus der Einlassfluid-Steuerbaugruppe, der Druckfluid-Steuerbaugruppe und der Dichtung (50) anzeigen.
Pumpe nach Anspruch 11, die des Weiteren einen Prozessor (94) umfasst, der mit dem ersten und dem zweiten Temperatursensor (92a, 92b) verbunden ist, wobei der Prozessor eine erste gemessene Temperatur von dem ersten Temperatursensor mit einer ersten Bezugstemperatur und eine zweite gemessene Temperatur von dem zweiten Temperatursensor mit einer zweiten Bezugstemperatur vergleicht, um den individuellen Funktionsstatus der Einlassfluid-Steuerbaugruppe, der Druckfluid-Steuerbaugruppe (60) und der Dichtung (50) zu bestimmen.
Pumpe nach Anspruch 12, wobei der Prozessor erkennt, dass die Einlassfluid-Steuerbaugruppe (40) fehlerhaft arbeitet, wenn der erste und der zweite Temperatursensor (92a, 92b) eine erste und eine zweite Temperatur über der ersten und der zweiten Bezugstemperatur registrieren.
Pumpenkopf nach Anspruch 12, wobei der Prozessor erkennt, dass die Druckfluid-Steuerbaugruppe (60) fehlerhaft arbeitet, wenn der erste Temperatursensor (92a) eine erste Temperatur nahe der ersten Bezugstemperatur registriert und der zweite Temperatursensor (92b) eine zweite Temperatur über der zweiten Bezugstemperatur registriert.
Pumpe nach Anspruch 12, wobei der Prozessor erkennt, dass die Dichtung (50) Fehlfunktion aufweist, wenn der erste Bezugstemperatursensor (92a) eine erste Temperatur über der ersten Bezugstemperatur registriert und der zweite Temperatursensor (92b) eine zweite Temperatur nahe der zweiten Bezugstemperatur registriert.
Pumpe nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: eine Dichtung (50) um das Druckelement herum zum Abdichten der Druckkammer; und einen Prozessor (94), der funktionell mit dem ersten und dem zweiten Temperatursensor (92a, 92b) verbunden ist, um ein erstes bzw. ein zweites Temperatursignal zu empfangen, wobei der Prozessor (94) speziell feststellt, ob die Einlassfluid-Steuerbaugruppe (40), die Druckfluid-Steuerbaugruppe (60) oder die Dichtung (50) Fehlfunktion aufweist, indem er das erste und das zweite Temperatursignal mit einem ersten bzw. zweiten Bezugssignal vergleicht.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, wobei von der Druckkammer, dem Druckelement, der Einlassfluid-Steuerbaugruppe, der Druckfluid-Steuerbaugruppe und dem Diagnosesystem jeweils drei vorhanden sind, die in drei separaten Pumpenköpfen betrieben werden können, und jeder Pumpenkopf eine Dichtung um das Druckelement herum aufweist, und die des Weiteren einen Prozessor umfasst, der mit jedem Temperatursensor verbunden ist, wobei der Prozessor Eingangssignale von den Temperatursensoren vergleicht, um speziell festzustellen, ob eine der Einlassfluid-Steuerbaugruppen, der Druckfluid-Steuerbaugruppen oder der Dichtungen fehlerhaft arbeitet.
Pumpe mit einem Diagnosesystem, das umfasst: einen ersten Temperatursensor (92a), der mit der Pumpe an einer Stelle verbunden ist, die durch einen Wärmestrom an einer Dichtung (50) der Pumpe und eine Temperatur von Fluid in einer Druckkammer (20) der Pumpe beeinflusst wird; einen zweiten Temperatursensor (92b), der mit der Pumpe an einer Stelle stromab von einer Auslass-Rückschlagventilbaugruppe (60) der Pumpe in Bezug auf einen Strom Fluid durch die Pumpe verbunden ist; und einen Prozessor (94), der funktionell mit dem ersten und dem zweiten Temperatursensor verbunden ist, um ein erstes und ein zweites Temperatureingangssignal zu empfangen, wobei der Prozessor speziell erkennt, ob ein Einlass-Rückschlagventil (40), das Auslass-Rückschlagventil (60) oder die Dichtung (50) fehlerhaft arbeitet, indem er das erste und das zweite Eingangssignal mit einem ersten bzw. zweiten Bezugspegel vergleicht.
Pumpe und Diagnosesystem nach Anspruch 18, wobei der Prozessor (94) das Einlass-Rückschlagventil (40) als fehlerhaft arbeitend erkennt, wenn das erste und das zweite Eingangssignal größer sind als der erste und der zweite Bezugspegel (104, 105).
Pumpe und Diagnosesystem nach Anspruch 18, wobei der Prozessor (94) das Auslass-Rückschlagventil (60) als fehlerhaft arbeitend erkennt, wenn das erste Eingangssignal nahe dem ersten Bezugspegel liegt und das zweite Eingangssignal über dem zweiten Bezugspegel (108, 109) liegt.
Pumpe und Diagnosesystem nach Anspruch 18, wobei der Prozessor die Dichtung (50) als fehlerhaft arbeitend erkennt, wenn das erste Eingangssignal über dem ersten Bezugspegel liegt und das zweite Eingangssignal nahe dem zweiten Bezugspegel (106, 107) liegt.
Hochdruck-Fluidsystem, das umfasst: eine Hochdruckpumpe; ein Bauteil, das mit der Pumpe verbunden ist, um Druckfluid von der Pumpe aufzunehmen; einen Temperatursensor (92), der wenigstens an der Pumpe oder dem Bauteil an einer Stelle angebracht ist, an der ein Wärmestrom, der durch ein Leck in der Pumpe oder dem Bauteil erzeugt wird, erfasst werden kann; und einen Prozessor (94), der funktionell mit dem Temperatursensor (92) verbunden ist, wobei der Prozessor eine erfasste Temperatur von dem Temperatursensor mit einer Bezugstemperatur vergleicht und der Prozessor anzeigt, dass die Pumpe oder das Bauteil fehlerhaft arbeitet, wenn die erfasste Temperatur über einen vorgegebenen Zeitraum über der Bezugstemperatur liegt.
Hochdruck-Fluidsystem nach Anspruch 22, wobei das Bauteil ein dynamisches Werkzeug (120) ist, das von dem Hochdruckfluid betrieben wird, und der Temperatursensor (92) mit dem Werkzeug (120) verbunden ist.
Hochdruck-Fluidsystem nach Anspruch 22, wobei das Bauteil ein Verbindungsstück ist, das die Pumpe mit einem Werkzeug (120) verbindet, und der Temperatursensor (92) mit dem Verbindungsstück verbunden ist.
Hochdrucksystem nach Anspruch 22, wobei die Pumpe ein Einlass-Rückschlagventil (40), ein Auslass-Rückschlagventil (60) und eine Kolbendichtung (50) aufweist, und wobei der Temperatursensor einen ersten Temperaturfühler (92a), der mit der Pumpe nahe der Kolbendichtung verbunden ist, sowie einen zweiten Temperaturfühler (92b) umfasst, der mit einer Auslasskammer der Pumpe nahe dem Auslass-Rückschlagventil verbunden ist.
Hochdruck-Fluidsystem nach Anspruch 25, wobei das Bauteil ein dynamisches Werkzeug (120) ist, das von dem Hochdruckfluid betrieben wird, und der Temperatursensor des Weiteren einen dritten Temperaturfühler (92) umfasst, der mit dem Werkzeug verbunden ist.
Hochdrucksystem nach Anspruch 22, wobei: das Bauteil einen Drehkopf (120), der mit der Pumpe über eine Hochdruck-Fluidleitung (110) verbunden ist, und eine Düse (130) umfasst, die mit der Pumpe über ein Ventil und die Hochdruck-Fluidleitung (110) verbunden ist; die Pumpe eine Druckkammer (20), einen Kolben (24), der in der Druckkammer aufgenommen ist, eine Kolbendichtung (50) zwischen dem Kolben und der Druckkammer, eine Auslasskammer für Druckfluid (70) und eine Pumpen-Ventilbaugruppe mit einem Einlass-Rückschlagventil (40) und einem Auslass-Rückschlagventil (60) zwischen der Druckkammer (20) und der Auslasskammer (70) umfasst; und der Temperatursensor eine Vielzahl einzelner Temperaturfühler (92) umfasst, die mit dem Prozessor (94) verbunden sind, wobei ein einzelner Fühler mit dem Drehkopf (120), dem Düsenventil (130), der Druckkammer (20) nahe der Kolbendichtung (92) und der Auslasskammer (70) verbunden ist.
Verfahren zum Vorhersagen von Ausfall eines Bauteils in einer Hochdruckpumpe mit einer Druckkammer, einer Dichtung zum Abdichten der Druckkammer, einem Einlass-Rückschlagventil, das mit der Druckkammer verbunden ist, und einem Auslass-Rückschlagventil, das mit der Druckkammer verbunden ist, wobei das Verfahren umfasst: Messen einer ersten Temperatur (92a) eines ersten Pumpenbauteils stromauf von dem Einlass-Rückschlagventil (40) in Bezug auf einen Strom von Fluid durch die Pumpe, Messen einer zweiten Temperatur (92b) eines zweiten Pumpenbauteils stromab von dem Auslass-Rückschlagventil (60) in Bezug auf den Fluidstrom durch die Pumpe; Vergleichen der ersten und der zweiten gemessenen Temperatur mit einer ersten bzw. zweiten Bezugstemperatur; und Diagnostizieren, dass das Einlass-Rückschlagventil (40), das Auslass-Rückschlagventil (60) oder ein Bauteil stromab von dem Einlass-Rückschlagventil in Bezug auf den Fluidstrom durch die Pumpe fehlerhaft arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Diagnosevorgang das Erkennen des Einlass-Rückschlagventils (40) als fehlerhaft arbeitend umfasst, wenn die erste und die zweite Temperatur höher sind als die erste bzw. die zweite Bezugstemperatur (104, 105).
Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Diagnosevorgang das Erkennen des Auslass-Rückschlagventils (60) als fehlerhaft arbeitend umfasst, wenn die erste Temperatur nahe der ersten Bezugstemperatur liegt und die zweite Temperatur über der zweiten Bezugstemperatur liegt (108, 109).
Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Diagnosevorgang das Erkennen der Dichtung (50) als fehlerhaft arbeitend umfasst, wenn die erste Temperatur über der ersten Bezugstemperatur liegt und die zweite Temperatur nahe der zweiten Bezugstemperatur liegt (106, 107).