WO2006084468A1 - Device and method for determination of parameters of a hydraulic motor - Google Patents

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WO2006084468A1
WO2006084468A1 PCT/DK2006/000074 DK2006000074W WO2006084468A1 WO 2006084468 A1 WO2006084468 A1 WO 2006084468A1 DK 2006000074 W DK2006000074 W DK 2006000074W WO 2006084468 A1 WO2006084468 A1 WO 2006084468A1
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pressure
sensors
hydraulic machine
measured
pressure chamber
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PCT/DK2006/000074
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Inventor
Kim René HANSEN
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Sauer-Danfoss Aps
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/10Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F01C1/104Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member one member having simultaneously a rotational movement about its own axis and an orbital movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C20/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines
    • F01C20/28Safety arrangements; Monitoring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/03Torque
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2270/00Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/18Pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/46Conditions in the working chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/80Diagnostics

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for determining parameters of a hydraulic machine, wherein the hydraulic machine has time-varying pressures in pressure chambers and the device comprises sensors and an evaluation device.
  • Hydromachines are motors or generators that use a fluid as a hydraulic pressure medium, such as oil. There are a variety of sensors that are used in such hydraulic machines to measure actual values of the machine during operation. This makes it possible to monitor the machine and, if necessary, intervene in the control.
  • a pressure sensor which is installed in a hydraulic motor and consists of plates stacked on top of each other, which are arranged between a rotor and an end plate of the motor.
  • a deformation measuring plate, a channel plate and a pressure plate are stacked one above the other so that all existing pressure chambers of the hydraulic motor act on the deformation measuring plate.
  • Through channels within the pressure plate pressure fluid from at least two pressure chambers enters the channel plate and forms there a pressure which then acts on a membrane in the Deformationsmeßplatte. From this pressure, the torque, the speed and also the rotational displacement of the hydraulic motor can be determined.
  • To the pressure sensors other sensors, such as pressure difference sensors, speed sensors, acceleration sensors and temperature sensors are used.
  • the large number of sensor types makes uniform handling of the sensors difficult.
  • the different sensors have, for example, different geometric dimensions, different electrical signal outputs, a different temperature behavior and the like. For this reason, one would like to use as few different types of sensors as possible.
  • the invention has for its object to provide parameters to hydraulic machines available with as few different types of sensors.
  • Direction of rotation can be recognized by two sensors. It is only here necessary that the sensors deliver measured values at time intervals of half the rotation frequency of the machine. With the third pressure sensor, some redundancy can be exploited to make pressure measurements more reliable.
  • the sensors are connected to the evaluation device. This can take place via fluid lines, via a cable connection in the case of electrical or optical signals or via a radio connection in the case of line-bound signals.
  • the connection to the evaluation device depends on which signal types the sensors supply.
  • At least two pressure sensors are each arranged in a pressure chamber whose volume changes over time, and at least one pressure sensor is arranged in a pressure chamber whose volume is constant over time.
  • a pressure chamber whose volume changes over time is, for example, an expanding or contracting pressure chamber in a rotary hydraulic machine between a gear rotor and a ring gear stator. In reciprocating engines, this is the space between moving pistons and fixed boundary walls of a piston chamber. Constant volume pressure chambers are often those that are routed out to the hydraulic machine.
  • connection channels can lead, for example, to a pump or a tank. In the first case is a pressure inlet channel and in the second case to a pressure outlet channel.
  • connection channels in question, for example, lead to a valve or to another hydraulic machine.
  • a quadrant in which the hydraulic machine is currently operated.
  • a quadrant is characterized in that one obtains information as to whether the hydraulic machine is operated as a generator or as a motor, while at the same time the direction of rotation of the machine is detected.
  • the direction of rotation is determined by comparing the measured values of two pressure sensors installed in each time-varying pressure chamber. If the measured value of the first pressure sensor changes in time before the measured value of the second pressure sensor, then, for example, a clockwise rotation is present as the direction of rotation.
  • the hydraulic machine operates in the counterclockwise direction.
  • the measured value of the installed third pressure sensor in a pressure chamber is used with constant time volume. This measured value provides, for example, a high measured value or a low measured value, depending on the operating state of the pressure chamber in which the pressure sensor is installed, for example in a connection channel. From all three measured values of the first, second and third pressure sensor, the currently existing operating mode of the hydraulic machine can be determined as a quadrant. From the three pressure values of the three installed pressure sensors thus differential pressures, the speed, the direction of rotation and the quadrant can be determined.
  • At least one pressure sensor is arranged in at least one expanding pressure chamber at the same time and at least one pressure sensor is arranged in at least one contracting pressure chamber.
  • At least one pressure sensor is arranged in one of the pressure chambers and at least one pressure sensor is arranged in one of the other pressure chambers, wherein the pressure chambers are separated from each other by the axis.
  • the pressure sensors are arranged stationary in the pressure chambers.
  • the measured values of the pressure sensors differ most clearly when they are recorded in pressure chambers, which are arranged offset in the circumferential direction by 180 ° from each other. This is easily possible if an even number of pressure sensors are arranged in different pressure chambers whose volume changes over time. With three pressure sensors in three different volume variable pressure chambers, the pressure sensors can be evenly distributed around the circumference, so that they are arranged at a distance of 120 °.
  • At least two pressure sensors are arranged in adjacent pressure chambers at the same time.
  • This arrangement of two adjacent pressure sensors in each one pressure chamber has particular advantages in measuring the direction of rotation of the machine. Although it can happen that the two pressure sensors measure the same pressure value for a short time. However, this does not disturb the determination of the direction of rotation.
  • pressure sensors from outside the hydraulic machine from the pressure chambers can be fed.
  • pressure sensors from outside supplied pressure sensors have the advantage that a disassembly of the hydraulic machine is not necessary is to install the pressure sensors inside the hydraulic machine. This is also applicable to sensors such as temperature and viscosity sensors. It is also easily possible to temporarily attach the evaluation device with the sensors for a state analysis on the hydraulic machine and then remove it again. Such diagnostic purposes extend the scope of the device according to the invention. It is also possible that a defective sensor can be replaced within a short time.
  • pressure sensors from one side of the hydraulic machine from the pressure chambers can be fed. In this way, the assembly of the device according to the invention is facilitated. This can also be provided for other sensors, such as temperature sensors. Also, a connection geometry of the device according to the invention is conceivable, which has the same or similar dimensions for all hydraulic machines. The device according to the invention can then be attached, for example, as a measuring unit at the end of the hydraulic machine.
  • pressure sensors have an external thread. With an external thread, a pressure sensor can be screwed into a designated threaded hole. If the pressure sensor in, for example, a pressure chamber is no longer needed, the threaded hole can then very easily be closed again, for example with a threaded pin. The same applies to other sensors, such as temperature sensors. If irregularities occur in the hydromachine, the corresponding sensor can be quickly and easily screwed into the prepared threaded hole. It can thus be made available a diagnostic option, without causing the hydraulic part of the hydraulic machine must be disassembled. It is preferred that electrical output signals are present at the pressure sensors.
  • Electrical output signals can be caused by either directly on the pressure sensor, the mechanically measured hydraulic pressure is converted into an electrical signal or that the pressure sensor, a converter is connected downstream, which converts the measured hydraulic pressure into a corresponding electrical signal.
  • the electrical output signals of the pressure sensors can then be used as measured values. It is advantageous that the electrical measured values can be further processed in a simple manner. 0
  • the evaluation device has a computing unit.
  • the recorded measured values can be further processed with a computer.
  • differential pressures can be formed in a hydraulic processing unit.
  • an electronic control unit for example with a microprocessor, all conceivable arithmetic operations can be carried out. Frequent applications here are differences and multiplications.
  • the evaluation device has a data memory.
  • measured values can be stored continuously over time, which are then stored as a measured value table.
  • the storage can take place continuously without interruption.
  • a series of measurements is understood that stores at certain time intervals with a time interruption a reading, z. B. once per hour 5 de. It is also conceivable then to store a measured value when the
  • Operating state of the machine changes, for example, when the load increases during a motor operation of the hydraulic machine or the speed changes.
  • the measured value tables can be accessed at a later time, in order, for example, to obtain further parameters therefrom.
  • Recorded data in a data store can also be used to analyze an error that has occurred in retrospect become. It can then be retrieved various operating conditions again. Therefore, it is also useful if the data memory also assigns a date and a time to the stored measured value. It is also possible to store calculated results from measured values in the data memory. It is also possible to store a mathematical function whose parameters are determined by the recorded measured values. Also, then, for example, the mechanical efficiency can be determined.
  • the device has a display surface.
  • a display surface directly on or in the device according to the invention has the advantage that no further devices are needed to display or query measured values.
  • the display surface can also be arranged directly on the evaluation device.
  • the display surface may be formed so that the device according to the invention can be operated by touching the display surface. It is also possible to access different software menus by operating the display area, for example to start diagnostic examinations. This is easily possible with electronic displays.
  • the device expediently has a data interface.
  • Data or programs can be read out via a data interface. This is necessary, for example, if there is no storage capacity available for an existing data store.
  • data or programs can be transferred from an external device to the device.
  • peripheral devices can be connected, such as computers, cell phones, radio receivers, printers, external hard drives or the like.
  • the interface can work electronically via a cable or can also be designed as a radio interface.
  • the object is achieved in a method of the type mentioned in that pressure values are measured in at least three different pressure chambers of the hydraulic machine at the same time.
  • the speed, at least one differential pressure, the direction of rotation and the quadrant of the hydraulic machine can be determined. From this it is also possible to calculate an accumulated damage to the cardan and output shaft and gear sets of a rotary hydraulic machine. Due to the present invention, it is now easier to calculate the accumulated damage on a gear set than on the gimbal and output shafts. This is possible because the accumulated damage is defined solely by pressure and speed and not by reversing. To determine the accumulated damage, a seal of the hydraulic machine can also be used. If the pressure on the seal is known and this pressure is compared with the speed of the hydromachine, then it can also be determined where the pressure is applied to the seal. The method makes it possible to record additional parameters from the measured values, for example to deduce the service life of the hydraulic machine.
  • At least two pressure values are measured in each case in a pressure chamber whose volume changes over time and at least one pressure value is measured in a pressure chamber whose volume is constant over time.
  • a pressure value is measured in at least one connecting channel. Measuring in a connection channel, that is in an inlet channel or in an outlet channel is particularly simple, since this through the connected pump or the connected tank is more easily accessible than the pressure chambers in the interior of the hydraulic machine.
  • At least one pressure value in an expanding pressure space and at least one pressure value in a contracting pressure space be measured.
  • An expanding pressure chamber is connected, for example, to a pressure port, while a contracting pressure chamber is connected, for example, to a tank port.
  • a stationary pressure sensor is used to measure at an instant in an expanding pressure chamber, the measured value changes during operation of the hydraulic machine, since the expanding pressure chamber becomes a contracting pressure chamber. If one determines the pressure changes over a certain period of time, one can decide whether a pressure space is expanding or contracting. If a pressure sensor in an expanding pressure chamber and a pressure sensor are arranged simultaneously in a contracting pressure chamber, these pressure sensors deliver significantly different measured values at all times. This makes the measuring device less susceptible to interference and thus contributes to an increase in the measured value accuracy.
  • measured values are recorded continuously in time.
  • the continuous recording of measured values has the advantage that the occurrence of a fault in the interior of the hydromachine due to irregularities in the series of measurements is immediately recognized or even predictable on the basis of known comparative measured values.
  • the continuity of the recording also has the advantage that all irregularities can be detected and analyzed.
  • the measured values of the sensors are preferably calculated together.
  • the measured values of the pressure sensors can be present as hydraulic pressures or as electrical signals in order to be offset with one another become. If these pressure measurement values are to be offset against other measured values of other sensors, then it is expedient that either the calculated hydraulic pressures or directly electrical signals of the pressure sensors be present as electrical output signals. In this way, it is easily possible, for. B. to calculate measured values of temperature sensors for a temperature compensation with the other measured values.
  • An evaluation device which operates with electrical signals can also be made very small and compact. It makes sense that measured values recorded at the same time be offset with one another in order to keep 0 measurement errors small. This is for example advantageous if one carries out a temperature compensation.
  • pressure differences are formed from pressure readings taken at the same time. From a pressure difference, for example, the direction of rotation of the hydraulic machine can be calculated. Also can be 5 determine a differential measurement of the pressure drop in the hydraulic machine. To determine the delivered torque of a hydraulic machine in engine operation, it is necessary to know a pressure difference and the speed of the engine. These measured values are obtained from the pressure measurements. Thereafter, a product of the pressure difference, the displacement and the mechanical efficiency is formed, wherein the mechanical efficiency is a function of the pressure difference and the speed.
  • the mechanical efficiency of the hydraulic machine as a function of pressure and speed can be determined, for example, during a development stage of the hydraulic machine with the aid of pressure, speed and torque measurements. These measured values are stored in a memory for this purpose. From the values of the pressure measurement and the speed measurement Then a stored value in the memory can be called up to determine the associated mechanical efficiency. Stored measured values or calculated parameters can also be used if the state of the hydraulic machine is to be monitored in order to derive forecasts for the future, if necessary. In the method according to the invention that means that in a data memory, the pressure difference and the speed are stored and then the corresponding mechanical efficiency is read from a stored table.
  • the product of this multiplication is the applied torque, which can be used for control, regulation and monitoring.
  • the output torque can for example be displayed on a display unit or other facilities available.
  • the knowledge of the mechanical efficiency is a prerequisite for calculating the torque or the power for any operating state of the hydraulic machine.
  • the mechanical efficiency is calculated from the measured variables flux and pressure. If the mechanical efficiency is graphically represented, three-dimensional diagrams result, which are referred to as Q, p-shell diagrams with the parameters pressure p and flow Q.
  • the mechanical efficiency can be obtained from an averaged Q, p shell diagram by subtracting the pressure losses that occur in the gear sets and the port channels and then subtracting the values into a n, p shell diagram with the parameters speed n and pressure p converts.
  • the surface of the three-dimensional Q, p-shell diagram with the three axes pressure, flux and mechanical efficiency is described as a polynomial. This polynomial can then be used instead of a stored data table to determine parameters of the hydraulic machine. This improves the accuracy of the calculations.
  • An electrical multiplication of displacement, mechanical efficiency and speed makes it possible to deduce the output power of an engine. Will then one more Multiplication over time will give you the total output power that can also be used to control, regulate and monitor.
  • readings be displayed on the device. This facilitates the monitoring of the hydraulic machine and gives an overview of a current or a past operating state of the hydraulic machine. You can also view alerts and health diagnostics that can be useful to a user in troubleshooting and maintenance.
  • data is exchanged over a data interface.
  • the data exchange via an interface makes it possible to analyze acquired measured values at a different location by reading measured values or data tables in real time or from a data memory. It is also easily possible to transmit programs or data via the data interface to the device. This can be a wired or a wireless transmission. This is expedient if the device is used for diagnostic purposes or is used in the development stage of a hydraulic machine. It is also conceivable to carry out remote queries via such a data interface without a person being directly at the machine.
  • Fig. 1 is a schematic representation of three sensors in three different pressure chambers of a hydraulic machine
  • Fig. 2 is a schematic representation of the device according to the invention, which is mounted on a hydraulic machine.
  • Fig. 1 shows a hydraulic machine in the embodiment of a hydraulic motor 1, for example an orbital motor OMEW type Sauer Sauer Danfoss ApS, Nordborg, Denmark, with a Zahnradstator 2 and a gear rotor 3.
  • the gear rotor 3 performs with a propeller shaft 4 together orbital motion , so that pressure chambers 5 - 11 increase or decrease.
  • the pressure chambers 9 - 11 enlarge and are expanding pressure chambers, while the pressure chambers 6 - 8 become smaller and thus contracting
  • Pressure chambers are.
  • the gear wheel rotor 3 moves relative to pins 13 and thus forms the time-volume variable pressure chambers 5 - 11.
  • In the pressure chambers 5 and 6 are each a first and a second pressure sensor 15, 16 are arranged.
  • a third pressure sensor 17 is arranged in a pressure chamber 18.
  • the pressure chamber 18 forms an outlet channel of the hydraulic motor 1.
  • the three pressure sensors 15-17 are connected to an evaluation device 19, which together form a measuring device 20.
  • the evaluation device 19 has a data memory, a computing unit and an interface. The stored data can be called up on a display area.
  • Fig. 2 shows a side view of the hydraulic motor 1 in section, wherein like components are provided with the same reference numerals.
  • the evaluation device 19 is mounted in the end region of the hydraulic motor 1 on a channel plate 21, the evaluation device 19 is mounted.
  • the pressure sensors 15-17 not shown in FIG. 2, lead from there through bores 22-24 into the individual pressure chambers 5, 6 and 18. In the case of several gear sets, further bores may be provided which lead into pressure chambers of the other gear sets. It is not necessary that all pressure chambers of the hydraulic machine 1 are accessible to sensors. It is sufficient if at least three pressure sensors 15 -
  • the 17 in three different pressure chambers 5, 6, 18 can be attached NEN. If a temperature compensation is to be carried out, at least one temperature sensor 25 is still required.
  • the three pressure sensors 15 - 17 are used to determine differential pressures, direction of rotation, speed, quadrant, displacement, mechanical efficiency, torque output and accumulated damage to propshaft and gear sets. With the temperature sensor 25 can be made a temperature compensation with continuously measured temperature actual values.
  • the evaluation device 19 in Fig. 2 is removable, so that the sensors 15 - 17, 25 can be removed, for example in the event of a sensor defect or when they are no longer needed. With removed evaluation device 19 and removed sensors 15-17, 25, the holes 22 - 24 can be closed with an adapter or a closure piece. If necessary, these holes are then easily and quickly accessible again. In the holes 22 - 24, however, there is the same pressure as in the Druckmeßending 5, 6, 18, so that the closure of the holes with or without the existing sensors 15 - 17, 25 must be secured against detachment.
  • the applications of the presented device are diverse. It can both during continuous operation of the hydraulic machine 1 for monitoring, Control, regulations and diagnostics are used, as well as used for a short-term analysis, for example, after an error occurred.
  • the measuring device 20 can also be used to evaluate a prototype of a hydraulic machine 1 for a particular application. In this case, for example, a cyclic data acquisition is performed on the prototype.
  • the measurement data acquired by the device can then be analyzed, for example by the so-called rain-flow method standardized in ASTM Standard E1049. From this analysis it can then be concluded whether the hydromachine 1 is suitable for the tested applications. An optimization of the hydraulic machine 1 can be achieved and thus over- or undersizing of the hydraulic machine 1 can be avoided.

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Abstract

The invention relates to a device and a method for determination of parameters of a hydraulic motor (1), said hydraulic motor (1) having pressure chambers (5 - 11, 18) with pressures changing over time and the device comprises sensors (15, 16, 17, 25) and an analytical device (19). Hydraulic motor parameters are desired using as few sensor types as possible. The above is achieved, whereby at least three pressure sensors (15, 16, 17) are arranged in at least three different pressure chambers (5, 6, 18) of the hydraulic motor (1 ).

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Parametern einer Hydromaschine Apparatus and method for determining parameters of a hydraulic machine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung von Parametern einer Hydromaschine, wobei die Hydromaschine zeitlich sich ändernde Drücke in Druckräumen aufweist und die Vorrichtung Sensoren und eine Auswerteeinrichtung aufweist.The invention relates to a device and a method for determining parameters of a hydraulic machine, wherein the hydraulic machine has time-varying pressures in pressure chambers and the device comprises sensors and an evaluation device.
Hydromaschinen sind Motoren oder Generatoren, die mit einem Fluid als hydraulisches Druckmedium arbeiten, beispielsweise Öl. Es gibt eine Vielzahl von Sensoren, die bei solchen Hydromaschinen eingesetzt werden, um Istwerte der Maschine während des Betriebs zu messen. Dies ermög- licht, die Maschine zu überwachen und gegebenenfalls in die Regelung einzugreifen.Hydromachines are motors or generators that use a fluid as a hydraulic pressure medium, such as oil. There are a variety of sensors that are used in such hydraulic machines to measure actual values of the machine during operation. This makes it possible to monitor the machine and, if necessary, intervene in the control.
In US 4 679 488 wird ein Drucksensor beschrieben, der in einem hydraulischen Motor eingebaut ist und aus übereinander gestapelten Platten be- steht, die zwischen einem Rotor und einer Endplatte des Motors angeordnet sind. Eine Deformationsmeßplatte, eine Kanalplatte und eine Druckplatte sind so übereinander gestapelt, daß alle vorhandenen Druckkammern des Hydromotors auf die Deformationsmeßplatte wirken. Durch Kanäle innerhalb der Druckplatte gelangt Druckflüssigkeit aus mindestens zwei Druckräumen in die Kanalplatte und bildet dort einen Druck, der dann auf eine Membran in der Deformationsmeßplatte wirkt. Aus diesem Druck kann das Drehmoment, die Geschwindigkeit und auch die rotatorische Verdrängung des Hydromotors ermittelt werden. Zu den Drucksensoren kommen weitere Sensoren, wie beispielsweise Druckdifferenzsensoren, Drehzahlsensoren, Beschleunigungssensoren und Temperatursensoren zur Anwendung. Die Vielzahl der Sensorarten erschwert eine einheitliche Handhabung der Sensoren. Die unterschiedli- chen Sensoren haben beispielsweise verschiedene geometrische Abmessungen, unterschiedliche elektrische Signalausgänge, ein unterschiedliches Temperaturverhalten und ähnliches. Aus diesem Grund möchte man möglichst wenig verschiedene Sensorarten verwenden.In US 4,679,488 a pressure sensor is described which is installed in a hydraulic motor and consists of plates stacked on top of each other, which are arranged between a rotor and an end plate of the motor. A deformation measuring plate, a channel plate and a pressure plate are stacked one above the other so that all existing pressure chambers of the hydraulic motor act on the deformation measuring plate. Through channels within the pressure plate pressure fluid from at least two pressure chambers enters the channel plate and forms there a pressure which then acts on a membrane in the Deformationsmeßplatte. From this pressure, the torque, the speed and also the rotational displacement of the hydraulic motor can be determined. To the pressure sensors other sensors, such as pressure difference sensors, speed sensors, acceleration sensors and temperature sensors are used. The large number of sensor types makes uniform handling of the sensors difficult. The different sensors have, for example, different geometric dimensions, different electrical signal outputs, a different temperature behavior and the like. For this reason, one would like to use as few different types of sensors as possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Parameter an Hydromaschinen zur Verfügung zu stellen mit möglichst wenig unterschiedlichen Sensorarten.The invention has for its object to provide parameters to hydraulic machines available with as few different types of sensors.
Diese Aufgabe wird bei einer Hydromaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens drei Drucksensoren in mindestens drei verschiedenen Druckräumen der Hydromaschine angeordnet sind.This object is achieved in a hydraulic machine of the type mentioned above in that at least three pressure sensors are arranged in at least three different pressure chambers of the hydraulic machine.
Bei drei vorhandenen Drucksensoren in drei verschiedenen Druckräumen ist es möglich, zwei voneinander unabhängige Differenzdruckmessungen gleichzeitig durchzuführen. Dabei wird ein Sensor sowohl als Referenzmeßstelle für die erste Druckmessung als auch für die zweite Druckmessung verwendet. Somit werden zwei Differenzdrucksensoren durch drei Relativdruck- oder Absolutdrucksensoren ersetzt. Solche Messungen sind beispielsweise nützlich, wenn man Druckverluste im Inneren der Maschine überwachen möchte. Bei der Verwendung von drei Drucksensoren ist es auch möglich, zuverlässig die Drehrichtung der Hydromaschine zu ermitteln. Ein Drehrichtungssensor ist hierzu nicht mehr notwendig. Werden beispielsweise die drei Drucksensoren in einer rotierenden Hydromaschine mit mindestens einem Zahnradsatz in drei verschiedenen Druckräu- men, die zeitlich expandieren und kontrahieren, angeordnet, so ist dieWith three existing pressure sensors in three different pressure chambers, it is possible to carry out two independent differential pressure measurements simultaneously. In this case, a sensor is used both as Referenzmeßstelle for the first pressure measurement and for the second pressure measurement. Thus, two differential pressure sensors are replaced by three relative pressure or absolute pressure sensors. Such measurements are useful, for example, to monitor pressure losses inside the machine. When using three pressure sensors, it is also possible to reliably determine the direction of rotation of the hydraulic machine. A direction of rotation sensor is no longer necessary for this purpose. If, for example, the three pressure sensors are arranged in a rotating hydraulic machine with at least one gear set in three different pressure chambers which expand and contract in time, then
Drehrichtung anhand von zwei Sensoren erkennbar. Es ist hierbei lediglich notwendig, daß die Sensoren in Zeit-intervallen der halben Drehfrequenz der Maschine Meßwerte liefern. Mit dem dritten Drucksensor kann eine gewisse Redundanz ausgenutzt werden, um Druckmessungen zuverlässiger zu gestalten. Es ist vorgesehen, daß die Sensoren mit der Auswerte- einrichtung verbunden sind. Dies kann über Fluidleitungen, über eine Kabelverbindung bei elektrischen oder optischen Signalen oder über eine Funkverbindung bei leitungsungebundenen Signalen erfolgen. Die Verbindung zur Auswerteeinrichtung richtet sich danach, welche Signalarten die Sensoren liefern. Es kann auch eine Mischform einer Übertragung der Signale von den Sensoren zur Auswerteeinrichtung vorhanden sein. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn manche Sensoren elektrische Signale abgeben, zum Beispiel Temperatursensoren, während andere Sensoren, zum Beispiel Drucksensoren, hydraulische Drücke über Fluidver- bindungen an die Auswerteeinrichtung geben.Direction of rotation can be recognized by two sensors. It is only here necessary that the sensors deliver measured values at time intervals of half the rotation frequency of the machine. With the third pressure sensor, some redundancy can be exploited to make pressure measurements more reliable. It is envisaged that the sensors are connected to the evaluation device. This can take place via fluid lines, via a cable connection in the case of electrical or optical signals or via a radio connection in the case of line-bound signals. The connection to the evaluation device depends on which signal types the sensors supply. There may also be a mixed form of transmission of the signals from the sensors to the evaluation device. This is the case, for example, when some sensors emit electrical signals, for example temperature sensors, while other sensors, for example pressure sensors, supply hydraulic pressures via fluid connections to the evaluation device.
Es ist besonders bevorzugt, daß mindestens zwei Drucksensoren in jeweils einem Druckraum angeordnet sind, dessen Volumen sich zeitlich ändert, und mindestens ein Drucksensor in einem Druckraum angeordnet ist, dessen Volumen zeitlich konstant ist. Ein Druckraum, dessen Volumen sich zeitlich ändert, ist beispielsweise ein expandierender oder kontrahierender Druckraum in einer Rotations-Hydromaschine zwischen einem Zahnradrotor und einem Zahnringstator. Bei Kolbenmaschinen ist dies der Raum zwischen sich bewegenden Kolben und feststehenden Begrenzungswänden einer Kolbenkammer. Druckräume mit konstantem Volumen sind häufig solche, die an der Hydromaschine nach außen geführt sind. Dies sind beispielsweise Anschlußkanäle. Die Anschlußkanäle können beispielsweise zu einer Pumpe oder einem Tank führen. Im ersten Fall handelt es sich um einen Druckeinlaßkanal und im zweiten Fall um einen Druckauslaßkanal. Es kommen auch weitere Anschlußkanäle in Frage, die beispielsweise zu einem Ventil führen oder zu einer weiteren Hydromaschine. Bei einer solchen Anordnung von mindestens zwei Drucksensoren -A-It is particularly preferred that at least two pressure sensors are each arranged in a pressure chamber whose volume changes over time, and at least one pressure sensor is arranged in a pressure chamber whose volume is constant over time. A pressure chamber whose volume changes over time is, for example, an expanding or contracting pressure chamber in a rotary hydraulic machine between a gear rotor and a ring gear stator. In reciprocating engines, this is the space between moving pistons and fixed boundary walls of a piston chamber. Constant volume pressure chambers are often those that are routed out to the hydraulic machine. These are, for example, connection channels. The connection channels can lead, for example, to a pump or a tank. In the first case is a pressure inlet channel and in the second case to a pressure outlet channel. There are also other connection channels in question, for example, lead to a valve or to another hydraulic machine. In such an arrangement of at least two pressure sensors -A-
in jeweils einem Druckraum, die ein sich zeitlich veränderliches Volumen aufweist, und einem Drucksensor in einem Druckraum mit zeitlich konstantem Volumen, ist es möglich, den Quadrant zu bestimmen, in dem die Hydromaschine gerade betrieben wird. Ein Quadrant zeichnet sich da- durch aus, daß man eine Information erhält, ob die Hydromaschine als Generator oder als Motor betrieben wird, während gleichzeitig die Drehrichtung der Maschine feststellt wird. Die Drehrichtung wird dadurch festgelegt, indem man die Meßwerte von zwei Drucksensoren, die in jeweils einem sich zeitlich ändernden Druckraum installiert sind, miteinander ver- gleicht. Ändert sich der Meßwert des ersten Drucksensors zeitlich vor dem Meßwert des zweiten Drucksensors, so ist beispielsweise ein Rechtslauf als Drehrichtung vorhanden. Ändert sich hingegen der Meßwert des zweiten Drucksensors vor dem Meßwert des ersten Drucksensors, so arbeitet entsprechend die Hydromaschine im Linkslauf. Zur Bestimmung des Quadranten wird dann noch der Meßwert des installierten dritten Drucksensors in einem Druckraum mit zeitlich konstantem Volumen herangezogen. Dieser Meßwert liefert beispielsweise einen hohen Meßwert oder einen niedrigen Meßwert, je nach Betriebszustand des Druckraums, in dem der Drucksensor installiert ist, beispielsweise in einem Anschlußkanal. Aus allen drei Meßwerten des ersten, zweiten und dritten Drucksensors kann die gerade vorhandene Betriebsweise der Hydromaschine als Quadrant festgestellt werden. Aus den drei Druckwerten der drei installierten Drucksensoren lassen sich somit Differenzdrücke, die Drehzahl, die Drehrichtung und der Quadrant bestimmen. Weiterhin ist es möglich, aus den Pa- rametem einen akkumulierten Schaden der Kardanwelle und Schäden anderer Teile, z.B. der Ausgangswelle, festzustellen, um Aussagen über die noch zu erwartende Lebensdauer gewinnen zu können. Anhand Re- versierungen, d.h. Drehrichtungsumkehrungen, kann die restliche Lebensdauer der Maschine besonders gut bestimmt werden. Es ist bevorzugt, daß gleichzeitig mindestens ein Drucksensor in mindestens einem expandierenden Druckraum angeordnet ist und mindestens ein Drucksensor in mindestens einem kontrahierenden Druckraum angeordnet ist. Bei einer Rotations-Hydromaschine gibt es eine Achse, die ex- pandierende und kontrahierende Druckräume voneinander trennt. Die expandierenden und kontrahierenden Druckräume ändern sich zeitlich während der Rotation eines Zahnrings, so daß die Achse ebenfalls rotiert. Es ist vorgesehen, daß mindestens ein Drucksensor in einem der Druckräume angeordnet ist und mindestens ein Drucksensor in einem der anderen Druckräume angeordnet ist, wobei die Druckräume voneinander durch die Achse getrennt sind. Die Drucksensoren sind dabei ortsfest in den Druckräumen angeordnet. Die Meßwerte der Drucksensoren unterscheiden sich am deutlichsten, wenn sie in Druckräumen aufgenommen werden, die in Umfangsrichtung um 180° voneinander versetzt angeordnet sind. Dies ist dann leicht möglich, wenn eine gerade Anzahl von Drucksensoren in verschiedenen Druckräumen angeordnet sind, deren Volumen sich zeitlich ändert. Bei drei Drucksensoren in drei verschiedenen volumenveränderbaren Druckräumen können die Drucksensoren gleichmäßig am Umfang verteilt werden, so daß sie in einem Abstand von 120° angeordnet sind.in each case in a pressure chamber, which has a time-variable volume, and a pressure sensor in a pressure chamber with constant time volume, it is possible to determine the quadrant, in which the hydraulic machine is currently operated. A quadrant is characterized in that one obtains information as to whether the hydraulic machine is operated as a generator or as a motor, while at the same time the direction of rotation of the machine is detected. The direction of rotation is determined by comparing the measured values of two pressure sensors installed in each time-varying pressure chamber. If the measured value of the first pressure sensor changes in time before the measured value of the second pressure sensor, then, for example, a clockwise rotation is present as the direction of rotation. On the other hand, if the measured value of the second pressure sensor changes before the measured value of the first pressure sensor, then the hydraulic machine operates in the counterclockwise direction. To determine the quadrant then the measured value of the installed third pressure sensor in a pressure chamber is used with constant time volume. This measured value provides, for example, a high measured value or a low measured value, depending on the operating state of the pressure chamber in which the pressure sensor is installed, for example in a connection channel. From all three measured values of the first, second and third pressure sensor, the currently existing operating mode of the hydraulic machine can be determined as a quadrant. From the three pressure values of the three installed pressure sensors thus differential pressures, the speed, the direction of rotation and the quadrant can be determined. Furthermore, it is possible to determine from the parameters an accumulated damage of the cardan shaft and damage of other parts, eg the output shaft, in order to be able to obtain statements about the still expected service life. By means of re-adjustments, ie reversals of rotation, the remaining service life of the machine can be determined particularly well. It is preferred that at least one pressure sensor is arranged in at least one expanding pressure chamber at the same time and at least one pressure sensor is arranged in at least one contracting pressure chamber. In a rotary hydromachine, there is an axis that separates expanding and contracting pressure chambers. The expanding and contracting pressure chambers change in time during the rotation of a toothed ring, so that the axis also rotates. It is provided that at least one pressure sensor is arranged in one of the pressure chambers and at least one pressure sensor is arranged in one of the other pressure chambers, wherein the pressure chambers are separated from each other by the axis. The pressure sensors are arranged stationary in the pressure chambers. The measured values of the pressure sensors differ most clearly when they are recorded in pressure chambers, which are arranged offset in the circumferential direction by 180 ° from each other. This is easily possible if an even number of pressure sensors are arranged in different pressure chambers whose volume changes over time. With three pressure sensors in three different volume variable pressure chambers, the pressure sensors can be evenly distributed around the circumference, so that they are arranged at a distance of 120 °.
Vorzugsweise sind gleichzeitig mindestens zwei Drucksensoren in zueinander benachbarten Druckräumen angeordnet. Diese Anordnung von zwei benachbarten Drucksensoren in jeweils einem Druckraum hat beim Messen der Drehrichtung der Maschine besondere Vorteile. Zwar kann es vor- kommen, daß die beiden Drucksensoren für kurze Zeit den gleichen Druckwert messen. Dies stört die Bestimmung der Drehrichtung jedoch nicht weiter.Preferably, at least two pressure sensors are arranged in adjacent pressure chambers at the same time. This arrangement of two adjacent pressure sensors in each one pressure chamber has particular advantages in measuring the direction of rotation of the machine. Although it can happen that the two pressure sensors measure the same pressure value for a short time. However, this does not disturb the determination of the direction of rotation.
Bevorzugterweise sind Drucksensoren von außerhalb der Hydromaschine aus den Druckräumen zuführbar. Von außen zuführbare Drucksensoren haben den Vorteil, daß ein Zerlegen der Hydromaschine nicht notwendig ist, um die Drucksensoren innerhalb der Hydromaschine anzubringen. Auch ist dies für Sensoren, wie beispielsweise Temperatur- und Viskositätssensoren, anwendbar. Es ist auch leicht möglich, die Auswerteeinrichtung mit den Sensoren für eine Zustandsanalyse an der Hydromaschine kurzzeitig anzubringen und danach wieder zu entfernen. Solche Diagnosezwecke erweitern den Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Auch ist es möglich, daß ein defekter Sensor innerhalb kurzer Zeit ausgetauscht werden kann.Preferably, pressure sensors from outside the hydraulic machine from the pressure chambers can be fed. From outside supplied pressure sensors have the advantage that a disassembly of the hydraulic machine is not necessary is to install the pressure sensors inside the hydraulic machine. This is also applicable to sensors such as temperature and viscosity sensors. It is also easily possible to temporarily attach the evaluation device with the sensors for a state analysis on the hydraulic machine and then remove it again. Such diagnostic purposes extend the scope of the device according to the invention. It is also possible that a defective sensor can be replaced within a short time.
Vorzugsweise sind Drucksensoren von einer Seite der Hydromaschine aus den Druckräumen zuführbar. Auf diese Weise wird die Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung erleichtert. Dies kann auch für weitere Sensoren, wie Temperatursensoren, vorgesehen sein. Auch ist eine Anschlußgeometrie der erfindungsgemäßen Vorrichtung denkbar, die für alle Hydromaschinen gleiche oder ähnliche Abmessungen aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dann beispielsweise als Meßeinheit am Ende der Hydromaschine angebracht werden.Preferably, pressure sensors from one side of the hydraulic machine from the pressure chambers can be fed. In this way, the assembly of the device according to the invention is facilitated. This can also be provided for other sensors, such as temperature sensors. Also, a connection geometry of the device according to the invention is conceivable, which has the same or similar dimensions for all hydraulic machines. The device according to the invention can then be attached, for example, as a measuring unit at the end of the hydraulic machine.
Es ist von Vorteil, wenn Drucksensoren ein Außengewinde aufweisen. Mit einem Außengewinde kann ein Drucksensor in eine vorgesehene Gewindebohrung eingeschraubt werden. Wenn der Drucksensor in beispielsweise einem Druckraum nicht mehr benötigt wird, kann die Gewindebohrung dann sehr einfach, zum Beispiel mit einem Gewindestift, wieder verschlossen werden. Gleiches gilt auch für weitere Sensoren, wie beispielsweise Temperatursensoren. Treten Unregelmäßigkeiten an der Hydromaschine auf, so kann der entsprechende Sensor schnell und auf einfache Weise in das vorbereitete Gewindeloch eingeschraubt werden. Es kann somit eine Diagnosemöglichkeit zur Verfügung gestellt werden, ohne daß dabei der hydraulische Teil der Hydromaschine zerlegt werden muß. Es ist bevorzugt, daß elektrische Ausgangssignale an den Drucksensoren vorhanden sind. Elektrische Ausgangssignale können dadurch entstehen, daß entweder direkt am Drucksensor der mechanisch gemessene hydraulische Druck in ein elektrisches Signal umgewandelt wird oder daß dem Drucksensor ein Wandler nachgeschaltet ist, der den gemessenen hydraulischen Druck in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandelt. Die elektrischen Ausgangssignale der Drucksensoren können dann als Meßwerte verwendet werden. Von Vorteil ist, daß die elektrischen Meßwerte auf einfache Weise weiterverarbeitet werden können. 0It is advantageous if pressure sensors have an external thread. With an external thread, a pressure sensor can be screwed into a designated threaded hole. If the pressure sensor in, for example, a pressure chamber is no longer needed, the threaded hole can then very easily be closed again, for example with a threaded pin. The same applies to other sensors, such as temperature sensors. If irregularities occur in the hydromachine, the corresponding sensor can be quickly and easily screwed into the prepared threaded hole. It can thus be made available a diagnostic option, without causing the hydraulic part of the hydraulic machine must be disassembled. It is preferred that electrical output signals are present at the pressure sensors. Electrical output signals can be caused by either directly on the pressure sensor, the mechanically measured hydraulic pressure is converted into an electrical signal or that the pressure sensor, a converter is connected downstream, which converts the measured hydraulic pressure into a corresponding electrical signal. The electrical output signals of the pressure sensors can then be used as measured values. It is advantageous that the electrical measured values can be further processed in a simple manner. 0
Vorzugsweise weist die Auswerteeinrichtung eine Recheneinheit auf. Mit einer Recheneinheit können die aufgenommenen Meßwerte weiterverarbeitet werden. Es können bei einer hydraulischen Recheneinheit beispielsweise Differenzdrücke gebildet werden. Bei einer elektronischen Re- 5 cheneinheit, beispielsweise mit einem Mikroprozessor, können alle denkbaren Rechenoperationen durchgeführt werden. Häufige Anwendungen sind hierbei Differenzbildungen und Multiplikationen.Preferably, the evaluation device has a computing unit. The recorded measured values can be further processed with a computer. For example, differential pressures can be formed in a hydraulic processing unit. With an electronic control unit, for example with a microprocessor, all conceivable arithmetic operations can be carried out. Frequent applications here are differences and multiplications.
Praktischerweise weist die Auswerteeinrichtung einen Datenspeicher auf. o Mit einem Datenspeicher können zeitlich kontinuierlich Meßwerte gespeichert werden, die dann als Meßwerttabelle abgelegt werden. Die Speicherung kann fortlaufend ununterbrochen stattfinden. Unter kontinuierlich wird aber auch eine Meßreihe verstanden, die in bestimmten Zeitintervallen mit zeitlicher Unterbrechung einen Meßwert speichert, z. B. einmal pro Stun- 5 de. Auch ist es denkbar, dann einen Meßwert zu speichern, wenn sich derPractically, the evaluation device has a data memory. o With a data memory, measured values can be stored continuously over time, which are then stored as a measured value table. The storage can take place continuously without interruption. Under continuous but also a series of measurements is understood that stores at certain time intervals with a time interruption a reading, z. B. once per hour 5 de. It is also conceivable then to store a measured value when the
Betriebszustand der Maschine ändert, beispielsweise, wenn die Last bei einem Motorbetrieb der Hydromaschine sich vergrößert oder die Drehzahl sich verändert. Auf die Meßwerttabellen kann zu einem späteren Zeitpunkt zugegriffen werden, um daraus beispielsweise weitere Parameter zu er- o mittein. Aufgenommene Daten in einem Datenspeicher können auch zu einer Analyse eines aufgetretenen Fehlers im Nachhinein herangezogen werden. Es können dann verschiedene Betriebszustände wieder abgerufen werden. Daher ist es auch sinnvoll, wenn der Datenspeicher auch ein Datum und eine Uhrzeit dem gespeicherten Meßwert zuordnet. Auch ist es möglich, berechnete Ergebnisse aus Meßwerten in dem Datenspeicher abzulegen. Es kann auch eine mathematische Funktion hinterlegt werden, deren Parameter durch die aufgenommenen Meßwerte bestimmt wird. Auch kann dann beispielsweise der mechanische Wirkungsgrad ermittelt werden.Operating state of the machine changes, for example, when the load increases during a motor operation of the hydraulic machine or the speed changes. The measured value tables can be accessed at a later time, in order, for example, to obtain further parameters therefrom. Recorded data in a data store can also be used to analyze an error that has occurred in retrospect become. It can then be retrieved various operating conditions again. Therefore, it is also useful if the data memory also assigns a date and a time to the stored measured value. It is also possible to store calculated results from measured values in the data memory. It is also possible to store a mathematical function whose parameters are determined by the recorded measured values. Also, then, for example, the mechanical efficiency can be determined.
Es ist bevorzugt, daß die Vorrichtung eine Anzeigefläche aufweist. Eine Anzeigefläche direkt an oder in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat den Vorteil, daß keine weiteren Geräte benötigt werden, um Meßwerte anzeigen oder abfragen zu können. Die Anzeigefläche kann auch direkt an der Auswerteeinrichtung angeordnet sein. Die Anzeigefläche kann so ausgebildet sein, daß durch Berührung der Anzeigefläche die erfindungsgemäße Vorrichtung bedient werden kann. Auch ist es möglich, durch Bedienung der Anzeigefläche in verschiedene Softwaremenüs zu gelangen, um beispielsweise Diagnoseuntersuchungen zu starten. Bei elektronischen Anzeigen ist dies problemlos möglich.It is preferred that the device has a display surface. A display surface directly on or in the device according to the invention has the advantage that no further devices are needed to display or query measured values. The display surface can also be arranged directly on the evaluation device. The display surface may be formed so that the device according to the invention can be operated by touching the display surface. It is also possible to access different software menus by operating the display area, for example to start diagnostic examinations. This is easily possible with electronic displays.
Zweckmäßigerweise weist die Vorrichtung eine Datenschnittstelle auf. Über eine Datenschnittstelle können Daten oder Programme ausgelesen werden. Dies ist beispielsweise notwendig, wenn bei einem vorhandenen Datenspeicher keine Speicherkapazität mehr vorhanden ist. Auch lassen sich Daten oder Programme von einem externen Gerät auf die Vorrichtung übertragen. Über die Schnittstelle können Peripheriegeräte angeschlossen werden, wie zum Beispiel Computer, Handys, Funkempfänger, Drucker, externe Festplatten oder dergleichen. Die Schnittstelle kann hierbei elektronisch über ein Kabel arbeiten oder auch als Funkschnittstelle ausgebil- det sein. Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Druckwerte in mindestens drei verschiedenen Druckräumen der Hydromaschine zeitgleich gemessen werden.The device expediently has a data interface. Data or programs can be read out via a data interface. This is necessary, for example, if there is no storage capacity available for an existing data store. Also, data or programs can be transferred from an external device to the device. Via the interface peripheral devices can be connected, such as computers, cell phones, radio receivers, printers, external hard drives or the like. In this case, the interface can work electronically via a cable or can also be designed as a radio interface. The object is achieved in a method of the type mentioned in that pressure values are measured in at least three different pressure chambers of the hydraulic machine at the same time.
Aus drei Druckwerten können die Drehzahl, mindestens ein Differenzdruck, die Drehrichtung und der Quadrant der Hydromaschine bestimmt werden. Hieraus ist es auch möglich, einen akkumulierten Schaden an der Kardan- und Ausgangswelle und an Zahnradsätzen einer Rotations- Hydromaschine zu berechnen. Aufgrund der vorliegenden Erfindung ist es nun einfacher, den akkumulierten Schaden an einem Zahnradsatz zu berechnen als an der Kardan- und Ausgangswelle. Dies ist möglich, da der akkumulierte Schaden ausschließlich durch Druck und Drehzahl definiert wird und nicht durch Reversierung. Zur Bestimmung des akkumulierten Schadens kann auch eine Dichtung der Hydromaschine herangezogen werden. Wenn der Druck an der Dichtung bekannt ist und dieser Druck mit der Drehzahl der Hydromaschine verglichen wird, so kann auch bestimmt werden, wo der Druck an der Dichtung anliegt. Mit dem Verfahren wird es möglich, aus den Meßwerten weitere Parameter zu erfassen, um beispielsweise auf die Lebensdauer der Hydromaschine zu schließen.From three pressure values, the speed, at least one differential pressure, the direction of rotation and the quadrant of the hydraulic machine can be determined. From this it is also possible to calculate an accumulated damage to the cardan and output shaft and gear sets of a rotary hydraulic machine. Due to the present invention, it is now easier to calculate the accumulated damage on a gear set than on the gimbal and output shafts. This is possible because the accumulated damage is defined solely by pressure and speed and not by reversing. To determine the accumulated damage, a seal of the hydraulic machine can also be used. If the pressure on the seal is known and this pressure is compared with the speed of the hydromachine, then it can also be determined where the pressure is applied to the seal. The method makes it possible to record additional parameters from the measured values, for example to deduce the service life of the hydraulic machine.
Es ist besonders bevorzugt, daß mindestens zwei Druckwerte in jeweils einem Druckraum gemessen werden, dessen Volumen sich zeitlich ändert und mindestens ein Druckwert in einem Druckraum gemessen wird, dessen Volumen zeitlich konstant ist. Bei dieser Variante ist es besonders einfach, auch den Quadrant der betriebenen Hydromaschine zu bestimmen. Da die volumenveränderbaren Druckräume einer Hydromaschine oft schlechter zugänglich sind, als die Druckräume mit konstantem Volumen, ist es von Vorteil, daß mindestens ein Druckraum leicht zugänglich ist. Es wird somit beispielsweise in mindestens einem Anschlußkanal ein Druck- wert gemessen. Das Messen in einem Anschlußkanal, also in einem Einlaßkanal oder in einem Auslaßkanal ist besonders einfach, da dieser durch die angeschlossene Pumpe beziehungsweise den angeschlossenen Tank leichter zugänglich ist als die Druckräume im Inneren der Hydromaschine.It is particularly preferred that at least two pressure values are measured in each case in a pressure chamber whose volume changes over time and at least one pressure value is measured in a pressure chamber whose volume is constant over time. In this variant, it is particularly easy to also determine the quadrant of the operated hydraulic machine. Since the volume-variable pressure chambers of a hydraulic machine are often less accessible than the pressure chambers with a constant volume, it is advantageous that at least one pressure chamber is easily accessible. Thus, for example, a pressure value is measured in at least one connecting channel. Measuring in a connection channel, that is in an inlet channel or in an outlet channel is particularly simple, since this through the connected pump or the connected tank is more easily accessible than the pressure chambers in the interior of the hydraulic machine.
Es ist bevorzugt, daß mindestens ein Druckwert in einem expandierenden Druckraum und mindestens ein Druckwert in einem kontrahierenden Druckraum gemessen wird. Ein expandierender Druckraum ist beispielsweise mit einem Druckanschluß verbunden, während ein kontrahierender Druckraum beispielsweise mit einem Tankanschluß verbunden ist. Wird mit einem ortsfesten Drucksensor zu einem bestimmten Zeitpunkt in ei- nem expandierenden Druckraum gemessen, so ändert sich der Meßwert während des Betriebs der Hydromaschine, da der expandierende Druckraum zu einem kontrahierenden Druckraum wird. Wenn man die Druckänderungen über einen bestimmten Zeitraum feststellt, so kann man entscheiden, ob ein Druckraum expandierend oder kontrahierend ist. Ist ein Drucksensor in einem expandierenden Druckraum und ein Drucksensor gleichzeitig in einem kontrahierenden Druckraum angeordnet, so liefern diese Drucksensoren zu jedem Zeitpunkt deutlich unterschiedliche Meßwerte. Dies macht die Meßvorrichtung unempfindlicher gegen Störungen und trägt somit zu einer Erhöhung der Meßwertgenauigkeit bei.It is preferred that at least one pressure value in an expanding pressure space and at least one pressure value in a contracting pressure space be measured. An expanding pressure chamber is connected, for example, to a pressure port, while a contracting pressure chamber is connected, for example, to a tank port. If a stationary pressure sensor is used to measure at an instant in an expanding pressure chamber, the measured value changes during operation of the hydraulic machine, since the expanding pressure chamber becomes a contracting pressure chamber. If one determines the pressure changes over a certain period of time, one can decide whether a pressure space is expanding or contracting. If a pressure sensor in an expanding pressure chamber and a pressure sensor are arranged simultaneously in a contracting pressure chamber, these pressure sensors deliver significantly different measured values at all times. This makes the measuring device less susceptible to interference and thus contributes to an increase in the measured value accuracy.
Es ist besonders bevorzugt, daß Meßwerte zeitlich kontinuierlich aufgenommen werden. Die kontinuierliche Aufnahme von Meßwerten hat den Vorteil, daß die Entstehung eines Fehlers im Inneren der Hydromaschine durch Unregelmäßigkeiten in der Meßreihe sofort erkannt wird oder sogar vorhersehbar ist aufgrund von bekannten Vergleichsmeßwerten. Die Kontinuität der Aufnahme hat auch den Vorteil, daß alle Unregelmäßigkeiten erfaßt werden, und analysiert werden können.It is particularly preferred that measured values are recorded continuously in time. The continuous recording of measured values has the advantage that the occurrence of a fault in the interior of the hydromachine due to irregularities in the series of measurements is immediately recognized or even predictable on the basis of known comparative measured values. The continuity of the recording also has the advantage that all irregularities can be detected and analyzed.
Bevorzugterweise werden die Meßwerte der Sensoren miteinander ver- rechnet. Die Meßwerte der Drucksensoren können als hydraulische Drücke oder als elektrische Signale vorliegen, um miteinander verrechnet zu werden. Sollen diese Druckmeßwerte mit weiteren Meßwerten anderer Sensoren verrechnet werden, so ist es zweckmäßig, daß entweder die verrechneten hydraulischen Drücke oder direkt elektrische Signale der Drucksensoren als elektrische Ausgangssignale vorliegen. Auf diese Wei- 5 se ist es leicht möglich, z. B. Meßwerte von Temperatursensoren für eine Temperaturkompensation mit den weiteren Meßwerten zu verrechnen. Eine Auswerteeinrichtung, die mit elektrischen Signalen arbeitet, kann auch sehr klein und kompakt ausgeführt sein. Es ist sinnvoll, daß zeitgleich aufgenommene Meßwerte miteinander verrechnet werden, um 0 Meßfehler klein zu halten. Dies ist zum Beispiel dann von Vorteil, wenn man eine Temperaturkompensation durchführt. Auch ist es zweckmäßig, wenn aus Druckmeßwerten, die zeitgleich aufgenommen wurden, Druckdifferenzen gebildet werden. Aus einer Druckdifferenz kann beispielsweise die Drehrichtung der Hydromaschine berechnet werden. Auch läßt sich 5 über eine Differenzmessung der Druckabfall in der Hydromaschine feststellen. Zur Bestimmung des abgegebenen Momentes einer Hydromaschine im Motorbetrieb ist es notwendig, eine Druckdifferenz und die Drehzahl der Maschine zu kennen. Diese Meßwerte werden aus den Druckmessungen gewonnen. Danach wird ein Produkt aus der Druckdiffe- o renz, der Verdrängung und dem mechanischen Wirkungsgrad gebildet, wobei der mechanische Wirkungsgrad eine Funktion der Druckdifferenz und der Drehzahl ist.The measured values of the sensors are preferably calculated together. The measured values of the pressure sensors can be present as hydraulic pressures or as electrical signals in order to be offset with one another become. If these pressure measurement values are to be offset against other measured values of other sensors, then it is expedient that either the calculated hydraulic pressures or directly electrical signals of the pressure sensors be present as electrical output signals. In this way, it is easily possible, for. B. to calculate measured values of temperature sensors for a temperature compensation with the other measured values. An evaluation device which operates with electrical signals can also be made very small and compact. It makes sense that measured values recorded at the same time be offset with one another in order to keep 0 measurement errors small. This is for example advantageous if one carries out a temperature compensation. It is also expedient if pressure differences are formed from pressure readings taken at the same time. From a pressure difference, for example, the direction of rotation of the hydraulic machine can be calculated. Also can be 5 determine a differential measurement of the pressure drop in the hydraulic machine. To determine the delivered torque of a hydraulic machine in engine operation, it is necessary to know a pressure difference and the speed of the engine. These measured values are obtained from the pressure measurements. Thereafter, a product of the pressure difference, the displacement and the mechanical efficiency is formed, wherein the mechanical efficiency is a function of the pressure difference and the speed.
Praktischerweise werden Meßwerte gespeichert. Das Speichern von 5 Meßwerten ist dann zweckmäßig, wenn Meßwerte miteinander verrechnet werden, um daraus einen Parameter der Maschine zu bestimmen. Der mechanische Wirkungsgrad der Hydromaschine als Funktion von Druck und Drehzahl kann beispielsweise während einem Entwicklungsstadium der Hydromaschine mit Hilfe von Druck-, Drehzahl- und Drehmomentmes- o sungen bestimmt werden. Diese Meßwerte werden hierfür in einem Speicher abgelegt. Aus den Werten der Druckmessung und der Drehzahlmes- sung kann dann ein abgelegter Wert im Speicher aufgerufen werden, um den zugehörigen mechanischen Wirkungsgrad zu ermitteln. Auch können abgespeicherte Meßwerte oder berechnete Parameter verwendet werden, wenn der Zustand der Hydromaschine überwacht werden soll, um gege- benenfalls Prognosen für die Zukunft herzuleiten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren heißt das, daß in einem Datenspeicher die Druckdifferenz und die Drehzahl hinterlegt sind und dann der entsprechende mechanische Wirkungsgrad aus einer abgespeicherten Tabelle ausgelesen wird. Danach werden alle drei Faktoren miteinander multipliziert. Das Pro- dukt dieser Multiplikation ist das anliegende Drehmoment, das zur Steuerung, Regelung und Überwachung genutzt werden kann. Das abgegebene Drehmoment kann beispielsweise an einer Anzeigeeinheit dargestellt werden oder sonstigen Einrichtungen zur Verfügung stehen. Die Kenntnis des mechanischen Wirkungsgrads ist Voraussetzung zur Berechnung des Drehmoments oder der Leistung für einen beliebigen Betriebszustand der Hydromaschine. Der mechanische Wirkungsgrad wird aus den Meßgrößen Fluß und Druck berechnet. Stellt man den mechanischen Wirkungsgrad graphisch dar, so ergeben sich dreidimensionale Diagramme, die als Q,p-Muschel-diagramme mit den Parametern Druck p und Fluß Q bezeichnet werden. Der mechanische Wirkungsgrad kann aus einem ge- mittelten Q,p-Muscheldiagramm gewonnen werden, wenn man die Druckverluste, die in den Zahnradsätzen und den Anschlußkanälen entstehen, abzieht und dann die Werte in ein n,p-Muscheldiagramm mit den Parametern Drehzahl n und Druck p umwandelt. Dabei wird die Oberfläche des dreidimensionalen Q,p-Muscheldiagramms mit den drei Achsen Druck, Fluß und mechanischer Wirkungsgrad als Polynom beschrieben. Dieses Polynom kann dann anstelle einer hinterlegten Datentabelle verwendet werden, um Parameter der Hydromaschine zu ermitteln. Dies verbessert die Genauigkeit der Berechnungen. Eine elektrische Multiplikation von Verdrängung, mechanischem Wirkungsgrad und Drehzahl ermöglicht, auf die abgegebene Leistung eines Motors zu schließen. Wird dann noch eine Multiplikation mit der Zeit ausgeführt, so erhält man die gesamte abgegebene Leistung, die ebenfalls zum Steuern, Regeln und zur Überwachung genutzt werden kann.Practically, readings are stored. Saving 5 measured values is useful when measuring values are calculated together to determine a parameter of the machine. The mechanical efficiency of the hydraulic machine as a function of pressure and speed can be determined, for example, during a development stage of the hydraulic machine with the aid of pressure, speed and torque measurements. These measured values are stored in a memory for this purpose. From the values of the pressure measurement and the speed measurement Then a stored value in the memory can be called up to determine the associated mechanical efficiency. Stored measured values or calculated parameters can also be used if the state of the hydraulic machine is to be monitored in order to derive forecasts for the future, if necessary. In the method according to the invention that means that in a data memory, the pressure difference and the speed are stored and then the corresponding mechanical efficiency is read from a stored table. Thereafter, all three factors are multiplied together. The product of this multiplication is the applied torque, which can be used for control, regulation and monitoring. The output torque can for example be displayed on a display unit or other facilities available. The knowledge of the mechanical efficiency is a prerequisite for calculating the torque or the power for any operating state of the hydraulic machine. The mechanical efficiency is calculated from the measured variables flux and pressure. If the mechanical efficiency is graphically represented, three-dimensional diagrams result, which are referred to as Q, p-shell diagrams with the parameters pressure p and flow Q. The mechanical efficiency can be obtained from an averaged Q, p shell diagram by subtracting the pressure losses that occur in the gear sets and the port channels and then subtracting the values into a n, p shell diagram with the parameters speed n and pressure p converts. The surface of the three-dimensional Q, p-shell diagram with the three axes pressure, flux and mechanical efficiency is described as a polynomial. This polynomial can then be used instead of a stored data table to determine parameters of the hydraulic machine. This improves the accuracy of the calculations. An electrical multiplication of displacement, mechanical efficiency and speed makes it possible to deduce the output power of an engine. Will then one more Multiplication over time will give you the total output power that can also be used to control, regulate and monitor.
Es ist bevorzugt, daß Meßwerte an der Vorrichtung angezeigt werden. Dies erleichtert die Überwachung der Hydromaschine und gibt einen Überblick über einen derzeitigen oder einen vergangenen Betriebszustand der Hydromaschine. Auch können Warnmeldungen und Zustandsdiagno- sen angezeigt werden, die einem Anwender bei Fehlerbehebungen und Wartungsarbeiten nützlich sein können.It is preferred that readings be displayed on the device. This facilitates the monitoring of the hydraulic machine and gives an overview of a current or a past operating state of the hydraulic machine. You can also view alerts and health diagnostics that can be useful to a user in troubleshooting and maintenance.
Vorzugsweise werden Daten über eine Datenschnittstelle ausgetauscht. Der Datenaustausch über eine Schnittstelle ermöglicht, aufgenommene Meßwerte an einem anderen Ort zu analysieren, indem Meßwerte oder Datentabellen in Echtzeit oder aus einem Datenspeicher ausgelesen werden. Auch ist es leicht möglich, Programme oder Daten über die Datenschnittstelle zur Vorrichtung zu übertragen. Dies kann eine leitungsgebundene oder eine leitungslose Übertragung sein. Dies ist zweckmäßig, wenn die Vorrichtung für Diagnosezwecke verwendet wird oder im Entwick- lungsstadium einer Hydromaschine eingesetzt wird. Auch ist es denkbar, über eine solche Datenschnittstelle Fernabfragen durchzuführen, ohne daß sich eine Person direkt an der Maschine befindet.Preferably, data is exchanged over a data interface. The data exchange via an interface makes it possible to analyze acquired measured values at a different location by reading measured values or data tables in real time or from a data memory. It is also easily possible to transmit programs or data via the data interface to the device. This can be a wired or a wireless transmission. This is expedient if the device is used for diagnostic purposes or is used in the development stage of a hydraulic machine. It is also conceivable to carry out remote queries via such a data interface without a person being directly at the machine.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungs- beispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:The invention will be described below with reference to a preferred embodiment in conjunction with the drawings. Herein show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung mit drei Sensoren in drei verschiedenen Druckräumen einer Hydromaschine undFig. 1 is a schematic representation of three sensors in three different pressure chambers of a hydraulic machine and
Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die an einer Hydromaschine montiert ist. Fig. 1 zeigt eine Hydromaschine in der Ausführungsform eines Hydromotors 1 , beispielsweise eines Orbitalmotors des Typs OMEW der Sauer- Danfoss ApS, Nordborg, Dänemark, mit einem Zahnradstator 2 und einem Zahnradrotor 3. Der Zahnradrotor 3 führt mit einer Kardanwelle 4 gemeinsam eine Orbitalbewegung aus, so daß sich Druckräume 5 - 11 vergrößern beziehungsweise verkleinern. Bei einer Drehbewegung der Kardanwelle 4 und des Zahnradrotors 3 in Richtung eines Pfeils 12 vergrößern sich die Druckräume 9 - 11 und sind expandierende Druckräume, wäh- rend sich die Druckräume 6 - 8 verkleinern und somit kontrahierendeFig. 2 is a schematic representation of the device according to the invention, which is mounted on a hydraulic machine. Fig. 1 shows a hydraulic machine in the embodiment of a hydraulic motor 1, for example an orbital motor OMEW type Sauer Sauer Danfoss ApS, Nordborg, Denmark, with a Zahnradstator 2 and a gear rotor 3. The gear rotor 3 performs with a propeller shaft 4 together orbital motion , so that pressure chambers 5 - 11 increase or decrease. During a rotational movement of the propeller shaft 4 and the gear rotor 3 in the direction of an arrow 12, the pressure chambers 9 - 11 enlarge and are expanding pressure chambers, while the pressure chambers 6 - 8 become smaller and thus contracting
Druckräume sind. Der Zahnradrotor 3 bewegt sich dabei gegenüber Stiften 13 und bildet so die zeitlich volumenveränderbaren Druckräume 5 - 11. In den Druckräumen 5 und 6 ist jeweils ein erster und ein zweiter Drucksensor 15, 16 angeordnet. Ein dritter Drucksensor 17 ist in einem Druckraum 18 angeordnet. Der Druckraum 18 bildet einen Auslaßkanal des Hydromotors 1. Die drei Drucksensoren 15 - 17 sind an einer Auswerteeinrichtung 19 angeschlossen, die zusammen eine Meßvorrichtung 20 bilden. Die Auswerteeinrichtung 19 weist einen Datenspeicher, eine Recheneinheit und eine Schnittstelle auf. An einer Anzeigefläche können die gespeicher- ten Daten abgerufen werden.Pressure chambers are. The gear wheel rotor 3 moves relative to pins 13 and thus forms the time-volume variable pressure chambers 5 - 11. In the pressure chambers 5 and 6 are each a first and a second pressure sensor 15, 16 are arranged. A third pressure sensor 17 is arranged in a pressure chamber 18. The pressure chamber 18 forms an outlet channel of the hydraulic motor 1. The three pressure sensors 15-17 are connected to an evaluation device 19, which together form a measuring device 20. The evaluation device 19 has a data memory, a computing unit and an interface. The stored data can be called up on a display area.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Hydromotors 1 im Schnitt, wobei gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Im Endbereich des Hydromotors 1 an einer Kanalplatte 21 ist die Auswerteeinrich- tung 19 montiert. Die Drucksensoren 15 - 17, in Fig. 2 nicht dargestellt, führen von dort aus durch Bohrungen 22 - 24 in die einzelnen Druckräume 5, 6 und 18. Bei mehreren Zahnradsätzen können weitere Bohrungen vorgesehen sein, die in Druckräume der anderen Zahnradsätze führen. Es ist nicht notwendig, daß alle Druckräume der Hydromaschine 1 für Senso- ren zugänglich sind. Es genügt, wenn mindestens drei Drucksensoren 15 -Fig. 2 shows a side view of the hydraulic motor 1 in section, wherein like components are provided with the same reference numerals. In the end region of the hydraulic motor 1 on a channel plate 21, the evaluation device 19 is mounted. The pressure sensors 15-17, not shown in FIG. 2, lead from there through bores 22-24 into the individual pressure chambers 5, 6 and 18. In the case of several gear sets, further bores may be provided which lead into pressure chambers of the other gear sets. It is not necessary that all pressure chambers of the hydraulic machine 1 are accessible to sensors. It is sufficient if at least three pressure sensors 15 -
17 in drei verschiedenen Druckräumen 5, 6, 18 angebracht werden kön- nen. Falls eine Temperaturkompensation durchgeführt werden soll, wird noch mindestens ein Temperatursensor 25 benötigt. Mit den drei Drucksensoren 15 - 17 werden Differenzdrücke, die Drehrichtung, die Drehzahl, der Quadrant, die Verdrängung, der mechanische Wirkungsgrad, das ab- gegebene Drehmoment und ein akkumulierter Schaden der Kardanwelle und der Zahnradsätze ermittelt. Mit dem Temperatursensor 25 kann dabei eine Temperaturkompensation mit kontinuierlich gemessenen Temperatur- Istwerten vorgenommen werden.17 in three different pressure chambers 5, 6, 18 can be attached NEN. If a temperature compensation is to be carried out, at least one temperature sensor 25 is still required. The three pressure sensors 15 - 17 are used to determine differential pressures, direction of rotation, speed, quadrant, displacement, mechanical efficiency, torque output and accumulated damage to propshaft and gear sets. With the temperature sensor 25 can be made a temperature compensation with continuously measured temperature actual values.
Die Auswerteeinrichtung 19 in Fig. 2 ist abnehmbar, so daß auch die Sensoren 15 - 17, 25 entfernt werden können, beispielsweise im Falle eines Sensordefekts oder wenn sie nicht mehr benötigt werden. Bei abgenommener Auswerteeinrichtung 19 und entfernten Sensoren 15 - 17, 25 können die Bohrungen 22 - 24 mit einem Adapter oder einem Verschlußstück verschlossen werden. Bei Bedarf sind diese Bohrungen dann leicht und schnell wieder zugänglich. In den Bohrungen 22 - 24 herrscht allerdings der gleiche Druck wie in den Druckmeßräumen 5, 6, 18, so daß der Verschluß der Bohrungen mit oder ohne die vorhandenen Sensoren 15 - 17, 25 vor einem Ablösen gesichert sein muß. Bei dem vorliegenden Hy- dromotor 1 ist daher jeweils ein Gewinde in den Bohrungen 22 - 24 vorhanden, das mit einem Gewinde an den Sensoren 15 - 17, 25 korrespondiert, so daß diese in die Bohrungen 22 - 24 hineingeschraubt werden können und so einen sicheren Halt während des Betriebs haben. Das gleiche kann auch für Verschlußelemente der Bohrung vorgesehen wer- den, die mit einem entsprechenden Gewinde in die Bohrung eingeschraubt werden können. Außerdem können Dichtungen vorgesehen sein, die die Bohrungen 22 - 24 in allen Betriebszuständen mit oder ohne montierte Sensoren 15 - 17 abdichten.The evaluation device 19 in Fig. 2 is removable, so that the sensors 15 - 17, 25 can be removed, for example in the event of a sensor defect or when they are no longer needed. With removed evaluation device 19 and removed sensors 15-17, 25, the holes 22 - 24 can be closed with an adapter or a closure piece. If necessary, these holes are then easily and quickly accessible again. In the holes 22 - 24, however, there is the same pressure as in the Druckmeßräumen 5, 6, 18, so that the closure of the holes with or without the existing sensors 15 - 17, 25 must be secured against detachment. In the present hydromotor 1, therefore, there is in each case a thread in the bores 22 - 24, which corresponds with a thread on the sensors 15 - 17, 25, so that they can be screwed into the bores 22 - 24 and thus secure Have a stop during operation. The same can also be provided for closure elements of the bore, which can be screwed into the bore with a corresponding thread. In addition, seals may be provided which seal the bores 22-24 in all operating states with or without mounted sensors 15-17.
Die Anwendungsmöglichkeiten der vorgestellten Vorrichtung sind vielfältig. Sie kann sowohl im Dauerbetrieb der Hydromaschine 1 zur Überwachung, Steuerung, Regelungen und Diagnose eingesetzt werden, als auch für eine kurzzeitige Analyse verwendet werden, beispielsweise nach einem aufgetretenen Fehler. Die Meßvorrichtung 20 kann auch eingesetzt werden, um einen Prototyp einer Hydromaschine 1 für eine bestimmte An- Wendung zu bewerten. Dabei wird beispielsweise eine zyklische Datenerfassung an dem Prototyp durchgeführt. Die von der Vorrichtung erfaßten Meßdaten können dann analysiert werden, beispielsweise mit der sogenannten Regen-Fluß-Methode, die in ASTM Standard E1049 normiert ist. Aus dieser Analyse kann dann geschlußfolgert werden, ob die Hydroma- schine 1 für die getesteten Anwendungen geeignet ist. Eine Optimierung der Hydromaschine 1 kann so erreicht werden und damit eine Über- oder Unterdimensionierung der Hydromaschine 1 vermieden werden. The applications of the presented device are diverse. It can both during continuous operation of the hydraulic machine 1 for monitoring, Control, regulations and diagnostics are used, as well as used for a short-term analysis, for example, after an error occurred. The measuring device 20 can also be used to evaluate a prototype of a hydraulic machine 1 for a particular application. In this case, for example, a cyclic data acquisition is performed on the prototype. The measurement data acquired by the device can then be analyzed, for example by the so-called rain-flow method standardized in ASTM Standard E1049. From this analysis it can then be concluded whether the hydromachine 1 is suitable for the tested applications. An optimization of the hydraulic machine 1 can be achieved and thus over- or undersizing of the hydraulic machine 1 can be avoided.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Ermittlung von Parametern einer Hydromaschine, wobei die Hydromaschine zeitlich sich ändernde Drücke in Druckräumen aufweist und die Vorrichtung Sensoren und eine Auswerteeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Drucksensoren (15, 16, 17) in mindestens drei verschiedenen Druckräumen (5, 6, 18) der Hydromaschine (1 ) angeordnet sind.1. A device for determining parameters of a hydraulic machine, wherein the hydraulic machine has time-varying pressures in pressure chambers and the device comprises sensors and an evaluation device, characterized in that at least three pressure sensors (15, 16, 17) in at least three different pressure chambers (5 , 6, 18) of the hydraulic machine (1) are arranged.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Drucksensoren (15, 16) in jeweils einem Druckraum (5 - 11) angeordnet sind, dessen Volumen sich zeitlich ändert, und mindestens ein Drucksensor (17) in einem Druckraum (18) angeordnet ist, dessen Volumen zeitlich konstant ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that at least two pressure sensors (15, 16) in each case a pressure chamber (5 - 11) are arranged, the volume of which changes over time, and at least one pressure sensor (17) in a pressure chamber (18) is arranged, whose volume is constant over time.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mindestens ein Drucksensor (15 - 17) in mindestens ei- 0 nem expandierenden Druckraum (5 - 11) angeordnet ist und mindestens ein Drucksensor (15 - 17) in mindestens einem kontrahierenden Druckraum (5 - 11 ) angeordnet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that at least one pressure sensor (15 - 17) in at least one NEM expanding pressure chamber (5-11) is arranged at the same time and at least one pressure sensor (15 - 17) in at least one contracting Pressure chamber (5 - 11) is arranged.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- 5 zeichnet, daß gleichzeitig mindestens zwei Drucksensoren (15 - 17) in zueinander benachbarten Druckräumen (5 - 11) angeordnet sind.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized 5 records that simultaneously at least two pressure sensors (15 - 17) in mutually adjacent pressure chambers (5 - 11) are arranged.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Drucksensoren (15 - 17) von außerhalb der Hydro- o maschine (1 ) aus den Druckräumen (5 - 11) zuführbar sind. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that pressure sensors (15 - 17) from outside the hydro- o machine (1) from the pressure chambers (5 - 11) can be fed.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Drucksensoren (15 - 17) von einer Seite der Hydro- maschine aus den Druckräumen (5 - 11) zuführbar sind.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that pressure sensors (15 - 17) from one side of the hydraulic machine from the pressure chambers (5 - 11) can be fed.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Drucksensoren (15 - 17) ein Außengewinde aufweisen.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that pressure sensors (15 - 17) have an external thread.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, daß elektrische Ausgangssignale an den Drucksensoren8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that electrical output signals to the pressure sensors
(15, 16, 17) vorhanden sind.(15, 16, 17) are present.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (19) eine Recheneinheit aufweist.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the evaluation device (19) has a computing unit.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (19) einen Datenspeicher aufweist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (19) has a data memory.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (20) eine Anzeigefläche aufweist.11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the device (20) has a display surface.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekenn- zeichnet, daß die Vorrichtung (20) eine Datenschnittstelle aufweist.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the device (20) has a data interface.
13. Verfahren zur Ermittlung von Parametern einer Hydromaschine durch Aufnahme von Meßwerten und deren Auswertung, insbesondere unter Verwendung der Vorrichtung mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Druckwerte in mindestens drei verschiedenen Druckräumen der Hydromaschine zeitgleich gemessen werden.13. A method for determining parameters of a hydraulic machine by recording measured values and their evaluation, in particular using the device having the features according to one of claims 1 to 12, characterized in that Pressure values are measured in at least three different pressure chambers of the hydraulic machine at the same time.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß min- 5 destens zwei Druckwerte in jeweils einem Druckraum gemessen werden, dessen Volumen sich zeitlich ändert, und mindestens ein Druckwert in einem Druckraum gemessen wird, dessen Volumen zeitlich konstant ist.14. The method according to claim 13, characterized in that at least two pressure values are measured in each case in a pressure chamber whose volume changes over time, and at least one pressure value is measured in a pressure chamber whose volume is constant in time.
0 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Druckwert in einem expandierenden Druckraum und mindestens ein Druckwert in einem kontrahierenden Druckraum gemessen wird.0 15. The method according to any one of claims 13 or 14, characterized in that at least one pressure value in an expanding pressure chamber and at least one pressure value in a contracting pressure chamber is measured.
5 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Meßwerte zeitlich kontinuierlich aufgenommen werden.5 16. The method according to any one of claims 13 to 15, characterized in that measured values are recorded continuously in time.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekenn- o zeichnet, daß die Meßwerte der Sensoren miteinander verrechnet werden.17. The method according to any one of claims 13 to 16, characterized marked o records that the measured values of the sensors are offset against each other.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Meßwerte gespeichert werden. 518. The method according to any one of claims 13 to 17, characterized in that measured values are stored. 5
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Meßwerte an der Vorrichtung angezeigt werden.19. The method according to any one of claims 13 to 18, characterized in that measured values are displayed on the device.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekenn- 0 zeichnet, daß Daten über eine Datenschnittstelle ausgetauscht werden. 20. The method according to any one of claims 13 to 19, characterized marked 0 records that data is exchanged via a data interface.
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