DE102018114168A1

DE102018114168A1 - Procedure for dry testing of the electrical and hydraulic function of positive displacement pumps

Info

Publication number: DE102018114168A1
Application number: DE102018114168.8A
Authority: DE
Inventors: Kevin Aumüller
Original assignee: FTE Automotive GmbH
Current assignee: Valeo Powertrain GmbH
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2018-06-13
Publication date: 2019-12-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur trockenen Prüfung der elektrischen und hydraulischen Funktion von rotierenden Verdrängerpumpen (1), insbesondere von Zahnradpumpen oder Rotationskolbenpumpen, die jeweils einen Elektromotor (3) und ein Pumpengehäuse mit einem die Saugseite der Pumpe (1) bildenden Pumpeneingang (4) und einem die Druckseite der Pumpe (1) bildenden Pumpenausgang (5) sowie zwei miteinander zusammenwirkenden, drehbar gelagerten Verdrängungskörpern umfassen, von denen einer mit der Antriebswelle (3a) des Elektromotors (3) wirkverbunden ist, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:- der Elektromotor (3) wird mit einer für einen bestimmten Betriebspunkt vorgegebenen Drehzahl betrieben,- der Pumpenausgang (5) wird mit einem unter einem Gegendruck stehenden Gas oder Gasgemisch beaufschlagt,- die Drehzahl des Elektromotors (3) und der vom Elektromotor (3) aufgenommene Strom werden erfasst,- der Gegendruck am Pumpenausgang (5) wird erfasst,- der Durchfluss des Gases oder Gasgemisches zum Pumpenausgang (5) wird direkt oder indirekt erfasst,- die erfassten Werte werden mit vorgegebenen Vergleichswerten und/oder Prüfkriterien verglichen,- in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Vergleiche wird eine geprüfte Pumpe (1) als funktionsfähig oder als nicht funktionsfähig eingestuft.Die Erfindung betrifft ferner einen Prüfstand, auf dem ein derartiges Verfahren durchführbar ist.The invention relates to a method for dry testing of the electrical and hydraulic function of rotating positive displacement pumps (1), in particular gear pumps or rotary piston pumps, each of which has an electric motor (3) and a pump housing with a pump inlet (4) forming the suction side of the pump (1). and comprise a pump outlet (5) forming the pressure side of the pump (1) and two interacting, rotatably mounted displacement bodies, one of which is operatively connected to the drive shaft (3a) of the electric motor (3), the method comprising the following method steps: the electric motor (3) is operated at a predetermined speed for a specific operating point, - the pump outlet (5) is acted upon by a gas or gas mixture which is under a back pressure, - the speed of the electric motor (3) and that recorded by the electric motor (3) Current is recorded, - the back pressure at the pump outlet (5) is recorded, - the D Flow of the gas or gas mixture to the pump outlet (5) is recorded directly or indirectly, - the recorded values are compared with predefined comparison values and / or test criteria, - depending on the results of the comparisons, a tested pump (1) is considered functional or not The invention also relates to a test bench on which such a method can be carried out.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der elektrischen und hydraulischen Funktion von rotierenden Verdrängerpumpen, die insbesondere als Zahnradpumpen oder Rotationskolbenpumpen ausgeführt sein können. Diese Pumpen umfassen einen Elektromotor, der vorzugsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor oder ein Permanentmagnet-Synchronmotor sein kann, sowie ein Pumpenmodul, welches ein Pumpengehäuse mit einem die Saugseite der Pumpe bildenden Pumpeneingang und einem die Druckseite der Pumpe bildenden Pumpenausgang aufweist. In dem Pumpengehäuse sind zwei miteinander zusammenwirkende Verdrängungskörper drehbar gelagert, die im Falle einer Zahnradpumpe durch zwei aufeinander abwälzende Zahnräder gebildet sind. Im Betrieb der Pumpe treibt der Elektromotor einen der beiden Verdrängungskörper drehend an.The present invention relates to a method for testing the electrical and hydraulic function of rotating positive displacement pumps, which can be designed in particular as gear pumps or rotary piston pumps. These pumps comprise an electric motor, which can preferably be a brushless DC motor or a permanent magnet synchronous motor, and a pump module, which has a pump housing with a pump inlet forming the suction side of the pump and a pump outlet forming the pressure side of the pump. In the pump housing, two mutually cooperating displacement bodies are rotatably mounted, which in the case of a gear pump are formed by two gear wheels rolling on one another. When the pump is operating, the electric motor rotates one of the two displacement bodies.

Derartige rotierende Verdrängerpumpen sind allgemein bekannt. Sie können etwa in Kraftfahrzeugen bei allen Getriebetypen zur Förderung von Öl, aber auch zur Förderung anderer Medien wie Kühlflüssigkeit eingesetzt werden. Als elektrisch angetriebene und somit bedarfsgerecht regelbare Schmierölpumpe ermöglicht eine solche Pumpe beispielsweise die Trockensumpfschmierung von Getrieben und kann so Aufgaben der Schmierung und Kühlung im Antriebsstrang durchführen.Such rotary positive displacement pumps are generally known. For example, they can be used in motor vehicles with all types of gearbox to convey oil, but also to convey other media such as coolant. As an electrically driven and therefore controllable lubricating oil pump, such a pump enables, for example, dry sump lubrication of gearboxes and can thus perform lubrication and cooling tasks in the drive train.

Für die Qualitätssicherung findet bei der Montage derartiger Verdrängerpumpen eine Funktionsprüfung auf einem Pumpenprüfstand statt. Diese Prüfung am Ende der Montagelinie (englisch „End of Line“, EoL) ist der letzte Arbeitsschritt im Montageprozess und stellt die Funktionalität des Erzeugnisses sicher. Neben der mechanischen Ausführung zur Aufnahme und Handling der Pumpe beinhaltet der Prüfstand auch entsprechende Messtechnik, Sensorik und eine Steuerung, um die aufgenommenen Messwerte aufzeichnen und auswerten zu können und die Auswertungen protokollieren zu können.For the quality assurance, a functional test is carried out on a pump test bench when such displacement pumps are installed. This test at the end of the assembly line (English "End of Line", EoL) is the last step in the assembly process and ensures the functionality of the product. In addition to the mechanical design for receiving and handling the pump, the test bench also includes appropriate measuring technology, sensors and a control system in order to be able to record and evaluate the recorded measured values and to be able to log the evaluations.

Bekannte Verfahren zur Funktionsprüfung von Hydraulik- oder Schmierölpumpen bei Automobilzulieferern sehen vor, die Pumpe nach der Montage unter Betriebsbedingungen zu testen. Dazu wird die Pumpe an einem Hydraulikkreislauf angebunden und das vorgesehene Medium gefördert. Bei diversen Betriebspunkten sind verschiedene Parameter, wie z.B. Pumpenausgangsdruck und Durchflussmenge, aufzuzeichnen. Liegen die gemessenen Werte in einem zuvor definierten Toleranzbereich ist der Prüfling (englisch „Device Under Test“, DUT) als funktionsfähig zu evaluieren.Known methods for the functional test of hydraulic or lubricating oil pumps at automotive suppliers provide for the pump to be tested under operating conditions after installation. For this purpose, the pump is connected to a hydraulic circuit and the intended medium is pumped. At various operating points, various parameters, such as Pump outlet pressure and flow rate. If the measured values lie within a previously defined tolerance range, the device under test ("Device Under Test", DUT) is to be evaluated as functional.

Ein erheblicher Nachteil dieser sogenannten Nassprüfung ist, dass die Pumpe für den Prüfprozess mit Hydraulikmedium befüllt werden muss. Um die Wertminderung und die Verschlechterung der Qualität durch diesen Gebrauch zu kompensieren, ist bei der Auslieferung an den Kunden die Flüssigkeit wieder restlos aus der Pumpe zu entfernen. Dies erfordert einen unverhältnismäßig hohen Reinigungsaufwand, insbesondere bei einer Ausführung mit geflutetem Motorinnenraum. Außerdem kann durch eventuell auftretende Leckagen während des Prüfprozesses oder bei Umrüstvorgängen am Prüfstand kostspielige Hydraulikflüssigkeit austreten und die Umwelt belasten.A major disadvantage of this so-called wet test is that the pump has to be filled with hydraulic medium for the test process. In order to compensate for the decrease in value and the deterioration in quality due to this use, the liquid must be completely removed from the pump when it is delivered to the customer. This requires a disproportionately high cleaning effort, especially in the case of a version with a flooded engine interior. In addition, any leaks that occur during the test process or during retrofitting processes on the test bench can result in expensive hydraulic fluid being released and polluting the environment.

Als Alternative besteht die Möglichkeit, die Funktionsprüfung mit einem kompressiblen Medium, wie etwa Luft, als Trockenprüfung auszuführen. Dadurch entfallen die zuvor genannten nachteiligen Aspekte der Nassprüfung. As an alternative, there is the option of carrying out the functional test with a compressible medium, such as air, as a dry test. This eliminates the previously mentioned disadvantageous aspects of wet testing.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfach durchzuführendes Verfahren zur trockenen Prüfung der elektrischen und hydraulischen Funktion von rotierenden Verdrängerpumpen bereitzustellen, das insbesondere für die Anwendung in der Serienmontage optimiert ist.The object of the present invention is to provide an easy-to-carry out method for dry testing of the electrical and hydraulic function of rotating positive displacement pumps, which is optimized in particular for use in series assembly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved according to the invention by a method according to claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention result from the dependent claims.

Das vorgeschlagene Verfahren zur trockenen Prüfung der elektrischen und hydraulischen Funktion von rotierenden Verdrängerpumpen umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

- der Elektromotor wird mit einer für einen bestimmten hydraulischen Betriebspunkt vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit betrieben,
- der Pumpenausgang, d.h. die Druckseite der Pumpe wird mit einem unter einem als Gegendruck bezeichneten Druck stehenden Gas oder Gasgemisch, vorzugsweise mit Druckluft beaufschlagt,
- die Drehzahl des Elektromotors und der vom Elektromotor aufgenommene Strom werden erfasst,
- der am Pumpenausgang herrschende Gegendruck wird erfasst,
- der Durchfluss des Gases oder Gasgemisches zum Pumpenausgang wird direkt oder indirekt erfasst,
- die Werte der erfassten Größen werden mit vorgegebenen Vergleichswerten und/oder Prüfkriterien verglichen,
- in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Vergleiche wird eine geprüfte Pumpe als funktionsfähig oder als nicht funktionsfähig eingestuft.

The proposed method for dry testing of the electrical and hydraulic function of rotating positive displacement pumps comprises the following method steps:

the electric motor is operated at a rotational speed predetermined for a specific hydraulic operating point,
the pump outlet, ie the pressure side of the pump is pressurized with a gas or gas mixture which is referred to as a back pressure, preferably with compressed air,
the speed of the electric motor and the current drawn by the electric motor are recorded,
- the back pressure prevailing at the pump outlet is recorded,
- The flow of the gas or gas mixture to the pump outlet is recorded directly or indirectly,
the values of the recorded quantities are compared with predetermined comparison values and / or test criteria,
- Depending on the results of the comparisons, a tested pump is classified as functional or as non-functional.

Alle vorgegebenen oder vorbestimmten Werte einschließlich der vorgegebenen Vergleichswerte und/oder Prüfkriterien hängen dabei von dem Typ, insbesondere von der Größe und/oder der Leistung der zu prüfenden Pumpe ab. Sie können beim Wechsel des zu prüfenden Pumpentyps auf einfache Weise entsprechend angepasst werden. All predetermined or predetermined values including the predetermined comparison values and / or test criteria depend on the type, in particular on the size and / or the output of the pump to be tested. They can easily be adapted accordingly when changing the pump type to be tested.

Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass durch die vorgegebenen Werte eine Korrelation der trockenen Prüfung der Pumpen zu der entsprechenden Nassprüfung definiert ist.It is essential in the solution according to the invention that a correlation between the dry test of the pumps and the corresponding wet test is defined by the specified values.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Durchführung der trockenen Funktionsprüfung einer Pumpe der Druckverlauf des an den Pumpenausgang angelegten Gegendruckes einen Prüfzyklus mit folgenden aufeinander folgenden Phasen bildet:

a) Aufbau des Gegendrucks bis zu einem vorgegebenen Maximaldruckwert innerhalb einer ersten Zeitspanne,
b) Halten des Gegendrucks auf dem Maximaldruckwert über eine zweite Zeitspanne,
c) Abbau des Gegendrucks innerhalb einer dritten Zeitspanne.

It is particularly advantageous if, when carrying out the dry functional test of a pump, the pressure curve of the back pressure applied to the pump outlet forms a test cycle with the following successive phases:

a) build-up of the back pressure up to a predetermined maximum pressure value within a first period of time,
b) maintaining the back pressure at the maximum pressure value over a second period of time,
c) relief of the back pressure within a third period of time.

Auch die einzelnen Zeitspannen sind hierbei ebenso wie der Maximaldruckwert jeweils in Abhängigkeit vom Typ der zu prüfenden Pumpe vorgegeben.The individual time periods as well as the maximum pressure value are specified depending on the type of the pump to be tested.

Günstig ist es, wenn die Pumpe zuvor schon unter Einbringung einer Luftströmung in das Pumpenmodul über eine vorgegebene Einlaufzeit betrieben wird, damit sich das Öl, welches als Schmierstoff die Lagerstellen des Rotors am Pumpengehäuse benetzt, im gesamten Pumpenraum verteilt. Während dieser Einlaufzeit eliminieren sich durch die Verteilung des Schmierstoffes und das Benetzen der bewegten Bauteile undefinierbare Mischreibungsverhältnisse des Gesamtsystems.It is expedient if the pump is previously operated by introducing an air flow into the pump module for a predetermined running-in time, so that the oil, which lubricates the bearing points of the rotor on the pump housing, is distributed throughout the pump chamber. During this break-in period, the distribution of the lubricant and the wetting of the moving components eliminate undefinable mixed friction ratios of the overall system.

Aus diesen Gründen ist es ebenso von Vorteil, wenn eine zu prüfende Pumpe mindestens zwei nacheinander ablaufenden Prüfzyklen unterzogen wird, wobei die Größen für den Vergleich mit den vorgegebenen Vergleichswerten oder Prüfkriterien vorzugsweise erst während des zweiten Prüfzyklus oder gegebenenfalls auch erst während eines späteren Prüfzyklus erfasst werden. Die Evaluierung des Prüflings erfolgt dann also noch nicht im ersten Prüfzyklus, um so eine bestimmt Einlaufzeit sicherzustellen.For these reasons, it is also advantageous if a pump to be tested is subjected to at least two test cycles that run in succession, the variables for the comparison with the specified comparison values or test criteria preferably being recorded only during the second test cycle or possibly also only during a later test cycle , The DUT is not evaluated in the first test cycle to ensure a certain running-in period.

Vorzugsweise läuft die trockenen Prüfung der Pumpen in zwei Teilprüfungen ab, wobei eine Teilprüfung die elektrische Funktion bzw. den hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad der Pumpe und die andere Teilprüfung die hydraulische Funktion bzw. den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe betrifft. Bei der elektrischen Funktionsprüfung können beispielsweise Motorprobleme oder schwergängige Rotationskörper festgestellt werden, während die hydraulische Funktionsprüfung beispielsweise zu hohe interne oder externe Leckagen des Pumpenmoduls ermittelt.The dry test of the pumps preferably takes place in two partial tests, one partial test relating to the electrical function or the hydraulic-mechanical efficiency of the pump and the other partial test relating to the hydraulic function or the volumetric efficiency of the pump. In the electrical function test, for example, motor problems or stiff rotating bodies can be determined, while the hydraulic function test determines, for example, excessive internal or external leakages in the pump module.

Im Rahmen der Teilprüfung der elektrischen Funktion einer Pumpe kann ein Kriterium zur Evaluierung darin bestehen, dass die geprüfte Pumpe als nicht funktionsfähig eingestuft wird, wenn die erfasste Stromaufnahme bei mindestens einem vorgegebenen Wert des Gegendrucks einen diesem Gegendruckwert zugeordneten maximalen Stromwert übersteigt. Vorteilhafterweise kann die Stromaufnahme dabei an einem sogenannten Shunt des Netzteils, d.h. an einem darin integrierten niederohmigen Strommesswiderstand mittels eines Voltmeters zur Erfassung des hieran auftretenden Spannungsabfalls erfasst werden. Gegebenenfalls sind die mit einer bestimmten Abtastfrequenz erfassten Rohdaten zur Stromaufnahme für die Evaluierung zunächst zu mitteln, um insbesondere in der Form arithmetischer Mittelwerte repräsentative Messwerte zu erhalten.As part of the partial test of the electrical function of a pump, one criterion for evaluation can be that the tested pump is classified as non-functional if the recorded current consumption exceeds at least one predetermined value of the back pressure a maximum current value assigned to this back pressure value. Advantageously, the current consumption can be a so-called shunt of the power supply, i.e. on a low-resistance current measuring resistor integrated in it, by means of a voltmeter for detecting the voltage drop occurring there. If necessary, the raw data for current consumption acquired with a specific sampling frequency must first be averaged in order to obtain representative measured values, in particular in the form of arithmetic mean values.

Ein anderes Kriterium zur Evaluierung kann ebenfalls bei der elektrischen Teilprüfung der Pumpe darin bestehen, dass die geprüfte Pumpe als nicht funktionsfähig eingestuft wird, wenn die erfasste Drehzahl des Elektromotors bei einem bestimmten Wert des Gegendrucks um mindestens einen vorgegebenen relativen Anteil der Drehzahl oder um zumindest eine vorgegebene Drehzahldifferenz abfällt.Another criterion for evaluation in the partial electrical test of the pump can also be that the tested pump is classified as non-functional if the detected speed of the electric motor at a certain value of the back pressure by at least a predetermined relative proportion of the speed or by at least one predefined speed difference drops.

Im Rahmen der die hydraulische Funktion einer Pumpe betreffenden Teilprüfung kann ein Kriterium zur Evaluierung darin bestehen, dass die Pumpe als nicht funktionsfähig eingestuft wird, wenn der für den Prüfzyklus vorgegebene Maximaldruckwert nicht erreicht wird.As part of the partial test relating to the hydraulic function of a pump, one criterion for evaluation can be that the pump is classified as non-functional if the maximum pressure value specified for the test cycle is not reached.

Ein weiteres Kriterium zur Evaluierung kann bei der hydraulischen Teilprüfung darin bestehen, dass die geprüfte Pumpe als nicht funktionsfähig eingestuft wird, wenn der erfasste Durchfluss des Gases oder Gasgemisches über einen vorgegebenen Teilbereich oder über den gesamten Bereich des während des Prüfzyklus an den Pumpenausgang angelegten Gegendruckes unterhalb eines vorgegebenen Mindest-Durchflusswertes oder oberhalb eines vorgegebenen Höchst-Durchflusswertes liegt. Das bedeutet, dass der maximale Durchfluss über den vorgegebenen Druckbereich innerhalb eines vorgegebenen Durchflusswertebereichs liegen muss, um die hydraulische Teilprüfung zu bestehen.A further criterion for evaluation in the hydraulic partial test can be that the tested pump is classified as non-functional if the detected flow of the gas or gas mixture is below a specified sub-range or over the entire range of the counterpressure applied to the pump outlet during the test cycle a predetermined minimum flow value or above a predetermined maximum flow value. This means that the maximum flow over the specified pressure range must be within a specified flow value range in order to pass the partial hydraulic test.

Diese zwei Teilprüfungen beurteilen das Gesamtsystem einer geprüften Pumpe und bilden die hydraulischen Betriebspunkte über eine Trockenprüfung ab. Sind die für den betreffenden Pumpentyp definierten Parameter der Druckluftprüfung erreicht bzw. die Prüfkriterien bestanden, kann davon ausgegangen werden, dass auch ein ordnungsgemäßer hydraulischer Betrieb der Pumpe gewährleistet ist.These two partial tests assess the overall system of a tested pump and map the hydraulic operating points using a dry test. Are those for the relevant pump type If the defined parameters of the compressed air test are reached or the test criteria are passed, it can be assumed that proper hydraulic operation of the pump is also guaranteed.

Wenn die beiden Teilprüfungen insbesondere auf einem Musterprüfstand nacheinander ablaufen, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Elektromotor bei der Prüfung der elektrischen Funktion der Pumpe mit einer höheren Drehzahl betrieben wird als bei der Prüfung der hydraulischen Funktion der Pumpe. Die Drehzahlen können sich dabei um einen Faktor voneinander unterscheiden, der größer als 2, vorzugsweise größer als 3 ist.If the two partial tests run in succession, in particular on a sample test bench, it is particularly advantageous if the electric motor is operated at a higher speed when testing the electrical function of the pump than when testing the hydraulic function of the pump. The speeds can differ from one another by a factor that is greater than 2, preferably greater than 3.

Ebenfalls ist es bei der trockenen Funktionsprüfung einer Pumpe auf einem Musterprüfstand von Vorteil, wenn der während eines Prüfzyklus an den Pumpenausgang angelegte Gegendruck mittels eines Druckminderers bzw. Druckbegrenzungsventils sowie eines Druckregelventils, welches beispielsweise ein manuell betätigbares Absperrorgan, etwa ein Kugelhahn sein kann, gesteuert wird.It is also advantageous for dry function testing of a pump on a sample test bench if the back pressure applied to the pump outlet during a test cycle is controlled by means of a pressure reducer or pressure relief valve and a pressure control valve, which can be, for example, a manually operated shut-off device, such as a ball valve ,

Um die trockene Funktionsprüfung vor allem hinsichtlich Taktzeiten und Prüfablauf für die Serienmontage der Pumpen zu optimieren wird hingegen vorgeschlagen, dass der Verlauf des an den Pumpenausgang angelegten Gegendrucks während eines Prüfzyklus mittels eines Proportionalventils automatisiert gesteuert oder in Kombination mit einem Drucksensor zum Erfassen des Gegendruckes am Pumpenausgang geregelt wird. Auf diese Weise kann ein auch bei hohen Stückzahlen stets gleich bleibender Druckverlauf über die Prüfzyklen erreicht werden.In order to optimize the dry function test, especially with regard to cycle times and the test sequence for the series assembly of the pumps, it is proposed that the course of the back pressure applied to the pump outlet is automatically controlled during a test cycle by means of a proportional valve or in combination with a pressure sensor for detecting the back pressure at the pump outlet is regulated. In this way, a constant pressure curve can be achieved over the test cycles, even with large quantities.

Zur Erzielung der für die Trockenprüfung erforderlichen hohen Drücke des Gases oder Gasgemisches ist es dabei weiterhin von Vorteil, wenn dem Proportionalventil eine kontinuierlich arbeitende Druckerhöhungseinrichtung, insbesondere ein sogenannter Druckbooster vorgeschaltet ist.In order to achieve the high pressures of the gas or gas mixture required for the dry test, it is also advantageous if the proportional valve is preceded by a continuously operating pressure increasing device, in particular a so-called pressure booster.

Nach einer besonders vorteilhaften ersten Ausführungsform der Erfindung kann bei Durchführung der trockenen Funktionsprüfung auf einem Serienprüfstand der Durchfluss des Gases oder Gasgemisches zum Pumpenausgang über ein Volumenstrommessgerät oder vorzugsweise über ein Massenstrommessgerät erfasst werden. Auf diese Weise erfolgt eine direkte Ermittlung der Durchflussmenge, was besonders präzise Aussage über den volumetrischen Wirkungsgrad der zu prüfenden Pumpe erlaubt.According to a particularly advantageous first embodiment of the invention, when the dry function test is carried out on a series test stand, the flow of the gas or gas mixture to the pump outlet can be recorded via a volume flow meter or preferably via a mass flow meter. In this way, the flow rate is determined directly, which allows particularly precise information about the volumetric efficiency of the pump to be tested.

Gemäß einer ebenfalls auf einem Serienprüfstand durchführbaren alternativen Ausführungsform kann der Durchfluss des Gases oder Gasgemisches zum Pumpenausgang auch über eine Druckdifferenz ermittelt werden, die sich infolge von mit einem bestimmten Widerstandsbeiwert in den pneumatischen Leitungsstrang des Prüfstands eingebrachten Leitungswiderständen bzw. Leitungsverlusten zwischen dem am Proportionalventil eingestellten Ausgangsdruck und dem am Pumpenausgang erfassten Gegendruck ergibt. Dabei wird die Durchflussmenge indirekt ermittelt, was eine sehr kostengünstige Lösung mit geringem mechanischen Umbauaufwand bei einer möglichen Änderung des zu prüfenden Pumpentyps darstellt.According to an alternative embodiment which can also be carried out on a series test stand, the flow of the gas or gas mixture to the pump outlet can also be determined via a pressure difference which results from line resistances or line losses between the output pressure set at the proportional valve and a line resistance introduced into the pneumatic line branch of the test stand and the back pressure detected at the pump outlet. The flow rate is determined indirectly, which is a very cost-effective solution with little mechanical conversion work and a possible change in the type of pump to be tested.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann hierbei zwischen dem Proportionalventil und der Pumpe noch ein Druckbegrenzungsventil in den Pneumatikstrang des Serienprüfstands zwischenschaltet werden, wodurch die Durchflussmenge des Gases oder Gasgemisches noch genauer ermittelt werden kann.According to a further embodiment variant, a pressure relief valve can be interposed between the proportional valve and the pump in the pneumatic line of the series test stand, whereby the flow rate of the gas or gas mixture can be determined even more precisely.

Sowohl bei der direkten als auch bei der indirekten Ermittlung der Durchflussmenge des Gases oder Gasgemisches kann im Rahmen der Prüfung der hydraulischen Funktion der volumetrische Wirkungsgrad für einen vorgegebenen hydraulischen Betriebspunkt der zu prüfenden Pumpe anhand der ermittelten Durchflussmenge bestimmt und zur Evaluierung mit vorgegebenen Vergleichswerten verglichen werden, wobei abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs die geprüfte Pumpe als funktionsfähig oder als nicht funktionsfähig bewertet wird.Both in the direct and in the indirect determination of the flow rate of the gas or gas mixture, the volumetric efficiency for a given hydraulic operating point of the pump to be tested can be determined on the basis of the determined flow rate as part of the test of the hydraulic function and compared with given comparison values for evaluation, depending on the result of the comparison, the tested pump is rated as functional or as non-functional.

Gemäß einer weiteren möglichen Alternative zur Ermittlung des Durchflusses des Gases oder Gasgemisches zum Pumpenausgang können auf einem Serienprüfstand auch folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

- ein vorgegebenes Prüfvolumen wird mit dem unter Druck stehenden Gas oder Gasgemisch gefüllt,
- das Prüfvolumen wird mittels Absperrorganen von der Druckquelle abgetrennt und mit dem Pumpenausgang verbunden,
- die Zeitdauer für den Druckabfall von einem ersten vorgegebenen Druckwert auf einen zweiten vorgegebenen Druckwert wird erfasst,
- die erfasste Zeitdauer wird mit dem Durchfluss und/oder dem volumetrischen Wirkungsgrad der zu prüfenden Pumpe korreliert,
- der Durchfluss und/oder der volumetrische Wirkungsgrad wird zur Evaluierung mit vorgegebenen Vergleichswerten verglichen, wobei abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs die geprüfte Pumpe als funktionsfähig oder als nicht funktionsfähig eingestuft wird.

According to another possible alternative for determining the flow of the gas or gas mixture to the pump outlet, the following process steps can also be carried out on a series test bench:

a predetermined test volume is filled with the pressurized gas or gas mixture,
the test volume is separated from the pressure source by means of shut-off devices and connected to the pump outlet,
the time period for the pressure drop from a first predetermined pressure value to a second predetermined pressure value is recorded,
the recorded time period is correlated with the flow and / or the volumetric efficiency of the pump to be tested,
- The flow and / or the volumetric efficiency is compared for evaluation with predetermined comparison values, the tested pump being classified as functional or as non-functional depending on the result of the comparison.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Prüfstands-Anordnung, auf der die trockene Prüfung der elektrischen und hydraulischen Funktion von rotierenden Verdrängerpumpen, insbesondere von Zahnradpumpen oder Rotationskolbenpumpen, durchgeführt werden kann. Insbesondere ist mit dieser Anordnung auch das vorangehend beschriebene Prüfungsverfahren durchführbar. Die Prüfstands-Anordnung umfasst zumindest die folgenden Komponenten:

- eine pneumatische Schnittstelle zum pneumatischen Anschluss einer zu prüfenden Pumpe,
- eine elektrische Schnittstelle zum elektrischen Anschluss der zu prüfenden Pumpe,
- eine mit der pneumatischen Schnittstelle verbundene Quelle für ein unter einem als Gegendruck bezeichneten Druck stehendes Gas oder Gasgemisch, vorzugsweise eine Druckluft-Quelle, mit dem der die Druckseite der Pumpe bildende Pumpenausgang einer an die pneumatische Schnittstelle angeschlossenen zu prüfenden Pumpe beaufschlagbar ist,
- einen Druckaufnehmer bzw. Drucksensor zur Erfassung des am Pumpenausgang einer zu prüfenden Pumpe herrschenden Gegendruckes,
- eine Messeinrichtung zur Erfassung der Drehzahl des Elektromotors einer zu prüfenden Pumpe,
- eine Messeinrichtung zur Erfassung des vom Elektromotor einer zu prüfenden Pumpe aufgenommenen Stroms,
- eine Messeinrichtung zur Erfassung des Volumens oder der Masse des zum Pumpenausgang einer zu prüfenden Pumpe strömenden Gases oder Gasgemisches,
- eine Steuereinheit zur Steuerung der im Rahmen der Prüfung durchzuführenden Prüfungsschritte,
- eine Speichereinheit zum Speichern von vorgegebenen Vergleichswerten und/oder Prüfkriterien,
- eine Auswertungseinheit zum Vergleichen erfasster Werte mit gespeicherten Vergleichswerten und/oder Prüfkriterien,
- eine Ausgabeeinheit zur Anzeige des Ergebnisses der Funktionsprüfung.

The present invention further relates to a test bench arrangement on which the dry Testing of the electrical and hydraulic function of rotating positive displacement pumps, in particular gear pumps or rotary piston pumps, can be carried out. In particular, the test procedure described above can also be carried out with this arrangement. The test bench arrangement comprises at least the following components:

- a pneumatic interface for the pneumatic connection of a pump to be tested,
- an electrical interface for the electrical connection of the pump to be tested,
a source connected to the pneumatic interface for a gas or gas mixture which is referred to as back pressure, preferably a compressed air source with which the pump outlet forming the pressure side of the pump of a pump to be tested connected to the pneumatic interface can be acted upon,
a pressure sensor or pressure sensor for detecting the back pressure prevailing at the pump outlet of a pump to be tested,
a measuring device for detecting the speed of the electric motor of a pump to be tested,
a measuring device for detecting the current drawn by the electric motor of a pump to be tested,
a measuring device for detecting the volume or the mass of the gas or gas mixture flowing to the pump outlet of a pump to be tested,
a control unit for controlling the test steps to be carried out as part of the test,
a storage unit for storing predefined comparison values and / or test criteria,
an evaluation unit for comparing recorded values with stored comparison values and / or test criteria,
- an output unit for displaying the result of the functional test.

Vorzugsweise ist der Druckaufnehmer bzw. Drucksensor zur Erfassung des am Pumpenausgang einer zu prüfenden Pumpe herrschenden Gegendruckes dabei pneumatisch über den mittleren Arm eines T-Stücks, welches sich möglichst in unmittelbarer Nähe des Prüflings sowie mit einer möglichst geradlinigen und knickfreien Leitung vor dem Pumpenausgang befindet, an die Druckleitung angeschlossen.The pressure sensor or pressure sensor for detecting the back pressure prevailing at the pump outlet of a pump to be tested is preferably pneumatic via the middle arm of a T-piece, which is located as close as possible to the test object and with a line that is as straight and kink-free as possible in front of the pump outlet. connected to the pressure line.

Die elektrische Schnittstelle dient sowohl zur Energieversorgung der Pumpe als auch zur Kommunikation der Steuereinheit der Prüfstands-Anordnung mit der Pumpe. So kann die Steuereinheit beispielsweise zur Steuerung der Pumpendrehzahl insbesondere über ein BUS-System mit der Pumpe kommunizieren.The electrical interface serves both to supply the pump with energy and to communicate the control unit of the test bench arrangement with the pump. For example, the control unit can communicate with the pump to control the pump speed, in particular via a BUS system.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages and features of the invention result from the following description and the exemplary embodiments illustrated in the drawings.

Es zeigen:

1: schematische Darstellung des Aufbaus einer als Musterprüfstand ausgeführten Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfungsverfahrens,
2: schematische Darstellung des Aufbaus einer als Serienprüfstand ausgeführten ersten Variante einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfungsverfahrens,
3-5: schematische Darstellungen des Aufbaus von drei weiteren jeweils als Serienprüfstand ausgeführten Varianten einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfungsverfahrens.

Show it:

1 : schematic representation of the structure of an arrangement designed as a sample test stand for carrying out the test method according to the invention,
2 : schematic representation of the structure of a first variant of an arrangement for carrying out the test method according to the invention, which is designed as a series test bench
3-5 : schematic representations of the structure of three further variants of an arrangement for carrying out the test method according to the invention, each of which is designed as a series test bench.

Die in den 1-5 dargestellten Prüfstände dienen jeweils zur Durchführung eines Verfahrens zur mit Druckluft erfolgenden trockenen Prüfung der elektrischen und hydraulischen Funktion von Pumpen 1, die jeweils ein Pumpenmodul 2 und einen Elektromotor 3 aufweisen. Das Pumpenmodul 2 umfasst ein Pumpengehäuse mit einem die Saugseite der Pumpe 1 bildenden Pumpeneingang 4 und einem die Druckseite der Pumpe 1 bildenden Pumpenausgang 5. In dem Pumpengehäuse befinden sich zwei miteinander zusammenwirkende, drehbar gelagerte Verdrängungskörper, von denen einer von dem Elektromotor 3 angetrieben wird.The in the 1-5 The test benches shown are used to carry out a process for dry testing of the electrical and hydraulic function of pumps using compressed air 1 , each a pump module 2 and an electric motor 3 exhibit. The pump module 2 comprises a pump housing with a the suction side of the pump 1 forming pump inlet 4 and one the pressure side of the pump 1 forming pump outlet 5 , In the pump housing there are two interacting, rotatably mounted displacement bodies, one of which is from the electric motor 3 is driven.

In den hier dargestellten Ausführungsbeispielen werden Pumpen 1 geprüft, die als Zahnradpumpe mit einem konstanten Verdrängervolumen zu den Konstantpumpen gehören und aufgrund ihrer vergleichsweise einfachen Konstruktion relativ kostengünstige hydrostatische Pumpen darstellen. Dabei sind die zu prüfenden Zahnradpumpen in der Form von sogenannten Gerotor-Pumpen ausgeführt, bei denen die beiden miteinander zusammenwirkenden Verdrängungskörper durch ein außenverzahntes Ritzel und ein exzentrisch hierzu gelagertes innenverzahntes Zahnrad gebildet sind. Das außenverzahnte Ritzel ist mit der Motorwelle 3a wirkverbunden und wird im Betrieb der Pumpe 1 vom Elektromotor 3 drehend angetrieben. Es hat einen Zahn weniger als das innenverzahnte Zahnrad und nimmt dieses drehend mit. Die durch das Ritzel und das Zahnrad gebildeten Verdrängungskörper bilden den Gerotor-Laufsatz einer Gerotor-Pumpe.In the exemplary embodiments shown here, pumps 1 tested, which as a gear pump with a constant displacement volume belong to the constant pumps and represent relatively inexpensive hydrostatic pumps due to their comparatively simple construction. The gear pumps to be tested are designed in the form of so-called gerotor pumps, in which the two interacting displacement bodies are formed by an externally toothed pinion and an internally toothed gear wheel mounted eccentrically to this. The externally toothed pinion is with the motor shaft 3a operatively connected and is in operation of the pump 1 from the electric motor 3 driven rotating. It has one tooth less than the internally toothed gear and takes it rotating. The formed by the pinion and the gear Displacers form the gerotor runner set of a gerotor pump.

Bei dem in 1 dargestellten Musterprüfstand liefert eine Druckluftquelle 6 die als Prüfmedium für die trockene Funktionsprüfung dienende Druckluft über eine Versorgungsleitung 7. Ein Druckspeicher 8 gleicht etwaige Druckschwankungen des Versorgungsnetzes aus und stellt für die als zweite Teilprüfung durchgeführte Prüfung des volumetrischen Wirkungsgrads ein definiertes Prüfvolumen zur Verfügung. Zur Durchführung dieser zweiten Teilprüfung kann der gesamte Prüfaufbau mittels eines ersten Absperrventils 9 von der Versorgungsleitung 7 getrennt werden. Ein Drucksensor 10 erfasst den Druck der vom Druckspeicher 8 gelieferten Druckluft. Zwischen dem Drucksensor 10 und den Druckspeicher 8 kann ein Druckbegrenzungsventil 11 vorgesehen sein. Über ein Durchflussmessgerät 12 wird der Luftstrom, der während der Trockenprüfung in die Pumpe 1 hineinströmt, gemessen. Um den geforderten Prüfzyklus und die hierbei für den Typ der zu prüfenden Pumpe in ihrem zeitlichen Verlauf spezifizierten Druckverläufe gewährleisten zu können, ist ein Druckregelventil 13 in Form eines Kugelhahns in das System integriert. Dieses Druckregelventil 13 steuert den Druck an der Druckseite 5 der Pumpe 1, welcher durch einen zweiten Drucksensor 14 aufgezeichnet wird. Auf der Saugseite 4 der Pumpe 1 befindet sich ein dritter Drucksensor 15, der den Druck der Saugseite 4 misst, so dass daraus das an der Pumpe 1 auftretende Druckgefälle berechnet werden kann.At the in 1 The sample test stand shown provides a compressed air source 6 the compressed air used as the test medium for the dry functional test via a supply line 7 , A pressure accumulator 8th balances out any pressure fluctuations in the supply network and provides a defined test volume for the second partial test of the volumetric efficiency. The entire test setup can be carried out using a first shut-off valve to carry out this second partial test 9 from the supply line 7 be separated. A pressure sensor 10 records the pressure of the pressure accumulator 8th supplied compressed air. Between the pressure sensor 10 and the accumulator 8th can be a pressure relief valve 11 be provided. Via a flow meter 12 is the airflow that enters the pump during the dry test 1 flows in, measured. In order to be able to guarantee the required test cycle and the pressure curves specified for the type of the pump to be tested over time, there is a pressure control valve 13 integrated into the system in the form of a ball valve. This pressure control valve 13 controls the pressure on the pressure side 5 the pump 1 , which by a second pressure sensor 14 is recorded. On the suction side 4 the pump 1 there is a third pressure sensor 15 which is the pressure of the suction side 4 measures so that the pump 1 occurring pressure drop can be calculated.

Während der Funktionsprüfung rotiert der Gerotor-Laufsatz gemäß seiner Funktion in Förderrichtung von Pumpeneingang 4 zum Pumpenausgang 5. Der dadurch entstehende Förderstrom wirkt somit gegen die durch den Pfeil L angedeutete Strömungsrichtung des zur trockenen Funktionsprüfung eingebrachten Luftstroms.During the functional test, the gerotor rotor set rotates in the direction of flow from the pump inlet according to its function 4 to the pump outlet 5 , The resulting flow thus acts against the direction of flow indicated by the arrow L of the air flow introduced for the dry function test.

Indem man den Pumpenausgang 5 mit Druckluft beaufschlagt, kehrt sich das Funktionsprinzip der Pumpe 1 um und der Gerotor fungiert als Antrieb. Die in der Druckluft gespeicherte hydrostatische Energie wandelt der Pumpenlaufsatz in mechanische Energie um. Das aus der mechanischen Energie resultierende Drehmoment dient im Rahmen einer ersten Teilprüfung zur Überprüfung der elektrischen Eigenschaften des verbauten Elektromotors 3. Durch das Erreichen bestimmter Drehzahlen und Netzströme bei vorgegebenen pneumatischen Drücken kann auf diese Weise auf das Antriebsverhalten bzw. auf den hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad zurückgeschlossen und die Pumpe 1 evaluiert werden.By using the pump outlet 5 When compressed air is applied, the operating principle of the pump is reversed 1 um and the gerotor acts as a drive. The pump runner converts the hydrostatic energy stored in the compressed air into mechanical energy. The torque resulting from the mechanical energy is used in a first partial test to check the electrical properties of the built-in electric motor 3 , By reaching certain speeds and mains currents at given pneumatic pressures, the drive behavior or the hydraulic-mechanical efficiency can be deduced and the pump 1 be evaluated.

Bei einer zweiten Teilprüfung dient die Durchflussmessung zur Bestimmung des volumetrischen Wirkungsgrades und der inneren Leckage der Pumpe 1. Der gemessene Wert gibt Aufschluss über die hydraulischen Eigenschaften des Gerotor-Laufsatzes und kann somit als Kriterium zur Bewertung des Pumpenmoduls 2 herangezogen werden. Der Aufbau des Musterprüfstands mit Druckbegrenzungsventil und Kugelhahn zur Steuerung der Druckverläufe erfordert keine weitere Einrichtung zur Erfassung des volumetrischen Wirkungsgrades. Ein Prüfling, der eine zu hohe Leckage aufweist und somit einem geforderten volumetrischen Wirkungsgrad nicht genügt, zeichnet sich im Musterprüfstand durch das Nichterreichen des geforderten Gegendrucks aus. Das Druckbegrenzungsventil begrenzt abhängig von der Einstellung und infolge seines mechanischen Aufbaus über den Leitungsquerschnitt des Musterprüfstandes auch den Volumenstrom. Ein begrenzter Volumenstrom hat einem Abfall des maximal erreichbaren Gegendrucks zur Folge. Daher kann die Funktionsprüfung im Musterprüfstand basierend auf dem maximalen Gegendruck die volumetrischen Eigenschaften der Pumpe 1 bestimmen.In a second partial test, the flow measurement is used to determine the volumetric efficiency and the internal leakage of the pump 1 , The measured value provides information about the hydraulic properties of the gerotor running set and can therefore be used as a criterion for evaluating the pump module 2 be used. The construction of the sample test bench with pressure relief valve and ball valve for controlling the pressure profiles does not require any further equipment to record the volumetric efficiency. A test specimen that has an excessive leakage and therefore does not meet the required volumetric efficiency is characterized in the sample test bench by the failure to achieve the required back pressure. Depending on the setting and due to its mechanical structure, the pressure relief valve also limits the volume flow via the line cross-section of the sample test bench. A limited volume flow results in a drop in the maximum achievable back pressure. Therefore, the functional test in the sample test bench can determine the volumetric properties of the pump based on the maximum back pressure 1 determine.

In den 2-5 sind für die Serienmontage geeignete Prüfstände dargestellt, die kein manuell betätigbares Druckregelventil aufweisen. Der Serienprüfstand benötigt einen pneumatischen Aufbau, der in seinem Konzept für eine serienbegleitende Funktionsprüfung geeignet ist. Automatisierung, Variantenvielfalt und die industrielle Fertigungsumgebung sind für den Einsatz in der Serie maßgebliche Faktoren. Daraus resultiert die Verwendung eines Proportionalventils 16 mit einer vorgeschalteten kontinuierlich arbeitenden Druckerhöhungseinrichtung 17, etwa einem sogenannten Druckbooster im pneumatischen Aufbau des Serienprüfstandes. Durch das Proportionalventil 16 lassen sich der Druckverlauf und der maximale Gegendruck automatisiert steuern.In the 2-5 test benches suitable for series assembly are shown that do not have a manually operated pressure control valve. The series test bench requires a pneumatic structure, which in its concept is suitable for a function test that accompanies the series. Automation, variety of variants and the industrial manufacturing environment are decisive factors for use in series production. This results in the use of a proportional valve 16 with an upstream continuously operating pressure booster 17 , such as a so-called pressure booster in the pneumatic setup of the series test bench. Through the proportional valve 16 the pressure curve and the maximum back pressure can be controlled automatically.

Der Druckbooster 17 mit Pufferspeicher, der an die von einer Druckluftquelle 6 kommende Versorgungsleitung 7 angekoppelt ist, erhöht den Druck auf den für die Funktionsprüfung benötigten Systemdruck und kompensiert etwaige Netzschwankungen. Um den geforderten Prüfablauf einschließlich der über einen Prüfzyklus in ihrem zeitlichen Verlauf spezifizierten Druckverläufe gewährleisten zu können, ist ein Proportionalventil 16 im System integriert. Dieses Proportionalventil 16 regelt den Druck an seinem Druckausgang auf einen von der Steuereinheit vorgegebenen Wert.The pressure booster 17 with buffer storage that is connected to that of a compressed air source 6 coming supply line 7 coupled, increases the pressure to the system pressure required for the function test and compensates for any network fluctuations. A proportional valve is used to ensure the required test sequence, including the pressure curves specified over a test cycle 16 integrated in the system. This proportional valve 16 regulates the pressure at its pressure outlet to a value specified by the control unit.

Zur Gewährleistung einer sicheren Not-Aus-Funktion ist ein 2/2-Wege-Ventil 18 in Verbindung mit einem zur Entlüftung des Systems vorgesehenen nachfolgenden 3/2-Wege-Ventil 19 zwischen das Proportionalventil 16 und die zeichnerisch nicht näher dargestellte pneumatische Schnittstelle zur Aufnahme einer zu prüfenden Pumpe 1 zwischengeschaltet. An der pneumatischen Schnittstelle erfolgt die Adaption der Pneumatik des Prüfstandes an den Prüfling mittels eines Flansches, der auf die Anschlüsse 4 und 5 einer Pumpe 1 gepresst wird.To ensure a safe emergency stop function, there is a 2/2-way valve 18 in connection with a subsequent 3/2-way valve provided for venting the system 19 between the proportional valve 16 and the pneumatic interface, not shown in the drawing, for receiving a pump to be tested 1 interposed. The pneumatics of the test bench are adapted to the test object at the pneumatic interface by means of a flange on the connections 4 and 5 a pump 1 is pressed.

Ein über ein T-Stück 14a angeschlossener Drucksensor 14 zeichnet für die Evaluierung der zu prüfenden Pumpen 1 den Druckverlauf p_a am Pumpenausgang 5 bzw. der Druckseite der Pumpe 1 auf. In Strömungsrichtung L der eingebrachten Druckluft hinter dem Pumpeneingang 4 bzw. hinter der Saugseite der Pumpe 1 befindet sich hinter einem weiteren 3/2-Wege-Ventil 20 zur Filterung der ölbehafteten Druckluft ein Ölabscheider 21. Zusätzlich ist noch ein Schalldämpfer 22 nachgeschaltet, um den Geräuschpegel der an die Atmosphäre strömenden Druckluft zu reduzieren. Diese zwei Komponenten verursachen Leitungswiderstände, die einen vom Volumenstrom abhängigen Staudruck an der Saugseite bzw. am Pumpeneingang 4 der Pumpe 1 entstehen lassen.One over a tee 14a connected pressure sensor 14 draws for the evaluation of the pumps to be tested 1 the pressure curve p _a at the pump outlet 5 or the pressure side of the pump 1 on. In the direction of flow L of the compressed air introduced behind the pump inlet 4 or behind the suction side of the pump 1 is located behind another 3/2-way valve 20 an oil separator to filter the oil-laden compressed air 21 , There is also a silencer 22 downstream to reduce the noise level of the compressed air flowing into the atmosphere. These two components cause line resistances that create a dynamic pressure dependent on the volume flow on the suction side or at the pump inlet 4 the pump 1 let arise.

Auch auf dem Serienprüfstand wird im Rahmen einer ersten Teilprüfung der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad einer Pumpe 1 bestimmt. Dabei werden Fehler wie eine mögliche Schwergängigkeit einer zu prüfenden Pumpe 1 durch die Bewertung der elektrischen Eigenschaften aufgefunden, da sich derartige Fehler direkt auf die Stromaufnahme des Elektromotors 3 auswirken. Dazu erfasst das Netzteil der Pumpe 1 durch einen integrierten Strommesswiderstand (Shunt) die Stromaufnahme der Prüflinge.The hydraulic-mechanical efficiency of a pump is also tested on the series test bench as part of a first partial test 1 certainly. Errors such as a possible sluggishness of a pump under test are thereby identified 1 found by evaluating the electrical properties, since such errors directly affect the power consumption of the electric motor 3 impact. To do this, the pump's power supply unit detects 1 the current consumption of the test objects thanks to an integrated current measuring resistor (shunt).

Für die Prüfung der elektrischen Eigenschaften bei unterschiedlichen Pumpenvarianten kann der Druckverlauf und/oder der maximale Gegendruck von der Steuereinheit über das Proportionalventil 16 entsprechend geändert werden. Ebenso können die Parameter der Prüfkriterien (Stromaufnahme, Volumenstrom und Betriebspunkt) an entsprechende Pumpenvarianten angepasst werden.The pressure curve and / or the maximum back pressure from the control unit via the proportional valve can be used to test the electrical properties of different pump variants 16 be changed accordingly. The parameters of the test criteria (current consumption, volume flow and operating point) can also be adapted to corresponding pump variants.

Das Identifizieren von Pumpen 1 mit erhöhter interner und/oder externer Leckage erfolgt durch die Beurteilung der volumetrischen Eigenschaften des Pumpenmoduls 2 der Prüflinge. Der volumetrische Wirkungsgrad η_v ist von den am Pumpenmodul 2 in Summe auftretenden Leckströmen abhängig. Ein zu geringer volumetrischer Wirkungsgrad verursacht folglich über den Anschluss an das Druckluftversorgungsnetz 7 einen erhöhten Volumenstrom im pneumatischen Prüfaufbau.Identifying pumps 1 with increased internal and / or external leakage occurs by assessing the volumetric properties of the pump module 2 the examinees. The volumetric efficiency η _v is on the pump module 2 total leakage currents occurring. A too low volumetric efficiency consequently causes the connection to the compressed air supply network 7 an increased volume flow in the pneumatic test setup.

Die oben für den Musterprüfstand (1) beschriebene Erfassung des volumetrischen Wirkungsgrades über den Gegendruck funktioniert im Serienprüfstand (2-5) nicht, da hier das Proportionalventil 16 seinen Ausgangsdruck permanent auf den von der Steuereinheit vorgegebenen Sollwert nachregelt. Daher ist auch eine durch den Leitungsquerschnitt des pneumatischen Aufbaus erfolgende Begrenzung des Volumenstroms nicht gegeben und eine erhöhte Leckage am Prüfling führt infolge des Regelverhaltens des Proportionalventils 16 nicht zu einen Druckabfall des maximalen Gegendrucks am Pumpenausgang 5.The above for the sample test bench ( 1 ) The described recording of the volumetric efficiency via the back pressure works in the series test bench ( 2-5 ) not, because here the proportional valve 16 permanently adjusts its output pressure to the setpoint specified by the control unit. Therefore, there is no limitation of the volume flow due to the line cross section of the pneumatic structure and an increased leakage on the test object results due to the control behavior of the proportional valve 16 not a pressure drop of the maximum counter pressure at the pump outlet 5 ,

Daher wird vorgeschlagen, auf dem Serienprüfstand den Luftvolumenstrom direkt oder indirekt zu ermitteln und daraus den volumetrischen Wirkungsgrad η_v nach folgender Formel zu bestimmen: $η_{v} = 1 - \frac{Q_{L} \cdot \sqrt{\frac{p_{\ddot{O} l}}{ρ_{\ddot{O} l}}}}{\sqrt{\frac{p_{a}}{ρ_{L}}} \cdot V_{i} \cdot n}$

wobei:

η_v = volumetrischer Wirkungsgrad,
Q_L = ermittelter Luftvolumenstrom,
p_ÖL = Pumpenausgangsdruck im hydraulischen Betriebspunkt der Pumpe
ρ_ÖL = Öl-Dichte,
p_a = erfasster Luftdruck am Pumpenausgang,
ρ_L = Luft-Dichte
V_i = theoretisches Fördervolumen der Pumpe pro Umdrehung,
n = Drehzahl der Pumpe im hydraulischen Betriebspunkt der Pumpe.

It is therefore proposed to determine the air volume flow directly or indirectly on the series test bench and from this to determine the volumetric efficiency η _v to be determined according to the following formula:

η_{v} = 1 - \frac{Q_{L} \cdot \sqrt{\frac{p_{\ddot{O} l}}{ρ_{\ddot{O} l}}}}{\sqrt{\frac{p_{a}}{ρ_{L}}} \cdot V_{i} \cdot n}

in which:

η _v = volumetric efficiency,
Q _L = determined air volume flow,
p _OIL = pump outlet pressure at the hydraulic operating point of the pump
ρ _OIL = oil density,
p _a = recorded air pressure at the pump outlet,
ρ _L = air density
V _i = theoretical pump delivery volume per revolution,
n = speed of the pump at the hydraulic operating point of the pump.

2 zeigt einen Aufbau des Serienprüfstands, bei dem der Luftvolumenstrom direkt erfasst wird. Dafür ist zwischen dem 3/2-Wege-Ventil 19 und dem T-Stück 14a des Drucksensors 14 eine Volumenstrommesseinrichtung oder eine Massenstrommesseinrichtung 23 in den Pneumatikstrang integriert und zur elektrischen sowie messtechnischen Anbindung in den Serienprüfstand an die Steuereinheit angeschlossen. Da der gemessene Volumenstrom von der Dichte des Prüfmediums abhängig ist und die Trockenprüfung mit einem kompressiblen Medium bei unterschiedlichen Drücken vorgenommen wird, wird zur Erzielung genauerer sowie skalierbarer Ergebnisse bevorzugt eine Massenstrommesseinrichtung 23 verwendet. Durch die druckabhängige Dichte des Prüfmediums und des vom Massenstrommessgerät 23 erfassten Massenstroms lässt sich der tatsächliche Volumenstrom (Normvolumenstrom), der für die Bestimmung des volumetrischer Wirkungsgrads erforderlich ist, berechnen. Die direkte Ermittlung des Luftvolumenstroms erlaubt besonders präzise Aussage über den volumetrischen Wirkungsgrad des Pumpenmoduls 2 der Prüflinge und sie ist auch angesichts einer größeren Variantenvielfalt leicht zu automatisieren. Ein Variantenwechsel erfordert hierbei keinen Rüstvorgang. 2 shows a structure of the series test stand, in which the air volume flow is recorded directly. For this is between the 3/2-way valve 19 and the tee 14a of the pressure sensor 14 a volume flow measuring device or a mass flow measuring device 23 Integrated in the pneumatic line and connected to the control unit for electrical and measurement connections in the series test bench. Since the measured volume flow depends on the density of the test medium and the dry test is carried out with a compressible medium at different pressures, a mass flow measuring device is preferred to achieve more accurate and scalable results 23 used. Due to the pressure-dependent density of the test medium and that of the mass flow meter 23 The mass flow recorded can be used to calculate the actual volume flow (standard volume flow) required for determining the volumetric efficiency. The direct determination of the air volume flow allows particularly precise information about the volumetric efficiency of the pump module 2 the test objects and it is easy to automate, also in view of the greater variety of variants. A change of variant does not require any setup process.

Die 3 bis 5 zeigten drei Varianten, bei denen der Luftvolumenstrom jeweils indirekt erfasst wird. Dafür sind bei dem Serienprüfstand gemäß 3 zwischen dem 3/2-Wege-Ventil 19 und dem T-Stück 14a des Drucksensors 14 zusätzliche Leitungswiderstände 24 bzw. Leitungsverluste 24 mit einem bestimmten Widerstandsbeiwert beispielsweise in Form von L-Steckverbindungen in den pneumatischen Leitungsstrang eingebracht.The 3 to 5 showed three variants in which the air volume flow is recorded indirectly. For this are in accordance with the series test stand 3 between the 3/2-way valve 19 and the T-piece 14a of the pressure sensor 14 additional line resistances 24 or line losses 24 introduced with a certain resistance coefficient, for example in the form of L-plug connections in the pneumatic wiring harness.

Mit steigendem Förderstrom der Druckluft, bedingt durch auftretende Leckage am Prüfling, nimmt der vom Drucksensor 14 aufgezeichnete Druck durch die zusätzlich eingebauten Leitungswiderstände 24 und den dynamisch ablaufenden Prüfprozess zunehmend ab. Da das Proportionalventil 16 weiterhin auf den ihm vorgegebenen Ausgangsdruck regelt, ist am Prüfling der maximale Gegendruck geringer. Die Druckdifferenz zwischen dem Ausgang des Proportionalventils 16 und dem Gegendruck am Prüfling ist vom Volumenstrom abhängig und gibt somit indirekt eine Information über den volumetrischen Wirkungsgrad. Auf diese Weise wird eine besonders kostengünstige Lösung erhalten.With increasing flow rate of the compressed air due to leakage at the test specimen, the pressure sensor decreases 14 recorded pressure due to the additional built-in line resistances 24 and the dynamically running test process increasingly. Because the proportional valve 16 continues to regulate to the specified outlet pressure, the maximum back pressure is lower on the test object. The pressure difference between the output of the proportional valve 16 and the back pressure on the test specimen depends on the volume flow and thus indirectly provides information about the volumetric efficiency. In this way, a particularly cost-effective solution is obtained.

Eine Variante dieser Ausführungsform des Serienprüfstandes zeigt 4. Hier ist zusätzlich ein Druckbegrenzungsventil 25 in den Pneumatikstrang des Prüfaufbaus integriert, welches einen höheren Eingangsdruck auf einen eingestellten maximalen Ausgangsdruck reduziert, der nicht überschritten wird. Das Funktionsprinzip basiert ebenfalls auf dem Druckabfall am Prüfling, der durch die vom Volumenstrom abhängigen Leitungsverluste 24 bedingt ist. Allerdings unterbindet hier das Druckbegrenzungsventil 24 das Regelverhalten des Proportionalventils 16 im nachfolgenden Leitungsteil des Serienprüfstandes. So ist der maximale Volumenstrom, der für die Funktionsprüfung zur Verfügung gestellt werden kann, bereits im Vorfeld limitiert. Verglichen mit der Lösungsvariante gemäß 3 wirkt sich daher der volumenstromabhängige Druckabfall am Prüfling bei dem Prüfstand gemäß 4 um ein Vielfaches deutlicher aus und erlaubt eine entsprechend präzisere Aussage über den volumetrischen Wirkungsgrad. Jedoch muss mit einem entsprechend höheren Druck in den pneumatischen Prüfaufbau eingespeist werden. Der signifikantere Druckabfall skaliert den messbaren Bereich größer und der resultierende Volumenstrom kann damit präziser eruiert werden. Im Hinblick auf die Automatisierung der Funktionsprüfung ist es gerade bei einer größeren Variantenvielfalt von Vorteil, den Serienprüfstand mit einem elektrisch angesteuerten Druckbegrenzungsventil 25 zu versehen, welches leicht auf verschiedene Maximaldruckwerte eingestellt werden kann.A variant of this embodiment of the series test stand shows 4 , Here is an additional pressure relief valve 25 integrated in the pneumatic line of the test setup, which reduces a higher inlet pressure to a set maximum outlet pressure, which is not exceeded. The principle of operation is also based on the pressure drop across the device under test due to the line losses dependent on the volume flow 24 is conditional. However, the pressure relief valve prevents this 24 the control behavior of the proportional valve 16 in the following line section of the series test bench. The maximum volume flow that can be made available for the functional test is limited in advance. Compared to the solution variant according to 3 therefore, the volume flow-dependent pressure drop on the test object affects the test bench in accordance with 4 many times clearer and allows a correspondingly more precise statement about the volumetric efficiency. However, the pneumatic test setup must be fed with a correspondingly higher pressure. The more significant pressure drop scales the measurable area larger and the resulting volume flow can be determined more precisely. With regard to the automation of the function test, it is particularly advantageous with a larger variety of variants, the series test bench with an electrically controlled pressure relief valve 25 to be provided, which can be easily adjusted to different maximum pressure values.

5 zeigt eine Variante des Serienprüfstands, bei dem die Prüfung des volumetrischen Wirkungsgrads entsprechend der Vorgehensweise bei dem Musterprüfstand aus 1 abläuft. Ein in der Druckerhöhungseinrichtung 17 bzw. im Druckbooster integrierter Druckluftspeicher 17a stellt ein definiertes Prüfvolumen bereit. Der Druckluftspeicher 17a muss mittels Absperrventilen 17b vom Versorgungsnetz 7 trennbar sein. 5 shows a variant of the series test bench, in which the test of the volumetric efficiency according to the procedure of the sample test bench 1 expires. One in the booster 17 or compressed air storage integrated in the pressure booster 17a provides a defined test volume. The compressed air reservoir 17a must use shut-off valves 17b from the supply network 7 be separable.

Nach der erfolgten Trennung vom Versorgungsnetz 7 lässt sich der volumetrische Wirkungsgrad über die Zeit des Druckabfalls von einem ersten vorgegebenen Druckwert auf einen zweiten vorgegebenen Druckwert bewerten. Je länger dieser Druckabfall benötigt, umso kleiner ist der Durchfluss durch das Pumpenmodul 2. Ein niedriger Durchfluss ist ein Indiz für eine niedrige Leckage und somit für einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad.After disconnection from the supply network 7 the volumetric efficiency can be evaluated over the time of the pressure drop from a first predetermined pressure value to a second predetermined pressure value. The longer this pressure drop requires, the smaller the flow through the pump module 2 , A low flow rate is an indication of a low leakage and thus of a high volumetric efficiency.

Für ein skalierbares Prüfkonzept unterschiedlicher Pumpenvarianten kann das Proportionalventil 16 den maximalen Druck und somit den Bereich des zu messenden Druckabfalls regeln. Lediglich das durch den Druckluftspeicher 17a bereitgestellte Prüfvolumen ist durch den eingestellten Ausgangsdruck am Druckbooster 17 als Konstante fest definiert. So ist auch bei einer größeren Variantenvielfalt der zu prüfenden Pumpen 1 eine einfache Automatisierung der Funktionsprüfung möglich.The proportional valve can be used for a scalable test concept for different pump variants 16 regulate the maximum pressure and thus the range of the pressure drop to be measured. Only that through the compressed air storage 17a The test volume provided is based on the set outlet pressure on the pressure booster 17 firmly defined as a constant. This is also the case with a larger variety of pumps to be tested 1 a simple automation of the functional test is possible.

Claims

Method for dry testing of the electrical and hydraulic function of rotating positive displacement pumps (1), in particular gear pumps or rotary piston pumps, each having an electric motor (3) and a pump housing with a pump inlet (4) forming the suction side of the pump (1) and one for the pressure side of the pump (1) forming pump outlet (5) and two interacting, rotatably mounted displacement bodies, one of which is operatively connected to the drive shaft (3a) of the electric motor (3), comprising the following process steps: - the electric motor (3) operated at a predetermined speed for a certain operating point, - the pump outlet (5) is acted upon by a gas or gas mixture which is under a back pressure, - the speed of the electric motor (3) and the current consumed by the electric motor (3) are recorded, - the back pressure at the pump outlet (5), - the flow of the gas or gas mixture is detected m pump output (5) is recorded directly or indirectly, - the recorded values are compared with specified comparison values and / or test criteria, - Depending on the results of the comparisons, a tested pump (1) is classified as functional or as non-functional.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that a test cycle for a pump (1) is defined by the following successive phases of the back pressure applied to the pump outlet (5): a) building up the back pressure up to a predetermined maximum pressure value within a first period of time, b) maintaining the back pressure on the maximum pressure value over a second period of time, c) reducing the back pressure within a third period of time.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that a pump (1) to be tested is subjected to at least two successive test cycles, the variables for the comparison with the specified comparison values or test criteria being recorded during the second test cycle or during a later test cycle.

Procedure according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that during the test of the electrical function the tested pump (1) is classified as non-functional if the detected current consumption exceeds at least one predetermined counter pressure value an assigned maximum current value.

Procedure according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that when the electrical function is tested, the tested pump (1) is classified as non-functional if the detected speed of the electric motor (3) drops at a predetermined back pressure value by at least a predetermined proportion or by at least a predetermined speed difference.

Procedure according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that when testing the hydraulic function, the tested pump (1) is classified as non-functional if the maximum pressure value specified for the test cycle is not reached.

Procedure according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that, when testing the hydraulic function, the tested pump (1) is classified as non-functional if the detected flow of the gas or gas mixture over a predetermined range of the test cycle is below a predetermined minimum flow value or above a predetermined maximum flow value lies.

Process according to a combination of Claims 4 to 7 , characterized in that the electric motor (3) is operated at a higher speed when checking the electrical function of the pump (1) than when checking the hydraulic function of the pump (1).

Procedure according to Claim 8 , characterized in that the back pressure applied to the pump outlet (5) via a test cycle is controlled by means of a pressure limiting valve (11) and a pressure regulating valve (12).

Procedure according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the course of the back pressure applied to the pump outlet (5) is controlled via a test cycle by means of a proportional valve (16) or is regulated in combination with a pressure sensor (14) for detecting the back pressure at the pump outlet (5).

Procedure according to Claim 10 , characterized in that the proportional valve (16) is preceded by a continuously operating pressure increasing device (17), in particular a pressure booster.

Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that the flow of the gas or gas mixture to the pump outlet (5) is detected via a volume flow measuring device or a mass flow measuring device (23).

Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that the flow of the gas or gas mixture to the pump outlet (5) is determined via a pressure difference resulting from line resistances (24) introduced between the outlet pressure set at the proportional valve (16) and the back pressure detected at the pump outlet (5).

Procedure according to Claim 12 or 13 , characterized in that, when testing the hydraulic function, the volumetric efficiency for a specific operating point is determined on the basis of the detected flow rate of the pump to be tested (1) and compared with predetermined comparison values, the pump (1) being tested depending on the result of the comparison. is classified as functional or as non-functional.

Test rig arrangement for dry testing of the electrical and hydraulic function of rotating positive displacement pumps (1), preferably gear pumps or rotary piston pumps, with which the method according to one of the preceding claims can be carried out, comprising: - a pneumatic interface for the pneumatic connection of a pump to be tested (1), - an electrical interface for the electrical connection of the pump (1) to be tested, - a source (6) connected to the pneumatic interface for a gas or gas mixture which is under a counter pressure, with which the pump outlet (5) of a pump (1) to be tested can be acted upon is - a pressure sensor (14) for detecting the back pressure prevailing at the pump outlet (5) of a pump (1) to be tested, - a measuring device for detecting the speed of the electric motor (3) of a pump (1) to be tested, - a measuring device for Detection of the current absorbed by the electric motor (3) of a pump (1) to be tested, - a measuring device (23, 24, 25) for detecting the gas or gas mixture flowing to the pump outlet (5) of a pump (1) to be tested, - a control unit to control the test, - a memory unit for storing predetermined comparison values and / or test criteria, - an evaluation unit for comparing recorded values with stored ones Comparison values and / or test criteria, - an output unit for displaying the result of the functional test.