CH670889A5 - - Google Patents
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- CH670889A5 CH670889A5 CH2020/86A CH202086A CH670889A5 CH 670889 A5 CH670889 A5 CH 670889A5 CH 2020/86 A CH2020/86 A CH 2020/86A CH 202086 A CH202086 A CH 202086A CH 670889 A5 CH670889 A5 CH 670889A5
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Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Kalibrieren einer Vorrichtung zum Messen des Druckes von Fluiden mit einem piezoelektrischen Druckwandler zur Ermittlung der Veränderung des Druckes des Fluids, so dass die Vorrichtung sodann zur Messung des Druckes des Fluids bis zu einem gegebenen Wert verwendet werden kann. Sie betrifft insbesondere die dynamische Kalibrierung von Messkreisen, die dazu verwendet werden, dynamische Drücke genau zu ermitteln, die während einiger chemischer oder physikalischer Prozesse vorherrschen, wie beispielsweise die Drücke im Innern der Zylinder von Verbrennungskraftmaschinen. The present invention relates to a method and an arrangement for calibrating a device for measuring the pressure of fluids with a piezoelectric pressure transducer for determining the change in the pressure of the fluid so that the device then for measuring the pressure of the fluid up to a given value can be used. In particular, it relates to the dynamic calibration of measuring circuits that are used to accurately determine dynamic pressures that prevail during some chemical or physical processes, such as the pressures inside the cylinders of internal combustion engines.
Die Messkreise bestehen aus einem piezoelektrischen Quarz-Druckwandler, einem Ausgangsverstärker und einem Analog-Digital-Umsetzer zur Erzeugung von Digitalzahlwerten, die den Drucksignalen entsprechen. Diese Kreise müssen nicht nur vor der Verwendung, sondern auch von Zeit zu Zeit während ihrer Verwendung, wenn genaue Messungen erzielt werden sollen, kalibriert werden. The measuring circuits consist of a piezoelectric quartz pressure transducer, an output amplifier and an analog-digital converter for generating digital number values that correspond to the pressure signals. These circles need to be calibrated not only before use, but also from time to time during their use if accurate measurements are to be obtained.
Bisher wurden zwei verschiedene Arten von Kalibriermethoden angewendet. So far, two different types of calibration methods have been used.
Die erste Art besteht in der Durchführung einer statischen Kalibrierung des gesamten Schaltkreises. Es wird eine Schalt-gewichts-Druckwaage verwendet, und der Schalter für die Zeitkonstante des Verstärkers im Schaltkreis befindet sich in der «lang»-Stellung. Der Druck wird in der Waage mehrere Male von atmosphärischem Druck auf den höchsten Druckwert, der bei der Messung auftritt, erhöht. Der Spannungssprung am Ausgang des Verstärkers wird vermerkt und zur Kalibrierung des Schaltkreises verwendet. The first way is to perform a static calibration of the entire circuit. A switching weight pressure compensator is used and the switch for the time constant of the amplifier in the circuit is in the "long" position. The pressure in the balance is increased several times from atmospheric pressure to the highest pressure value that occurs during the measurement. The voltage jump at the output of the amplifier is noted and used to calibrate the circuit.
Eine solche statische Methode hat mehrere Nachteile. In der «lang»-Stellung des Schalters für die Zeitkonstante ist der Messkreis sehr empfindlich gegen Nullpunktdrift, verursacht durch Schmutz oder Feuchtigkeit am Eingang des Schaltkreises. Eine Beseitigung dieser Drift ist sehr schwierig, so dass eine genaue Kalibrierung unmöglich wird. Weiters ist die Reproduzierbarkeit schlecht und können die Unterschiede zwischen den Messungen bis zu 5% betragen, ein Wert, der nicht annehmbar ist, wenn genaue Messungen gefordert werden. Weiters kann der Durchschnittswert der statisch erfassten Empfindlichkeit (V/bar) 3-5% geringer sein als der Durchschnittswert der dynamischen Empfindlichkeit; dieser Unterschied ist auf elektrische Effekte zurückzuführen. Such a static method has several disadvantages. In the «long» position of the switch for the time constant, the measuring circuit is very sensitive to zero point drift, caused by dirt or moisture at the input of the circuit. Eliminating this drift is very difficult, making accurate calibration impossible. Furthermore, the reproducibility is poor and the differences between the measurements can be up to 5%, a value that is unacceptable when exact measurements are required. Furthermore, the average value of the statically recorded sensitivity (V / bar) can be 3-5% lower than the average value of the dynamic sensitivity; this difference is due to electrical effects.
Die zweite Art der Kalibrierungsmethode ist eine dynamische Methode, die jedoch auf die Kalibrierung des Verstärkers beschränkt ist. Ein Kalibrierkreis versorgt den Verstärker mit einer Rechteckwelle mit wählbarer Amplitute und akzeptabler Genauigkeit (+/-1%). Diese Methode liefert einen angenäherten Wert des dynamischen Verstärkungsfaktors lediglich des Verstärkers, sie kalibriert jedoch nicht den ganzen Messkreis. The second type of calibration method is a dynamic method, but it is limited to the calibration of the amplifier. A calibration circuit supplies the amplifier with a square wave with selectable amplitudes and acceptable accuracy (+/- 1%). This method only gives an approximate value of the dynamic gain factor of the amplifier, but does not calibrate the entire measuring circuit.
Es besteht daher ein Bedarf nach einer dynamischen Kalibrierungsmethode für den gesamten Messkreis. There is therefore a need for a dynamic calibration method for the entire measuring circuit.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens für die genaue Kalibrierung des gesamten Kreises, also des Druckwandlers, des Ausgangsverstärkers und des Digital-Umsetzers. Weiters ist ein Gegenstand der Erfindung die Schaffung einer Kalibrierungsanord2 One object of the present invention is to provide a method for the exact calibration of the entire circuit, that is to say the pressure transducer, the output amplifier and the digital converter. Another object of the invention is to provide a calibration arrangement2
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nung, welche durch eine aussergewöhnliche Reproduzierbarkeit und eine hohe Empfindlichkeit gekennzeichnet ist. which is characterized by exceptional reproducibility and high sensitivity.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist in Anspruch 1 gekennzeichnet. Die zu kalibrierende Vorrichtung ist vorzugsweise ein Druckmesskreis, umfassend den piezoelektrischen Druckwandler, einen Verstärker und einen Digital-Umsetzer. Als Flüssigkeit dient vorzugsweise Öl. The method according to the invention is characterized in claim 1. The device to be calibrated is preferably a pressure measuring circuit, comprising the piezoelectric pressure transducer, an amplifier and a digital converter. Oil is preferably used as the liquid.
Die vorliegende Erfindung schafft weiters eine Kalibrierungsanordnung. Diese ist in Anspruch 4 gekennzeichnet. Vorzugsweise ist diese weiter gekennzeichnet durch The present invention further provides a calibration arrangement. This is characterized in claim 4. This is preferably further characterized by
- eine Quelle von unter Hochdruck stehendem Inertgas, die einerseits an einen Schaltgewichts-Drucktester und andererseits an einen geschlossenen Ölbehälter angeschlossen ist, in dem ein Rohr in Öl eintaucht, wobei das Öl durch das Gas unter Druck gesetzt ist, und eine Kalibriervorrichtung, bestehend aus - A source of high pressure inert gas, which is connected on the one hand to a switching weight pressure tester and on the other hand to a closed oil container in which a tube is immersed in oil, the oil being pressurized by the gas, and a calibration device consisting of
- einem Stator, in welchem der piezoelektrische Druckwandler montiert ist und welcher zwei entgegengesetzte Löcher, eines für den Ölhochdruckeinlass und das zweite für den Atmosphärendruckeinlass, aufweist, und a stator in which the piezoelectric pressure transducer is mounted and which has two opposite holes, one for the high-pressure oil inlet and the second for the atmospheric-pressure inlet, and
- einem Rotor, in dem eine Bohrung den genannten Druckwandler abwechselnd mit dem Ölhochdruckeinlass und mit dem Atmosphärendruckeinlass verbindet und welcher durch einen Motor mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben ist, a rotor in which a bore alternately connects said pressure transducer to the high-pressure oil inlet and to the atmospheric pressure inlet and which is driven by a motor at variable speed,
wobei das Hochdrucköl zum Druckwandler durch ein Rohr geleitet ist, welches in das Öl eintaucht und mit dem Ölhochdruckeinlass des Stators in Verbindung steht. wherein the high pressure oil is passed to the pressure transducer through a tube which is immersed in the oil and communicates with the high pressure oil inlet of the stator.
Der Druck des Inertgases kann durch Ventile kontrolliert werden und wird auf einen Wert gebracht, der etwas höher ist als der Kalibrierungsdruck. Der Schaltgewichtstester kann den gewählten Druck genau messen, und es ist typisch, dass der durchschnittliche Fehler 0,1% nicht übersteigt. Es kann jeder übliche Schaltgewichtstester, der mit hoher Präzision arbeitet, zur genauen Messung des Gasdruckes verwendet werden. The pressure of the inert gas can be controlled by valves and is brought to a value that is slightly higher than the calibration pressure. The shift weight tester can accurately measure the pressure selected and it is typical that the average error does not exceed 0.1%. Any common shift weight tester that works with high precision can be used to measure gas pressure accurately.
Der Gasdruck herrscht auch im geschlossenen Ölbehälter, der mit einem Rohr oder einer Leitung vefsehen ist, das in das eintaucht und mit der Kalibriervorrichtung verbunden ist. Das Öl ist daher mit dem Gasdruck beaufschlagt, und der Ölhochdruck wird über das Rohr zur Kalibriervorrichtung geleitet, und zwar zum Hochdruckeinlass im Stator und sodann zum piezoelektrischen Druckwandler. Nunmehr kann der genaue kalibrierte Druckwandler mit dem Verstärker und dem Analog-Digital-Umsetzer dazu verwendet werden, den Kalibrierungsdruck zu ermitteln, der beispielsweise in einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine auftritt. The gas pressure also prevails in the closed oil container, which is provided with a pipe or a line which is immersed in it and connected to the calibration device. The oil is therefore pressurized with the gas pressure, and the high pressure oil is conducted via the pipe to the calibration device, to the high pressure inlet in the stator and then to the piezoelectric pressure transducer. Now the exact calibrated pressure converter with the amplifier and the analog-to-digital converter can be used to determine the calibration pressure that occurs, for example, in a cylinder of an internal combustion engine.
In der Folge wird ein Beispiel einer Ausführungsform unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen die An example of an embodiment will now be described with reference to the accompanying drawings, in which the
Fig. 1 eine allgemeine Darstellung einer dynamischen Kalibrierungsanordnung zusammen mit einem Schaltgewichtstester und einer Kalibrierungsvorrichtung gemäss vorliegender Erfindung ist und die 1 is a general illustration of a dynamic calibration arrangement together with a shift weight tester and a calibration device according to the present invention, and FIG
Fig. 2 eine vergrösserte Querschnittsdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Kalibrierungsvorrichtung darstellt. FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional illustration of the calibration device shown in FIG. 1.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die Quelle des unter Druck stehenden Inertgases eine Stickstoff-Flasche 1, die durch ein Rohr 2 mit einem Schaltgewichtstester 3 und einem kleineren, Öl enthaltenden, geschlossenen Behälter oder einer Flasche 4 verbunden ist. In the embodiment shown in FIG. 1, the source of the pressurized inert gas is a nitrogen bottle 1, which is connected by a pipe 2 to a switching weight tester 3 and a smaller, oil-containing, closed container or bottle 4.
Das Rohr 2 ist mit einem Hauptdruckregler 5, einem Druckausgleichsnadelventil 6 und einem Ventil 7 versehen. Die Flasche 4 ist mit Überdruckregelventilen 8 ausgerüstet. The tube 2 is provided with a main pressure regulator 5, a pressure compensation needle valve 6 and a valve 7. The bottle 4 is equipped with pressure control valves 8.
Ein Rohr 9 taucht in das in der Flasche 4 enthaltene Öl ein. A tube 9 is immersed in the oil contained in the bottle 4.
Das Öl wird durch den Druck des Stickstoffes unter Druck gesetzt, und der Ölhochdruck wird durch das Rohr 9 zur Kalibrierungsanordnung 10 übertragen, die nachstehend beschrieben wird. The oil is pressurized by the pressure of the nitrogen and the high pressure oil is transmitted through the pipe 9 to the calibration arrangement 10, which will be described below.
Der Schaltgewichtstester 3, der eine bekannte Vorrichtung ist, besteht aus einem Ölbehälter 11 und einer Pumpe 12. Ein Kolben 13 mit kalibrierten Gewichten 14 hat einen Hub von etwa 20 mm. Jede Kalibrierung wird durchgeführt, wenn die Gewichte schwimmen und frei schweben. The shift weight tester 3, which is a known device, consists of an oil container 11 and a pump 12. A piston 13 with calibrated weights 14 has a stroke of approximately 20 mm. Every calibration is done when the weights float and levitate.
Ein Messinstrument 15 ermöglicht es dem Benützer, den Druck im gesamten System zu kennen. A measuring instrument 15 enables the user to know the pressure in the entire system.
Die Figur 2 ist eine vergrösserte Querschnittsdarstellung der Kalibrierungsvorrichtung 10. Die Hauptteile der Kalibrierungsvorrichtung 10 sind ein Rotor 16, ein Flansch 17, ein Stator 18 und eine Wandlerhalterung 19 zum Halten eines Druckwandlers 20. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional illustration of the calibration device 10. The main parts of the calibration device 10 are a rotor 16, a flange 17, a stator 18 and a converter holder 19 for holding a pressure converter 20.
Der Rotor 16 ist drehbar in einem ringförmigen Loch im Flansch 17 montiert. Der Stator 18 ist rohrförmig und zwischen dem Flansch 17 und der Druckwandlerhalterung 19 montiert, so dass er einen Teil des Rotors 16 umgibt. Der Druckwandler 20 ist längs der Achse des Rotors 16 montiert. The rotor 16 is rotatably mounted in an annular hole in the flange 17. The stator 18 is tubular and mounted between the flange 17 and the pressure transducer bracket 19 so that it surrounds part of the rotor 16. The pressure transducer 20 is mounted along the axis of the rotor 16.
Der Stator 18 hat zwei Gewindelöcher 21 und 22, von denen eines, je nach dem Hochdruck oder Kalibrierungsdruck und das andere mit dem Atmosphärendruck verbunden ist. Diese beiden Verbindungen sind austauschbar. Die Gewinde sind NPT (National Pipe Thread), die gegen Hochdruck eine perfekte Abdichtung und Festigkeit gewährleistet. Die Wanddicke des Stators 18 muss ausreichend sein, um die Montage einer Hochdruckverbindung mit jedem der Löcher 21,22 zu ermöglichen. Das Material des Stators 18 hat selbstschmierende Eigenschaften. The stator 18 has two threaded holes 21 and 22, one of which, depending on the high pressure or calibration pressure, and the other connected to the atmospheric pressure. These two connections are interchangeable. The threads are NPT (National Pipe Thread), which guarantees perfect sealing and strength against high pressure. The wall thickness of the stator 18 must be sufficient to enable the installation of a high pressure connection with each of the holes 21, 22. The material of the stator 18 has self-lubricating properties.
Der Teil des Rotors 16, der durch den Flansch 17, den Stator 18 und die Wandlerhalterung 19 eingeschlossen ist, weist eine durchgehende Bohrung auf, welche aus einer axialen ersten Bohrung 23, die auf der axialen Endfläche des Rotors 16 gegenüber dem Druckwandler 20 ausmündet, und einer radialen zweiten Bohrung 24 besteht, die an einer axialen Stelle ausmündet, welche der axialen Position der beiden Löcher 21,22 entspricht. The part of the rotor 16 which is enclosed by the flange 17, the stator 18 and the transducer holder 19 has a through bore which consists of an axial first bore 23 which opens out on the axial end face of the rotor 16 opposite the pressure transducer 20, and there is a radial second bore 24 which opens out at an axial position which corresponds to the axial position of the two holes 21, 22.
Wenn der Rotor 16 gedreht wird, kann er als Dreiwegventil wirken, weil die Löcher 21 und 22 nacheinander über die Bohrungen 23 und 24 an den Wandler 20 angeschlossen sind. Demnach wird bei der Verwendung der Vorrichtung der Wandler 20 nacheinander an den präzise gemessenen Kalibrierungsdruck und an den Atmosphärendruck angeschlossen. Um die Anschlusszeit zwischen Kalibrierungsdruck bzw. Atmospärendruck und Wandler 20 zu verlängern, ist die Bohrung 24 radial ausgeführt, sie verläuft jedoch in einem Winkel von weniger als 180 °, um eine Kurzschlussverbindung zwischen den beiden Druckeinlässen zu vermeiden. When the rotor 16 is rotated, it can act as a three-way valve because the holes 21 and 22 are successively connected to the converter 20 via the holes 23 and 24. Accordingly, when using the device, the transducer 20 is successively connected to the precisely measured calibration pressure and to the atmospheric pressure. In order to extend the connection time between calibration pressure or atmospheric pressure and transducer 20, the bore 24 is radial, but it runs at an angle of less than 180 ° in order to avoid a short-circuit connection between the two pressure inlets.
Der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator ist so eng wie möglich, um einen Öldurchtritt und folglich eine Druckabfall zu verhindern. Das Axialspiel des Rotors ist begrenzt, um Hin- und Herbewegungen und einen Pumpeffekt des Rotors zu vermeiden. The gap between the rotor and the stator is as narrow as possible to prevent oil passage and consequently a drop in pressure. The axial play of the rotor is limited in order to avoid back and forth movements and a pump effect of the rotor.
Der Rotor wird durch einen Motor mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben (nicht dargestellt). The rotor is driven by a variable speed motor (not shown).
Der Flansch 17 schliesst die Anordnung ab und ermöglicht den Durchtritt der Rotor'achse ohne Ölaustritt. In der zylindrischen Wand des Loches im Flansch 17 ist aus diesem Grund ein Raum für zwei O-Ringe 25 vorgesehen. Die Dichtheit zwischen dem Flansch 17 und dem Stator 18 ist vorerst durch eine genaue Bearbeitung der Innenfläche des Flansches 17 und sodann durch Anordnung einer Runddichtung 26 zwischen den gegenüberliegenden Flächen des Flansches 17 und des Stators 18 gewährleistet. The flange 17 closes off the arrangement and enables the passage of the rotor axis without oil leakage. For this reason, a space for two O-rings 25 is provided in the cylindrical wall of the hole in the flange 17. The tightness between the flange 17 and the stator 18 is initially ensured by a precise machining of the inner surface of the flange 17 and then by arranging a round seal 26 between the opposite surfaces of the flange 17 and the stator 18.
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Die Wandlerhalterung 19 wirkt als Flansch am zum Flansch 17 entgegengesetzten Ende des Stators 18 sowie dazu, eine Halterung für den piezoelektrischen Druckwandler 20 zu bilden. Jede Art von Wandler wird mit einer jeweils besonderen Art von Wandlerhalterung verwendet. In der in Figur 2 gezeigten Auführungsform ist die Halterung 19 für eine AVL-Wandler Type 8 OP 500 CA (ein Produkt der AVL-Austria) ausgelegt. Der Wandler ist zwischen einem Einsatz 27 und einer Dichtung 28 in der Halterung 19 montiert und wird mittels einer Schraube 29 in seiner Lage gehalten. Die feste Abdichtung zwischen der Wandlerhalterung 19 und dem Stator 18 und die Zentrierung zwischen den Komponenten werden in derselben Weise gewährleistet wie im Falle des Flansches 17. The transducer holder 19 acts as a flange at the end of the stator 18 opposite the flange 17 and to form a holder for the piezoelectric pressure transducer 20. Each type of transducer is used with a particular type of transducer bracket. In the embodiment shown in FIG. 2, the holder 19 is designed for an Type 8 OP 500 CA AVL converter (a product of AVL Austria). The transducer is mounted between an insert 27 and a seal 28 in the holder 19 and is held in position by means of a screw 29. The tight seal between the transducer holder 19 and the stator 18 and the centering between the components are ensured in the same way as in the case of the flange 17th
Eine Ablass-Schraube 30 (siehe Fig. 1) ist in der Kalibrierungsvorrichtung 10 vorgesehen, um die ganze Vorrichtung reinigen zu können. Das bei der Reinigung erhaltene Öl und das Öl aus geringen Durchsickerverlusten in der Kalibrierungsvorrichtung werden in einer Kanne 31 aufgefangen. A drain screw 30 (see FIG. 1) is provided in the calibration device 10 in order to be able to clean the entire device. The oil obtained during cleaning and the oil from low leakage losses in the calibration device are collected in a can 31.
Der piezoelektrische Quarz-Wandler 20 kann dazu verwendet werden, um mit grosser Genauigkeit den Druck zu ermitteln, der beispielsweise in den Zylindern einer Verbrennungskraftmaschine herrscht. Der Wandler mit dem Verstärker und dem Analog-Digital-Umsetzer zur Wiedergabe der diesem Druckwert entsprechenden Digitalzahlen muss mit hoher Präzision kalibriert werden. The piezoelectric quartz converter 20 can be used to determine with great accuracy the pressure that prevails, for example, in the cylinders of an internal combustion engine. The converter with the amplifier and the analog-digital converter for reproducing the digital numbers corresponding to this pressure value must be calibrated with high precision.
Zu diesem Zweck wird der Druckwandler 20 in die Wandlerhalterung 19 der Kalibrierungsvorrichtung 10 eingeschraubt. For this purpose, the pressure transducer 20 is screwed into the transducer holder 19 of the calibration device 10.
Die Stickstoff-Flasche 1 wird geöffnet und mit Hilfe des Reglers 5 wird der Stickstoffdruck auf einen Wert gebracht, der etwas höher ist als der Kalibrierungsdruck. Die Ventile 6 und 7 zwischen der Flasche 1 und der Flasche 4 werden geöffnet, um den Stickstoff druck im ganzen System zu erhöhen. Ein Benützer kann diesen Druck annähernd am Messinstrument 15 ablesen. Die Ventile werden sodann geschlossen, wenn die Testgewichte 14 im Schaltgewichtstester nach oben gehen. Der Motor zum Antrieb des Rotors 16 wird in Tätigkeit gesetzt und die Geschwindigkeit des Rotors auf den gewünschten Wert gebracht. Die Gewichte 14 werden durch manuelle Steuerung im Schwebezustand gehalten. Der korrekte Druck wird im ganzen System so lange aufrecht erhalten, so lange der Kolben 13 frei schwimmt und die Gewichte schweben. Im Falle einer unkorrekten Kalibrierung befindet sich die Kolbenplatte so weit unten, dass sie auf der Lagerbuchse aufsitzt, oder sie befindet sich so weit oben, dass der Innenanschlag des Kolbens die Unterseite der Lagerbuchse berührt. Eine weitere Druckfeinregelung kann mittels der Pumpe 12 oder durch Abblasen des Überdruckes mittels des Ventils 8 durchgeführt werden. Jedweder Druckverlust während der Kalibrierung kann durch Einregelung des Nadelventils 6 kompensiert werden. The nitrogen bottle 1 is opened and the regulator 5 is used to bring the nitrogen pressure to a value which is somewhat higher than the calibration pressure. The valves 6 and 7 between the bottle 1 and the bottle 4 are opened to increase the nitrogen pressure in the entire system. A user can read this pressure approximately from the measuring instrument 15. The valves are then closed when the test weights 14 in the switching weight tester go up. The motor for driving the rotor 16 is activated and the speed of the rotor is brought to the desired value. The weights 14 are kept in suspension by manual control. The correct pressure is maintained throughout the system as long as the piston 13 floats freely and the weights float. In the event of an incorrect calibration, the piston plate is so far down that it is seated on the bearing bush, or it is so high that the internal stop of the piston touches the underside of the bearing bush. A further fine pressure control can be carried out by means of the pump 12 or by blowing off the excess pressure by means of the valve 8. Any loss of pressure during calibration can be compensated for by regulating the needle valve 6.
Der Schaltgewichtstester 3 misst den Druck mit hoher The shift weight tester 3 measures the pressure with high
Genauigkeit ; der durchschnittliche Fehler liegt bei etwa 0,1% oder weniger. Accuracy; the average error is about 0.1% or less.
Derselbe Stickstoffdruck ist auch in der das Öl enthaltenden Flasche 4 vorhanden. Die Volumenkapazität der Flasche und die Ölmenge sind nicht kritisch. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn man eine 10-1-Flasche, enthaltend etwa 31 Öl, verwendet. Das Öl wird durch den Stickstoff unter Druck gesetzt, und der Ölhochdruck wird über das Rohr zum Loch 21 des Stators 18 übertragen (das Loch 22 ist in diesem Falle an Atmosphärendruck angeschlossen). Der Rotor 16 verbindet den Druckwandler 20 über die Bohrungen 23 und 24 abwechselnd mit dem Ölhochdruck bzw. mit dem Atmosphärendruck. The same nitrogen pressure is also present in the bottle 4 containing the oil. The volume capacity of the bottle and the amount of oil are not critical. Good results are obtained when using a 10-1 bottle containing approximately 31 oils. The oil is pressurized by the nitrogen and the high pressure oil is transferred via the pipe to the hole 21 of the stator 18 (the hole 22 is in this case connected to atmospheric pressure). The rotor 16 connects the pressure transducer 20 through the bores 23 and 24 alternately with the high oil pressure or with the atmospheric pressure.
Auf Grund der schlechten Kompressibilität des Öls und des geringen Ölvolumens im Rotor geht nach einem Druckzyklus eine gewisse Ölmenge verloren, wenn der Atmosphärendruckeinlass 22 des Stators verlassen wird. Dieser geringe Sickerfluss verhindert die direkte Verbindung des Schaltge-wichtstesters 3 mit der Kalibrierungsanordnung 10. Es würde tatsächlich durch diesen Sickerfluss der die Kalibrierungsgewichte 14 tragende Kolben 13 auf die Lagerbuchse fallen und von diesem Moment an der Öldruck nicht mehr länger korrekt sein. Beim erfindungsgemässen System wird dieser Nachteil verhindert, da der obere Teil der Flasche 4 Stickstoff enthält, der eine wesentlich bessere Kompressibilität besitzt als Öl und daher als Puffer fungiert. Nach der Drehung des Rotors expandiert der Stickstoff und sein Druck nimmt ab, jedoch um einen Anteil, der 0,1% nicht überschreitet, in anderen Worten, um einen Prozentanteil, welcher der Genauigkeit des Schaltgewichtstesters entspricht. Due to the poor compressibility of the oil and the low oil volume in the rotor, a certain amount of oil is lost after a pressure cycle when the atmospheric pressure inlet 22 of the stator is left. This low seepage flow prevents the switching weight tester 3 from being directly connected to the calibration arrangement 10. Because of this seepage flow, the piston 13 carrying the calibration weights 14 would actually fall onto the bearing bush and from this moment the oil pressure would no longer be correct. This disadvantage is prevented in the system according to the invention, since the upper part of the bottle 4 contains nitrogen, which has a significantly better compressibility than oil and therefore acts as a buffer. After the rotor rotates, the nitrogen expands and its pressure decreases, but by a percentage that does not exceed 0.1%, in other words by a percentage that corresponds to the accuracy of the shift weight tester.
Durch den Stickstoffpuffer wird noch ein zweiter Vorteil erzielt; er dämpft die im Öl durch den diskontinuierlichen Fluss durch die Kalibrierungsvorrichtung verursachten Wellen. Ohne die Gegenwart von Stickstoff als Puffer würden diese Wellen in diskontinuierlicher Weise an den Schaltgewichtstester übertragen werden und die Kalibrierungsgewichte 14 würden sich mit Beschleunigungen und Verzögerungen bewegen. In diesem Falle wären der Öldruck nicht mehr konstant, sondern würde auf Grund der Trägheit der Gewichte eine Komponente enthalten. A second advantage is achieved with the nitrogen buffer; it dampens the waves in the oil caused by the discontinuous flow through the calibration device. Without the presence of nitrogen as a buffer, these waves would be transmitted to the shift weight tester discontinuously and the calibration weights 14 would move with accelerations and decelerations. In this case the oil pressure would no longer be constant, but would contain a component due to the inertia of the weights.
Nach der Kalibrierung wird der Druckwandler 20 von der Wandlerhalterung 19 für die weitere Verwendung abgeschraubt. After calibration, the pressure transducer 20 is unscrewed from the transducer holder 19 for further use.
Das erfindungsgemässe hydraulisch-pneumatische System versorgt den piezoelektrischen Druckwandler mit einer Rechteck-Druckwelle von kontrollierbarer Frequenz, die zwischen dem hohen Kalibrierungsdruck - mit einer Genauigkeit von 0,1% - und Atmosphärendruck schwankt. Dieses System ermöglicht es dem Benützer, den ganzen Messkreis, einschliesslich Wandler, Verstärker und Analog-Digital-Umsetzer zu kalibrieren, d. h. unter realen Arbeitsbedingungen den Wert der Digitalzahl entsprechend jedem dynamischen Druckwechsel in dem zu messenden System zu bestimmen. The hydraulic-pneumatic system according to the invention supplies the piezoelectric pressure transducer with a rectangular pressure wave of controllable frequency, which fluctuates between the high calibration pressure - with an accuracy of 0.1% - and atmospheric pressure. This system enables the user to calibrate the entire measuring circuit, including transducers, amplifiers and analog-digital converters. H. to determine the value of the digital number according to each dynamic pressure change in the system to be measured under real working conditions.
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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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