RU2681556C2 - Hydraulic cylinder with measuring system for determining piston position and method for detecting leak through seal in hydraulic cylinder - Google Patents
Hydraulic cylinder with measuring system for determining piston position and method for detecting leak through seal in hydraulic cylinder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681556C2 RU2681556C2 RU2014148712A RU2014148712A RU2681556C2 RU 2681556 C2 RU2681556 C2 RU 2681556C2 RU 2014148712 A RU2014148712 A RU 2014148712A RU 2014148712 A RU2014148712 A RU 2014148712A RU 2681556 C2 RU2681556 C2 RU 2681556C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- hydraulic cylinder
- cavity
- seal
- ultrasonic waves
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 3
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
- F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
- F15B15/2884—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using sound, e.g. ultrasound
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
- F15B19/005—Fault detection or monitoring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
- F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
- F15B15/1423—Component parts; Constructional details
- F15B15/1447—Pistons; Piston to piston rod assemblies
- F15B15/1452—Piston sealings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/60—Circuit components or control therefor
- F15B2211/63—Electronic controllers
- F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
- F15B2211/6343—Electronic controllers using input signals representing a temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидроцилиндру с измерительной системой для определения положения подвижно установленного в нем поршня согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.The invention relates to a hydraulic cylinder with a measuring system for determining the position of a piston movably mounted in it according to the preamble of
Изобретение относится далее к способу выявления утечки через уплотнение гидроцилиндра согласно ограничительной части п. 11 формулы изобретения.The invention further relates to a method for detecting leaks through a hydraulic cylinder seal according to the preamble of claim 11.
В ЕР 1079118 А2 описана измерительная система для определения положения поршня в гидроцилиндре. В такой системе положение поршня в гидроцилиндре определяется с помощью ультразвукового датчика несмотря на происходящие в гидроцилиндре изменения преобладающих в нем давления и температуры рабочей среды, что, как известно, влияет на скорость распространения в ней ультразвуковых волн.EP 1079118 A2 describes a measuring system for determining the position of a piston in a hydraulic cylinder. In such a system, the position of the piston in the hydraulic cylinder is determined using an ultrasonic sensor despite changes in the pressure and temperature of the working medium prevailing in the hydraulic cylinder, which, as you know, affects the speed of propagation of ultrasonic waves in it.
Возможность такого определения положения поршня обеспечивается благодаря применению датчика давления и датчика температуры, которыми измеряются давление и температура в полости, в которую подводится рабочая среда и в которой расположен также ультразвуковой датчик. На основании измеренных давления и температуры затем определяют скорость, с которой в этих условиях происходит распространение ультразвуковых волн в рабочей среде. Совместно с измерением времени, которое проходит с момента излучения ультразвуковых волн ультразвуковым датчиком до момента приема им отраженных от днища поршня ультразвуковых волн, можно определить положение поршня в гидроцилиндре.The possibility of such a determination of the position of the piston is provided through the use of a pressure sensor and a temperature sensor, which measure the pressure and temperature in the cavity into which the working medium is supplied and in which the ultrasonic sensor is also located. Based on the measured pressure and temperature, the speed with which the propagation of ultrasonic waves in the working medium under these conditions is then determined. Together with the measurement of the time that elapses from the moment of ultrasonic wave emission by an ultrasonic sensor until it receives ultrasonic waves reflected from the piston bottom, the position of the piston in the hydraulic cylinder can be determined.
Предложенное в вышеуказанной публикации решение касательно измерительной системы для определения положения поршня требует дополнительно к ультразвуковому датчику наличия других компонентов, таких, например, как датчик давления. Помимо этого такое решение требует высоких затрат на проведение вычислений и измерений для возможности получения точного результата по определению положения поршня несмотря на меняющиеся в гидроцилиндре давление и температуру. Способ выявления утечки через уплотнительный элемент гидроцилиндра из данной публикации неизвестен.The solution proposed in the above publication regarding the measuring system for determining the position of the piston requires additional components, such as a pressure sensor, in addition to the ultrasonic sensor. In addition, this solution requires high costs for calculations and measurements in order to obtain an accurate result on determining the position of the piston despite the pressure and temperature changing in the hydraulic cylinder. The method for detecting leaks through the sealing element of the hydraulic cylinder is not known from this publication.
Исходя из рассмотренного выше уровня техники, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать гидроцилиндр с измерительной системой для определения положения подвижно установленного в нем поршня, которая позволяла бы с высокой точностью определять положение поршня несмотря на преобладающие в гидроцилиндре различные давления и температуры и которая помимо этого была бы недорогой в реализации и оптимизированной по занимаемому монтажному пространству.Based on the aforementioned prior art, the present invention was based on the task of developing a hydraulic cylinder with a measuring system for determining the position of a piston that is movably mounted in it, which would make it possible to accurately determine the position of the piston despite the various pressures and temperatures prevailing in the hydraulic cylinder, and which in addition It would be inexpensive to implement and optimized for the occupied installation space.
Указанная задача решается с помощью отличительных признаков, представленных в п. 1 формулы изобретения.This problem is solved using the distinguishing features presented in
Еще одна задача настоящего изобретения состояла далее в том, чтобы предложить способ выявления утечки через уплотнительный элемент гидроцилиндра, каковой способ позволял бы простым путем и с высокой точностью выявлять подобную утечку через уплотнительный элемент гидроцилиндра.Another objective of the present invention was further to provide a method for detecting leaks through the sealing element of the hydraulic cylinder, which method would allow a simple way and with high accuracy to detect such a leak through the sealing element of the hydraulic cylinder.
Указанная задача решается с помощью отличительных признаков, представленных в п. 11 формулы изобретения.This problem is solved using the distinctive features presented in paragraph 11 of the claims.
Предлагаемый в изобретении гидроцилиндр с измерительной системой для определения положения подвижно установленного в нем поршня имеет первую полость, которая прежде всего сообщается через отверстие с атмосферой, соответственно заполнена воздухом, и отделенную от нее поршнем вторую полость. Такой гидроцилиндр имеет далее ультразвуковой датчик для излучения и приема ультразвуковых волн, при этом определение положения поршня с помощью ультразвукового датчика возможно через первую полость гидроцилиндра, в которой преобладает в основном постоянное давление.The inventive hydraulic cylinder with a measuring system for determining the position of a piston movably mounted in it has a first cavity, which is primarily communicated through an opening with the atmosphere, is respectively filled with air, and a second cavity separated from it by a piston. Such a hydraulic cylinder further has an ultrasonic sensor for emitting and receiving ultrasonic waves, while determining the position of the piston using an ultrasonic sensor is possible through the first cavity of the hydraulic cylinder, in which constant pressure predominates.
Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что на распространение ультразвуковых волн для определения положения поршня не оказывает отрицательное влияние давление рабочей среды, такой, например, как рабочая жидкость на масляной основе или сжатый воздух, поскольку согласно изобретению положение поршня определяется через первую полость гидроцилиндра, которая сообщается через отверстие с атмосферой и в которой поэтому преобладает в основном постоянное давление.An advantage of the present invention is that the propagation of ultrasonic waves to determine the position of the piston is not adversely affected by the pressure of the working medium, such as, for example, oil-based working fluid or compressed air, since according to the invention the position of the piston is determined through the first cavity of the hydraulic cylinder, which communicates through a hole with the atmosphere and in which therefore mainly constant pressure prevails.
Согласно настоящему изобретению излучение ультразвуковых волн возможно таким образом, что они распространяются в первой полости гидроцилиндра в направлении поршня.According to the present invention, the emission of ultrasonic waves is possible in such a way that they propagate in the first cavity of the hydraulic cylinder in the direction of the piston.
Связанное с этим преимущество состоит в том, что вследствие трубчатой геометрии гидроцилиндра, соответственно первой полости ультразвуковые волны фокусируются, благодаря чему несмотря на использование сравнительно маломощного ультразвукового датчика возможно высокоточное измерение даже больших расстояний.A related advantage is that due to the tubular geometry of the hydraulic cylinder, respectively, of the first cavity, the ultrasonic waves are focused, due to which, despite the use of a relatively low-power ultrasonic sensor, high-precision measurement of even large distances is possible.
Согласно изобретению ультразвуковой датчик может быть расположен в днище первой полости. В этом отношении ультразвуковой датчик прежде всего может быть расположен таким образом, что он своей продольной осью по меньшей мере приблизительно расположен на оси симметрии поршня. В еще одном предпочтительном варианте ультразвуковой датчик может быть ориентирован своей излучающей поверхностью приблизительно перпендикулярно оси симметрии поршня с целью минимизировать нежелательные отражения от внутренних стенок гидроцилиндра.According to the invention, the ultrasonic sensor may be located in the bottom of the first cavity. In this regard, the ultrasonic sensor can be primarily arranged in such a way that, with its longitudinal axis, it is at least approximately located on the axis of symmetry of the piston. In another preferred embodiment, the ultrasonic sensor can be oriented with its radiating surface approximately perpendicular to the axis of symmetry of the piston in order to minimize unwanted reflections from the inner walls of the hydraulic cylinder.
В зависимости от конструкции гидроцилиндра и/или от других требований продольная ось ультразвукового датчика может также скрещиваться с осью симметрии поршня, располагаться под углом к ней или располагаться с параллельным смещением относительно нее. Ультразвуковой датчик может быть также расположен в стенке гидроцилиндра.Depending on the design of the hydraulic cylinder and / or other requirements, the longitudinal axis of the ultrasonic sensor can also be crossed with the axis of symmetry of the piston, positioned at an angle to it, or arranged with a parallel displacement relative to it. An ultrasonic sensor may also be located in the wall of the hydraulic cylinder.
Преимущество, связанное с размещением ультразвукового датчика в первой полости, состоит в его защите от влияния внешних факторов, например от воздействия атмосферных факторов, а также от загрязнения.The advantage associated with the placement of the ultrasonic sensor in the first cavity is its protection from the influence of external factors, for example, from atmospheric factors, as well as from pollution.
Преимущество предлагаемой в изобретении измерительной системы для определения положения поршня состоит в возможности простым путем эффективно выявлять с ее помощью утечку через уплотнение поршня и/или уплотнение его штока.An advantage of the measuring system according to the invention for determining the position of the piston is that it is possible in a simple way to efficiently detect a leak through the piston seal and / or its stem seal.
Для дальнейшего повышения точности измерения у предлагаемого в изобретении гидроцилиндра может быть предусмотрен датчик температуры для измерения температуры воздуха в первой полости. Наличие такого датчика температуры позволяет учитывать также обусловленные изменениями температуры в первой полости изменения или различия в скорости распространения ультразвуковых волн. Подобный датчик температуры может быть расположен в днище первой полости или в стенке гидроцилиндра.To further improve the measurement accuracy, a temperature sensor according to the invention can be provided with a temperature sensor for measuring air temperature in the first cavity. The presence of such a temperature sensor makes it possible to take into account changes or differences in the speed of propagation of ultrasonic waves caused by changes in temperature in the first cavity. Such a temperature sensor may be located in the bottom of the first cavity or in the wall of the hydraulic cylinder.
Для уменьшения размера измерительной системы датчик температуры в предпочтительном варианте может быть интегрирован в ультразвуковой датчик.To reduce the size of the measuring system, a temperature sensor may preferably be integrated into the ultrasonic sensor.
Согласно изобретению может быть предусмотрено вычислительное устройство, которое на основании промежутка времени, проходящего от момента излучения ультразвуковых волн до момента приема отраженных от поршня ультразвуковых волн, вычисляет положение поршня.According to the invention, a computing device can be provided which calculates the position of the piston based on the time period elapsed from the moment of emission of ultrasonic waves to the moment of receiving ultrasonic waves reflected from the piston.
Согласно настоящему изобретению гидроцилиндр может представлять собой дифференциальный цилиндр, у которого шток его поршня проходит через вторую полость, при этом такой гидроцилиндр гидравлически нагружен преимущественно только со стороны штока поршня.According to the present invention, the hydraulic cylinder may be a differential cylinder, in which the piston rod passes through the second cavity, and such a hydraulic cylinder is mainly hydraulically loaded only from the piston rod side.
Согласно изобретению для перемещения подвесных грузов гидроцилиндр может быть ориентирован в основном вертикально. При этом шток поршня в предпочтительном варианте может быть ориентирован примерно в направлении действия силы тяжести с целью прежде всего минимизировать, соответственно исключить одностороннюю нагрузку на внутренние стенки цилиндра со стороны поршня, а тем самым и на уплотнение поршня, на его шток и на уплотнение этого штока.According to the invention, for moving suspended loads, the hydraulic cylinder can be oriented substantially vertically. In this case, the piston rod in the preferred embodiment can be oriented approximately in the direction of gravity in order to first of all minimize, respectively eliminate the one-sided load on the inner cylinder walls from the piston side, and thereby on the piston seal, its piston rod and this rod seal .
При осуществлении предлагаемого в изобретении способа выявления прежде всего обусловленной повреждением и/или износом утечки через по меньшей мере один уплотнительный элемент гидроцилиндра выполняют следующие стадии.In the implementation of the proposed invention, a method for detecting primarily due to damage and / or wear of a leak through at least one sealing element of the hydraulic cylinder, the following stages are performed.
Поршень перемещают в механически ограниченное конечное положение, в котором объем первой полости максимален. Такое механически ограниченное конечное положение служит в качестве всегда одного и того же контрольного положения поршня в гидроцилиндре и поэтому может также служить для проверки правильности работы ультразвукового датчика, если наличие утечки однозначно исключено.The piston is moved to a mechanically limited end position in which the volume of the first cavity is maximum. Such a mechanically limited end position always serves as the same control position of the piston in the hydraulic cylinder and therefore can also serve to verify the correct operation of the ultrasonic sensor if a leak is clearly excluded.
Затем определяют положение поршня, прежде всего с помощью предлагаемого в изобретении вычислительного устройства.Then determine the position of the piston, primarily with the help proposed in the invention of the computing device.
После этого фактически определенное положение поршня сравнивают с его исходным положением. Это исходное положение поршня в предпочтительном варианте определяют при гарантированно исправной работе уплотнения поршня и уплотнения его штока, при этом ранее подтверждалось, что гидроцилиндр и в остальном соответствовал всем предъявляемым к нему требованиям касательно его герметичности.After that, the actually determined position of the piston is compared with its initial position. This initial position of the piston in the preferred embodiment is determined with guaranteed correct operation of the piston seal and the seal of its rod, while previously it was confirmed that the hydraulic cylinder and the rest met all the requirements for it regarding its tightness.
Дополнительно к этому или же по выбору вместо этого затем вторую полость заполняют рабочей средой, прежде всего через ведущий в эту вторую полость соединительный элемент для присоединения гидролинии, перекрывают вторую полость, прежде всего подсоединенную к ней гидролинию, например с помощью седельного клапана, и определяют положение поршня на протяжении заданного промежутка времени.In addition to this, or alternatively, instead, then the second cavity is filled with a working medium, first of all, through the connecting element for connecting the hydraulic line leading to this second cavity, the second cavity is closed, first of all, the hydraulic line connected to it, for example, using a seat valve, and the position is determined piston for a given period of time.
В том случае, если согласно настоящему изобретению при сравнении фактически определенного положения поршня с его исходно определенным положением выявляют несоответствие между этими положениями, на основании этого можно сделать вывод о наличии утечки через уплотнение поршня. Поскольку при негерметичности уплотнения поршня рабочая среда, например рабочая жидкость на масляной основе (прежде всего гидравлическое масло или неочищенное масло), прежде всего при ориентированном примерно в направлении действия силы тяжести штоке поршня находится на его обращенной к первой полости стороне, такая просочившаяся через уплотнение рабочая жидкость изменяет, соответственно искажает результат измерения. В подобном случае излучаемые ультразвуковые волны будут отражаться уже от граничной поверхности скопившейся на поршне рабочей среды, а не только и не столько от поршня, т.е. поршень будет казаться расположенным ближе к днищу гидроцилиндра, соответственно гидроцилиндр будет казаться короче.In the case where, according to the present invention, when comparing the actually determined position of the piston with its initially determined position, a mismatch between these positions is revealed, based on this, it can be concluded that there is a leak through the piston seal. Since when the piston seal is leaking, the working medium, for example, oil-based working fluid (primarily hydraulic oil or unrefined oil), primarily with the piston rod oriented approximately in the direction of gravity, is on its side facing the first cavity, such a working fluid leaked through the seal fluid changes, respectively, distorts the measurement result. In this case, the emitted ultrasonic waves will be reflected already from the boundary surface of the working medium accumulated on the piston, and not only and not so much from the piston, i.e. the piston will appear to be closer to the bottom of the hydraulic cylinder; accordingly, the hydraulic cylinder will appear shorter.
В предпочтительном варианте можно путем прикрепления груза, например буровых штанг, к штоку поршня гидроцилиндра создавать во второй полости повышенное давление. Благодаря этому при проверке уплотнения поршня и/или уплотнения его штока можно за короткое время выявлять даже малейшие утечки.In a preferred embodiment, by attaching a load, such as drill rods, to the piston rod of the hydraulic cylinder to create increased pressure in the second cavity. Due to this, even the smallest leaks can be detected in a short time when checking the piston seal and / or its stem seal.
Согласно изобретению наличие утечки через уплотнение поршня и/или уплотнение его штока можно констатировать в том случае, если положение поршня изменяется на протяжении заданного промежутка времени.According to the invention, the presence of a leak through the piston seal and / or its stem seal can be detected if the position of the piston changes over a predetermined period of time.
В предпочтительном варианте способ выявления утечки можно осуществлять через равные интервалы времени, что в этом случае позволяет также определять величину утечки во времени.In a preferred embodiment, the method for detecting leaks can be carried out at regular intervals, which in this case also allows you to determine the magnitude of the leak in time.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемый к описанию единственный чертеж, на котором схематично в разрезе показан предлагаемый в изобретении гидроцилиндр.The invention is described in more detail below by the example of one of its preferred embodiments with reference to the only drawing attached to the description, which schematically shows in section a hydraulic cylinder according to the invention.
На прилагаемом к описанию чертеже в разрезе показан предлагаемый в изобретении гидроцилиндр 1, пригодный для использования в качестве привода нефтепромыслового насоса.The accompanying description of the drawing in section shows the proposed in the invention of the
В гидроцилиндре 1 подвижно установлен его поршень 2, который разделяет внутреннее пространство гидроцилиндра 1 на первую полость 10 и вторую полость 12. Первая полость 10 представляет собой полость, которая через отверстие 6 сообщается с атмосферой, в связи с чем в этой первой полости 1 не может создаваться ни повышенное, ни пониженное давление и поэтому в ней всегда преобладает окружающее давление. Отверстие 6 в данном варианте расположено на боковой стенке гидроцилиндра 1 вблизи его днища 8, однако могло бы также располагаться, например, в днище 8.In the
Первая полость 10 гидроцилиндра 1 с торцевой стороны ограничена его днищем 8, на котором предусмотрен ультразвуковой датчик для излучения и приема ультразвуковых волн 24, 26. Как показано на чертеже, ультразвуковые волны 24 излучаются таким образом, что они распространяются в первой полости 10 гидроцилиндра 1 в направлении его поршня 2. В данном варианте ультразвуковой датчик 4 имеет цилиндрическую форму и расположен в днище 8 первой полости 10, а именно таким образом, что ультразвуковой датчик 4 своей осью симметрии расположен на оси 28 симметрии поршня 2, а своей излучающей поверхностью ориентирован параллельно поршню 2 с целью минимизировать нежелательные отражения от внутренних стенок гидроцилиндра 1. При использовании же ультразвукового датчика 4, который не имеет оси симметрии, такой ультразвуковой датчик 4 предпочтительно ориентировать его продольной осью, которая в предпочтительном варианте проходит через центр его излучающей поверхности, по оси 28 симметрии поршня 2.The
У гидроцилиндра 1, который в данном варианте выполнен в виде дифференциального цилиндра, шток 18 его поршня 2 проходит от него через вторую полость 12, при этом поршень 2 гидроцилиндра 1 гидравлически нагружен рабочей средой только со стороны своего штока 18, т.е. во второй полости 12. В зависимости от условий применения, соответственно от назначения возможно также использование синхронного цилиндра (цилиндра двустороннего действия с двухсторонним штоком), у которого в этом случае из-за наличия второго штока, проходящего и через первую полость 10, потребовалось бы, как очевидно, согласование места размещения ультразвукового датчика 4. В этом случае рабочей средой также гидравлически нагружалась бы только вторая полость 12. Таким образом, в зависимости от конструкции гидроцилиндра 1 и других требований может быть также предусмотрено смещение обеих осей симметрии друг относительно друга. Ультразвуковой датчик 4 может быть также расположен в стенке гидроцилиндра 1.The
У предлагаемого в изобретении гидроцилиндра 1 для подвода рабочей среды во вторую полость 12 и отвода из нее рабочей среды предусмотрен соединительный элемент 20 для присоединения соответствующей гидролинии 22. В качестве рабочей среды используется, например, рабочая жидкость на масляной основе (масло), прежде всего гидравлическое масло (гидравлическая жидкость) и неочищенное масло. Для перемещения подвесных грузов гидроцилиндр 1 ориентирован в основном вертикально, при этом шток 18 его поршня в предпочтительном варианте ориентирован примерно в направлении действия силы тяжести с целью прежде всего минимизировать, соответственно исключить одностороннюю нагрузку на внутренние стенки цилиндра со стороны поршня 2, а тем самым и на уплотнение 14 поршня, на его шток 18 и на уплотнение 16 этого штока.The
Для измерения температуры воздуха в первой полости 10 может быть предусмотрен не показанный на чертеже датчик температуры. Он служит для дальнейшего повышения точности измерения, поскольку наличие такого датчика позволяет учитывать также обусловленные изменениями температуры в первой полости 10 изменения или различия в скорости распространения ультразвуковых волн 24, 26. Для упрощения измерительной системы датчик температуры может быть интегрирован в ультразвуковой датчик 4.To measure the air temperature in the
У предлагаемого в изобретении гидроцилиндра 1 предусмотрено далее не показанное на чертеже вычислительное устройство для вычисления положения поршня 2 на основании промежутка времени, проходящего от момента излучения ультразвуковых волн 24 до момента приема отраженных от поршня 2 ультразвуковых волн 26. Такое вычислительное устройство может являться частью измерительной системы и тем самым может быть постоянно соединено прежде всего с ультразвуковым датчиком 4 и/или с датчиком температуры или в первую очередь ввиду нехватки места может быть предусмотрено внешне в виде отдельного блока, который в этом случае выполнен соединяемым по мере необходимости прежде всего с ультразвуковым датчиком 4 и/или с датчиком температуры.The
У предлагаемого в изобретении гидроцилиндра 1 прежде всего благодаря его показанной на чертеже конструкции можно с помощью измерительной системы для определения положения поршня 2 выявлять утечку через уплотнение 14 этого поршня и/или через уплотнение 16 его штока.In the inventive
Для выявления утечки через тот или иной уплотнительный элемент гидроцилиндра 1 согласно изобретению выполняются следующие стадии.To detect leaks through one or another sealing element of the
Сначала поршень 2 перемещают в механически ограниченное конечное положение, в котором объем первой полости 10 максимален. Такое механически ограниченное конечное положение служит в качестве неизменного контрольного положения поршня 2 в гидроцилиндре 1, а в предпочтительном варианте служит также для проверки правильности работы ультразвукового датчика 4, если наличие утечки однозначно исключено, поскольку положение поршня, определенное в этом конечном положении, должно быть всегда одним и тем же.First, the piston 2 is moved to a mechanically limited end position in which the volume of the
Затем определяют (фактическое) положение поршня, предпочтительно с помощью предусмотренного согласно изобретению вычислительного устройства. Для повышения точности при таком определении положения поршня могут учитываться измеренные датчиком температуры значения.The (actual) position of the piston is then determined, preferably with the aid of a computing device according to the invention. To increase accuracy, the values measured by the temperature sensor can be taken into account when determining the position of the piston.
Дополнительно к указанным стадиям затем фактически определенное положение поршня сравнивают с его исходным положением.In addition to the indicated steps, the virtually determined position of the piston is then compared with its initial position.
Эти стадии предназначены прежде всего для выявления утечки через уплотнение 14 поршня.These stages are primarily intended to detect leaks through the
При наличии утечки через уплотнение 14 поршня рабочая среда, например рабочая жидкость на масляной основе, прежде всего гидравлическое масло или неочищенное масло, будет скапливаться на поршне 2. Поскольку в этом случае излучаемые ультразвуковые волны 24 будут сначала достигать этой рабочей среды и отражаться от ее граничного слоя, а не только и не столько от поршня 2, эта просочившаяся рабочая жидкость изменит результат измерения, т.е. поршень 2 будет казаться расположенным ближе к днищу гидроцилиндра, соответственно гидроцилиндр будет казаться короче.If there is a leak through the
Дополнительно к вышеуказанным стадиям или по выбору вместо них затем выполняются указанные ниже стадии для выявления утечки через уплотнение 14 поршня и/или через уплотнение 16 его штока.In addition to the above steps, or optionally, instead of them, the following steps are then performed to detect leakage through the
Вторую полость 12 через ведущий в нее соединительный элемент 20 для присоединения гидролинии 22 заполняют рабочей средой, перекрывают подсоединенную ко второй полости 12 гидролинию 22 и на протяжении заданного промежутка времени определяют положение поршня.The
В том случае, если согласно настоящему изобретению при сравнении фактически определенного положения поршня с его исходным положением будет выявлено несоответствие между этими положениями, на основании этого можно констатировать наличие утечки через уплотнение поршня.In the case where, according to the present invention, when comparing the actually determined position of the piston with its initial position, a mismatch between these positions is detected, on the basis of this, it is possible to detect the presence of a leak through the piston seal.
В предпочтительном варианте можно путем прикрепления груза к штоку 18 поршня гидроцилиндра 1 повысить давление во второй полости 12. Благодаря этому при проверке уплотнения 14 поршня и/или уплотнения 18 его штока можно за короткое время выявлять даже малейшие утечки.In the preferred embodiment, by attaching the load to the
Согласно изобретению наличие утечки через уплотнение поршня и/или уплотнение 16 его штока можно констатировать, если положение поршня изменяется на протяжении заданного промежутка времени, т.е. смещается в направлении второй полости 12.According to the invention, leakage through the piston seal and / or its
В предпочтительном варианте описанный выше способ выявления утечки можно осуществлять через равные интервалы времени, что в этом случае позволяет также определять величину утечки во времени.In a preferred embodiment, the above-described method for detecting leaks can be carried out at regular intervals, which in this case also allows you to determine the amount of leakage in time.
В изобретении, таким образом, предлагается гидроцилиндр, оснащенный измерительной системой для определения положения подвижно установленного в нем поршня. Этот поршень отделяет первую полость гидроцилиндра от его второй полости. Предлагаемый в изобретении гидроцилиндр имеет далее ультразвуковой датчик, которым в равной степени могут излучаться и приниматься ультразвуковые волны. Для проведения процесса измерения ультразвуковые волны распространяются в первой полости, которая через отверстие сообщается с атмосферой.The invention thus provides a hydraulic cylinder equipped with a measuring system for determining the position of a piston movably mounted therein. This piston separates the first cavity of the hydraulic cylinder from its second cavity. The hydraulic cylinder according to the invention further has an ultrasonic sensor with which ultrasonic waves can be emitted and received equally. To conduct the measurement process, ultrasonic waves propagate in the first cavity, which through the hole communicates with the atmosphere.
Перечень ссылочных позицийList of Reference Items
1 гидроцилиндр1 hydraulic cylinder
2 поршень2 piston
4 ультразвуковой датчик4 ultrasonic sensor
6 отверстие6 hole
8 днище8 bottom
10 первая полость10 first cavity
12 вторая полость12 second cavity
14 уплотнение поршня14 piston seal
16 уплотнение штока поршня16 piston rod seal
18 шток поршня18 piston rod
20 соединительный элемент (патрубок)20 connecting element (pipe)
22 гидролиния22 hydraulic line
24 излученные ультразвуковые волны24 emitted ultrasonic waves
26 отраженные ультразвуковые волны26 reflected ultrasonic waves
28 ось симметрии28 axis of symmetry
Claims (14)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013224819.9 | 2013-12-04 | ||
DE102013224819.9A DE102013224819A1 (en) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | Hydraulic cylinder with measuring system for determining the position of a piston and method for detecting a seal leakage on a hydraulic cylinder |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014148712A RU2014148712A (en) | 2018-02-22 |
RU2014148712A3 RU2014148712A3 (en) | 2018-07-27 |
RU2681556C2 true RU2681556C2 (en) | 2019-03-11 |
Family
ID=53185065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014148712A RU2681556C2 (en) | 2013-12-04 | 2014-12-03 | Hydraulic cylinder with measuring system for determining piston position and method for detecting leak through seal in hydraulic cylinder |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102013224819A1 (en) |
RU (1) | RU2681556C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2708915C1 (en) * | 2019-07-03 | 2019-12-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Method of hydraulic cylinder deformation under load with hinge supports of rod and cylinder |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12140669B2 (en) | 2020-08-07 | 2024-11-12 | Woodward, Inc. | Ratio metric position sensor and control system |
WO2022032159A1 (en) | 2020-08-07 | 2022-02-10 | Woodward, Inc. | Ultrasonic flow meter flow control |
CN117337379A (en) | 2021-03-17 | 2024-01-02 | 伍德沃德有限公司 | Ultrasonic mass fuel flowmeter |
DE102021208743A1 (en) | 2021-08-11 | 2023-02-16 | Herbert Hänchen GmbH | Method for detecting a leakage of hydraulic medium |
WO2023183467A1 (en) * | 2022-03-25 | 2023-09-28 | Woodward, Inc. | Ratio metric position sensor and control system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1278496A1 (en) * | 1984-11-02 | 1986-12-23 | Научно-Исследовательский Институт Интроскопии | Hydraulic cylinder with position pickup |
EP1079118A2 (en) * | 1999-08-27 | 2001-02-28 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Position detecting device for hydraulic cylinder, and detecting method thereof |
DE10201922A1 (en) * | 2002-01-19 | 2003-07-31 | Linde Ag | Device for determining the stroke of a hydraulic lifting cylinder, e.g. for an industrial truck or forklift, by injection of noise into the cylinder and frequency analysis of the resultant sound to determine the cylinder stroke |
US20110005387A1 (en) * | 2009-07-10 | 2011-01-13 | Stabilus Gmbh | Piston-Cylinder Unit |
RU2435992C1 (en) * | 2010-04-19 | 2011-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановская государственная текстильная академия" (ИГТА) | Device for creation of pulse mode of loading actuating elements of process machines |
-
2013
- 2013-12-04 DE DE102013224819.9A patent/DE102013224819A1/en not_active Withdrawn
-
2014
- 2014-12-03 RU RU2014148712A patent/RU2681556C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1278496A1 (en) * | 1984-11-02 | 1986-12-23 | Научно-Исследовательский Институт Интроскопии | Hydraulic cylinder with position pickup |
EP1079118A2 (en) * | 1999-08-27 | 2001-02-28 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Position detecting device for hydraulic cylinder, and detecting method thereof |
DE10201922A1 (en) * | 2002-01-19 | 2003-07-31 | Linde Ag | Device for determining the stroke of a hydraulic lifting cylinder, e.g. for an industrial truck or forklift, by injection of noise into the cylinder and frequency analysis of the resultant sound to determine the cylinder stroke |
US20110005387A1 (en) * | 2009-07-10 | 2011-01-13 | Stabilus Gmbh | Piston-Cylinder Unit |
RU2435992C1 (en) * | 2010-04-19 | 2011-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановская государственная текстильная академия" (ИГТА) | Device for creation of pulse mode of loading actuating elements of process machines |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2708915C1 (en) * | 2019-07-03 | 2019-12-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Method of hydraulic cylinder deformation under load with hinge supports of rod and cylinder |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102013224819A1 (en) | 2015-06-11 |
RU2014148712A (en) | 2018-02-22 |
RU2014148712A3 (en) | 2018-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2681556C2 (en) | Hydraulic cylinder with measuring system for determining piston position and method for detecting leak through seal in hydraulic cylinder | |
NO854539L (en) | PROCEDURE FOR DETERMINING PUMP CHARACTERISTICS, AND PUMP FOR EXECUTING THE PROCEDURE. | |
CN107061095B (en) | A kind of combined type fuel injector fuel injection characteristic measuring device and measuring method | |
JP6944100B2 (en) | Hydraulic cylinder device and hydraulic cylinder device hydraulic leak detection method | |
CN203412845U (en) | Portable online oil cylinder internal leakage detecting device | |
CA2995687C (en) | Bulk modulus monitoring system | |
WO2006124746A3 (en) | System and method for power pump performance monitoring and analysis | |
CN106153249B (en) | One kind can trace to the source liquid sinusoidal pressure calibrating installation | |
RU2015129796A (en) | DETERMINATION OF A FLAID USING A FLOW PROBE | |
BR112017023421A2 (en) | injection rate measuring device, processes for producing the injection rate as well as measuring | |
US20170102364A1 (en) | Ascertaining position of a piston in a cylinder | |
CN106839940A (en) | A kind of axisymmetry profiled holes diameter measuring device | |
RU2344380C1 (en) | Method of measuring volume of liquid in closed reservoir | |
CN108368815B (en) | Method and device for determining the injection rate of an injection valve | |
CN101451877B (en) | Volume tube with passive containing cylinder pressure equilibrium structure | |
CN204694429U (en) | Valve leak detection test bench | |
US10876941B2 (en) | Determining fluid density in a pressure pump using bulk modulus measurements | |
KR101476999B1 (en) | Device for oil inner leak from hydraulic cylinder | |
RU2397453C1 (en) | Method of measuring volume of liquid in closed reservoir | |
KR101111607B1 (en) | Measuring and sensing device for detection leakage on oil supply pipe | |
US7603900B2 (en) | Leakage inspection apparatus for liquid storage tank technical field | |
FR3074573B1 (en) | ULTRASONIC MEASUREMENT PROCESS | |
CN102288252A (en) | System for testing micro leakage of sealed component | |
CN203869816U (en) | Equipment for detecting leakproofness of valve | |
CN103884402A (en) | Hard-light-interference-resisting liquid level detection device |