DE102012213510B3 - Seal test stand for examination of seal portion used in rotary application, has friction element that is acted indirectly or directly on force measuring unit such that applied force of retainer to friction element is measured - Google Patents

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Abstract

The seal test stand (1) has a measuring instrument (5) that is provided for measuring the torque by a retainer (4) on a seal portion (2). A calibration device (6) of measuring instrument is provided for determining reference torque (M0) of the retainer. A friction element (7) of the calibration device is provided in a defined range of the retainer. The friction element is acted indirectly or directly on a force measuring unit such that the applied force of the retainer to the friction element is measured, and is acted on a cylindrical external peripheral surface (9) of retainer.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsprüfstand für die Prüfung einer Dichtung, umfassend eine von einem Motor drehangetriebene Aufnahme für einen Teil der Dichtung und ein Messmittel zur Messung des von der Aufnahme auf die Dichtung ausgeübten Drehmoments, wobei der Prüfstand eine Kalibriereinrichtung für das Messmittel zur Bestimmung eines auf die Aufnahme wirkenden Referenzdrehmoments umfasst.The invention relates to a gasket test for the testing of a gasket, comprising a rotationally driven by a motor receptacle for a part of the seal and a measuring means for measuring the torque exerted by the recording on the seal, wherein the test rig is a calibration device for the measuring means for determining a includes the recording reference torque.

Dichtungsprüfstände dieser Art sind für die Prüfung von Dichtungsanordnungen gebräuchlich und im Einsatz. Dabei wird eine zu vermessende bzw. zu prüfenden Dichtung auf der drehangetriebenen Aufnahme (Drehscheibe) mit einem Teil befestigt, während ein anderer Teil der Dichtung mit einer ortsfesten Aufnahme verbunden wird. Durch Drehung der drehangetriebenen Aufnahme und Messung des Drehmoments, mit dem die drehangetriebene Aufnahme angetrieben wird, kann auf die Reibverhältnisse in der Dichtung und somit auf eine ordnungsgemäße Ausgestaltung der Dichtung geschlossen werden.Seal testers of this type are common for the testing of seal assemblies and in use. In this case, a seal to be measured or tested on the rotationally driven receptacle (turntable) is fastened with one part, while another part of the seal is connected to a stationary receptacle. By rotation of the rotationally driven receptacle and measurement of the torque with which the rotationally driven receptacle is driven, it is possible to conclude on the friction conditions in the seal and thus on a proper design of the seal.

Im Falle eines Großdichtungsprüfstands ist ein Messmittel für die Drehmomentmessung im Antriebsmotor integriert. Zur Prüfung der Richtigkeit der Messergebnisse ist eine regelmäßige Kalibrierung der Drehmomentmessung notwendig. Normalerweise wird zu diesem Zweck die Vorrichtung an ein entsprechendes Prüflabor eingeschickt, was naturbedingt im Falle von Großdichtungsprüfständen wegen der Größe der Bauteile einen erheblichen Aufwand darstellt.In the case of a large-scale test rig, a measuring device for torque measurement is integrated in the drive motor. To check the accuracy of the measurement results, a regular calibration of the torque measurement is necessary. Normally, for this purpose, the device is sent to a corresponding test laboratory, which naturally represents a considerable expense in the case of Großdichtungsprüfständen because of the size of the components.

Eine Möglichkeit, eine gewisse Kalibrierung des Drehmoment-Messmittels vorzunehmen, besteht darin, das Drehmoment indirekt durch die Messung der elektrischen Leistung am Antriebsmotor zu messen. Dies ist allerdings nur in gewissen Grenzen hinreichend genau.One way to perform some calibration of the torque-measuring means is to measure the torque indirectly by measuring the electrical power at the drive motor. However, this is only within certain limits sufficiently accurate.

Durch diese Art der Messung ist es im Übrigen notwendig, dass die Kalibrierung unter Rotation durchgeführt wird.Incidentally, this type of measurement requires calibration to be performed under rotation.

Ein Prüfstand der eingangs genannten Art für die Prüfung des Verschleiß- und Reibungsverhaltens einer Probe ist aus der US 6 840 082 B2 bekannt. Andere Prüfstände offenbaren die US 2 972 881 A , die US 3 982 427 A , die GB 1 272 522 A und die GB 936 823 A .A test bed of the type mentioned for the examination of the wear and friction behavior of a sample is from the US Pat. No. 6,840,082 B2 known. Other test beds reveal the US 2,972,881A , the US 3 982 427 A , the GB 1 272 522 A and the GB 936 823 A ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Prüfstand zu schaffen, insbesondere für den Einsatz bei Großdichtungen, bei dem eine Kalibrierung des Drehmoment-Messmittels möglich ist, ohne die oben beschriebenen aufwändigen Maßnahmen ergreifen zu müssen. Dennoch soll eine präzise Kalibrierung vor Ort möglich werden. Die Kalibrierung des Drehmoment-Messmittels soll also direkt am Prüfstand vorgenommen werden können.The invention has for its object to provide a test bed, especially for use in large seals, in which a calibration of the torque-measuring means is possible without having to take the complex measures described above. Nevertheless, a precise calibration on site should be possible. The calibration of the torque measuring device should therefore be able to be made directly on the test bench.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung ein Reibelement umfasst, das auf einen definierten Bereich der Aufnahme wirkt, wobei das Reibelement mittelbar oder unmittelbar auf eine Kraftmesseinrichtung einwirkt, die eine von der Aufnahme auf das Reibelement ausgeübte Kraft messen kann, wobei das Reibelement auf eine zylindrische Außenumfangsfläche der Aufnahme wirkt.The solution of this object by the invention is characterized in that the calibration device comprises a friction element which acts on a defined region of the receptacle, wherein the friction element acts directly or indirectly on a force measuring device which can measure a force exerted by the receptacle on the friction element wherein the friction member acts on a cylindrical outer peripheral surface of the receptacle.

Das Reibelement wirkt vorzugsweise durch Federmittel vorgespannt auf den definierten Bereich der Aufnahme. Hierzu können Einstellmittel zur Einstellung der Vorspannkraft der Federmittel vorgesehen sein. Die Einstellmittel umfassen bevorzugt ein Schraubenelement.The friction element preferably acts biased by spring means on the defined region of the receptacle. For this adjustment means may be provided for adjusting the biasing force of the spring means. The adjusting means preferably comprise a screw element.

Die Kraftmesseinrichtung ist bevorzugt zur Messung einer Kraft in Umfangsrichtung der Aufnahme ausgebildet.The force measuring device is preferably designed for measuring a force in the circumferential direction of the receptacle.

Die Kraftmesseinrichtung umfasst bevorzugt mindestens einen Dehnmessstreifen bzw. sie wird durch einen solchen gebildet.The force measuring device preferably comprises at least one strain gauge or it is formed by such.

Die Kalibriereinrichtung kann auf einer ortsfesten Trägerplatte angeordnet sein, die seitlich neben der Aufnahme befestigt ist.The calibration device can be arranged on a stationary support plate, which is fastened laterally next to the receptacle.

Die Drehachse der Aufnahme ist bevorzugt vertikal ausgerichtet.The axis of rotation of the receptacle is preferably aligned vertically.

Der vorgeschlagene Dichtungsprüfstand samt der beschriebenen Kalibriereinrichtung kommt insbesondere für die Prüfung von Großdichtungen zum Einsatz, da hier die Kalibrierung der Drehmomentmessmittel ohne den Erfindungsvorschlag besonders aufwändig wäre.The proposed seal test rig together with the calibration device described is used in particular for the testing of large seals, since the calibration of the torque measuring means without the invention proposal would be particularly costly.

Möglich ist eine statische Prüfung bzw. Kalibrierung des Drehmoment-Messmittels, wobei eine definierte Kraft in einem definierten radialen Abstand von der Drehachse der Aufnahme ermittelt und zu Referenzzwecken herangezogen wird.Possible is a static test or calibration of the torque-measuring means, wherein a defined force is determined at a defined radial distance from the axis of rotation of the recording and used for reference purposes.

Durch die beschriebene Ausgestaltung des Dichtungsprüfstands wird eine Kalibrierung des Prüfstandes vor Ort möglich.Due to the described design of the gasket test bench, a calibration of the test bench is possible.

Es bestehe auch die Möglichkeit einer elektronischen Verarbeitung der Daten.There is also the possibility of electronic processing of the data.

Die Messung des Referenzdrehmoments erfolgt also direkt vor Ort am Dichtungsprüfstand.The reference torque is therefore measured directly on site at the gasket test bench.

Die beschriebene Messung mit den genannten Elementen kann nicht nur an einem Dichtungsprüfstand verwendet werden, sondern auch in allen sonstigen rotierenden Anwendungen, wo sie zur Qualitätskontrolle dienen, ohne, dass der zu kalibrierende Sensor oder sonstige Teile des Prüfstands demontiert werden müssen. The described measurement with the mentioned elements can be used not only on a gasket test stand, but also in all other rotating applications where they serve for quality control, without having to disassemble the sensor or other parts of the test stand to be calibrated.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the invention is shown. Show it:

1 die Seitenansicht eines Dichtungsprüfstands, auf dem eine zu prüfende Dichtung platziert ist, und 1 the side view of a gasket on which a seal to be tested is placed, and

2 einen Ausschnitt der zu 1 zugehörigen Draufsicht. 2 a section of the 1 associated top view.

In den Figuren ist ein Dichtungsprüfstand 1 zu sehen, der zur Prüfung einer Dichtung 2 dient (s. 1). Die Dichtung hat – was nicht näher dargestellt ist – zwei Teile, die relativ zueinander (um die Drehachse a) verdreht werden können. Die Dichtung 2 ist auf einer drehbaren Aufnahme 4 mit ihrem einen Teil befestigt. Das andere Teil der Dichtung 2, das relativ zum ersten Teil der Dichtung 2 gedreht werden kann, ist mit einer ortsfesten Scheibe 13 verbunden.In the figures is a seal tester 1 to see who is testing a seal 2 serves (s. 1 ). The seal has - which is not shown in detail - two parts that can be rotated relative to each other (about the axis of rotation a). The seal 2 is on a rotatable mount 4 attached with her one part. The other part of the seal 2 that is relative to the first part of the seal 2 can be rotated is with a fixed disc 13 connected.

Da die drehbare Aufnahme 4 von einem Motor 3 gedreht werden kann, ist es somit möglich, die beiden genannten Dichtungsteile relativ zueinander zu drehen, was um die Drehachse a erfolgt, um die auch die Aufnahme 4 rotiert.Because the rotatable recording 4 from a motor 3 can be rotated, it is thus possible to rotate the two said seal parts relative to each other, which takes place about the axis of rotation a, which is also the recording 4 rotates.

Nur schematisch sind Messmittel 5 skizziert, mit denen das Drehmoment M gemessen werden kann, das infolge der inneren Reibung der Dichtung 2 vom Motor 3 aufgebracht werden muss, um besagte Drehung der Dichtung auszuführen. Da es sich bei dem Dichtungsprüfstand 1 um einen solchen für Großdichtungen handelt, ist die Drehachse a der Aufnahme 4 vertikal angeordnet.Only schematically are measuring means 5 sketched, with which the torque M can be measured, due to the internal friction of the seal 2 from the engine 3 must be applied to perform said rotation of the seal. Since it is the gasket tester 1 is such a major seals, the axis of rotation is the a recording 4 arranged vertically.

Um das Messmittel 5 kalibrieren zu können, ist eine Kalibriereinrichtung 6 vorhanden.To the measuring device 5 To calibrate is a calibration device 6 available.

Wie sich aus der Zusammenschau der 1 und 2 ergibt, ist die Kalibriereinrichtung 6 auf einer Trägerplatte 12 angeordnet, die ortsfest neben der Aufnahme 4 angeordnet ist. Auf der Trägerplatte 12 ist ein Reibelement 7 angeordnet, das radial auf die Drehachse a zu verschieblich angeordnet ist, wofür eine Führung 14 vorhanden ist.As can be seen from the synopsis of 1 and 2 results, is the calibration device 6 on a carrier plate 12 arranged, the stationary next to the recording 4 is arranged. On the carrier plate 12 is a friction element 7 arranged, which is arranged to be displaceable radially on the axis of rotation a, for which a guide 14 is available.

In der Führung 14 ist ein Federelement 10 angeordnet, das durch Einstellmittel 11 so vorgespannt werden kann, dass die radiale Andruckkraft des Reibelement 7 an eine zylindrische Außenumfangsfläche 9 der Aufnahme 4 eine gewünschte Größe erreicht.In the lead 14 is a spring element 10 arranged by adjusting means 11 can be biased so that the radial pressure force of the friction element 7 to a cylindrical outer peripheral surface 9 the recording 4 reached a desired size.

Durch die Reibkraft zwischen dem Reibelement 7 und der Aufnahme 4, die in Umfangsrichtung U wirkt, wird auf das Reibelement 7 eine Kraft F in Umfangsrichtung U ausgeübt, die von einer Kraftmesseinrichtung 8 gemessen werden kann. Die Kraftmesseinrichtung 8 misst folglich eine Kraft F (s. 2), die sich aufgrund der Reibung zwischen Reibelement 7 und Aufnahme 4 ergibt.Due to the frictional force between the friction element 7 and the recording 4 , which acts in the circumferential direction U, is applied to the friction element 7 a force F in the circumferential direction U exerted by a force measuring device 8th can be measured. The force measuring device 8th consequently measures a force F (s. 2 ), which is due to the friction between the friction element 7 and recording 4 results.

Der radiale Abstand b zwischen der Wirklinie der Kraft F und der Achse a ergibt den Hebelarm, mit dem die Kraft F multipliziert werden muss, um das Drehmoment zu ermitteln, mit dem die Aufnahme 4 gebremst wird. Dies wird zum Kalibrieren des Dichtungsprüfstands 1 und insbesondere des Messmittels 5 genutzt.The radial distance b between the line of action of the force F and the axis a gives the lever arm, with which the force F must be multiplied in order to determine the torque with which the recording 4 is slowed down. This will be used to calibrate the gasket test bench 1 and in particular the measuring means 5 used.

Im Normalbetrieb am Dichtungsprüfstand 1 wird das gemessene Drehmoment M durch die Reibung der eingebauten zu prüfenden Dichtung 2 erzeugt. Das Reibelement 7 hat in diesem Betriebszustand keinen Kontakt mit der Aufnahme 4.In normal operation at the seal test bench 1 the measured torque M is determined by the friction of the built-in seal to be tested 2 generated. The friction element 7 has no contact with the recording in this operating state 4 ,

Für die Kalibrierung wird indes das Referenzdrehmoment M0 durch das federbelastete Reibelement 7 erzeugt. Am Reibelement 7 greift die Kraftmesseinrichtung 8 an, die die von der Aufnahme 4 auf das Reibelement 7 ausgeübte Kraft F in Umfangsrichtung U messen kann. Durch Produktbildung M0 = F × b mit b als dem radialen Abstand zwischen der Wirkungslinie der Kraft F und der Drehachse a ergibt sich das Referenzdrehmoment.For the calibration, however, the reference torque M 0 is the spring-loaded friction element 7 generated. On the friction element 7 engages the force measuring device 8th on the taking of the picture 4 on the friction element 7 applied force F in the circumferential direction U can measure. By product formation M 0 = F × b with b as the radial distance between the line of action of the force F and the axis of rotation a results in the reference torque.

Dieses kann durch entsprechende Verwendung einer genauen Kraftmesseinrichtung 8 hinreichend genau bestimmt werden, so dass ein präziser Referenzwert für das Drehmoment vorliegt.This can be done by appropriate use of a precise force measuring device 8th be determined with sufficient accuracy so that there is a precise reference value for the torque.

Anhand dieses Referenzdrehmoments M0 kann das Messmittel 5 kalibriert werden.On the basis of this reference torque M 0 , the measuring means 5 be calibrated.

Wird also zwecks Kalibrierung das im normalen Betrieb kontaktfreie Reibelemente 7 an die Auflage 4 angedrückt, kann über die Kraftmesseinrichtung die Kraft F und über den Abstand b das Referenzdrehmoment M0 ermittelt werden. Das Messmittel 5 ist dann genau kalibriert, wenn es denselben Wert anzeigt, wie es dem Referenzdrehmoment M0 entspricht.So for the purpose of calibration, the non-contact friction elements in normal operation 7 to the edition 4 pressed on, the force F can be determined via the force measuring device and the reference torque M 0 via the distance b. The measuring device 5 is then accurately calibrated if it indicates the same value as the reference torque M 0 .

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Prüfstand/DichtungsprüfstandTest / seal test
22
Prüfling/DichtungDUT / seal
33
Motorengine
44
Aufnahmeadmission
55
Messmittelmeasuring Equipment
66
Kalibriereinrichtungcalibration
77
Reibelementfriction
88th
KraftmesseinrichtungForce measuring device
99
AußenumfangsflächeOuter circumferential surface
1010
Federmittelspring means
1111
Einstellmitteladjustment
1212
Trägerplattesupport plate
1313
ortsfeste Scheibestationary disc
1414
Führungguide
UU
Umfangsrichtungcircumferentially
aa
Achsrichtung/DrehachseAxial / rotational axis
bb
radialer Abstandradial distance
FF
Kraftforce
MM
Drehmomenttorque
M0 M 0
Referenzdrehmomentreference torque

Claims (8)

Dichtungsprüfstand (1) für die Prüfung einer Dichtung (2), umfassend eine von einem Motor (3) drehangetriebene Aufnahme (4) für einen Teil der Dichtung (2) und ein Messmittel (5) zur Messung des von der Aufnahme (4) auf die Dichtung (2) ausgeübten Drehmoments (M), wobei der Prüfstand (1) eine Kalibriereinrichtung (6) für das Messmittel (5) zur Bestimmung eines auf die Aufnahme (4) wirkenden Referenzdrehmoments (M0) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung (6) ein Reibelement (7) umfasst, das auf einen definierten Bereich der Aufnahme (4) wirkt, wobei das Reibelement (7) mittelbar oder unmittelbar auf eine Kraftmesseinrichtung (8) einwirkt, die eine von der Aufnahme (4) auf das Reibelement (7) ausgeübte Kraft (F) messen kann, wobei das Reibelement (7) auf eine zylindrische Außenumfangsfläche (9) der Aufnahme (4) wirkt.Gasket ( 1 ) for testing a gasket ( 2 ), comprising one of a motor ( 3 ) rotationally driven recording ( 4 ) for a part of the seal ( 2 ) and a measuring means ( 5 ) for measuring the recording ( 4 ) on the seal ( 2 ) applied torque (M), the test bench ( 1 ) a calibration device ( 6 ) for the measuring means ( 5 ) on the inclusion of a 4 ) acting reference torque (M 0 ), characterized in that the calibration device ( 6 ) a friction element ( 7 ) located on a defined area of the receptacle ( 4 ), wherein the friction element ( 7 ) directly or indirectly to a force measuring device ( 8th ), one of the receptions ( 4 ) on the friction element ( 7 ) can measure applied force (F), wherein the friction element ( 7 ) on a cylindrical outer peripheral surface ( 9 ) of the recording ( 4 ) acts. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (7) durch Federmittel (10) vorgespannt auf den definierten Bereich der Aufnahme (4) wirkt.Test stand according to claim 1, characterized in that the friction element ( 7 ) by spring means ( 10 ) biased to the defined area of the receptacle ( 4 ) acts. Prüfstand nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einstellmittel (11) zur Einstellung der Vorspannkraft der Federmittel (10).Test stand according to claim 2, characterized by adjusting means ( 11 ) for adjusting the biasing force of the spring means ( 10 ). Prüfstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel (11) ein Schraubenelement umfassen.Test stand according to claim 3, characterized in that the adjusting means ( 11 ) comprise a screw element. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung (8) zur Messung einer Kraft (F) in Umfangsrichtung (U) der Aufnahme (4) ausgebildet ist.Test stand according to one of claims 1 to 4, characterized in that the force measuring device ( 8th ) for measuring a force (F) in the circumferential direction (U) of the receptacle ( 4 ) is trained. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung (8) mindestens einen Dehnmessstreifen umfasst oder durch einen solchen gebildet wird.Test stand according to one of claims 1 to 5, characterized in that the force measuring device ( 8th ) comprises at least one strain gauge or is formed by such. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung (6) auf einer ortsfesten Trägerplatte (12) angeordnet ist, die seitlich neben der Aufnahme (4) befestigt ist.Test stand according to one of claims 1 to 6, characterized in that the calibration device ( 6 ) on a stationary carrier plate ( 12 ) is arranged laterally next to the receptacle ( 4 ) is attached. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (a) der Aufnahme (4) vertikal ausgerichtet ist.Test stand according to one of claims 1 to 7, characterized in that the axis of rotation (a) of the receptacle ( 4 ) is vertically aligned.
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