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LaboraufgabeLaboraufgabe Thema: Versuchsstand Gartenwasserhahn Thema: Versuchsstand Gartenwasserhahn im Rahmen der Vorlesung Konstruktion 4im Rahmen der Vorlesung Konstruktion 4
bei bei Prof.Dr.-Ing. Hilmar HoderProf.Dr.-Ing. Hilmar Hoder
vonvonAlexander Koch Alexander Koch Florian Bockelmann Florian Bockelmann
Sascha Hedwig Sascha Hedwig
hochschule für angewandte wissenschaften hamburgFACHBEREICH MASCHINENBAU UND PRODUKTION hamburguniversity of applied sciences
InhaltInhalt1. Funktionsstruktur 1.1. Funktionsstruktur Black Box 1.2. Funktionsstruktur Teilfunktionen 1.3. Funktionsstruktur Unterfunktion Ventil
2. Anforderungsliste
3. Fehlerquellenanalyse (FMEA)
4. Versuchsziele und –kriterien
5. Versuchsaufbau
6. Versuchsdaten
7. Anhang 7.1. Abbildungsverzeichnis 7.2. Tabellenverzeichnis 7.3. Quellenverzeichnis
1. Funktionsstruktur1.1. Funktionsstruktur Black Box
Black Box
Hydraulischer Druck, mechanisches Drehen
Wasser
Steuern Auf/Zu
Masse des Wassers * Fließgeschwindigkeit²
Wasser
Wassermenge
Energie Energie
Stoff Stoff
SignalSignal
Kon 4
Wasserhahn
FunktionsstrukturBlack Box
1
1.2. Funktionsstruktur Teilfunktionen
Dreharbeit
Energie
Volumenstrom
Signal Hand
Kon 4
Wasserhahn
FunktionsstrukturTeilfunktionen
StrömungsenergieM
ech.
En
ergi
eEnergiewandler Ventil
Lärm
Störgrößen: Kalk, Korrosion, Schmutz
Reibwärme
Lärm
Mech. Energie
Wasser, hydr. Energie
2
1.3. Funktionsstruktur Unterfunktion Ventil
Energie
Volumenstrom
Signal Wasserfluss
Kon 4
Wasserhahn
FunktionsstrukturUnterfunktion Ventil
StrömungsenergieWasser, hydr.
Energie
Ventil geschlossen
Drehenergie AUF
Energie
Signal Fließstopp
Wasser, hydr. Energie
Drehenergie ZU
Ventil offen
3
2. Anforderungsliste
4
3. Fehlerquellenanalyse (FMEA) 3. Fehlerquellenanalyse (FMEA) [3][3]
……auf folgender Folie………
5
6
4. Versuchsziele und –kriterien
Durch die durchzuführenden Versuche sollen Fehler möglichst schon vorher entdeckt und vermieden werden.Mögliche Fehlerquellen:
• Gewindeverschmutzungen• Gewindebeschädigungen• Ventilundichtigkeit• Korrosion
Des Weiteren müssen noch qualitätsspezifische Betrachtungen berücksichtigt werden:
• Ventillebensdauer• Druckstandhaftigkeit bei 3bar• Durchsatzgewährleistung• Ventilbelastung durch häufiges Betätigen• Anschlussgewinde muss Zugbelastung aushalten
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Für die Versuchsdurchführung muss dahingehend eine Für die Versuchsdurchführung muss dahingehend eine Versuchsbeschreibung festgelegt werden:Versuchsbeschreibung festgelegt werden:
• Der Test soll als Praxistest ausgeführt sein – d.h., dass alle Der Test soll als Praxistest ausgeführt sein – d.h., dass alle möglichen Situationen aus der praktischen Anwendung des möglichen Situationen aus der praktischen Anwendung des Gartenwasserhahns im Test berücksichtigt werdenGartenwasserhahns im Test berücksichtigt werden
• Die Prüfung der Gewindeverschmutzungen, der Ventilundichtigkeit, Die Prüfung der Gewindeverschmutzungen, der Ventilundichtigkeit, der Korrosion, der Ventillebensdauer und der der Korrosion, der Ventillebensdauer und der Durchsatzgewährleistung kann dann in einer Testkabine Durchsatzgewährleistung kann dann in einer Testkabine durchgeführt werden.durchgeführt werden.
4. Versuchsziele und –kriterien
8
• Nach dem Testdurchlauf folgt dann die Prüfung auf Nach dem Testdurchlauf folgt dann die Prüfung auf Gewindebeschädigungen, Ventilbelastungen und der Zugbelastung Gewindebeschädigungen, Ventilbelastungen und der Zugbelastung der Anschlussgewinde.der Anschlussgewinde.
• Als Erweiterung des Testes kann ein Langzeittest durchgeführt Als Erweiterung des Testes kann ein Langzeittest durchgeführt werden, welcher ohne Zeitbegrenzung begonnen wird, um die werden, welcher ohne Zeitbegrenzung begonnen wird, um die Lebensdauer des Hahns festzustellen. Lebensdauer des Hahns festzustellen.
4. Versuchsziele und –kriterien
9
E
Abwasser
Wasseranschluß
Barometer
Pumpe
Wasserverbrauchsmesser
Filter
Wasserspritzdüsen
Sensor
5. Versuchsaufbau
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Für die Durchführung des Versuchs müssen folgende Daten gegeben Für die Durchführung des Versuchs müssen folgende Daten gegeben sein:sein:
• Wasserdruck 3 barWasserdruck 3 bar
• Temperaturbeständigkeit zwischen -20 und +40°C (wenn < 0°C, Temperaturbeständigkeit zwischen -20 und +40°C (wenn < 0°C, dann Stillstand)dann Stillstand)
• 2x Öffnen und Schließen in einer Minute (simuliert 1 Tag)2x Öffnen und Schließen in einer Minute (simuliert 1 Tag)
• Nach 240 Minuten Versuch wird für 125min auf -20°C abgekühlt: Nach 240 Minuten Versuch wird für 125min auf -20°C abgekühlt: Anfang des Versuches ~ Mitte März [Minute 0]; Ende Betriebszeit Anfang des Versuches ~ Mitte März [Minute 0]; Ende Betriebszeit Mitte November [Minute 240]; Ende Gefrierphase ~ Mitte März Mitte November [Minute 240]; Ende Gefrierphase ~ Mitte März [Minute 365]; also insgesamt 365min entspricht 1 Jahr)[Minute 365]; also insgesamt 365min entspricht 1 Jahr)
6. Versuchsdaten
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• Versuch soll 10 Jahre Betrieb simulieren, d.h. 365min * 10 = Versuch soll 10 Jahre Betrieb simulieren, d.h. 365min * 10 = 3650min = 60,8 Stunden = 2,5 Tage3650min = 60,8 Stunden = 2,5 Tage
• 24 h am Tag muss Versuch überwacht werden24 h am Tag muss Versuch überwacht werden
• Die Wasserdüsen sollen in 365min Versuch 100 Liter Die Wasserdüsen sollen in 365min Versuch 100 Liter Schmutzwasser auf 1m² sprühen. Durch einen normalen Abfluss am Schmutzwasser auf 1m² sprühen. Durch einen normalen Abfluss am Boden wird das Wasser in einer Tonne gesammelt und wieder den Boden wird das Wasser in einer Tonne gesammelt und wieder den Düsen zugeführt.Düsen zugeführt.
• Der Wasserfilter im Kreislauf soll spätestens nach 3650min – also Der Wasserfilter im Kreislauf soll spätestens nach 3650min – also am Ende des Testes - gewechselt werden.am Ende des Testes - gewechselt werden.
6. Versuchsdaten
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7.1.7.1. AbbildungsverzeichnisAbbildungsverzeichnisAbbildung 1.1: Abbildung 1.1: Funktionsstruktur Black BoxFunktionsstruktur Black BoxAbbildung 1.2: Abbildung 1.2: Funktionsstruktur TeilfunktionenFunktionsstruktur TeilfunktionenAbbildung 1.3: Abbildung 1.3: Funktionsstruktur Unterfunktion VentilFunktionsstruktur Unterfunktion VentilAbbildung 5: Abbildung 5: VersuchsaufbauVersuchsaufbau
7.2.7.2. TabellenverzeichnisTabellenverzeichnisTabelle 2: Tabelle 2: Fehler-Möglichkeits-Einfluss-AnalyseFehler-Möglichkeits-Einfluss-Analyse
7.3.7.3. QuellenverzeichnisQuellenverzeichnis[1][1] Skript Entwicklungs- und Skript Entwicklungs- und Konstruktionsmanagement Konstruktionsmanagement (KON4) von Prof.Dr.-Ing. (KON4) von Prof.Dr.-Ing. H.HoderH.Hoder[2][2] Skript Konstruktionsmethodik von Prof.Dr.-Ing. Skript Konstruktionsmethodik von Prof.Dr.-Ing.
S.KreutzS.Kreutz[3][3] Prof. Dr.-Ing. Peter Gust, Prof. Dr.-Ing. Peter Gust,
http://http://www.haw-hamburg.dewww.haw-hamburg.de//perspers//GustGust/vorlesung_1//vorlesung_1/index.htmlindex.html
7. Anhang
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