Dichtheitsprüfung Druckluft

Der Lecktest mit Ultraschall wird verglichen mit. Warnung bei Dichtheitsprüfungen mit Druckluft.

Halbautomatischer Lecktest an Kugelventilen Druckluftprüfung

Grundvoraussetzung für die Funktion ist die Dichtigkeit des Kugelhahnes. Anhand von Prüfkugelhähnen werden die Grundsätze der Dichtheitsprüfung mit Druckluft praktisch erörtert. Dieser Vorgang ist einfach zu realisieren und wird an einem teilautomatischen Prüfstand zur Dichtheitsprüfung von Kugelventilen erörtert. Neueste technische Weiterentwicklungen bei Kugelventilen sind u. a. Positionsrückmeldung und -regelung, motorische Positionierregler, Linearregler, integrierte Reduktionsgetriebe zur Vermeidung von Druckstössen während des Schaltvorgangs, eingebaute Heizstäbe zur Vermeidung von Polymerisationen, Linearregler verhalten, integr.

Eine Kugelhähne können an verschiedenen Punkten undicht sein. Die möglichen Gründe sind z.B. eine nicht dichtschließende Kugeln, leckende Dichtung von Kugelstange und Griff, mangelnde Dichtheit, Fehlmontagefehler, undichte Übergangsverschraubung und Querleckage bei Mehrwege-Kugelhähnen. Die Dichtheitsprüfung mit Druckluft kann zur Prüfung der Dichtheit gegen Flüssigkeit eingesetzt werden, da die Luftviskosität niedriger ist als die von Flüssigkeit.

Hier wird der Druckverlust als Druckunterschied gegen ein dichteres Bezugsvolumen ermittelt. Bei der Befüllung wird das Prüfling mit dem Testdruck gefüllt. Diese Stabilisierungsphase ist erforderlich, damit die durch den Füllvorgang verursachten und durch Schalthandlungen der inneren Armaturen des Prüfgeräts erzeugten Druckluftstöße nachlassen. Außerdem muss sich die Drucklufttemperatur an die Prüflingstemperatur anlehnen.

Bei einem Überdrucktest wird die Druckluft während des Füllvorgangs undiabatisch verdichtet, was zu einem Temperaturanstieg führt. Der Zeitdruckverlust wird in der Meßphase ermittelt und mit den erlaubten Toleranzgrenzen abgeglichen. Ein stabiler Messvorgang ist dadurch charakterisiert, dass der Druckabfall durch Leckage derzeit anteilig ist. Danach erfolgt die Entlüftung.

Die Druckverluste durch Leckage werden annähernd nach dem untenstehenden System berechnet, um durch Auswerten der Druckverhältnisse zu überprüfen, ob der Kugelventil in der Schließstellung eine Grobleckage hat. Bei einer Grobleckage wird nicht nur die zu untersuchende Leckagekammer 1 während der Füllphase mit Druckluft gefüllt, sondern z.B. auch das interne Kugelvolumen und ggf. die Kammern 2. In diesem Fall wird die Leckage des so gefüllten Volumen überprüft, was zu Fehleinschätzungen führen würde.

Falls der Kugelventil keine grobe Leckage aufweist, folgt die tatsächliche Feinleckageprüfung mittels Druckabfall. Das im Tester integrierte Behältervolumen wird auf einen Wert p1 aufgefüllt und vom Druckminderer abgetrennt. Anschließend wird das Absperrventil des inneren Behältervolumens aufgeklappt und die Druckluft in den Prüfling eingelassen. Durch die Verteilung der im Speichervolumen enthaltenen Druckluft auf ein grösseres Fassungsvermögen ist der Luftdruck p2 geringer.

Über das Mischungsverhältnis p2/p1 kann bestimmt werden, welches Füllvolumen vorliegt. Diese Druckübersetzung wird verwendet, um grobe Leckagen zu erkennen. In der Regel werden die Werte mit einem Überdruck-Sensor erfasst. Dieses Prüfverfahren ist optional mit den Dichtheitsprüfern der CETA Prüfsysteme gGmbH, Hütten, erhältlich. Ist keine Grobleckage vorhanden, d.h. nur Raum 1 befüllt, trifft Gl. 1 zu In der gesperrten Stellung können drei Arten von Grobleckagen auftreten:

Type 1: Die Dichtung der Kugeln zur Kabine 1 ist leck und das Innenvolumen der Kugeln ist durchflutet. Äquivalent 2: Die Dichtung der Kugeln zu den Schächten 1 und 2 ist leck. Dabei wird das Innenvolumen von Kugeln und Raum 2 gefüllt.

Die formelhaften Beziehungen resultieren aus der Idealgasgleichung bei gleichbleibender Raumtemperatur (isotherme Zustandsänderung). Wenn die Kugelhähne keine grobe Leckage aufweisen, wird eine Feindichtigkeitsprüfung der internen Dichtigkeit durchgeführt. Danach wird der Kugelventil in die Durchgangsposition gebracht und die Druckverlustkontrolle der externen Dichtigkeit folgt.

Der Inneninhalt der Kugeln beträgt 50 cm³ Der Adapter (Volumen 40 cm3) dient zur Befüllung der 1. und die 2. Kammer wird durch einen Klemmzylinder verschlossen. Wenn der Kugelventil keine grobe Leckage aufweist, wird nur der Raum 1 gefüllt und ein Übersetzungsverhältnis von 0,222 erreicht.

Bei einer Grobleckage des Kugelhahns vom Type 1 (das innere Kugelvolumen ist gefüllt) beträgt das Übersetzungsverhältnis 0,178. Hat das Prüfling eine Grobleckage vom Type 2 (das innere Kugelvolumen und die Innenkammer 2 sind gefüllt), beträgt das Übersetzungsverhältnis 0,128. Wenn das Prüfling keine grobe Undichtigkeit aufweist, folgt die Feindichtigkeitsprüfung.

Damit dies bei einem überdruck von p2 = 2bar geschehen kann, muss in diesem Falle ein überdruck von p1 = 9b als Anfangswert eingestellt werden. Der Klemmzylinder bewegt sich gegen den Kugelventil und dichtet diesen ab. Die Befüllung des Kugelhahns geschieht über einen Aufspannzylinder. Im ersten Testschritt wird die interne Dichtigkeit in der verriegelten Position überprüft.

Der Kugelventilgriff wird durch eine elektrische Verstellung von der verriegelten in die durchgehende Stellung geschaltet und die externe Dichtigkeit auf feine Leckagen überprüft. Nach Abschluss der Messung wird das Messresultat evaluiert und der Prüfling als OK- oder n.i.O.-Teil gewertet. Das mit Druckluft zu füllende Fassungsvermögen kann durch den Einsatz von Füllstoffen reduziert werden.

Das kann durch geeignete Konstruktionsmaßnahmen bei der Konstruktion der Schließzylinder und der Anpassung erfolgen. Durch die Verwendung von kleinen Kugelventilen kann das Messvolumen im Mess-System durch kurze und dünne PA-Rohre reduziert werden. Der Test sollte immer bei einer gleichmäßigen Prüftemperatur durchgeführt werden, da sonst die gemessenen Werte durch temperaturbedingte Druckschwankungen gefälscht werden.

Die Druckluftnetze sollten so gestaltet sein, dass kein Druck auf die Anpassung durch Veränderungen an anderen Einsatzorten ausgeübt wird. Bei Verschmutzung der Kugelventile, z.B. durch Öle, Fette oder Ablagerungen aus dem Herstellungsprozess, sollte der Kugelhahn am Ende der Dichtheitsprüfung nicht über das Testgerät entlüftet werden.