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SMC Customer Case: Jedes Leck erkennen - präzise Dichtheitsprüfung für technische Bauteile

SMC Customer Case: Jedes Leck erkennen - präzise Dichtheitsprüfung für technische Bauteile

Hochvakuum-Eckventile von SMC sorgen für saubere und präzise Dichtheitsprüfungen bei Worthmann

von Helmut Gerdes, Sales Engineer, SMC Deutschland

Ob für Benzin oder andere Stoffe: Flüssigkeitstanksysteme sollten immer absolut dicht sein, sonst wird es schnell gefährlich. Nach ihrer Herstellung werden sie deshalb gründlich getestet, bevor sie in Fahrzeugen zum Einsatz kommen. Dafür hat Worthmann eine Helium-Dichtheitsprüfanlage entwickelt, die mithilfe von Hochvakuum und Massenspektrometer auch feinste Leckagen im Bauteil identifiziert – und das in nur einer Minute. Hochvakuum-Eckventile der neuen Serie XLA von SMC liefern die dafür nötige hohe Lebensdauer und Robustheit.

Moderne Maschinen arbeiten mit verschiedensten Betriebsstoffen – von Schmieröl über unterschiedliche Treibstoffe bis hin zu Harnsäure-Gemischen für die Reduktion von Stickoxiden, die in Autoabgasen enthalten sind. Damit sie dorthin kommen, wo sie benötigt werden, braucht es robuste und vor allem dichte Komponenten. Denn wenn beispielsweise im Auto Kraftstoff austritt und auf heiße Motoren oder elektrische Komponenten trifft, kann es schnell gefährlich werden. Mit seinen Dichtheitsprüfanlagen liefert Worthmann die passende Lösung: Dank einem Massenspektrometer kann die Anlage auch kleinste Mengen an ausgetretenem Helium-Gas in einem Hochvakuum aufspüren und so beurteilen, ob ein Bauteil dicht ist. Für einen sicheren und präzisen Betrieb braucht die Prüfanlage robuste Ventile. Fünf Hochvakuum-Eckventile der neuen Serie XLA von SMC leiten Luft und Helium schnell dorthin, wo sie gebraucht werden.

Bei der Worthmann Maschinenbau GmbH in Barßel-Harkebrügge nahe Oldenburg werden seit 1995 hochkomplexe Maschinen entwickelt und hergestellt – von Bearbeitungs- und Prüflinien für Kraftstoffsysteme bis zu ganzen Fertigungslinien. Auch einzelne, komplexe Baugruppen können die 120 Mitarbeiter bei Worthmann dank einem modernen Maschinenpark produzieren. Kernkompetenz des Unternehmens ist die Konzeption und der Bau individueller Fertigungsanlagen und Komplettlinien. Alles aus einer Hand: Von der Konstruktion über die Fertigung und Montage bis zur Programmierung und Inbetriebnahme bei den internationalen Kunden. Teil der Worthmann Maschinenbau Gruppe ist auch die Maceas GmbH mit Schwerpunkt Mess- und Prüftechnik.

Schauen, ob alles dicht ist
Das Prinzip der Dichtheitsprüfung kennt jeder, der einmal einen Platten mit dem Fahrrad hatte: Der Schlauch wird mit Luft gefüllt und unter Wasser gehalten – wo Luftblasen entweichen, ist das Loch. Besonders für moderne Tanksysteme reicht diese Art der Prüfung allerdings nicht aus. Deshalb kommen automatisierte Dichtheitsprüfanlagen zum Einsatz, die in kurzer Zeit und mit höchster Genauigkeit jedes Bauteil auf Leckagen prüfen.

Diese hochspezialisierten Anlagen nutzen das Edelgas Helium. Das Prüfteil wird in eine Vakuumkammer gebracht und dann gemeinsam mit der Kammer evakuiert. Anschließend wird Helium mit Überdruck als Testgas in das Prüfteil gegeben. Sind Leckagen vorhanden, tritt Helium aus und wird über eine Pumpe zu einem Massenspektrometer geleitet, wo die Heliumatome gezählt werden können. „Und das sehr genau, denn das Massenspektrometer erkennt selbst einzelne Heliumatome. Deshalb hat diese Anlage eine Grenzleckrate von 1,0 · 10-5 mbar · l/s“, betont Steffen Akkermann, Projektleiter bei Worthmann. Pro Stunde lassen sich bis zu 60 Werkstücke mit der Anlage von Worthmann auf ihre Dichtheit prüfen.

Robuste Eckventile für Hochvakuum
Um diese hohe Taktzahl zu erreichen, muss die Luft schnell aus dem Einfüllrohr und der Testkammer abgesaugt werden, um das Prüfobjekt mit Testgas zu befüllen. Für ein möglichst reines Hochvakuum braucht es dabei Ventile, die im geschlossenen Zustand praktisch keine Gase durchlassen und sich trotzdem sehr schnell und häufig betätigen lassen. „Bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten können sich zudem Eiskristalle an den Umlenkstellen der Eckventile bilden und so das Testergebnis verfälschen, indem sich Testgas in den Ventilen absetzt“, erläutert Christian Suchalla, Sales Engineer bei SMC Deutschland. Hochvakuum-Eckventile der Serie XLA von SMC haben eine effiziente Lösung dafür: Dank einem Heizelement lassen sie sich auf bis zu 150 Grad Celsius erhitzen und beugen Vereisungen an den Umlenkstellen damit effektiv vor. „Das Element lässt sich einfach außen am Eckventil anbringen und heizt dann das komplette Aluminiumgehäuse gleichmäßig durch“, sagt Christian Suchalla.

Die Eckventile kommen in der Dichtheitsprüfanlage an mehreren wichtigen Stellen zum Einsatz: Sie leiten Luft und Testgas aus der Prüfkammer und dem Werkstück hinein und heraus und dienen als Verbindung zum Massenspektrometer. Christian Suchalla: „Die Ventile sind mit einem Faltenbalg ausgestattet und bleiben verschlossen, wenn sie nicht mit Druck beaufschlagt werden.“ So gasen sie praktisch nicht aus, was die Evakuierung der Testkammer und des Werkstücks enorm beschleunigt. Zudem kann eine Pumpe mit geringerer Leistung verwendet werden – das steigert die Effizienz der gesamten Anlage. Hinzu kommt die Langlebigkeit der neuen Eckventile der Serie XLA: Bis zu 2 Millionen Zyklen halten sie garantiert aus. Darüber hinaus lassen sich der Faltenbalg und der pneumatische Antrieb jedes einzelnen Ventils separat tauschen. Das spart Instandhaltungskosten, weil nicht das gesamte Ventil ersetzt werden muss. Gleichzeitig reduziert der modulare Aufbau den Wartungsaufwand deutlich.

Reines Vakuum dank starken Eckventilen
Mit den XLA-Hochvakuum-Eckventilen von SMC bietet die Dichtheitsprüfanlage von Worthmann eine schnelle und leistungsstarke Lösung für die Einfüllrohr-Produktion. „Denkbar ist für die Zukunft eine weitere Steigerung der Effizienz, indem die Eckventile über unsere modulare Ventilinsel SY3000 angesteuert werden“, sagt Christian Suchalla. Weitere Anwendungen für die robusten XLA-Ventile sind beispielsweise Vakuum-Gefriertrocknungsanlagen in der Nahrungsmittelindustrie oder Aluminium-Beschichtungsanlagen für Automobil-Scheinwerfer – also überall dort, wo ein möglichst reines Hochvakuum benötigt wird.
 

[Bild 1] Erkennen, wenn es leckt: Die Dichtheitsprüfanlage der Worthmann Maschinenbau GmbH identifiziert dank XLA-Hochvakuum-Eckventilen von SMC schnell und sicher Leckagen.

[Bilder 2 + 3] Um die Ecke denken: Die neuen Eckventile der Serie XLA von SMC haben austauschbare Faltenbalg-Dichtungen und pneumatische Antriebe – das spart Zeit und Geld bei der Wartung, weil nicht das ganze Ventil getauscht werden muss.

[Bild 4] Falls es mal kalt wird: Dank einem außen angebrachten Heizelement können die neuen Hochvakuum-Eckventile der Serie XLA von SMC Vereisungen im Betrieb vorbeugen und sorgen so für besonders akkurate Prüfergebnisse.

22.12.2020