Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bei der derzeitige Heizk\u00f6rperfertigung sind Aufheiz-, Abk\u00fchl-, und Nachtrocknungsstufen n\u00f6tig. Ziel ist es den Fertigungsprozess technologisch und energetisch zu optimieren. Die Prozessw\u00e4rme soll nach dem L\u00f6ten so hoch gehalten werden, dass noch im warmen Zustand (ca. 80\u00b0C) die Dichtheitspr\u00fcfung erfolgen kann. Damit wird die Feuchteaufnahme des stark hygroskopischen F\u00fcllstoffes vermieden und der energieintensive Nachtrocknungsprozess sowie die prozessexterne Dichtheitspr\u00fcfung als separate Arbeitsoperation entfallen. Gem\u00e4\u00df dieser Zielstellung ist eine neuartige Pr\u00fcftechnologie zur Dichtheitspr\u00fcfung unter erh\u00f6hter Temperatur von Heizk\u00f6rpern zu entwickeln.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1.\tErmittlung aller prozessbestimmenden Parameter bei der Heizk\u00f6rperherstellung unter Beachtung der Dichtheitspr\u00fcfung
\n2.\tKonzipierung einer Pr\u00fcfmethode zur Dichtheitspr\u00fcfung unter Nutzung von Formiergas
\n3.\tEntwicklung von L\u00f6sungsvarianten f\u00fcr ein Pr\u00fcfstandskonzept
\n4.\tBautechnische Realisierung des Pr\u00fcfstandes und Inbetriebnahme als Funktionsmuster
\n5.\tDurchf\u00fchrung von Dichtheitspr\u00fcfungen und Bestimmung der Leistungsparameter
\n6.\tEntwicklung eines Pr\u00fcfalgorithmus zur exakten Definition der Dichtheit unter Ber\u00fccksichtigung der Eigenemission der Heizk\u00f6rper nach dem L\u00f6tprozess
\n7.\tIntegration des Versuchsstandes in den bestehenden Produktionsablauf, Durchf\u00fchrung von Versuchen unter Praxisbedingungen
\n8.\tErarbeitung eines neuen Fertigungsablaufes unter Einbeziehung einer Online-Dichtheitspr\u00fcfung
\n9.\tDefinition der Leistungsparameter der Pr\u00fcftechnologie als Qualit\u00e4tsstandart bei der Produktzertifizie-rung
\n10.\tNachweis der energetischen Einsparungseffekte durch Wegfall der Nachtrocknungsstrecke<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Zur Dichtheitspr\u00fcfung werden Differenzdruckverfahren, Nachstr\u00f6mmessverfahren , Pr\u00fcfverfahrne unter Nutzung eines Testgases, Unterwasserpr\u00fcfverfahren und Ultraschallpr\u00fcfverfahren eingesetzt. In dem im Unternehmen vorhandenen separaten Pr\u00fcfger\u00e4t werden Heizk\u00f6rper im abgek\u00fchlten Zustand unter Nut-zung der Dr\u00fcckluft gepr\u00fcft, wobei der Druckabfall zeitabh\u00e4ngig ausgewertet wird. Durch den im Heizk\u00f6rper befindlichen F\u00fcllstoff aus stark hygroskopischen Material sind Pr\u00fcfverfahren, die aufsteigende Luft-blasen aus Wasser detektieren und Ultraschallunterwasserverfahren nicht anwendbar. Das Verl\u00f6ten von Flansch, F\u00fchlerrohr und Heizk\u00f6rper erfolgt in einem L\u00f6tofen bei einer Temperatur von 920\u00b0C. An der Entnahmestelle besitzen die Teile noch eine Temperatur von 70\u00b0 C bis100\u00b0 C. Nach etwa 20 Minuten beginnt im Heizk\u00f6rper eine starke Feuchtigkeitsaufnahme. Deshalb sind die Teile innerhalb von 15 Minuten zu pr\u00fcfen und zu verschlie\u00dfen.
\nBei den Pr\u00fcfverfahren unter Nutzung eines Testgases wird eine Seite des Flansches damit beaufschlagt. Werden an der anderen Seite Spuren des Testgases nachgewiesen, dann deutet dies auf eine Undichtigkeit hin. Als Testgas wurde ein Formiergas mit 95% Stickstoff und 5% Wasserstoff gew\u00e4hlt. Gegen\u00fcber Helium ist dieses Testgas um ein Dreiviertel billiger.
\nDas eingesetzte Sensormodul erkennt Wasserstoffkonzentrationen von wenigen ppm (parts per million) bis in den Volumenprozentbereich. Das Sensorelement ist ein spezieller Halbleitergassensor, der sich durch eine hohe Selektivit\u00e4t und Empfindsamkeit zu Wasserstoff auszeichnet. Das Sensorelement wird im beheizten Zustand betrieben, wobei das Wirkprinzip auf der Leitf\u00e4higkeits\u00e4nderung einer sensitiven Halbleiteschicht bei Gasen beruht. Die sichere Erkennung von undichten Heizk\u00f6rpern setzt eine Detektionszeit von 15 Sekunden voraus. Die Temperaturspanne, der zu pr\u00fcfenden Teile, kann zwischen Raumtemperatur und 100\u00b0 C liegen.
\nEs wurde ein Versuchsmuster f\u00fcr einen Dichtheitspr\u00fcfstand entwickelt, gefertigt und erprobt. Der Pr\u00fcfvorgang ist durch die Schritte F\u00fcllen, Halten und Detektieren charakterisiert. Neben diesen Hauptt\u00e4tigkeitszeiten liegen die Nebent\u00e4tigkeitszeiten Einlegen in das Pr\u00fcfger\u00e4t, Schlie\u00dfen der Pr\u00fcfkammer, Sp\u00fclen der Formiergaskammer und Entnehmen des Werkst\u00fccks aus dem Pr\u00fcfger\u00e4t vor.
\nMit Haupt- und Nebent\u00e4tigkeitszeit dauert ein Pr\u00fcfzyklus 40 Sekunden. Der Dichtheitspr\u00fcfstand besteht aus vier Pr\u00fcfkammern. Die Sensorkammern wurden so gelegt, dass Ausdunstungen von Wasserstoff aus dem L\u00f6tprozess das Messergebnis nicht beeintr\u00e4chtigen k\u00f6nnen. Da die Detektiergrenze und die Arbeitsplatzkonzentration in einem sehr engen Bereich liegen, wurde eine Umstellung von einer absoluten zu einer relativen Schwelleneinstellung vorgenommen. Die Steuerung sendet am Anfang der Messung ein Signal. Danach wird der Anstieg der Formiergaskonzentration gemessen. Die Vorgegebenen Leistungsparameter wurden mit dem Pr\u00fcfstand erreicht.
\nDurch die Online- Pr\u00fcfung verk\u00fcrzt sich die Technologie nach dem L\u00f6ten des Heizk\u00f6rpers. Abk\u00fchlzeit, Transport und Nachtrocknung sowie die ben\u00f6tigte Lagerkapazit\u00e4t werden eingespart. Dabei bringt die entfallende Nachtrocknung von 4 Stunden bei 180\u00b0C im W\u00e4rmeofen das gr\u00f6\u00dfte Energieeinsparpotenzial. Mit der \u00c4nderung der Technologie werden im Jahr 126 700 kWh Energie eingespart. Aus der 100%igen Qualit\u00e4tskontrolle resultiert die Vermeidung von Reklamationen am Endger\u00e4t. Es wird angestrebt, durch die Optimierung der anderen Produktionsprozesse eine W\u00e4rmeofengruppe vom Netz zu nehmen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Es ist vorgesehen, die Ergebnisse des Projekts in der Fachpresse zu ver\u00f6ffentlichen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
F\u00fcr eine temperaturunabh\u00e4ngige Dichtheitspr\u00fcfung sind Pr\u00fcfverfahren mit einem Testgas einsetzbar. Formiergas hat gegen\u00fcber Helium preisliche Vorteile. Mit dieser L\u00f6sung konnte eine Online-Produktion mit den Arbeitsg\u00e4ngen L\u00f6ten , Pr\u00fcfen und Verschlie\u00dfen realisiert werden. Ein Prototyp wurden gefertigt und getestet. Durch den Wegfall der Arbeitsg\u00e4nge Abk\u00fchlen, Transportieren und Nachtrocknen leistet diese Technologie neben der Energieeinsparung einen Beitrag f\u00fcr den produktionsintegrierten Umweltschutz.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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