Hochdruck-Schneckenrad-Durchflussmesser für hydraulische Prüfstände und Dichtheitsprüfungen

Entwickelt für Prüfstände, bei denen eine Komponente anhand weniger Milliliter Öl pro Minute bei 40 MPa als gut oder schlecht eingestuft wird. Das Messgerät misst das tatsächliche verdrängte Volumen, behält seine Kalibrierung von kaltem zu heißem Öl bei und liefert einen Impulsausgang, den Ihre SPS ohne eine Viskositätskorrekturtabelle summieren kann.

Hochdruck-Schneckenrad-Durchflussmesser, 40 MPa Gehäuse mit robusten Flanschen.

Zweite Ansicht: kompakte Messkammer, dimensioniert für Leckströme ab 0,05 l/min.

Warum Prüfstände nicht ohne abgeleitete Messwerte auskommen können

Ein hydraulischer Prüfstand stellt immer wieder dieselbe Frage: Hat dieses Ventil, diese Pumpe oder dieser Zylinder mehr als den Grenzwert verloren? Bei 35 MPa liegt das Toleranzband oft bei 0,05–0,5 l/min bei einem Öl, dessen Temperatur während einer Schicht um 40 °C schwankt. Jedes Instrument, das den Durchfluss aus der Rotorgeschwindigkeit oder der Druckdifferenz ableitet, driftet über dieses Band, und die Drift führt zu Fehlalarmen, Nachprüfungen von Teilen und Diskussionen mit der Produktion.

Turbinenmessgeräte sind normalerweise die erste Wahl und der übliche erste Ausfall: Der Lagerwiderstand steigt mit zunehmender Ölviskosität bei niedrigen Temperaturen, sodass der während eines sommerlichen Abnahmeprozesses ermittelte K-Faktor an einem Wintermorgen nicht mehr passt. Differenzdruckmessgeräte mit einerOrifice-Platten-Durchflussmesserleiden unter dem gegenteiligen Problem, da die Viskosität den Ausflusskoeffizienten selbst verändert. Keines der beiden Instrumente teilt dem Bediener mit, ob der Prüfstand oder das Teil außerhalb der Toleranz liegt.

Ein Schneckenradmessgerät zählt das verdrängte Volumen. Das zwischen den Schneckenrädern und der Kammerwand eingeschlossene Volumen ist durch die Geometrie festgelegt, sodass derselbe Impulszähler denselben Milliliter bei 20 °C und 70 °C entspricht. Was sich mit der Viskosität ändert, ist der Druck, der zum Drehen der Zahnräder benötigt wird, nicht die Messung – und auf einem Prüfstand, der mit 40 MPa läuft, ist Druck das Einzige, was bereits im Überfluss vorhanden ist.

Zwei Betriebsbedingungen, nebeneinander gemessen

Wie Schneckenrad-Durchflussmesser die Genauigkeit bei niedrigem Durchfluss und hohem Druck beibehalten

Zwei Schneckenräder greifen in einer Präzisionskammer ineinander. Der Produktdruck treibt sie an; die Eingriffslinie dichtet Einlass von Auslass ab, sodass bei jeder Umdrehung ein bekanntes Volumen entlang der Kammerwand transportiert wird. Da die Rotoren schräg statt gerade verzahnt sind, erfolgt die Volumenübertragung kontinuierlich und allmählich: Es gibt kein plötzliches Öffnen und Schließen einer Tasche, was für die geringe Pulsation und Geräuschentwicklung verantwortlich ist, für die dieses Design auf einem Prüfstand bekannt ist, an dem ein Manometer abgelesen wird.

Jede Umdrehung erzeugt eine feste Anzahl von Impulsen von einem berührungslosen Abgriff, und der K-Faktor in Impulsen pro Liter wird auf einem gravimetrischen Kalibrierstand an fünf Punkten ermittelt, einschließlich des Niederdurchflussendes, an dem Dichtheitsprüfungen tatsächlich durchgeführt werden. Bei 0,05 l/min dreht sich das Messgerät langsam, aber es dreht sich immer noch, und das eingeschlossene Volumen pro Umdrehung ändert sich nie – weshalb die Spreizung 1:200 erreicht, ohne dass eine Technologieänderung erforderlich ist.

Die Druckbeständigkeit ergibt sich aus dem Gehäuse und den Lagern, nicht aus dem Messprinzip. Die Kammerwand ist dickwandig und die Rotorstifte laufen in Wolframcarbid-Buchsen, sodass 40 MPa Dauerbetrieb und 50 MPa Spitzenbelastung den Messspalt nicht verzerren. Eine geringe interne Leckage entlang der Eingriffslinie existiert und steigt mit dem Differenzdruck; sie wird auf dem Zertifikat charakterisiert, sodass die Dichtheitsprüfsoftware sie subtrahieren oder mit einer korrigierten Kurve arbeiten kann.

Strukturelles Design für Druckspitzen, Kontamination und Dauerbetrieb

Prüfstände sind auf drei spezifische Arten feindlich, und das mechanische Design beantwortet jede davon:

• Druckspitzen und Überdruckventilereignisse. Eine dickwandige Kammer, verschraubte Endplatten mit Metalldichtungen und eine Spitzenbelastbarkeit von 50 MPa halten den Messspalt stabil, wenn ein Wegeventil abrupt schließt.
• Kontaminiertes Öl. Gehärtete Werkzeugstahlrotoren und Wolframcarbid-Lagerstifte tolerieren gelegentliche Partikel, die ein Edelstahl-auf-Edelstahl-Design zerkratzen würde. Wir spezifizieren eine absolute Filtration von 10 µm vorgeschaltet, und die meisten Prüfstände bieten diese bereits für die zu prüfende Komponente an.
• Kontinuierlicher Drei-Schicht-Betrieb. Das Rotorset und die Lager werden als passendes Paar geliefert, sodass Verschleiß vor Ort durch Austausch des Paares und Neukalibrierung behoben wird, anstatt das gesamte Instrument zu verschrotten.

Sechs Vorteile auf einem Prüfstand

Auswahl, Filtration und Kalibrierung für die Prüfstandsintegration

Beginnen Sie mit dem kleinsten Durchfluss, den Sie auflösen müssen. Für die Leckerkennung bei 0,05–2 l/min wählen Sie DN6; für einen Dyno-Prüfstand mit 5–80 l/min wählen Sie DN20. Wenn ein einzelner Prüfstand beides leisten muss, installieren Sie das kleine Messgerät am Leckzweig und das größere an der Rücklaufleitung – siehe den Rest unseresBereichs für Verdrängungsdurchflussmesserfür die Größen dazwischen – zwei Instrumente kosten weniger als die Ausschüsse, die durch die Überdehnung eines Messgeräts über einen Bereich von 1:2000 entstehen.

Die Montage ist einfach, da keine gerade Einlaufstrecke erforderlich ist: Das Messgerät kann auf dem Verteilerblock, stromaufwärts der Prüfkupplung, mit Ellbogen auf beiden Seiten sitzen. Zwei Regeln gelten. Halten Sie den Durchflussrichtungspfeil mit dem tatsächlichen Durchfluss ausgerichtet, und bei horizontaler Installation halten Sie die Rotorwellenachse horizontal, damit nach einem Ölwechsel keine Luft eingeschlossen werden kann. Für Prüfstände, die in beide Richtungen spülen, bestellen Sie die bidirektionale Version mit doppeltem Impulsausgang.

Kalibrieren Sie mit ISO VG 46 Mineralöl bei 40 °C auf einem gravimetrischen Prüfstand, zeichnen Sie fünf Punkte auf und veröffentlichen Sie eine Viskositätskorrekturkurve für den Betriebsbereich, damit die SPS kompensieren kann, wenn der Prüfstand kalt oder heiß läuft. Wenn der Prüfstand andere Flüssigkeiten als Mineralöl prüft, kalibrieren wir stattdessen mit Ihrer Flüssigkeit – der K-Faktor ist eine Eigenschaft der Geometrie, nicht der Marketingaussagen.

Integrationslayout (Schaltplan): Leckagemessung und Volldurchflussspülung mit einem Messgerät.

Anwendungsfall 1: Hersteller von Hydraulikventilen, Italien

Anwendungsfall 2: Aufbereiter von Hydraulikkomponenten, Chile

Technische Spezifikationen

Häufig gestellte Fragen

Warum kein Turbinen- oder Coriolis-Messgerät auf einem hydraulischen Prüfstand?

Ein Turbinenmessgerät stützt sich auf lagergestützte Flügel, die sich verlangsamen, wenn die Ölviskosität mit der Temperatur steigt, sodass ein Kaltstart bei 20 °C und ein Warmbetrieb bei 65 °C unterschiedliche K-Faktoren ergeben, es sei denn, Sie korrigieren kontinuierlich. Auf einem Leckprüfstand, bei dem das Pass-Kriterium oft nur wenige Milliliter pro Minute beträgt, kann diese Drift größer sein als die gemessene Leckage. Coriolis-Messgeräte sind genau und messen die Masse direkt, aber die kleinsten Einheiten kosten ein Vielfaches, sind empfindlich gegenüber Pumpenpulsationen und sind für routinemäßige Pass/Fail-Tests überdimensioniert. Ein Schneckenradmessgerät behält die volumetrische Genauigkeit über den Viskositätsbereich bei, verträgt 40 MPa Betriebsdruck und liefert einen Impulsausgang, den die SPS ohne eine Konvertierungsschicht summiert.

Wie beeinflusst Ölverschmutzung die Genauigkeit und Lebensdauer?

Harte Partikel sind der Hauptlebensdauerbegrenzer. Zahnräder und Lager laufen mit Spalten im Mikrometerbereich, sodass ein 50 µm Partikel eine Rotorfläche zerkratzen und das eingeschlossene Volumen dauerhaft verändern kann. Der Prüfstandsdruck wird normalerweise von einemDrucktransmitteram selben Verteiler erfasst, und die beiden Kanäle sollten gegen dieselbe Referenz kalibriert werden. Wir spezifizieren eine absolute Filtration von 10 µm vorgeschaltet, die die meisten Prüfstände bereits für die zu prüfende Komponente bieten. Unser Rotorsatz verwendet gehärteten Werkzeugstahl mit Wolframcarbid-Lagerstiften, der gelegentliche feine Partikel weitaus besser toleriert als Edelstahl-auf-Edelstahl-Konstruktionen. Wenn die Genauigkeit mehr als 0,3 % gegenüber Ihrer Referenz abweicht, werden das Zahnradpaar und die Lager vor Ort als passendes Set ausgetauscht und das Messgerät neu kalibriert – das Gehäuse und der Sensor bleiben in Betrieb, sodass die Reparatur Stunden statt Wochen dauert.

Kann das Messgerät direkt am Prüfstandverteiler montiert werden?

Ja, und so installieren es die meisten unserer Kunden. Da das Messprinzip eingeschlossene Volumina zählt und nicht die Geschwindigkeit ableitet, ist keine gerade Einlauf- oder Auslaufstrecke erforderlich, sodass das Messgerät nahe an einem Verteilerblock, einer Schnellkupplung oder einem Wegeventil sitzen kann. Zwei Bedingungen gelten: Halten Sie den Durchflussrichtungspfeil mit dem tatsächlichen Durchfluss ausgerichtet, und bei horizontaler Montage halten Sie die Rotorwellenachse horizontal, damit nach einem Ölwechsel keine Luft eingeschlossen werden kann. Wo ein Prüfstand in beide Richtungen spült, bestellen Sie die bidirektionale Version mit doppeltem Impulsausgang. Senden Sie uns die Zeichnung des Verteilers vor der Auftragserteilung, und wir bestätigen Ausrichtung, Freiraum und Anschlussgewinde schriftlich.

Welche Kalibrierflüssigkeit und -bedingungen werden verwendet?

Wir kalibrieren mit ISO VG 46 Mineralöl bei 40 °C, sofern Ihre Spezifikation nichts anderes angibt, auf einem gravimetrischen Prüfstand mit rückführbarer Waage und Temperaturkorrektur. Fünf Punkte werden über den Durchflussbereich erfasst, einschließlich des Niederdurchflussendes, an dem Dichtheitsprüfungen durchgeführt werden. Das Zertifikat gibt den K-Faktor in Impulsen pro Liter, die Abweichung an jedem Punkt sowie die Umgebungs- und Flüssigkeitstemperatur während des Tests an. Da Viskosität und Temperatur den K-Faktor leicht verschieben, veröffentlichen wir auch eine Korrekturkurve für Ihren Betriebsbereich, damit die SPS kompensieren kann, wenn der Prüfstand bei 30 °C oder 70 °C läuft. Eine Kalibrierung mit Ihrer eigenen Flüssigkeit ist verfügbar, wenn der Prüfstand andere Flüssigkeiten als Mineralöl verarbeitet.

Verwandte Produkte und weiterführende Lektüre

Die Instrumentierung von Prüfständen wird normalerweise zusammen spezifiziert, daher sind dies die Seiten, nach denen Ingenieure als nächstes fragen:

• Verdrängungsdurchflussmesser – das gesamte Sortiment, einschließlich der Nassgas- und Scheibenversionen.
• Hubkolben-Durchflussmesser – hohe Präzision in horizontaler oder vertikaler Montage für Kalibrierprüfstände.
• Orifice-Platten-Durchflussmesser – Differenzdruckmessung, wo der Durchfluss konstant und der Bereich festgelegt ist.
• Drucktransmitter – der Druckkanal, der normalerweise neben dem Durchflusskanal auf einem Prüfstand sitzt.
• Fallstudie: Kühlwasserdurchfluss in einem Stahlwerk – eine geschlossene Installation mit denselben Pulsations- und Filtrationsanforderungen.

Senden Sie uns die Zeichnung des Verteilers und die Leckgrenze, die Sie auflösen müssen, und wir werdenGröße, Anschluss und K-Faktor schriftlich bestätigenbevor der Auftrag erteilt wird.