Caudalímetro de engranajes helicoidales de alta presión para bancos de pruebas hidráulicas y pruebas de fugas

Diseñado para bancos de pruebas donde un componente se juzga bueno o malo por unos pocos mililitros de aceite por minuto a 40 MPa. El medidor mide el volumen desplazado real, mantiene su calibración desde aceite frío hasta aceite caliente y proporciona una salida de pulsos que su PLC puede totalizar sin una tabla de corrección de viscosidad.

Caudalímetro de engranajes helicoidales de alta presión, cuerpo de 40 MPa con bridas de alta resistencia.

Segunda vista: cámara de medición compacta dimensionada para flujos de fuga de 0,05 L/min.

Por qué los bancos de pruebas no pueden funcionar con una lectura inferida

Un banco de pruebas hidráulicas hace una pregunta repetidamente: ¿ha fugado esta válvula, bomba o cilindro más que el límite? A 35 MPa, la banda de paso suele ser de 0,05-0,5 L/min frente a un fondo de aceite que cambia de temperatura en 40 °C durante un turno. Cualquier instrumento que infiera el flujo a partir de la velocidad del rotor o del diferencial de presión se desviará en esa banda, y la desviación se traducirá en rechazos falsos, piezas retrabajadas y discusiones con producción.

Los caudalímetros de turbina son la primera opción habitual y el primer fallo habitual: la resistencia de los rodamientos aumenta a medida que la viscosidad del aceite sube a baja temperatura, por lo que el factor K aprendido durante una carrera de aceptación de verano ya no coincide con una mañana de invierno. Los diferenciales a través de unacaudalímetro de placa de orificiosufren el problema opuesto, porque la viscosidad cambia el propio coeficiente de descarga. Ninguno de los dos instrumentos indica al operador si el banco o la pieza están fuera de tolerancia.

Un caudalímetro de engranajes helicoidales cuenta el volumen desplazado. El volumen atrapado entre los rotores helicoidales y la pared de la cámara está fijado por la geometría, por lo que el mismo recuento de pulsos corresponde a los mismos mililitros a 20 °C y a 70 °C. Lo que cambia con la viscosidad es la presión necesaria para hacer girar los engranajes, no la medición, y en un banco que funciona a 40 MPa, la presión es lo único que ya está disponible en abundancia.

Dos condiciones de funcionamiento, medidas lado a lado

Cómo la medición de engranajes helicoidales mantiene la precisión a bajo flujo y alta presión

Dos rotores helicoidales engranan dentro de una cámara de precisión. La presión del producto los hace girar; la línea de engranaje sella la entrada de la salida, por lo que un volumen conocido se transporta alrededor de la pared de la cámara en cada rotación. Debido a que los rotores son helicoidales en lugar de rectos, la transferencia de volumen es continua y gradual: no hay una apertura y cierre repentino de un bolsillo, que es lo que produce la baja pulsación y el bajo ruido por los que este diseño es conocido en un banco donde se está observando un manómetro.

Cada rotación genera un número fijo de pulsos de una captación sin contacto, y el factor K en pulsos por litro se establece en un banco de calibración gravimétrica en cinco puntos, incluido el extremo de bajo flujo donde se realizan las pruebas de fugas. A 0,05 L/min, el medidor gira lentamente pero sigue girando, y el volumen atrapado por revolución nunca cambia, razón por la cual el rango de turndown alcanza 1:200 sin un cambio de tecnología.

El manejo de la presión proviene de la carcasa y los rodamientos, no del principio de medición. La pared de la cámara es de sección gruesa y los pasadores de los rotores giran en casquillos de carburo de tungsteno, por lo que 40 MPa continuos y 50 MPa pico no distorsionan la brecha de medición. Existe una pequeña fuga interna a través de la línea de engranaje que aumenta con la presión diferencial; se caracteriza en el certificado, por lo que el software de prueba de fugas puede restarla o trabajar contra una curva corregida.

Diseño estructural para picos de presión, contaminación y servicio continuo

Los bancos de pruebas son hostiles de tres maneras específicas, y el diseño mecánico responde a cada una de ellas:

• Picos de presión y eventos de válvula de alivio. Una cámara de paredes gruesas, placas finales atornilladas con sellos metal-metal y una capacidad nominal de pico de 50 MPa mantienen estable la brecha de medición cuando una válvula direccional se cierra abruptamente.
• Aceite contaminado. Los rotores de acero para herramientas endurecidas y los pasadores de rodamientos de carburo de tungsteno toleran la partícula ocasional que un diseño de acero inoxidable sobre acero inoxidable rayaría. Especificamos filtración absoluta de 10 µm aguas arriba y la mayoría de los bancos ya la proporcionan para el componente bajo prueba.
• Servicio continuo de tres turnos. El conjunto de rotores y los rodamientos se suministran como un par acoplado, por lo que el desgaste se corrige in situ reemplazando el par y recalibrando, en lugar de desechar todo el instrumento.

Seis ventajas en un banco de pruebas

Selección, filtración y calibración para la integración en el banco

Comience por el caudal más pequeño que necesite resolver. Para la detección de fugas a 0,05-2 L/min, elija DN6; para un banco de dinamómetro que funcione a 5-80 L/min, elija DN20. Si un solo banco debe hacer ambas cosas, instale el medidor pequeño en la rama de fugas y el más grande en la línea de retorno; consulte el resto de nuestragama de desplazamiento positivopara los tamaños intermedios; dos instrumentos cuestan menos que los rechazos causados por estirar un medidor en un rango de 1:2000.

El montaje es sencillo porque no hay requisito de tramo recto: el medidor puede colocarse en el bloque del colector, aguas arriba del acoplamiento de prueba, con codos a ambos lados. Se aplican dos reglas. Mantenga la flecha de flujo alineada con el flujo real, y para la instalación horizontal, mantenga el eje del rotor horizontal para que no se pueda atrapar aire después de un cambio de aceite. Para los bancos que purgan en ambas direcciones, solicite la versión bidireccional con salida de doble pulso.

Calibre con aceite mineral ISO VG 46 a 40 °C en un banco gravimétrico, registre cinco puntos y publique una curva de corrección de viscosidad para el rango de funcionamiento para que el PLC pueda compensar si el banco funciona en frío o en caliente. Si el banco prueba fluidos distintos del aceite mineral, lo calibraramos con su fluido en su lugar; el factor K es una propiedad de la geometría, no de las afirmaciones de marketing.

Diseño de integración (dibujo esquemático): medición de fugas y purga a pleno flujo en un solo medidor.

Caso de aplicación 1: Fabricante de válvulas hidráulicas, Italia

Caso de aplicación 2: Remanufacturador de componentes hidráulicos, Chile

Especificaciones técnicas

Preguntas frecuentes

¿Por qué no usar un caudalímetro de turbina o Coriolis en un banco de pruebas hidráulicas?

Un caudalímetro de turbina depende de álabes soportados por rodamientos que se ralentizan a medida que la viscosidad del aceite aumenta con la temperatura, por lo que un arranque en frío a 20 °C y una carrera en caliente a 65 °C dan diferentes factores K a menos que se corrija continuamente. En un banco de fugas donde el criterio de aceptación son a menudo unos pocos mililitros por minuto, esa deriva puede ser mayor que la fuga que se está midiendo. Los caudalímetros Coriolis son precisos y miden la masa directamente, pero las unidades más pequeñas cuestan varias veces más, son sensibles a la pulsación de la bomba y están sobredimensionadas para pruebas rutinarias de paso/fallo. Un caudalímetro de engranajes helicoidales mantiene la precisión volumétrica en todo el rango de viscosidad, acepta 40 MPa de presión de trabajo y produce una salida de pulsos que el PLC totaliza sin ninguna capa de conversión.

¿Cómo afecta la contaminación del aceite a la precisión y la vida útil?

Las partículas duras son el principal limitador de la vida útil. Los engranajes y rodamientos funcionan con holguras medidas en micrómetros, por lo que una partícula de 50 µm puede rayar una cara del rotor y cambiar permanentemente el volumen atrapado. La presión del banco normalmente se registra mediante untransmisor de presiónen el mismo colector, y los dos canales deben calibrarse con la misma referencia. Especificamos filtración absoluta de 10 µm aguas arriba, que la mayoría de los bancos de pruebas ya proporcionan para el componente bajo prueba. Nuestro conjunto de rotores utiliza acero para herramientas endurecidas con pasadores de rodamientos de carburo de tungsteno, que tolera las partículas finas ocasionales mucho mejor que los diseños de acero inoxidable sobre acero inoxidable. Cuando la precisión se desvía más de 0,3% con respecto a su referencia, el par de engranajes y los rodamientos se reemplazan como un conjunto acoplado in situ y el medidor se recalibra; la carcasa y el sensor permanecen en servicio, por lo que la reparación dura horas, no semanas.

¿Se puede montar el medidor directamente en el colector del banco de pruebas?

Sí, y así es como la mayoría de nuestros clientes lo instalan. Debido a que el principio de medición cuenta volúmenes atrapados en lugar de inferir velocidad, no se requiere tramo recto aguas arriba o aguas abajo, por lo que el medidor puede colocarse cerca de un bloque de colector, un acoplamiento de liberación rápida o una válvula direccional. Se aplican dos condiciones: mantenga la flecha de dirección de flujo alineada con el flujo real, y para el montaje horizontal, mantenga el eje del rotor horizontal para que no se pueda atrapar aire después de un cambio de aceite. Donde un banco purga en ambas direcciones, solicite la versión bidireccional con salida de doble pulso. Envíenos el plano del colector antes de que se libere el pedido y confirmaremos la orientación, la holgura y la rosca de conexión por escrito.

¿Qué fluido y condiciones de calibración se utilizan?

Calibramos con aceite mineral ISO VG 46 a 40 °C a menos que su especificación indique lo contrario, en un banco gravimétrico con una balanza trazable y corrección de temperatura. Se registran cinco puntos en todo el rango de flujo, incluido el extremo de bajo flujo donde se realizan las pruebas de fugas. El certificado indica el factor K en pulsos por litro, la desviación en cada punto y la temperatura ambiente y del fluido durante la prueba. Debido a que la viscosidad y la temperatura desplazan ligeramente el factor K, también publicamos una curva de corrección para su rango operativo para que el PLC pueda compensar cuando el banco funciona a 30 °C o 70 °C. La calibración con su propio fluido está disponible cuando el banco maneja fluidos distintos del aceite mineral.

Productos relacionados y lectura adicional

La instrumentación de los bancos de pruebas se suele especificar conjuntamente, por lo que estas páginas son las que los ingenieros solicitan a continuación:

• Caudalímetros de desplazamiento positivo — la gama completa, incluidas las versiones de gas húmedo y de disco.
• Caudalímetro de pistón reciprocante — alta precisión en montaje horizontal o vertical para bancos de calibración.
• Caudalímetros de placa de orificio — medición de presión diferencial donde el flujo es constante y el rango es fijo.
• Transmisores de presión — el canal de presión que normalmente se sitúa junto al canal de flujo en un banco.
• Estudio de caso: flujo de agua de refrigeración en una planta siderúrgica — una instalación de circuito cerrado con las mismas restricciones de pulsación y filtración.

Envíenos el plano del colector y el límite de fuga que debe resolver, y nosotrosconfirmaremos el tamaño, la conexión y el factor K por escritoantes de que se libere el pedido.