So testen Sie die Funktion einer Druckausgleichsmembran

Membranen oder DAE (Druckausgleichselemente) sind ein wichtiger Bestandteil bestimmter Bauteile. Diese Membranen haben eine wichtige Funktion bei der Aufrechterhaltung eines gesunden Drucks

im Inneren des Bauteils und sind somit für die sichere und ordnungsgemäße Funktion dieses Bauteils im Einsatz unerlässlich.

Viele Produkte sind auf Membranen angewiesen, darunter elektrische Teile in Kraftfahrzeugen (Wandler, Lenkungssteuergeräte, Radarsensoren usw.), Verbrauchergeräte wie Mobiltelefone und Smartwatches, Produkte mit wasserdichtem Gehäuse und vieles mehr.

Druckunterschiede belasten die Teile und ihre Komponenten stark und können zu Schäden an einem Teil führen, wie z. B. Verformungen und Undichtigkeiten an Verbindungsnähten, Verklebungen, Dichtungen und Steckverbindungen. Wenn die Komponenten undicht sind, kann beispielsweise

Wasser eindringen und die Elektronik im Gehäuse schnell zerstören.

Da diese Membranen für die ordnungsgemäße und sichere Funktion eines Bauteils unerlässlich sind, müssen sie während des Herstellungsprozesses einer speziellen Qualitätsprüfung unterzogen werden.

Was ist eine Membran?

Membranen sind in der Regel dünne, flache Materialien mit einem Durchmesser von etwa 3 bis 30 mm. Sie dienen als Druckausgleichssystem innerhalb eines leckdichten Bauteils. Wenn beispielsweise innerhalb eines versiegelten Bauteils/Gehäuses Wärme entsteht – entweder durch natürliche Wärmeentwicklung von Elektronik, eine beschädigte elektronische Komponente, die einen Temperaturanstieg verursacht, oder durch die Temperatur der Außenumgebung –, entsteht innerhalb des Bauteils Druck (oder Unterdruck bei kälteren Umgebungstemperaturen). Dieser Druck muss entweichen können, damit das Teil nicht beschädigt oder zerstört wird. Eine Membran fungiert als Ein- oder

Zwei-Wege-Belüftungssystem, um diesen Druck abzulassen und gleichzeitig die „Dichtheit“ oder Integrität des leckagefreien Teils aufrechtzuerhalten. Manchmal sind diese Membranen so

konstruiert, dass sie bei einem bestimmten Druck platzen, wie es beispielsweise häufig bei Lithium-Ionen-Batterien der Fall ist.

Wie testet man die Funktion einer Membran in einem gefertigten Teil?

Im Allgemeinen kombiniert ein Membrantest oder Diaphragmatest eine Dichtheitsprüfung mit einer anschließenden Funktionsprüfung der Membran. Wenn die Dichtheitsprüfung als bestanden (OK) bewertet wird, wird die Funktionsprüfung der Membran gestartet.

Für die Funktionsprüfung wird die Prüfprobe für eine bestimmte Zeit belüftet, dann beginnt die Messphase. In dieser Phase wird der Druckanstieg (oder -abfall bei der Prüfung auf Unterdruck) gemessen, der von einem Hohlraum in den anderen innerhalb des Teils fließt.

Liegt der Druckanstieg innerhalb der festgelegten zulässigen Grenzwerte, gilt die Prüfung als bestanden und wird als OK protokolliert.

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Der Testprozess von innomatec ist insofern einzigartig, als unser Funktionstest zwei Faktoren überprüft: ob tatsächlich eine Membran vorhanden ist und ob anhand der festgelegten Testgrenzen ein möglicher Membranfehler vorliegt (z. B. Doppelmembran, beschädigte Membran usw.).

Wie in der nächsten Abbildung gezeigt, füllt der LTC-503 das gesamte Produkt gemäß den Testspezifikationen für das Gehäuse. Dieser erste Schritt stellt sicher, dass die Außenhülle des Produkts ordnungsgemäß versiegelt ist.

Sobald die Integrität des Gehäuses nachgewiesen wurde, senkt der LTC-503 den Druck auf einer Seite der Membran. Der LTC erreicht dies, indem er das Entlüftungsventil für kurze Zeit öffnet. Wie in der nächsten Abbildung gezeigt, sinkt der Druck auf einer Seite der Membran, während der Druck auf der anderen Seite hoch bleibt.

Aufgrund des Druckunterschieds zwischen den durch die Membran getrennten Hohlräumen strömt Luft durch die Membran, um den Druck auszugleichen. Dieser Vorgang verursacht eine Druckänderung in dem Hohlraum, der mit dem Drucksensor des LTC-503 verbunden ist. Der LTC-503 analysiert die Druckänderung und bewertet, ob die Funktion der Membran vorhanden/korrekt ist oder nicht.

Interpretation der Ergebnisse für Erkenntnisse:

1. Wenn die Durchlässigkeit der Membran zu hoch ist, sinkt der Druck in beiden Hohlräumen sofort, wenn das Entlüftungsventil geöffnet wird. Dies könnte ein Hinweis auf eine fehlende oder defekte Membran sein.
2. Eine Membran mit schlechter Durchlässigkeit verhindert, dass Luft gemäß der Spezifikation hindurchströmt. In diesem Fall kann kein Druckanstieg in der mit dem Drucksensor verbundenen Kammer gemessen werden. Dies könnte ein Hinweis auf eine doppelte Membran (unsachgemäße Einfügung) sein.
3. Wenn eine optimale Membran ordnungsgemäß installiert ist, sinkt der Druck in der mit dem Drucksensor verbundenen Kammer, während das Entlüftungsventil geöffnet ist, und es wird eine ordnungsgemäße Druckänderung (innerhalb der festgelegten Testgrenzen) festgestellt, da die Luft zur Druckausgleichung durch die Membran strömt. Dies ist ein einwandfreies (geprüftes) Teil.

Die folgende Grafik bietet einen detaillierten Überblick über die Phasen der Membranprüfung und die entsprechende Druckkurve.

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