Was ist der Kompressionswärmeeffekt und wie kann man ihn kompensieren

Dichtheitsprüfungen sind in verschiedenen Fertigungsindustrien ein wichtiger Prozess, um die Produktintegrität und -sicherheit zu gewährleisten - aber es kann schwierig sein, eine zuverlässige, wiederholbare Dichtheitsprüfung zu gewährleisten.

Eine der vielen potenziellen Herausforderungen bei der Dichtheitsprüfung ist der Kompressionswärmeeffekt, der zu ungenauen Ergebnissen führen kann, wenn er bei druckbasierten Lecksuchmethoden nicht richtig berücksichtigt wird. Das Verständnis und die Abschwächung dieses Effekts sind für die Gewährleistung der Prüfgenauigkeit und die Vermeidung von Fehlmessungen von entscheidender Bedeutung.

Was ist der Kompressionswärmeeffekt? Warum ist er wichtig?

Die Temperatur kann die Dichtheitsprüfung in vielerlei Hinsicht beeinflussen, z. B. durch die Temperatur des Bauteils/der Vorrichtung, die Umgebungstemperatur und die Temperatur der Prüfluft. Dabei muss die Temperatur der Prüfluft dieselbe Temperatur wie das zu prüfende Teil und die Vorrichtung haben und etwaige Änderungen der Umgebungstemperaturen aufgrund des Klimas usw. berücksichtigen. Diese Temperatur kann auf verschiedene Weise gesteuert werden, z. B. durch den Einbau eines Wärmetauschers in die Dichtheitsprüfmaschine oder Abschottung gegen Umgebungseinflüsse.

Aber auch wenn Sie die Temperatur kontrolliert haben, muss der Effekt der Kompressionswärme berücksichtigt werden. Wenn ein Probekörper mit Prüfluft gefüllt wird, wird die vorhandene atmosphärische Luft im Probekörper komprimiert (manchmal als "Luftpumpeneffekt" bezeichnet). Durch diese Kompression erhöht sich die Temperatur des Materials im Probekörper (siehe die Formel für die Kompressionswärme unten).

Die Formel für die Kompressionswärme (hier anhand eines Beispiels eines Bauteils bei einer Kompression auf 5 bar rel.) kann zur Vorhersage des Temperaturanstiegs verwendet werden.

Die erhitzte Druckluft kühlt durch die Wärmeableitung des Bauteils dann entsprechend wieder ab. Dadurch kommt es unmittelbar nach dem Befüllen zu einem Druckabfall, der als falsches Leck gemessen werden könnte - es sei denn, er wird ordnungsgemäß kompensiert bzw. ausstabilisiert.

Kompensation der Kompressionswärmewirkung

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Effekt der Kompressionswärme zu kompensieren. Nachfolgend sind einige der gängigsten Methoden aufgeführt, mit denen Hersteller diese Effekte kontrollieren können, um eine genaue und zuverlässige Dichtheitsprüfung zu gewährleisten.

Angemessene Stabilisierungszeit sicherstellen

Eine Möglichkeit, den Effekt der Kompressionswärme zu vermeiden, besteht darin, vor der Leckmessung für eine ausreichende Stabilisierungszeit zu sorgen, um die Kompressionswärme auszugleichen.

Werden bei der Dichtheitsprüfung die Druckmessungen zu früh nach der Druckbeaufschlagung vorgenommen, kann dieser wärmebedingte Druckanstieg zu falschen Lecks führen oder echte Lecks verdecken. Durch eine angemessene Stabilisierungszeit kann sich die Gastemperatur an die Umgebung des Bauteils anpassen, wodurch die Auswirkungen der Wärmeausdehnung verringert werden. Die richtige Stabilisierungszeit ist hierbei von vielen Bauteilbedingten Faktoren abhängig.

Erwägen Sie den Einsatz von Prüfgasmethoden zur Leckageprüfung

Wenn bei der Einhaltung der angestrebten Zykluszeit nicht genügend Zeit für die Stabilisierung zur Verfügung steht, sollten Sie statt der Luftleckprüfung eine Prüfmethode mit Prüfgas in Betracht ziehen.

Leckprüfverfahren für Prüfgase wie Helium oder Formiergas (eine Mischung aus 5 % Wasserstoff und 95 % Stickstoff) bieten eine höhere Empfindlichkeit bei minimalen thermischen Störungen. Bei diesen Methoden wird das aus einem abgedichteten Bauteil entweichende Gas ermittelt, anstatt Druckänderungen zu messen, wodurch sie unanfällig für Kompressionswärme ist.

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Es ist zu beachten, dass der Grad der Kompressionswärmewirkung in Abhängigkeit von Faktoren wie Gasart, Materialeigenschaften und Umgebungsbedingungen variiert. Wenn Sie Probleme haben, Ihr Dichtheitsprüfverfahren zu optimieren, steht Ihnen das innomatec-Team gerne zur Verfügung!

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