Dichtheitsprüfstand

Schärfer werdende Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit resultieren auch in steigenden Anforderungen an die Dichtheit fluidführender Bauteile – und damit auch an die entsprechende Prüftechnik zur Erkennung möglicher Leckagen.

Abhängig von der konkreten Anforderung an Leckageraten bieten sich verschiedene Verfahren zur Dichtheitsprüfung an:
– Druckanstiegsprüfung
– Druckabfallprüfung
– Prüfung mittels Lecksucher (Prüfgas He, H2)

Druckanstiegsprüfung
Die Nachweisgrenzen dieser Prüfmethode liegen in der Größenordnung „wasserdicht“. Als Prüfmedium wird üblicherweise Luft eingesetzt. Der Prüfling wird evakuiert. Das Umgebungsmedium (Luft) strömt durch Leckagen ins Prüflingsvolumen ein. Im Falle eines Lecks ist die einströmende Luftmenge über ein Zeitintervall ∆t in guter Näherung konstant. Ausgasungen beispielsweise von Wandungen oder eingesetzten Dichtungen erreichen hingegen ab einer gewissen Zeit ein Gleichgewicht, wodurch ein Druckanstieg im Prüfling dadurch nicht dauerhaft stattfindet.
Der Vorgang der Druckanstiegsmessung im Prüfling erfolgt mehrfach. Bleibt das Zeitintervall ∆t für den der Druckanstieg ∆p konstant, liegt eine Leckage vor.

Druckabfallprüfung
Bei dieser Prüfung wird der Prüfling innen mit Druck beaufschlag (häufig mit Luft) und der Druckabfall durch Entweichen der Luft über vorhandene Lecks wird erfasst. Nachteilig wirkt sich hier die Abhängigkeit des Druckes von der Temperatur aus. Ebenfalls stellen Püflinge, bei denen eine Druckbeaufschlagung zur Volmenänderung führt (bspw. bei dünnwandigen Teilen aus Kunststoff) eine Herausforderung dar.

Bei beiden vorgenannten Verfahren schränken die niedrigere Nachweisgrenze und die Abhängigkeit von äußeren Parametern die Anwendungsmöglichkeiten ein. Vorteilhaft ist hingegen die einfachere Umsetzbarkeit und der Einsatz günstigerer Messtechnik.

Prüfung mittels Lecksucher
Anspruchsvolle Prüfaufgaben erfordern den Einsatz moderner Messtechnik unter Einsatz eines Spurengases. Hier fällt die Wahl häufig auf Helium, da dieses Gas umweltfreundlich, nicht entflammbar, bzw. nicht explosibel ist und in der Atmosphäre mit 5 ppm nur in sehr geringer Konzentration vorkommt. Zudem ist es massenspektrometrisch sehr gut nachweisbar und mit entsprechend empfindlicher Sensorik bis zu einer sehr niedrigen Nachweisgrenze detektierbar (< 10^-11 mbar‧l/s).
Somit arbeiten Lecksuch-Prüfstände der Johannes Schäfer GmbH häufig mit Helium, wobei sich das angewandte Verfahren nach den späteren realen Einsatzbedingungen des Prüflings richtet. Steht der Prüfling im späteren Betrieb unter Druck, wird dieser mittels Heliumgas druckbeaufschlagt. Das in die evakuierte Prüflingsumgebung austretende Helium wird über einen Lecksucher mit moderner Spektrometerzelle detektiert und das Ergebnis in der Prüfsoftware zur Anzeige gebracht. Hinterlegte Gut/Schlecht-Schwellen ermöglichen eine direkte und automatisierte Bewertung der ermittelten Leckageraten und eliminieren den Einfluss des Bedienpersonals auf Messergebnisse vollständig.