Optimierung der Ultraschall- Gasflaschenprüfung
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Optimierung der UltraschallGasflaschenprüfung Projektarbeit in Kooperation der Firma Wystrach mit der Universität Duisburg-Essen Bearbeitung durch cand. Ing. Jochen Schmitz Professur Fertigungstechnik 1 Prof. Dr.-Ing. habil. G. Witt Gliederung 1. Ziel des Projekts 2. Verfahren der wiederkehrenden Gasflaschenprüfung 3. Konzept des Leckageprüfstands 4. Versuchsdurchführung und -ergebnisse 5. Anlagentechnik und Modell 6. Schlussbetrachtung 2 Ziel des Projektes • Einordnung der Ultraschallprüfung als Verfahren der wiederkehrenden Gasflaschenprüfung • Erkennung von möglichen technischen Schwächen • Erstellung eines Lösungskonzepts 3 1. Ziel des Projekts 2. Verfahren der wiederkehrenden Gasflaschenprüfung 3. Konzept des Leckageprüfstands 4. Versuchsdurchführung und -ergebnisse 5. Anlagentechnik und Modell 6. Schlussbetrachtung 4 Prüfverfahren der wiederkehrenden Gasflaschenprüfung • Wasserdruckprüfung • Ultraschallprüfung Zusätzliche Anwendungen: Sichtprüfung, Wiegen 5 Wasserdruckprüfung • Prüfdruck: 1,5-facher Fülldruck • Min. 30 Sekunden Prüfung bestanden, wenn keine Undichtigkeiten und keine Verformungen auftreten 6 Bewertung der Wasserdruckprüfung Vorteile • Einfaches Verfahren • Geringes Gefährdungspotential • Verfahren für alle Behälterformen geeignet • • • • Nachteile Geringe Aussagekraft: Keine Information über Beschaffenheit und Alterung des Materials Nur in Verbindung mit Sichtprüfung effektiv Aufwändige und teure Nachbehandlung Wasseraufbereitung 7 Ultraschallprüfung (Impuls-Echo-Verfahren) • Prüfsensoren senden UltraschallImpulse aus • Abtasten der Mantelfläche auf Fehler und Unterschreitungen der Wanddicke • Schallreflexion an Materialtrennungen • Echo-Umwandlung in elektrische Signale Prüfung bestanden, wenn reflektierte Echos niedrig und kritische Wandstärke nicht unterschritten wird 8 Bewertung der Ultraschallprüfung Vorteile Nachteile • Erkennung von äußeren und inneren Fehlern • Wandstärkenkontrolle • US-Prüfstände ausgelegt für verschiedene Druckbehälterarten • Bedienung ungefährlich • Geringere Betriebskosten • Keine Reinigung nötig • Wenig Wasserverbrauch • Nur Mantelfläche mit Übergangsbereichen prüfbar • Höhere Investitionskosten • (Gut ausgebildete Mitarbeiter nötig) • (Höhere Ausschussquote) • Kleine Löcher nicht sicher auffindbar Überlegenheit gegenüber 9 der Wasserdruckprüfung!!! Problem: Leck-Erkennung mit dem US-Verfahren • Korrosion und Rissfortschritt • Herstellung (Bodenstern) • Schweißpunkte • Beschädigung [Quelle: SwissTS, Fehlersammlung, www.autosonic.ch] 10 1. Ziel des Projekts 2. Verfahren der wiederkehrenden Gasflaschenprüfung 3. Konzept des Leckageprüfstands 4. Versuchsdurchführung und -ergebnisse 5. Anlagentechnik und Modell 6. Schlussbetrachtung 11 Erstellung eines Druckluftprüfstands • Keine Behinderungen des Arbeitsablaufs • Automatisierbarkeit • Nutzung der gegebenen Infrastruktur Messung des Druckverlusts an befüllter Gasflasche Vergleich mit einer festgelegten Druckschwelle 12 1. Ziel des Projekts 2. Verfahren der wiederkehrenden Gasflaschenprüfung 3. Konzept des Leckageprüfstands 4. Versuchsdurchführung und -ergebnisse 5. Anlagentechnik und Modell 6. Schlussbetrachtung 13 Ausströmversuch Offene Fragen • Welche Leckgrößen? • Druckabfall wie groß? • Prüfzeit wie lange? 14 Lochgrößen Bez. A B d [mm] 1,08 0,60 A [mm2] 0,920 0,286 Objekt Berstsicherung Berstsicherung C* ~ 0,47 ~ 0,173 Einspritzdüse D E 0,43 0,35 0,142 0,099 Öldüse Berstsicherung F G 0,22 0,19 0,038 0,028 Öldüse Berstsicherung 15 Theoretischer Zusammenhang Anwendung der eindimensionalen Stromfadentheorie! Annahmen: • • • • Stationäre Strömung Kritischer Zustand in der Düse Konstanter Massenstrom Konstanter Druck in der Gasflasche T0 p * v * A p p0 t * VK T Index 0 – Ruhegrößen Index * – Kritischer Zustand (Düse) 16 Auswertung 7,0 Praxis A Praxis B 6,0 Praxis C* Druckverlauf [bar] Praxis D 5,0 Praxis E Praxis F 4,0 Praxis G Theorie A 3,0 Theorie B Theorie C* 2,0 Theorie D Theorie E 1,0 Theorie F 0 1 2 3 4 5 Zeit [min] 6 7 8 9 10 Theorie G 17 Scale down 7,00 F - d=0,22 G - d=0,19 Druckverlauf [bar] [bar] Druckverlauf H - d=0,150 I - d=0,100 J - d=0,075 K - d=0,050 6,95 L - d=0,025 M - d=0,020 N - d=0,015 O - d=0,010 P - d=0,005 6,90 0 5 10 15 Zeit [min] 20 25 30 Q - d=0,001 18 1. Ziel des Projekts 2. Verfahren der wiederkehrenden Gasflaschenprüfung 3. Konzept des Leckageprüfstands 4. Versuchsdurchführung und -ergebnisse 5. Anlagentechnik und Modell 6. Schlussbetrachtung 19 Modell • Unterschiedliche Palettentypen • Berücksichtigung unterschiedlicher Gasflaschenlängen • Positionierung der Gasflaschen • Zentrierung der Gasflaschen • Sicherheitsaspekte 20 1. Ziel des Projekts 2. Verfahren der wiederkehrenden Gasflaschenprüfung 3. Konzept des Leckageprüfstands 4. Versuchsdurchführung und -ergebnisse 5. Anlagentechnik und Modell 6. Schlussbetrachtung 21 Schlussbetrachtung • • • • Überlegenheit der Ultraschallprüfung Schwäche bei Erkennung kleiner Löcher Konzeption eines Druckluftprüfstandes Anlagentechnische Lösungen vorhanden 22
