Anlage zur Druckimpulsmessung
Anlagen zur Druckimpuls-Prüfung werden zur Untersuchung der Lebensdauer von innendruckbelasteten Bauteilen, wie beispielsweise Hydraulikkomponenten, eingesetzt. Die Anlage des ifas eignet sich zur Prüfung von Bauteilen bis zu einem Prüfdruck von 1200 bar und bietet im Vergleich zu marktüblichen Anlagen eine erweiterte Instrumentierung, die neben Dienstleistungsaufträgen ebenfalls den Einsatz in der Grundlagenforschung, beispielsweise zur Evaluierung additiv gefertigter Bauteile und neuartiger Sensoren, erlaubt.
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Aufbau der Anlage
Die Anlage basiert auf einer Konstantdruck-Versorgung mit 120 kW Antriebsleistung, deren Ausgangsdruck in Abhängigkeit der Testparameter nachgeführt wird. Mittels eines servohydraulisch betriebenen Druckübersetzers und diverser Hilfsaggregate wird im Hochdruckteil der Anlage ein zyklisch variierendes Druckprofil aufgeprägt, das zur Belastung des Testobjekts dient. Die Druckregelung im Prüfteil basiert auf einer redundanten Anordnung von Drucksensoren, sodass eine belastungsbedingte unzulässige Abweichung eines Aufnehmers detektiert werden kann und zur Abschaltung der Anlage führt. Eine weitere Absicherung mittels eines Druckbegrenzungsventils im Hochdruck ist ebenfalls sichergestellt. Die Anordnung der Testobjekte erfolgt in einer Prüfkammer auf einem Verteilerbaum. Dieser ist modular aufgebaut, sodass je nach erforderlicher Anzahl und Größe der zu testenden Objekte die Gestalt des Verteilerbaums angepasst werden kann. Der Anschluss der Testobjekte am Verteilerbaum erfolgt aufgrund der hohen möglichen Drücke durch spezifische Hochdruckverschraubungen. Für Anwendungen mit moderaten Druckanforderungen sind ebenfalls Adapter für Standardverschraubungen verfügbar. Eine Maximierung der Anlagenverfügbarkeit gewährleisten Telemetriemodule zur Fernwartung und Versuchsüberwachung.
Mögliche Belastungszyklen
Standardmäßig werden mit der Anlage Sinuszyklen bei einer Frequenz von bis zu 25 Hz gefahren. Es ist jedoch ebenfalls möglich, trapezförmige Zyklen bei leicht reduzierter Frequenz, sowie Zyklen nach DNVGL-CP-0185 bei bis zu ca. 2 Hz zu fahren. Der im Zyklus auftretende höchste Druck kann bis zu 1200 bar betragen. Die tatsächlich erzielbare Prüffrequenz ist bauteilabhängig und muss im Einzelfall geprüft werden. Als Betriebsmedium kommt HLP 32 zum Einsatz. Eine Kühlung des Hochdruckteils gewährleistet eine für hydraulische Applikationen repräsentative Medientemperatur.
Messtechnik und Dokumentation
Die Anlage verfügt über zwei redundante Drucksensoren zur Regelung des Belastungsdrucks und bauteilspezifischen Zyklenzählern. Es erfolgt eine statistische Auswertung der Druckamplituden über die gesamte Prüfzeit, sodass die Reproduzierbarkeit der Tests jederzeit nachvollzogen werden kann. Übliche Schwankungen der Druckamplituden liegen im Bereich von wenigen Promille.Ebenfalls verfügt die Anlage am ifas über weitere Schnittstellen zur Aufzeichnung von Messwerten. Zunächst kann die Bauteiltemperatur an bis zu 10 Messstellen parallel über die gesamte Prüfdauer erfasst werden.Darüber hinaus können weitere elektrische Signale (Spannung, Strom, Widerstandsbrücken) während der Prüfung erfasst und zur Prüfung synchronisiert werden. Dies erlaubt einerseits eine tiefere Einsicht in Testobjekte, beispielsweise durch Messung der auftretenden oberflächlichen Dehnung mittels applizierter DMS, und andererseits die Messung der Sensordaten eines im Test befindlichen Sensors.Zur Reduktion der Datenmengen können die zuvor genannten Werte zu definierten Zyklenzahlen während eines vorgegebenen Intervalls mit hoher zeitlicher Auflösung erfasst werden. Änderungen der Eigenschaften über die Prüfdauer sind somit leicht nachvollziehbar.