Höchste Dichtheit, kleinste Leckraten bei gasgelagerten Turbo Kompressoren für Edelgase

24. Juli 2019

Zahlreiche Kompressor-Anwendungen stellen besondere Anforderungen an die Dichtheit von Turbo Kompressoren. Die Gründe sind vielfältig und zielen darauf ab, mögliche Gesundheits-, Umwelt-, Brand-, Störungs- und Kosten-Risiken zu minimieren und zu verhindern. Dabei stellt sich immer die Frage nach dem Grad der notwendigen Dichtheit – denn auch gedichtete Systeme, zum Beispiel mittels O-Ringen, sind nie 100%ig dicht. Die Dichtheit der Turbo Kompressoren wird mittels der Leckagerate messtechnisch ermittelt.

Der Begriff Leck wird in diesem Zusammenhang als eine Öffnung in der Wand eines Objekts, durch welches Gas von der einen Seite der Wand zur anderen gelangen kann, definiert. Bei dieser Struktur handelt es sich um ein Loch, eine Porosität oder einen sonstigen mediendurchlässigen Bereich. Hierbei kann die treibende Kraft für den Medientransfer ein Druckgefälle oder ein Konzentrationsunterschied sein.

Celeroton hat bei der Lecksuche die Möglichkeit, die Turbo Kompressoren auf zwei Arten zu prüfen:

  • Integrale Dichtheits-Prüfung inkl. Messung der Leckagerate
  • Lokale Dichtheits-Prüfung (Lokalisieren von Lecks)

Celeroton setzt dabei auf die Überdruck-Methode. Hierbei findet eine Strömung aus dem Prüfobjekt heraus statt, d. h. der Druck im Prüfobjekt ist grösser als der Umgebungsdruck. Abbildung 1 zeigt schematisch die integrale Dichtheits-Prüfung. Dieses Verfahren dient zur Quantifizierung der totalen Leckagerate (Summe aller Lecks) unter möglichst realen Druck- und Prozessbedingungen des Kompressors.

Der Kompressor ist bei der integralen Dichtheits-Prüfung in einer Vakuumkammer platziert und über einen Anschluss mit einer Heliumflasche verbunden. Der Heliumdruck wird je nach Anwendung und Anforderung entsprechend eingestellt. Während der Bestimmung der Helium-Leckagerate wird über eine Vakuumpumpe ein Vakuum in der Vakuumkammer erzeugt. Die Leckageratenmessung erfolgt über den zertifizierten Leckdetektor und erlaubt z. B. die Bestimmung einer Helium-Standard-Leckagerate gemäss DIN EN 1330-8.

Dahingegen ermöglicht die lokale Dichtheits-Prüfung (auch Schnüffel-Technik genannt) das Lokalisieren eines Lecks (Abbildung 2). Bei dieser Überdruck-Methodik wird das aus den Lecks ausströmende Prüfgas durch eine Schnüffelsonde abgesaugt und dem Leckdetektor zugeführt. Die Austrittskonzentration an verschiedenen Orten lässt auf den Leckageort schliessen.

Integrale Dichtheits-Prüfung

Abbildung 1: Integrale Dichtheits-Prüfung

 

Lokale Dichtheits-Prüfung

Abbildung 2: Lokale Dichtheits-Prüfung

 
Als Prüfgas wird klassischerweise Helium eingesetzt. Helium ist ein in der Industrie weitverbreitetes Prüfgas und weist folgende Vorteile auf:

  • Geringe natürliche Konzentration für niedrige Nachweisgrenze bei Messungen unter atmosphärischen Bedingungen
  • Lässt sich einfach mittels Massenspektrometrie nachweisen
  • Durchdringt dank verhältnismässig kleiner Molekülgrösse auch kleinste Lecks
  • Umweltfreundlich, inert und nicht toxisch.

Die hierein aufgeführten Messverfahren werden bei Celeroton für die Qualitätsprüfung von Kompressoren für Edelgase angewendet. Ein Beispiel eines solchen Kompressors mit Dimensionen 125 x 185 x 160 mm zur Helium-Rezirkulation ist in Abbildung 3 gezeigt.

Helium-Kompressor

Abbildung 3: Helium-Kompressor

 

Erfordert auch Ihre Anwendung einen hochdichten Kompressor zur Förderung von Edelgasen? Möchten Sie zudem von den Gewichts- und Grössenpotenzialen der Celeroton Highspeed Technologie beim Transport oder Rezirkulation von Argon, Xenon, Stickstoff, Helium, etc. profitieren? So kontaktieren Sie unsere Verkaufsabteilung. Wir freuen uns auf Ihre Kontaktaufnahme unter infocelerotoncom oder per Telefon unter +41 44 250 52 20.

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