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SONOTEC Ultraschallsensorik Halle GmbH Möglichkeiten der Lecksuche mit Ultraschall

Möglichkeiten der Lecksuche mit Ultraschall

Dr. Santer zur Horst-Meyer


Möglichkeiten (klassische, neue)LuftleckratenUltraschall (Messbereich, Dichtheit, Prüfobjekte, Vorteile)

WellenartenAusbreitung von WellenErzeugung von Ultraschallwellen und Zusammenhang mit LeckagenAktiv- und Passivverfahren (Veranschaulichungen)

Ultraschallumwandlung

Anwendungsbeispiele Gerätetechnik

Lecksuche

SONOTEC

Lecksuche

Schall

Funktionsprinzip

Anwendungen

Referenzen

Kompetenzen

Inhalt

DGZfP-Jahrestagung 2009 - Mo.2.A.5

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Lecksuche - Möglichkeiten

Klassische Methoden: Horchen mit Stethoskop oder Stange

Absprühen mit Seifenlösung

Flammenbewegung, Nebelerzeugung

Die klassischen Methoden eignen sich zur Grobsuche von Leckagen.

Neue Methoden: Prüfgasverfahren (Wasserstoff, Helium, etc.) <10-4 [mbar l/s]

Druckprüfverfahren 10-4 - 10-2 [mbar l/s]

Ultraschallverfahren > 10-2 [mbar l/s]

Die neuen Methoden eignen sich, je nach Verfahren, zur Dichtheitsprüfung oder zur Lecksuche.


Lecksuche - Luftleckraten

10-106*10-9Technische Dichtheit

10-76*10-6Gasdicht

10-66*10-5Virendicht

10-56*10-4Benzin- und Öldicht

10-46*10-3Bakteriendicht

10-36*10-2Dampfdicht

10-26*10-1Wasserdicht

[mbar l/s][ml/min]

Quantifizierbare

Luftleckraten

Allgemeine Definition

Umrechnung:

1 mbar l/s entspricht 4,3* 10-3kg/h Luft bei 20ºC und gleichem Prüfdruck

Quelle: Fraunhofer Gesellschaft TEG, VDI Kurs 00/30301/01 Dichtheitsprüfung in der Serienproduktion, Stuttgart 05.04.2000

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Lecksuche - Mit Ultraschall

Messbereich: > 10-2 [mbar l/s]

Dichtheit: Wasser- und dampfdicht

Typische Prüfobjekte: - Rohrleitungen

- Druckluftnetze

- Schutzgasanlagen

- Vakuumanlagen

- Einspritzanlagen

- Armaturen

- Fenstern, Türen, Luken und Kabinen


Lecksuche - Mit Ultraschall

Vorteile: - Keine Vorrichtungen/Anbauten notwendig

- Keine Betriebsunterbrechung notwendig

- Kein Kontakt mit dem Medium

- Flexible Suche

- Kostengünstig, keine Folgekosten

- Einfachheit, erfordert kein Anlernen

Die Lecksuche mit Ultraschall dient zur Suche von größeren Leckagen und deren punktgenauen Ortung.

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Schall

Um die Funktionsweise der Lecksuche mit Ultraschall genauer vorzustellen, ist es sinnvoll, die physikalischen Grundlagen des Schalls zu betrachten.

Schall ist die Ausbreitung mechanischer Schwingungen im Raum.

Die Schwingungen können sich nur mit Hilfe von Teilchen ausbreiten, das heißt, nicht im Vakuum.

Ultraschall ist der Bereich oberhalb der menschlichen Hörgrenze. (Hörbereich zwischen 20 Hz und 20 kHz)

Frequenz1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz 1GHz

Hörschall UltraschallInfraschall Hyperschall


Schall - Wellenarten

Im gasförmigen und flüssigen Zustand gibt es nur Longitudinalwellen.

Oberflächenwellen

Longitudinalwellen

Transversalwellen

Ausbreitungsrichtung der Wellen

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Schall - Ausbreitung von Wellen

Schallquelle Hindernis

reflektierter Strahl

Schallstrahl

Reflexion



Beugung

Schallquelle

Hindernis

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Dämpfung

Schallquelle

Nur zum Überlagern

Jx = Jo. e- α x



Streuung

Schallquelle

Hindernisse

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Schall - Erzeugung und Nutzung von Ultraschallwellen

Mechanische Prozesse: Turbulente Strömungen (Pfeifeneffekt)

Reibung

Elektrische Prozesse: Piezoelektrische, elektromagnetische + kapazitive Prinzipien

Elektrostatische Entladungen

Leckagen und kleinste Undichtheiten erzeugen aufgrund der Strömungsprozesse (Turbulenzen) bzw. der Reibung der Gasmoleküle Geräusche.

Diese Geräusche liegen im Ultraschallbereich und sind somit für den Menschen nicht hörbar.

Die entstehenden Geräusche werden zur Lecksuche genutzt.

Spezielle Ultraschallsonden können diese Geräusche „hören“.

Die Geräusche werden elektronisch und akustisch umgewandelt.


Schall - Aktiv- und Passivverfahren

Aktivverfahren: Ein Sender sendet Ultraschallwellen in das zu untersuchende System.

Der Austritt der Ultraschallwellen weist die Undichtigkeit nach.

Das Prüfgerät nimmt die Ultraschallwellen auf.

Passivverfahren: Die Ultraschallgeräusche entstehen am Leck des zu prüfenden Objekts.

Das Prüfgerät empfängt die austretenden Ultraschallwellen.

Grundsätzlich wird zwischen Aktiv- und Passivverfahren unterschieden.

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Schall - Aktives Verfahren: Undichtigkeitsnachweis

Der Sender sendet Ultraschallwellen aus.

Die Ultraschallwellen treten am Leck aus.

Die Ultraschallwellen werden mit dem Prüfgerätnachgewiesen.


Schall - Passives Verfahren: Korrosionsstelle am Rohr

Die Ultraschallwellen entstehen direkt am Leck.

Die Ultraschallwellen breiten sich in alle Richtungen aus.

Die Ultraschallwellen werden mit dem Prüfgerät nachgewiesen.

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Schall - Passives Verfahren: Undichtes Ventil

Flüssigkeit dringt durch ein undichtes Ventil.

Die Ultraschallwellen entstehen direkt an der Dichtkante.

Die Ultraschallwellen werden mit dem Prüfgerätnachgewiesen.


Funktionsprinzip - Ultraschallumwandlung

F1

F3

F2

SONAPHONE E

LIGHT

ON /OFF

F1

F2 F3

1.Signalaufnahme

2. Verstärkung des Signals

3. Mischung desSignals mit einemReferenzsignal

4. Signalfilterung

5. Verteilung des fertigen neuen Schallsignals an das Display, den PC und den Lautsprecher

11: 24: 5

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06 Feb 03

025M : 0

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T : 23°C

S : L63

P : Abc

Anzeige auf dem Display

Ausgabe über PC

Ausgabe über Lautsprecher

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Anwendungsbeispiele - Dichtheitskontrolle am Vakuumschrank -Einlegen des Senders


Anwendungsbeispiele - Dichtheitskontrolle am Vakuumschrank

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Anwendungsbeispiele - Prinzip Leckageortung


Anwendungsbeispiele - Praxisbeispiel

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Anwendungsbeispiele - Dichtheitskontrolle am Fahrzeug


Anwendungsbeispiele - Dichtheitskontrolle an CFK/GFK Formen

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Anwendungsbeispiele - Dichtheitskontrolle an Windradflügeln


Anwendungsbeispiele - Dichtheitskontrolle an Schiffslukendeckeln

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Anwendungsbeispiele - Lecksuche an Rohren, Ventilen


Anwendungsbeispiele - Überprüfung der Dichtheit

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Anwendungsbeispiele - Überwachung von Lagern


Gerätetechnik

Komplettkoffer mit Zubehör

Verschiedene Sensoren und Sonden zur Erfassung der Messwerte

Geräte mit USB - Schnittstelle zur Datenübertragung für den Ex- und nicht-Ex-Bereich

Richtrohr und Teleskopstange für schwer erreichbare Stellen

Parabolsonde zur Leckagedetektion über weite Entfernungen

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Parabolsonde SONOSPOT

Detektion von Druckluftleckagen und elektrischen Teilentladungen über große Entfernungen (bis zu 20 m)

Unempfindlich gegenüber Störgeräuschen

Sehr gute Richtwirkung


Referenzen

Ultraschall-Lecksuchgeräte zur Überprüfung von Armaturen, Ventilen und Kondensatableitern in Kraftwerken, Chemie- und Energieanlagen:

Ultraschall-Lecksuchgeräte zur Überprüfung der Dichtheit von Druckluftbremsen, Abdichtungen, Armaturen, Ventilen und Karosseriepressen:

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Kompetenzen

Prüftechnik: WanddickenmessungWinkelprüfköpfe, TauchtechnikprüfköpfeLecksuche an Druckluft- und VakuumanlagenArmaturen- und KondensatableiterprüfungMaschinen- und KörperschalldiagnoseDichtheitsprüfungDruckluftserviceDurchflussmessung von Gasen

Sensorik: Kundenspezifische SensorlösungenLuftschallsondenLuftblasendetektionDurchflussmessung an flexiblen Schläuchen

Prozessmesstechnik: Füllstandmessung- und KontrolleMolchdetektionProdukt-Monitoring


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

SONOTEC Ultraschallsensorik Halle GmbHNauendorfer Straße 206112 Halle/Saale

+ 49 (0) 345 133 17 - 0

+ 49 (0) 345 133 17 - 99

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