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Kombinierte Wasserbad-Hauben-Dichtheitsprüfung

Die Dichtheit von Kälteanlagen ist ein wesentliches Qualitätsmerkmal. Durch die Verknappung fluorierter Treibhausgase und deren teils drastische Preissteigerung sowie durch verschärfte Dichtheitsanforderungen von Kälteanlagen nach DIN EN 378 (2017) sind die Anforderungen an die Dichtheitsprüfung kältetechnischer Erzeugnisse gestiegen.

Zur Prüfung der Dichtheit von Kälteanlagen und kältetechnischer Anlagenbauteile sowie zur Leckdetektion stehen verschiedene Verfahren zur Auswahl. Eines dieser Verfahren, das häufig in der Serienfertigung zum Einsatz kommt, ist der Blasennachweis nach DIN EN 1779, Verfahren C1 (Wasserbadprüfung). Praktisch wird der Prüfling (analog zur Prüfung eines Fahrradschlauches im Waschbecken) unter Prüfgasüberdruck gesetzt und anschließend in ein Prüffluid z.B. Wasser eingebracht. Bei Vorhandensein von Leckagen strömt das Prüfgas aus dem Leck und steigt als (sichtbare) Blasenschnur im Wasserbad auf.

Ein weiteres Verfahren ist die Hauben-Prüfung (Sammeln des austretenden Gases) nach DIN EN 1779, Verfahren B3. Bei der Hauben-Prüfung wird der Prüfling mit einem detektierbaren Gas unter Überdruck gesetzt. Anschließend wird dieser in eine Hülle eingebracht und eine Akkumulationszeit abgewartet. Bei Vorhandensein von Lecks führt das austretende Prüfgas zu einem Konzentrationsanstieg innerhalb der Hülle. Dieser Anstieg ist mit einem, auf das Prüfgas abgestimmten, Detektor nachweisbar.

Prinzipiell ist die Hauben-Prüfung, wie auch die Wasserbadprüfung, als alleinige Methode zur Dichtheitsprüfung an Kälteanlagen bzw. deren Komponenten geeignet. Beide Verfahren sind durch Vor- und Nachteile gekennzeichnet. Der Blasennachweis ein lokales Verfahren, Lecks können direkt geortet werden. Nachteilig ist der subjektive Einfluss des Werkers auf die Prüfung und dass die Qualität des Prüffluides Einfluss auf die Erkennbarkeit aufsteigender Blasen hat. Bei der Hauben-Prüfung handelt es sich um eine objektive integrale Prüfung bei der lediglich eine „gut“ – „schlecht“-Aussage möglich ist. Die Akkumulationszeit, die Zeitspanne, bis sich innerhalb der Umhüllung eine nachweisbare Konzentration einstellt ist vom Hüllvolumen abhängig. Durch die Prüfung unter Wasser verringert sich das freie Volumen, gerade sperriger Prüflinge enorm. Möglich ist dies, indem das Prüfbecken abgedeckt wird. Somit ist das Hüllvolumen nur auf den Luftraum zwischen Wasseroberfläche und Abdeckung begrenzt.

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Ansatz und Projektziel

Der innovative Ansatz des FuE-Vorhabens besteht in der Kombination des Verfahrens C1 Blasennachweis nach DIN EN 1779 (Wasserbadprüfung) mit dem Verfahren B3 Sammeln des austretenden Gases nach DIN EN 1779 (Hauben-Prüfung) unter Nutzung der jeweiligen Vorteile. In Abbildung 1 ist das Prinzip der kombinierten Prüfung dargestellt. Es wird eine Nachweisgenze von Äquivalent 5 g/a Kältemittel angestrebt. Diese Leckagerate stellt auch die Nachweisgrenze der Wasserbadprüfung dar.

Kombination von Wasserbad- und Hüllen-Dichtheitsprüfung unter Nutzung der jeweiligen Vorzüge:

• Objektivität der Hüllenprüfung bei deutlich verminderter Akkumulationszeit und verringertem Aufwand für den Werker bei der Lokalisierung von Lecks
• Die Prüfschärfe beträgt ca. 5 g/a Kältemittel
• Anwendung: Bauteilprüfung Kältetechnik

[Translate to EN:] Die Prüfung läuft zweistufig ab. Im ersten Prüfschritt findet die Hauben-Prüfung statt. Damit wird die Aussage getroffen, ob ein Prüfling „dicht“ ist (IO) oder nicht (NIO). Dieser erste Prüfschritt wird weitgehend automatisiert werden. Wenn der Prüfling als IO-Bauteil geprüft wurde, entfällt der visuelle Blasennachweis. Im Falle einer NIO-Prüfung erfolgt als zweiter Prüfschritt die visuelle Wasserbadprüfung durch den Werker. Beide Prüfungen werden zeitsparend in demselben Prüfbecken und durch einmalige Prüfgasbeaufschlagung durchgeführt. Der Werker wird nur bei einem NIO-Signal während der Hauben-Prüfung aktiv.

Kurzgefasst werden mit diesem Projekt folgende Vorteile erreicht:

im Vergleich zur alleinigen Wasserbadprüfung:

• Unterscheidung zwischen „echten“ Lecks und Luftblasen, die nach dem Eintauchen noch am Prüfling „kleben“.
• Visuelle Prüfung nur bei NIO-Signal des Hauben-Prüfverfahrens (keine ständige Beobachtung nötig)

im Vergleich zur alleinigen Hauben-Prüfung:

• Verkürzung der Akkumulationszeit, da das freie Volumen durch das Wasser verdrängt wird und somit das Hüllvolumen nur auf den Luftraum zwischen Wasseroberfläche und Abdeckung begrenzt wird

durch die Verfahrenskombination:

• integrale Prüfung (Hauben-Prüfverfahren) mit lokalen Verfahren (Wasserbadprüfung) in einem Prüfaufbau und in einem Arbeitsgang
• Zeitersparnis, (nur Personalaufwand, da Prüfer nur bei NIO aktiv)
• Sicheres, Belastbares Prüfergebnis (Leckagerate Gasdetektor)
• Verringerung der subjektiven Einflüsse durch den Werker in der Wasserbadprüfung
• Eine Visualisierung von Lecks ist möglich und erst nach NIO-Signal der Hauben-Prüfung nötig