Wissens-Zwinker: Gasmischer
Ein nächtlicher Alarm und rätselhafte Konzentrationsspitzen: Wir analysieren einen Kundenfall, bei dem undichte Ventile die Qualität des Schweissgases bedrohten. Erfahren Sie, wie die kontinuierliche Dichtemessung mit dem DGF-I1 diese „Schleichmengen“ entlarvte und wie Sie durch Prozessüberwachung teuren Ausschuss und Anlagenstillstand effektiv vermeiden.
Warum dieser Test?
In der Schweisstechnik (z. B. Argon/Wasserstoff) und bei Inertisierungsprozessen (z. B. Krypton/Luft) entscheiden oft unsichtbare Faktoren über die Qualität. Stimmt das Mischverhältnis nicht, drohen Schweissfehler oder Dämmverluste. Wir zeigen, wie die Dichte als „physikalischer Fingerabdruck“ dient, um die Konzentration binärer Gasgemische präzise zu überwachen – ohne aufwendige Laboranalysen – und somit zu einer verbesserten Prozessstabilität beiträgt.
Was ist ein Wissens-Zwinker?
Kennen Sie das Bedürfnis manchmal schnell etwas zu messen, zu zeichnen oder zu basteln? Dabei zählt die Geschwindigkeit bis zum Resultat mehr als die perfekte (wissenschaftliche) Herangehensweise. Aus diesem Grund haben wir bei uns einen Wissens-Zwinker eingeführt. Sozusagen Wissenschaft mit einem Augenzwinkern. Dabei wollen wir nicht wissenschaftlich etwas beweisen, sondern schnell etwas pragmatisch aufzeigen. Bei Interesse vertiefen wir diese Ergebnisse gerne mit Ihnen und Ihrem Projekt.
Welche Gase wurden verwendet?
- Ar (Argon)
- H2 (Wasserstoff)
Argon (Ar)
~1.78 kg/m³
bei 0 °C, 1.01325 bar abs
Wasserstoff (H2)
~0.09 kg/m³
bei 0 °C, 1.01325 bar abs
Dichtemessung
Der TrueDyne-Sensor
DGF-I1 Dichemessgerät für Gase
Max. Messabweichung:
Dichte: <0,1 kg/m³ Temperatur: <0,8 °C Druck: <0,04 bar Mit Feldabgleich Dichte <0,05 kg/m³
Wiederholbarkeit:
Dichte: <0,015 kg/m³ Temperatur: <0,06 °C Druck: <0,005 bar
Zulässiger Dichtemessbereich:
0,2 … 19 kg/m³
Zulässiger Druckbereich:
Max. Messbereich: 1…10 bar (absolut) Gasgemische mit Argon (Ar) nur bis max 9 bar (abs) verwenden. Berstdruck 30 bar
Der Prüfaufbau
Schematischer Aufbau einer Gasmischanlage mit integrierter DGF-Sensorüberwachung
Ergebnisse
Abbildung 1: Konzentrationsverlauf des Schweissgasgemischs
Die obenstehende Grafik zeigt beispielhaft das reale Messprotokoll der Wasserstoffkonzentration in einer Schweissgas-Mischanlage über den Verlauf von drei Tagen (Dienstag bis Donnerstag). Der Zielwert für das Schweissgasgemisch lag bei 5% H2. Die orangen Grenzlinien bei 4% und 6% und bilden die maximal zugelassene Toleranz von ±1% des Gasgemischs dar.
Auf den ersten Blick fallen die periodischen Ausreisser nach oben auf, die den Grenzwert von 6% durchbrechen. Genau diese Spitzen lösten beim Kunden nachts, ausserhalb der regulären Produktionszeiten, einen Alarm aus.
Die Diagnose dank Dichtemessung:
Die Analyse der vom DGF-I1 aufgezeichneten Daten brachte das Problem schnell ans Licht:
- Das Phänomen: Der Anstieg der H2-Konzentration korrelierte exakt mit den Stillstands-Zeiten der Anlage.
- Die Ursache: Eine Überprüfung der Gasmischstrecke ergab, dass das Ventil des Wasserstoff-Massendurchflussreglers (MFC) nicht mehr vollständig schloss. Sogenannte „Schleichmengen“ strömten kontinuierlich in den Pufferbehälter.
- Der Effekt: Während der laufenden Produktion war der Gasverbrauch hoch genug, um diese geringen Leckagen zu maskieren – das Gemisch blieb im Soll. Sobald die Abnahme jedoch stoppte, reicherte sich der leichte Wasserstoff im Behälter an und die Konzentration stieg kontinuierlich und reproduzierbar über das zulässige Limit.
Fazit
Mehrwert für den Kunden:
Ohne die kontinuierliche Überwachung durch den DGF-I1 wäre dieser Defekt bis zur geplanten Wartung der MFCs unbemerkt geblieben, da die Anlage im regulären Betrieb scheinbar korrekt lief. Zu hohe Wasserstoffanteile hätten jedoch schlimmstenfalls zu Qualitätsproblemen oder Porosität in den Schweissnähten geführt.
Dank der klaren Datenlage konnte sofort reagiert werden: Bis zum Austausch des defekten MFCs kann vor Produktionsbeginn kurz Gas aus dem Puffer abgelassen werden, um den korrekten Mischwert wiederherzustellen. So ist ein Produktionsstillstand bis zum Wechsel des defekten MFCs verhindert und die Schweissqualität durchgehend sichergestellt.
Welche Sensoren wurden verwendet?
Dichtesensor DGF-I1 für Gase
- Klicken Sie hier um mehr über unseren Sensor zu erfahren.
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