End-of-Line-Prüfstand, Bild: Hainzl

Bei der Entwicklung des End-of-Line-Prüfstands lag großes Augenmerk auf der Energieeffizienz. - Bild: Hainzl

Weltweit kommen bei größeren Wasseranlagen wie in Trinkwasserversorgungs- oder Wasseraufbereitungsanlagen, in der Hochseeschifffahrt oder auch in Kraftwerken Axialkolben-Hochdruck-Wasserpumpen zum Einsatz. Im Vergleich zu Kolbenpumpen zeichnet sich diese Technologie durch höhere Zuverlässigkeit, geringeren Energieverbrauch, geringeres Gewicht, kompakter Größe und damit höherer Konstruktionsflexibilität aus. In der Hochdruck-Wassertechnik sind hochwertige Materialien und aufgrund der fehlenden Schmierwirkung des Wassers spezielle Gleiteigenschaften erforderlich.

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Thomas Krenn, Bild: Hainzl

Thomas Krenn ist Systems Engineer im Competence Center Mechatronik bei Hainzl Industriesysteme in Linz.

Bei der Herstellung werden auch diese speziellen Wasserpumpen mit besonders hohen Wirkungsgraden einem abschließenden Leistungstest am Prüfstand unterzogen, bei dem unter anderem die tribologischen ­Parameter, also die Reibungs- und Verschleißwerte, für eine optimale Einlaufphase erfasst werden. Hainzl entwickelte und lieferte an einen wichtigen Hersteller dieser Pumpen, Danfoss, einen effizienten, wasserhydraulischen End-of-Line-Funktionsprüfstand. Die End-of-Line-Prüfungen umfassen den vollautomatischen Funktions- und Wirkungsgradtest, dessen Dokumentation und damit die Sicherung des Qualitätsstandards.

Der Prüfstand zeichnet sich durch eine einfache Bedienung aus. Das Prüfpersonal wird mittels Visualisierung durch die auszuführenden Tätigkeiten geführt, vom Rüstvorgang bis zum Abschluss der Prüfung. Damit die Bediener keinen Einfluss auf das Prüfergebnis nehmen können, wird der Prüfling mittels Barcode-Scanner identifiziert. Der Prüfablauf sowie die Erfassung und Archivierung der Prüfdaten erfolgen automatisch. Dies sorgt nicht nur dafür, dass die unterschied­lichen Testläufe prozesssicher durchgeführt werden, sondern reduziert auch den Aufwand für die Bediener.

Wasserwerk-Hochdruckpumpen, Bild: Hainzl
Axialkolben-Hochdruckpumpen werden beispielsweise in Wasserwerken eingesetzt. - Bild: Hainzl

Die Prüfstandsautomatisierung greift auf eine kundenseitige Datenbank zu. Daraus werden die Prüfparameter für den automatisierten Prüflauf abgerufen. Nach erfolgter Prüfung werden die Ergebnisse in dieser Datenbank gespeichert. Durch diverse integrierte Zusatzfunktionen kann Danfoss diesen Prüfstand aber ebenso für Entwicklungszwecke nutzen.

Zur Erhöhung der Taktzeit verfügt der Prüfstand über eine Rüststation nach ergonomischen Vorgaben. Darin werden Prüflinge parallel zur Prüfung vorbereitet beziehungsweise nach der Prüfung ausgefertigt. Eine zusätzliche Steigerung der Produktivität wird durch die parallele Anordnung von zwei Testzellen und die dadurch mögliche parallele Prüfung von zwei Pumpen erreicht. Über ein automatisiertes Spannsystem sowie spezielle druckverlustminimierte Schnellkupplungen werden Prüflinge werkzeuglos und sicher mit dem Prüfstand verbunden.

Sicherheitseinhausung reduziert den Lärmpegel

Die Prüfung erfolgt innerhalb einer schallgeschützten Sicherheitszelle. Die sich automatisch schließenden und öffnenden Schiebetüren geben den kompletten Prüfbereich frei und machen den Prüfstand zur Beschickung mit Hebezeugen uneingeschränkt zugänglich.

Resultierend aus den hohen hydraulischen Leistungen ergeben sich sehr hohe Schalldruckpegel, welche durch die Prüflinge selbst aufgrund der hohen Drücke und Durchflüsse sowie durch die Belastungseinheiten erzeugt werden. Eine Sicherheitseinhausung, welche den gesamten Prüfstand als komplett geschlossene Lärmschutzkabine umgibt, reduziert den Lärmpegel für Bediener um circa 30 dB(A). Mittels Kamera werden in der Prüfzelle Bilddaten erfasst und gespeichert. Ebenso ist aber die Live-Überwachung des Prüflings während des Testlaufs möglich.

Energierückgewinnung im Prüfstand

Gemeinsam mit dem Pumpenhersteller konzipierte Hainzl den Prüfstand für die komplette Bandbreite der zahlreichen Prüflingsgrößen. Großes Augenmerk legten die Unternehmen auf hohe Energieeffizienz des Antriebs und des Belastungssystems, was durch die integrierte Energierückgewinnung erreicht wird. Dabei mussten die speziellen Anforderungen zur Optimierung des Wirkungsgrades der Prüflinge sowie die optimalen Betriebspunkte der Belastungseinheiten berücksichtigt werden.

Der vom Prüfling erzeugte Volumenstrom treibt eine Belastungsmaschine an, um die Bremsenergie mittels Generator in den Antrieb zurückzuführen. So wird sowohl Antriebsenergie als auch Energie zur Kühlung des hydraulischen Kreislaufs eingespart, was bei den Leistungsdaten der zu testenden Axialkolbenpumpen ökonomisch und ökologisch durchaus relevant ist:

  • Pumpenantriebsleistung: 15 bis 250 kW
  • Pumpenfördermengen: 100 bis 1600 l/min
  • Pumpendruck: maximal 120 bar
  • Durch die parallele Prüfung von zwei Pumpen ergibt sich eine Gesamtantriebsleistung von bis zu 450 kW.

Als Prüfmedium kann reines Leitungswasser (Trinkwasser), reines DI-(VE-)Wasser oder ein Gemisch aus diesen beiden Medien verwendet werden. Der Prüfstand in der beschriebenen und realisierten Form ist auch für Pumpen in der Antriebstechnik verwendbar.

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