Aufgrund seiner Präzision ist die Helium-Schnüffelprüfung ideal, wenn es – wie bei Batterien oder anderen Komponenten der E-Mobilität – auf die Einhaltung kleinster Grenzleckraten ankommt. Denn bei der Dichtheitsprüfung mit Luft beträgt die unter Idealbedingungen erreichbare Rate nur 0,1 ccm/min. Dennoch lassen sich keine pauschalen Aussagen darüber treffen, welches Prüfverfahren sich für ein bestimmtes Prüfobjekt am besten eignet. Es müssen immer auch die Rahmenbedingungen mitbedacht werden.
Soll beispielsweise eine Komponente für ein Elektrofahrzeug auf Einhaltung der Vorgaben der IP-Schutzart geprüft werden, genügt möglicherweise auch ein deutlich günstigerer Lecktest mit Luft. Denn in der Norm ISO 20653 wird nicht gesagt, dass gar kein Wasser eintreten darf, vielmehr geht es darum, dass die eingetretene Menge Wasser keine schädlichen Wirkungen verursacht oder die Leistung beeinträchtigt. Da Spritzwasser nicht überall mit gleicher Wahrscheinlichkeit eintreten kann, spielt etwa der Einbauort der Komponente eine wichtige Rolle (siehe auch den Abschnitt zum Mapping von Brennstoffzellen weiter unten).
Vor- und Nachteile der Prüfverfahren mit Luft und Helium
- Dichtheitsprüfung mit Luft
- Geringer apparativer Aufwand
- Kostengünstig
- Einfach zu implementieren
- Geringer Bedarf an Produktionsfläche
- Geringe Prüfkosten
- Ort der Leckage bleibt unbekannt
- Grenzleckrate bis maximal 0,1 ccm/min
- Vergleichsweise kurze Prüfzeit
- Schnüffelprüfung mit Helium
- Deutlich höherer apparativer Aufwand
- Kostenintensiver
- Aufwändig zu implementieren, da zusätzlich Programmierung von Robotern nötig
- Größerer Bedarf an Produktionsfläche
- Höhere Prüfkosten aufgrund des Gasverbrauchs
- Ort der Leckage wird ermittelt
- Auch kleinere Grenzleckraten messbar
- Längere Prüfzeit: Das Helium muss sich nach dem Befüllen erst ausreichend im Prüfraum verteilen und nach dem Test aus dem Prüfteil entfernt werden; dabei darf kein Prüfgas in die Umgebung gelangen, da sonst die Hintergrundkonzentration zu stark steigt.
Zudem hängt bei der Dichtheitsprüfung die Grenzleckrate vom Prüfteil selbst ab. Sie berechnet sich aus dem Volumen des Prüfteils, der maximal zulässigen Druckänderung während der Messzeit und aus der Messzeit selbst.
Im laufenden Betrieb der Komponente wirken sich folgende Faktoren auf die Leckrate aus:
- Umgebungstemperatur und Temperatur des Prüfteils
- Betriebsdruck
- Werkstoff des Prüfteils
- Betriebsmittel
JW Froehlich blickt bei der Dichtheitsprüfung auf über 50 Jahre Erfahrung zurück und verfügt über eine umfassende Prüfdatenbank. Wenn Sie eine Beratung darüber wünschen, welche Grenzleckrate für Ihr Prüfteil festgelegt werden kann, stehen Ihnen unsere Vertriebsexperten gerne zur Verfügung (s. Kontaktdaten unten).
Mapping von Brennstoffzellenstacks
Voruntersuchungen an Brennstoffzellenstacks dienen dazu, das für die Dichtheitsprüfung der einzelnen Reaktionsräume und des Kühlsystems am besten geeignete Verfahren zu ermitteln. Für das Mapping bietet sich insbesondere das Dichtheitsprüfgerät Uni S500 an, da es drei verschiedene Luftlecktestverfahren beherrscht. Bei der Voruntersuchung von Anode, Kathode und Kühlraum stehen folgende Fragen im Fokus:
- Bestimmung der optimalen Prüfzeit
- Untersuchung der Volumenstabilität des Prüfteils
- Untersuchung potenzieller Leckstellen zwischen den Kammern
Mithilfe des Uni S500 können mögliche Leckagen nicht nur nach außen, sondern auch zwischen den einzelnen Reaktionsräumen geprüft werden:
- Wasserstoffkanal nach außen
- Luftkanal nach außen
- Kühlkanal nach außen
- Kanäle gegeneinander: Wasserstoffkanal – Luftkanal, Wasserstoffkanal – Kühlkanal, Luftkanal - Kühlkanal
Die Ansteuerung der Ventile zur Umschaltung erfolgt dabei über das Gerät.
Die Norm ISO 20653 schreibt keine konkreten Leckraten für Komponenten der E-Mobilität vor, die die Schutzart IP67 bzw. IP69K erfüllen müssen. In der Norm heißt es bei den Anforderungen für den Schutz gegen Wasser (zweite Ziffer des IP-Codes = 7) lediglich, dass Wasser nicht in einer Menge eindringen darf, die schädliche Wirkungen hervorruft oder die Leistung beeinträchtigt, wenn das Gehäuse unter bestimmten Druck- und Zeitbedingungen kurzzeitig unter Wasser getaucht wird. Von Bedeutung für die Beurteilung der Untersuchungsergebnisse ist unter anderem der Einbauort der Komponente.
Die Entscheidung darüber, welches Dichtheitsprüfverfahren gewählt werden sollte, obliegt letztlich dem Hersteller. Gerne führen wir mit Ihrem Brennstoffzellenstack eine Voruntersuchung durch, um zu bestimmen, welches Verfahren in Ihrem Fall wirtschaftlich und technisch das Geeignetste ist. Unsere Vertriebsexperten helfen Ihnen gerne weiter (s. Kontaktdaten unten).
Nehmen Sie Kontakt mit uns auf!
Sie haben Fragen zur Dichtheitsprüfung mit Luft oder zur Helium-Schnüffelprüfung? Mit unserem Know-how und unserer langjährigen Erfahrung unterstützen wir Sie gerne!
JW Froehlich Maschinenfabrik GmbH
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