Mes­sung mini­mals­ter Durchflüsse

Inno­va­tio­nen in 24 ver­schie­de­nen Kate­go­rien, die als weg­wei­send für die Indus­trie gel­ten, wur­den im Rah­men des Best of Indus­try Award 2022 aus­ge­zeich­net. Im Bereich Mess- und Prüf­tech­nik konn­te sich ein optisch klei­ner Teil­neh­mer gegen sei­ne „gro­ße“ Kon­kur­renz durch­set­zen: Der kleins­te Zahn­rad-Durch­fluss­mes­ser der Welt von Kracht. Ver­gleich­ba­res Mes­se­quip­ment, wie es bei­spiels­wei­se auf Prüf­stän­den zum Tes­ten von Kraft­stoff­in­jek­to­ren ein­ge­setzt wird, konn­te bis dato die­se gerin­gen Volu­men­strö­me nicht zuver­läs­sig und repro­du­zier­bar mes­sen. Beson­ders pro­ble­ma­tisch waren dabei dünn­flüs­si­ge Medi­en. Der mit­tel­stän­di­sche Exper­te für Flu­id­mess­tech­no­lo­gie Durch­fluss­mess­tech­nik Kracht wur­de nun für sei­nen beson­de­ren Kleinst­men­gen­zäh­ler aus­ge­zeich­net, der eine hoch­prä­zi­se Bestim­mung von Volu­men­strö­men ermög­licht (klei­ner 0,5 Mil­li­li­ter – das sind ledig­lich drei Trop­fen pro Minu­te.) Mit die­sem Kleinst­men­gen­zäh­ler kön­nen bei­spiels­wei­se Kraft­stoff­in­jek­to­ren nun 4‑mal so schnell getes­tet werden.

Das ursprüng­li­che Ent­wick­lungs­ziel des Unter­neh­mens war es, einen Zahn­rad-Durch­fluss­mes­ser zu ent­wer­fen, der Volu­men­strö­me von min­des­tens 0,5 Mil­li­li­ter pro Minu­te selbst bei Medi­en mit Vis­ko­si­tä­ten von 1 Qua­drat­mil­li­me­ter pro Sekun­de zuver­läs­sig mes­sen kann. Um die­ses Ziel zu rea­li­sie­ren, wähl­ten die Exper­ten des Unter­neh­mens extrem kor­ro­si­ons­be­stän­di­gen Edel­stahl als Mate­ri­al und über­ar­bei­te­ten sämt­li­che funk­ti­ons­re­le­van­te Bau­tei­le grund­le­gend: Zahn­rad­geo­me­trie sowie Ver­zah­nungs­ge­stal­tung wur­den opti­miert und spe­zi­el­le Kugel­la­ger mit höchs­ter Genau­ig­keits­klas­se ver­wen­det, so dass die stren­gen Anfor­de­run­gen an die Dich­tig­keit sowie Leicht­gän­gig­keit des Mess­werks erfüllt wer­den konnten.

Um die Mess­wer­te bei den avi­sier­ten mini­ma­len Durch­fluss­ra­ten mit einer aus­rei­chend hohen Fre­quenz aus­ge­ben zu kön­nen, wur­de eine beson­ders hoch­auf­lö­sen­de Sen­so­rik benö­tigt. Zusam­men mit einem Part­ner aus dem Bereich der Para­me­ter­über­wa­chung ent­wi­ckel­te das Unter­neh­men ein Sen­sor­ele­ment, das spe­zi­ell auf die Bedürf­nis­se des Zahn­rad-Durch­fluss­mes­sers zuge­schnit­ten wur­de. Es ermög­licht die Detek­ti­on der gefor­der­ten Fre­quen­zen bei gleich­zei­tig kom­pak­tem Bau­raum und unter völ­lig rei­bungs­lo­ser Abtas­tung. Das Ergeb­nis der umfas­sen­den Neu­ge­stal­tung ist nun ein Zahn­rad-Durch­fluss­mes­ser, der Volu­men­strö­me von 0,3 Mil­li­li­ter pro Minu­te bei Vis­ko­si­tä­ten ab 0,8 Qua­drat­mil­li­me­ter pro Sekun­de hoch­prä­zi­se, zuver­läs­sig und repro­du­zier­bar bestim­men kann.

Bau­teil­pro­duk­ti­on und Mon­ta­ge an der Gren­ze des Machbaren

Bei der Fer­ti­gung und Mon­ta­ge des Durch­fluss­mes­sers ging Kracht an die Gren­zen des tech­nisch Mög­li­chen. In der Her­stel­lung wer­den bei­spiels­wei­se spe­zi­el­le Fer­ti­gungs­ma­schi­nen ver­wen­det, die aus­schließ­lich für die­ses Pro­dukt im Ein­satz sind. Zudem wer­den Bau­teil­pro­duk­ti­on und Mon­ta­ge kli­ma­ti­siert sowie genau­es­tens über­wacht. Da schon kleins­te Par­ti­kel die Mon­ta­ge der hoch­prä­zi­sen Mess­ge­rä­te nega­tiv beein­flus­sen kön­nen, wur­de außer­dem ein aus­ge­feil­tes Kon­zept für die Bau­teil­sau­ber­keit und ins­be­son­de­re die Mon­ta­ge­ar­beits­plät­ze aus­ge­ar­bei­tet. Dadurch erreicht der Her­stel­ler die höchst­mög­li­che Rein­heit der Kom­po­nen­ten sowie opti­ma­le Mon­ta­ge­be­din­gun­gen. Das Kon­zept umfasst bei­spiels­wei­se eine spe­zi­el­le Ultra­schall-Rei­ni­gungs­an­la­ge, die aus­schließ­lich für das neue Mess­in­stru­ment wei­ter­ent­wi­ckelt wurde.

Die Mon­ta­ge des kleins­ten Zahn­rad-Durch­fluss­mes­sers der Welt erfolgt an spe­zi­el­len Arbeits­plät­zen in einer Rein­luft­um­ge­bung unter Ver­wen­dung von hoch­fei­nen Luft­fil­tern. Dabei wer­den selbst mini­mals­te Tole­ranz­schwan­kun­gen durch spe­zi­el­le Ein­mess­vor­gän­ge unter sta­bi­len kli­ma­ti­schen Bedin­gun­gen kom­pen­siert. Auf einem hoch­prä­zi­sen Kali­brier­prüf­stand für klei­ne Durch­fluss­ra­ten und nied­ri­ge Vis­ko­si­tä­ten fin­det anschlie­ßend eine fina­le Über­prü­fung und Kali­brie­rung – inklu­si­ve der Erstel­lung eines digi­ta­len Pro­to­kolls – jedes ein­zel­nen Gerä­tes statt. Auf die­se Wei­se ist sicher­ge­stellt, dass jedes Modell, wel­ches das Werk ver­lässt, nach­weis­bar den hohen Anwen­dungs­an­for­de­run­gen entspricht.

Mit dem Kleinst­men­gen­zäh­ler konn­te somit nicht nur das unte­re Limit für die Mes­sung von Flu­iden mit­tels Zahn­rad-Durch­fluss­mes­sern dras­tisch gesenkt wer­den. Das neue Gerät macht zudem Prüf­stän­de zukunfts­fä­hig, indem es den Test von Injek­to­ren mit moderns­ten Ein­spritz­tech­no­lo­gien erlaubt. „Durch die Aus­zeich­nung mit dem Best of Indus­try Award sehen wir uns dar­in bestä­tigt, dass sich die inten­si­ve und kom­ple­xe Ent­wick­lungs­ar­beit mehr als gelohnt hat und wir ein span­nen­des und zukunfts­fä­hi­ges Pro­dukt anbie­ten kön­nen, das Pro­ble­me löst, statt zu schaf­fen“, sagt Bernd Neid­hardt, Lei­ter Stra­te­gi­sche Unter­neh­mens­ent­wick­lung bei Kracht.