OLAER: Pulsation dampener, Water Chiller, Enclosures air conditioning

Heutige Werkzeugmaschinen verlangen sehr kompakte, mit hohen Drehzahlen oder Drehmomenten arbeitende Antriebssysteme, welche eines gemeinsam haben - sie benötigen um die gewünschte Leistung zu entfalten und so eine anspruchsvolle Werkstückqualität zu garantieren, Kühlsysteme mit exakt einhaltbarer Kühlmitteltemperatur.

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In den meisten Fällen genügen Systeme mit konstanter Leistung die in der Lage sind, die Vorlauftemperatur im Sekundärkreis in Grenzen von wenigen Grad Kelvin zu halten.
Darüber hinaus gibt es jedoch Einsatzfälle, wo vorgenanntes nicht mehr genügt und deshalb die Kühlmitteltemperatur mittels einer Sensorik in sehr engen Grenzen geregelt werden muss.
Olaer als Spezialist in Sachen Kühlsysteme, bietet fachkundige Beratung und für praktisch alle Anwendungen optimal ausgelegte Kühlsysteme.

Technische Rundschau Nr. 8 vom 30.4.04

Wartung von Gas-Druckflaschen für Flugzeuge
Wirkungsgrad erheblich gesteigert!

In Verkehrsflugzeugen gehören Druckflaschen mit verschiedenen Gasen zur Sicherheitsausrüstung. Halon löscht Feuer in Triebwerken und Elektronik, ein CO2/N2-Gemisch dient zum rasanten Aufblasen der Rettungsrutschen, und Sauerstoff aus der Atemmaske kann für die Passagiere lebenswichtig sein. Die Wirtschaftlichkeit der Druckflaschen-Wartung wird bei SR Technics Switzerland durch neue Gas-Umfüllstationen von Olaer (Schweiz) AG erheblich gesteigert.

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Notfallübungen gehören zum Ausbildungsprogramm der Crew von Passagierflugzeugen: Beispielsweise das Evakuieren der Passagiere über aufgeblasene Rettungsrutschen. Das rasante Aufblasen einer Rettungsrutsche könnte kein Kompressor mit vertretbaren Dimensionen in dieser kurzen Zeit schaffen, deshalb ist zusammen mit der zusammengefalteten Rettungsrutsche eine Druckflasche mit einem CO2/N2-Gemisch in der Tür des Flugzeugs eingebaut. Im Notfall öffnet sich das Ventil der mit etwa 210 bar gefüllten Flasche und das spritzige Gasgemisch schiesst durch einen Aspirator in das Innere der Rutsche. Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit, mit der das Gasgemisch durch den Aspirator strömt, wird eine grosse Menge Umgebungsluft mitgerissen, der Aspirator wirkt so im Prinzip wie eine Gas-Strahlpumpe und die Rettungsrutsche ist innert weniger Sekunden gefüllt. Damit das Gasgemisch nicht wieder aus der aufgeblasenen Rettungsrutsche entweicht, ist der Aspirator mit Rückschlagklappen ausgerüstet, die sich sofort nach Beendigung des Füllens schliessen, weil dann ja im Inneren der Rettungsrutsche ein höherer Druck herrscht als aussen.

(Bild SR Technics)

Im Notfall ist es für Passagiere und Besatzung eines Flugzeuges lebenswichtig, dass jede Rettungsrutsche mit einer verlässlich funktionierenden Druckflasche ausgerüstet ist. Ebenso wichtig für die Passagiere kann es jedoch sein, dass aus den Sauerstoffmasken, die bei Druckabfall in der Kabine vor ihnen herabgelassen werden, auch wirklich Sauerstoff herauskommt. Zu diesem Zweck sind die Flugzeuge mit Sauerstoffgeneratoren ausgerüstet, welche im Notfall den Sauerstoff erzeugen. Für Besatzung und Patienten stehen im Flugzeug tragbare Sauerstoffflaschen zur Verfügung. Die Piloten werden über fest installierte Sauerstoffflaschen, die im Electronic Compartment installiert sind, mit Sauerstoff versorgt.

Mit Hilfe von Druckbehältern, die mit einem Halon/Stickstoffgemisch gefüllt sind, kann der Pilot vom Cockpit aus im Notfall Feuer in den Triebwerken, an der APU (Auxiliary Power Unit) und in den Frachträumen löschen. Aus diesem Grund werden in diesen Bereichen Halonlöscher eingesetzt. Halon ist ein wirksames Feuerlöschmittel, welches durch seine enorme Ausdehnung beim Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand die Luft verdrängt und somit dem Feuer den Sauerstoff entzieht. Da Halon ein sehr wirksames Löschmittel ist, kann mit geringen Mengen eine sehr grosse Löschwirkung erzielt werden. Das ergibt eine grosse Sicherheit bei geringem zusätzlichem Gewicht. Um mit anderen Löschmitteln die gleiche Löschwirkung zu erzielen, müsste ein Vielfaches an Gewicht und Volumen mitgeführt werden, was zu massiv höherem Treibstoffverbrauch und massiv höheren Treibstoffkosten führen würde. Allerdings trägt Halon als Halogenkohlenwasserstoff zum Abbau der Ozonschicht und damit zur Vergrösserung des Ozonlochs bei; seine Verwendung ist daher an äusserst strenge, weltweit gültige Vorschriften gebunden. Das bei der Wartung zunächst aus den Feuerlöschbehältern zu entfernende Halon/Stickstoff-Gemisch wird daher zur Gänze dem Recycling zugeführt. Damit kein Halon entweicht, wird mit äusserster Vorsicht gearbeitet.

Handling vereinfacht, Gas-Nutzungsgrad verbessert

Das korrekte Befüllen der Druckflaschen gehört zu den sicherheitsrelevanten Wartungsarbeiten, welche die SR Technics Switzerland am Flughafen Zürich ausführt. Dabei ist eine ganze Reihe von Vorschriften peinlich genau einzuhalten. Bisher wurden die Druckflaschen durch komplizierte Überströmverfahren befüllt. Um den jeweils benötigten Druck erreichen zu können, wurden zuerst bereits angebrauchte Flaschenbatterien angeschlossen. Da jedoch einerseits deren Druck nicht zum erforderlichen Druckaufbau ausreichte, mussten die Umfüllschläuche jeweils manuell zu Flaschen mit höherem Druck gewechselt werden. Dieser Aufwand zum Wechseln der Schläuche war unter Umständen während einem einzigen Füllvorgang mehrmals erforderlich.

Die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens war ausserdem durch den schlechten Nutzungsgrad des Flascheninhalts beeinträchtigt. Heute geschieht das Füllen der Flaschen wesentlich weniger aufwändig auf drei von Olaer (Schweiz) AG projektierten und gebauten Gas-Umfüllstationen: je einer für Sauerstoff, für Halon/Stickstoff-Gemisch und für Kohlendioxid/Stickstoff-Gemisch. Den nötigen Druck bauen Differentialkolbenkompressoren auf, die vom betriebsinternen Druckluftnetz angetrieben werden. Der Füllvorgang selbst kann je nach Grösse des Druckbehälters bis zu zwei Stunden dauern (Auffüll- und Abkühlzeit). Dieser Zeitaufwand kann nur wenig unterschritten werden, da sich die Gase bei zu schnellem Druckaufbau zu stark erwärmen. Für eine korrekte Druckmessung bei Umgebungstemperatur müsste man dann wieder einige Zeit verstreichen lassen, um das Gas wieder abkühlen zu lassen.

Halon/Stickstoffgemisch löscht Feuer

Befüllung des Feuerlösch-Druckbehälters mit Halon/Stickstoff-Gemisch

Vor der Befüllung mit Halon/Stickstoff wird in den Feuerlösch-Druckbehältern ein Vakuum von etwa 200 mbar erzeugt. Im nächsten Schritt wird über eine druckluftbetriebene Pumpe flüssiges Halon eingefüllt, bis das vorgegebenen Füllgewicht erreicht ist. Der Druck darf dabei nicht so weit sinken, dass das Halon in den gasförmigen Aggregatzustand übergeht. Im Taktbetrieb der Pumpe lässt sich das Füllgewicht mit einer Toleranz von zehn Gramm erreichen. Das Stickstoffgas zum anschliessenden Aufbau des Solldruckes kommt nach einer Druckreduzierung mit zirka 30 bar aus den Flaschenbatterien. Um den Solldruck in den Feuerlöschbehältern zu erreichen, lässt man den Stickstoff (ca. 30 bar) im ersten Schritt in die Feuerlöscher überströmen. Im zweiten Schritt wird durch einen druckluftbetriebenen Kompressor der Feuerlöschbehälter auf den Solldruck gefüllt. Ist der Solldruck erreicht, wird der Behälter von Druckluftzylindern hochgehoben und mehrmals geschüttelt, um das Halon/Stickstoff-Gemisch zu vermischen. Dabei sinkt der Druck im Behälter wieder etwas ab. Mit mehrmaligem Nachdosieren und Schütteln wird schliesslich der korrekte Solldruck sichergestellt.

Ist das Füllen des Halon-Druckbehälters abgeschlossen, wird er zunächst, ohne die Zuleitung zu trennen, durch den kegelförmigen Dichtungssitz einer vorher in die Zuleitungsarmatur eingesetzten Verschlussschraube verschlossen. Danach wird der Druckbehälter aus der Umfüllstation entnommen und der Einfüllstutzen mit der Verschlussschraube dicht verschweisst. Ein Drucksensor gibt im Cockpit des Flugzeugs Alarm, wenn der Druck in einem der Feuerlöschbehälter einen bestimmten Wert unterschreitet. Im Brandfall wird der Feuerlöscher vom Cockpit aus aktiviert: Dabei werden dünne Membranen in den Anschlussstutzen aufgesprengt und das Halon/Stickstoffgemisch strömt über fix installierte Rohrleitungen gezielt an die Brandstelle.

Pneumatisch angetriebene Flüssiggaspumpen und Kompressoren werden in den drei hier beschriebenen Umfüllstationen unter anderem deshalb eingesetzt, weil ihr Antrieb weder Wärme noch Funken entwickelt und weil sie einen vorgewählten Druck ohne Energieverbrauch halten können. Insbesondere beim Umfüllen von Sauerstoff ist es auch wichtig, dass die Verdichter mit ölfreier Druckluft betrieben werden.

CO2 und N2: Eine spritzige Mischung füllt die Rettungsrutschen

Anlage für die Befüllung von Kohlendioxidgas / Stickstoff-Druckflaschen

Das Befüllen der Kohlendioxidgas/Stickstoff-Druckflaschen für die Notrutschen läuft ähnlich ab wie vorher bei Halon/Stickstoff beschrieben. Auch hier werden die leeren Flaschen zunächst evakuiert. Danach wird über eine druckluftbetriebene Flüssigkeitspumpe flüssiges Kohlendioxid eingefüllt, bis das Sollgewicht erreicht ist. Auch der Druck des Kohlendioxids darf in dieser Phase des Füllvorgangs nicht so weit abfallen, dass es in den gasförmigen Aggregatzustand übergeht. Bei der Befüllung wird zunächst automatisch ein etwas niedriger eingestelltes Vorhaltgewicht angefahren und danach das Sollgewicht mit manuell betätigten Ventiltakten angesteuert. Anschliessend wird via Druckreduzierventil, Vorratsbehälter und druckluftbetriebenen Differentialkolbenkompressor der hier erforderliche Druck von bis zu 210 bar mit Stickstoff aus dem vom Gaslieferanten angelieferten Flaschenbündel aufgebaut. Ist der Druck erreicht, wird der Behälter von Druckluftzylindern hochgehoben und geschwenkt, um die zwei Gase zu vermischen. Beim Schwenken sinkt der Druck in der Flasche, weshalb der Solldruck durch mehrmaliges Stickstoff-Nachdosieren und Schwenken wieder aufgebaut wird.

Sauerstoff: Mit besonderer Sorgfalt zu behandeln

Beim Füllen von Sauerstoff-Druckflaschen sind strenge Sicherheitsvorkehrungen einzuhalten.

Beim Umgang mit reinem Sauerstoff sind strenge Sicherheitsvorkehrungen einzuhalten. Grosse Reinlichkeit ist gefordert, die Umgebung muss völlig öl- und fettfrei sein, leicht entzündliche Materialien sind zu vermeiden. Die Umfüllstation darf nur von eigens geschultem Personal bedient werden. Der Druckanstieg beim Befüllen darf 21 bar in der Minute nicht überschreiten. Die Umfüllstation für Sauerstoff arbeitet mit insgesamt vier Füllstellen, in denen Druckflaschen in Grössen bis zirka 20 Liter befüllt werden. Drei Füllstellen ermöglichen die Füllung mit Drücken bis 140 bar, auf einer Füllstelle sind bis zu 200 bar möglich. Vor der Wiederbefüllung wird anhand des Datums der letzten Prüfung und der Kennzeichnung überprüft, ob es zulässig ist, die entleerten Flaschen wieder zu befüllen, oder ob die Flaschen hydrostatisch getestet werden müssen. Nach dem Anschliessen an das System wird durch Anlegen eines Vakuums sichergestellt, dass keine anderen Gase den einzufüllenden Sauerstoff verunreinigen. Der vorgesehene Fülldruck wird aus Sicherheitsgründen vom Bediener manuell angesteuert.

Das Sauerstoffgas gelangt über Druckreduzierventile mit zirka 30 bar aus den Flaschenbatterien in die Umfüllstation, und wird von einem druckluftbetriebenen Differentialkolbenkompressor auf 200 bar in zwei je 50 Liter fassende Vorratsbehälter hinein verdichtet. Da diese Vorratsbehälter die Temperaturschwankungen beim Verdichten etwas ausgleichen, lässt sich die erforderliche Füllzeit der Sauerstoffflaschen gegenüber dem früheren Füllverfahren reduzieren. Ist der Inhalt der Vorratsbehälter erschöpft, wird über den druckluftbetriebenen Differentialkolbenkompressor der Solldruck wieder aufgebaut.

Die Olaer (Schweiz) AG ist schon seit Jahrzehnten mit hydropneumatischen Blasenspeichern zur Speicherung und Druckschlagdämpfung auf dem Markt. Das Unternehmen hat sich jedoch auch durch Engineering von Hochdrucksystemen für die verschiedensten Anwendungen ein respektables Ansehen erarbeitet. Kühler und Wärmetauscher für unterschiedliche Medien und Flüssigkeitsfilter vervollständigen das Angebot.

Autor:
Martin Wohlgenannt, Technischer Fachredakteur BR, Pfarrer-Moosbrugger-Straße 8, A-6850 Dornbirn,
Tel. 0043-5572-313 58-3, Fax 0043-5572-313 58-4,
martin.wohlgenannt@aon.at

Öl- Luftkühler Typ LDC für mobile Anwendungen

Um es vorwegzunehmen: Viele Fahrzeuge und Geräte die hydraulische Komponenten enthalten leiden, sind überfordert, gestresst und erfüllen ihren Zweck nur noch teilweise. Einige geben den Geist sogar ganz auf. Damit solches vermieden werden kann, müssen die entsprechenden Kreisläufe gekühlt werden.

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Die Öl- Luftkühler der Baureihe LDC sind speziell konzipiert für den harten Einsatz im Umfeld der Mobilhydraulik. Hohe Zuverlässigkeit, lange Lebensdauer und grosse Kühlleistung auf kleinstem Raum zu einem günstigen Preis sind hier gefragt. Optimal gekühlt bleibt der Wirkungsgrad des Hydrauliksystems über den ganzen Arbeitszyklus konstant. Die Komponenten werden geschont. Reduktion der Ausfälle, Steigerung der Verfügbarkeit, niedrige Betriebs- und Wartungskosten sind das Resultat.

Die Öl- Luftkühler der Baureihe LDC werden für Leistungen bis 30 kW angeboten.
Die Spannung der Gleichstrommotoren beträgt wahlweise 12 V oder 24 V.
Zubehör wie Bypassventile oder Thermostate sind auf Wunsch erhältlich.