Denna skrift är framtagen ur våra erfarenheter från skilda industrigrenar som sysselsatt sig med problemställningen att fastställa en tätkravsspecifikation och med tätkontroll mot satt krav. Huvudsakligen har dessa industrier direkt eller indirekt varit knutna till fordonsindustrin. I de allra flesta fall är läckage en fråga om enorma kostnader. Inom fordons-industrin är man i huvudsak bekymrade över oljeläckage från motorer, växellådor och oljekylare, kylvattenläckage från kylare och värmare, freonläckage från klimatanläggningar, avgasläckage från katalysatorer och ljuddämpare etc.

 

Vi kan inte erbjuda någon enkel lösning på hur man undviker alla läckage då det inte finns någon eller för att varje problem-ställning kräver sin särskilda lösning. Vad vi erbjuder är den erfarenhet inom ämnesområdet vi skaffat oss under mer än tjugo års arbete. Vi erbjuder våra resultat från undersökningar och utvecklingsarbete som vi utfört i ett stort antal applikationer. Vi erbjuder Dig en utbildning i området för fastställande av en tätkravsspecifikation och hur detta bör uttryckas på ritningar och andra tekniska dokument.

 

Utbildningen har utvecklats för att möta ISO 9001 Standard gentemot konstruktion kontroll, etc. 

 

I en bil är det 400 till 800 delar som i någon respekt skall vara täta. Skillnaden mellan en ljuddämpare och en klimatanläggningsdetalj är 1 000 000 mm3/s fri luft till 0,01 mm3/ s fri luft eller i andra ord 10 000 000 gånger. Detta visar att det bör vara olika krav för olika detaljer.

 

Efter det att en sann tätkravsspecifikation är erhållen och bekräftad, behöver komponenten bli provad, den andra delen av utbildningen handhar denna fråga.

 

Olika testmetoder blir presenterade med både dess för- och nackdelar. Kalibrering är den viktigaste faktorn i alla fall och även om den svagaste punkten i testanläggningen kan vara instrumentet, så kommer i ännu högre grad dålig verktygs-konstruktion att nedsätta effektiviteten av proven. Stor vikt kommer därför att läggas på verktygskonstruktion.

 

Genom kursen kommer kvalitét göra sig gällande och Du kommer utan tvekan att se närvaron av Dr. J. M. Juran. Anledningen till detta är att vi är övertygade att kvalitét är det viktigaste verktyget för konkurrens och att tätkontrollteknologi är en avsevärd del i den vida delen av "Total Kvalitét".                            

 

 

SYFTET MED KVALITÉT.

 

Alla seriösa företag har samma gemensamma mål, att överleva. Detta mål måste givetvis brytas ned till operativa delmål vid olika nivåer. Exempel på dessa operativa delmål är;

 

          LÖNSAMHET                                 LIKVIDITET

 

          PRODUKT UTVECKLING             MARKNADSFÖRING

 

          KVALITÉT                                      MOTIVATION

 

Många av dessa delmål går hand i hand. Lönsamhet kräver både kvalitét och rationalisering. Marknadsföring kräver produkt-utveckling och motivation. Motivation kommer in i bilden i olika former.

 

 

I filosofiska termer kan kvalitet uttryckas som:

                                            

 MÅTT PÅ VÅR FÖRMÅGA ATT MÖTA KUNDENS BEHOV.

                                            

Det betyder att kvalitét är en väsentlig del av konkurrens, faktiskt den enda bortsett från pris och leverans. Eftersom vi i europa har svårt att konkurrera med låga priser måste vi sätta in alla våra krafter för att nå en hög kvalitétsnivå som vårt konkurrensmedel.

 

Korrekt kvalitét uppnås inte genom tur, inte heller genom nationella arv. Korrekt kvalitét kan endast uppnås genom hårt och målmedvetet arbete. Det är inte någon hemlighet att vi blivit passerade av japanerna i avseende av kvalitét.

 

En av faktorerna som vanligtvis sätts som första punkt när man försöker förklara japanernas succé när det gäller kvalitét är, att dom i Japan använder sig av, vad dom kallar "Company- Wide Quality Control" (CWQC). Detta refererar till det faktum att kvalitét är satt i förgrunden på ett helt annat sätt än vi är vana vid. Det kan uttryckas som följande: när vi utvecklar en produkt försöker vi göra det så bra som möjligt inom en given finansiell ram. Japanerna bestämmer kvalitén som förutbestämt mål och efter det försöker man att göra det så billigt som möjligt.

 

Detta innebär i praktiken ett helt annat sätt att närma sig kvalitét för chefer på alla nivåer än i västländerna. Vår ledning förklarar att kvalitét är väsentligt, men tillägger, väldigt ofta i samma uttalande, "vi skall inte ha för hög kvalitétsstandard, kvalitén skall vara optimal." Det verkar ibland som uttrycket "optimal kvalitét"  är den enda i kvalitétskontrollfilosofin som den västerlänska företags­ledningen har förstått- och därmed också missförstått. Dom har tagit det som en ursäkt för att sänka prioriteten för kvalitétsrelationer, inte minst angående uppbyggnad av en systematisk kvalitétskontrollorganisation. 

 

Vi vill bara förklara tätkontrollteknologin och tätkravsspecifikation i kvalitétstermer. Vi har funnit stora brister i detta kunskapsområde inom många företag och detta kan vara starten av en betydande kvalitétsförbättring.

 

Serien av Internationella Standards (inkluderat ISO-9000) påskyndar ett närmande av detta område.

 

Refererande till ISO-9000 vill vi visa några paragrafer som kan ge ett bättre förstående i ämnesområdet Tätkontrollteknologi och Tätkravsspecifikationer.

 

 

ISO 9004

 

4.1        Allmänt

 

Ansvaret för och förpliktelserna gentemot en kvalitetspolicy åvilar den högsta ledningen. Kvalitetsledningen är den del av ledningens övergripande verksamhet som fastställer och genomförä kvalitetspolicyn.

 

4.2        Kvalitetspolicy

 

            Ett företags ledning bör utarbeta och fastställa företagets kvalitetspolicy. Denna policy bör vara förenlig med övrig policy inom företaget. Ledningen bör vidta lämpliga åtgärder för att säkerställa att denna kvalitétspolicy är förstådd, genomförd och upprätthållen.

 

5.2.4     Resurser och personal

 

            Ledningen bör ställa tillräckliga och lämpliga resurser till förfogande för att förverkliga kvalitétspolicyn och når kvalitétsmålen. Dessa resurser kan innefatta

 

a)         mänskliga resurser och specialkunskaper 

 

b)         utrustning för konstruktion och utveckling

 

c)         utrustning för tillverkning             

 

d)         kontroll- och provningsutrustning        

 

e)         instrumentutrustning och programvara.

 

 

8.5.3     Verifiering av konstruktionen

 

            Verifiering av konstruktionen kan utföras som en oberoende aktivitet eller som en del av konstruktionsgenomgångar genom tillämpning av följande metoder

 

a)         alternativa beräkningar för att verifiera riktigheterna av de ursprungliga beräkningarna och analyserna

 

b)         provning, t.ex av modeller eller prototyper. Om denna metod tillämpas bör provningsprogrammen klart definieras och resultaten dokumenteras.

 

c)         verifiering utförd av oberoende instans för att fastställa riktigheten av ursprungliga beräkningar och andra konstruktionsaktiviteter.

 

 

13.2      Styrmedel

 

            Styrningen av mät- och provningsutrustningen samt provningsmetoder bör inkludera följande faktorer alltefter vad som är tillämpligt.

 

a)         Korrekt specificering vid anskaffning av egenskaper som mätområde, precision och korrekthet, robusthet och hållbarhet under specificerade miljöbetingelser för den avsedda användningen.

 

b)         Kalibrering före första användning för att bekräfta att erforderlig precision och korrekthet föreligger.    Programvara och rutiner för att styra automatisk provningsutrustning bör också provas.

 

c)         Periodiskt inkallade för justeringar, reparation och kalibrering, med hänsyn till tillverkarens specifikationer, resultat av tidigare kalibrering, omfattning av och sätt för noggrannhet vid användning.

 

d)         Dokumentering av instrumentets identifiering, kalibreringsfrekvenser, kalibreringsstatus och rutiner för inkallande, hantering och förvaring, justering, reparation, kalibrering, installation och användning.

 

e)         Spårbarhet till referensnormaler med kända noggrannheter och stabiliteter, i första hand nationella eller internationella normaler, eller för verksamheter eller produkter där sådana finns, till speciellt utvecklade kriterier.

 

18.1      Upplärning

 

18.1.1   Allmänt

 

Behov av upplärning av personal bör identifieras och en rutin för att åstadkomma denna upplärning bör etableras. Behov bör beaktas av att ge utbildning åt personal på alla nivåer inom organisationen. Särskilt uppmärksamhet bör ägnas val och upplärning av nyrekryterad personal och personal som sätts in på nya arbetsuppgifter.

 

18.1.3   Teknisk personal

 

Utbildning bör ges till den tekniska personalen för att förstärka dennas bidrag till kvalitétssystemets effektivitet. Utbildning bör inte begränsas till personal som primärt arbetar med kvalitet, utan bör innefatta personal med arbetsuppgifter såsom marknadsföring, inköp, processteknik och konstruktion. Särskilda uppmärksamhet bör ägnas åt utbildning i statistiska metoder, såsom kapabilitetsstudier, statistisk provtagning, datainsamling och analys, problemidentifiering, problemanalys och korrigerande åtgärder.

 

 

 

ISO 9001

 

4.4        Konstruktionsstyrning.

 

4.4.4     Konstruktionsresultat

 

            Konstruktionsresultaten skall dokumenteras och presenteras i form av krav, beräkningar och analyser.

 

            Konstruktionsresultaten skall:

 

a)         uppfylla konstruktionskraven.

 

b)         innehålla eller hänvisa till acceptanskriterier.                               

 

c)         stå i överenstämmelse med tillämpliga myndighetskrav, oavsett om dessa anges i konstruktionskraven eller ej.

 

d)         identifiera de egenskaper hos konstruktionen som är avgörande för produktens säkra och riktiga funktion.

 

4.10.3   Slutkontroll och slutprovning

 

Kvalitétsplanen eller annan dokumentation för slutkontroll och slutprovning skall ställa krav på att alla specificerade kontroller och provningar har utförts och att resultatet överensstämmer med de specificerade            kraven. Detta omfattar även dom kontroller och provningar som skall genomföras vid godsmottagning och under tillverkning.

 

Leverantören skall utföra all slutkontroll och slutprovning i enlighet med kvalitétsplanen eller annan dokumentation för att slutgiltigt visa att den färdiga produkten uppfyller specificerade krav.

Inga produkter får avsändas förrän alla aktiviteter som specificeras i kvalitéts­planen eller i annan dokumentation genomförts med tillfredsställande resultat och tillhörandeä dokumentation finns tillgänglig och blivit godkänd.

 

4.11      Kontroll-, mät- och provutrustning

 

Leverantören skall hålla ordning på, kalibrera och underhålla kontroll-, mät- och provningsutrustning för att kunna visa att produkterna uppfyller specificerade krav. Detta gäller oavsett om utrustningen ägs av leverantören, är inlånad eller tillhandahålls av köparen. Utrustningen skall användas på ett sätt som säkerställer att mätosäkerheten är känd och förenlig med kravet på mätkapabilitet.

 

            Leverantören skall:

 

a)         fastställa vilka mätningar som skall göras och vilken noggrannhet som krävs samt välja lämplig kontroll-, mät- och provningsutrustning.

 

b)         identifiera, kalibrera och justera all kontroll-, mät- och provningsutrustning som kan påverka produktkvalitéten, antingen efter föreskrivna mellanrum eller före användning. Detta görs mot normaler som skall vara spårbara till nationellt erkända  normaler. Om inga sådana normaler existerar skall grun­derna för kalibrering dokumenteras.

 

c)         upprätta, dokumentera och uppdatera kalibreringsinstruktioner, innefattande uppgifter om typ av utrustning, identifieringsnummer, lokalisering, kalibreringsmetoder,  acceptanskriterier och åtgärder som skall vidtas då

 

e)         förse kontroll-, mät- och provningsutrustningen med lämplig märkning eller på annat sätt visa kalibreringsstatus.

 

f)          bevara dokumentation av resultat från kalibrering av kontroll-, mät- och provutrustning.

 

g)         bedöma och dokumentera giltligheten av tidigare kontroll- och provresul­tat då kontroll-, mät- och provningsutrustning befinns  inte uppfylla kraven.

 

h)         säkerställa att miljöbetingelserna är lämpliga för de kalibreringar, kontroller, mätningar och provningar som utförs.

 

i)          säkerställa att hantering, skydd och förvaring av kontroll-,  mät- och provutrustningen är sådan att     noggrannhet och användbarhet bibehålles.

 

j)          skydda kontroll-, mät- och provutrustningen, inklusive tillhörande programvara, mot förändring som skulle kunna göra kalibrering ogiltlig.

           

Då mekanisk provutrustning som jiggar, fixturer, mönster och modeller eller programvara används vid kontroll, skall denna kontrolleras för att visa att den kan användas för att bestämma om produkten uppfyller kraven. Detta skall göras innan utrustningen eller programvaran används i samband med produktionen eller iinstallation. Denna kontroll skall göras med föreskrivna mellanrum. Leverantören skall fastställa omfattningen och frekvensen av sådana kontroller och skall bevara dokumentationen som visar att kontrollerna är utförda. Då köparen eller hans representant så kräver, skall denne få information om provningsutrustningen för att förvissa sig om att den är lämplig.

 

 

 

NÅGOT OM LUFT.

 

 

Fysikaliska lagar.

 

All materia består av molekyler som är i ständig rörelse men bundna vid varandra av molekylärkrafter. I en fast kropp ligger molekylerna så nära varandra och är ordnade i sådana mönster (gitter), att molekylär-krafternas verkan blir mycket stark och ger kroppen dess fasthet och form. Molekylarrörelsen är här huvudsakligen en svängningsrörelse omkring vissa jämviktslägen.

 

I en vätska ligger molekylerna visserligen ungefär lika nära varandra som i den fasta kroppen, men är ej ordnade i gitter och molekylarkraften verkar mindre sammanhållande. Molekylerna blir därför inbördes mycket lättrörliga och man får den karaktäristiska vätskefasen, där vätskan följer kärlväggarnas form och den fria vätskeytan inställer sig horisentalt.

 

I en gas ligger molekylerna långt mer isär, vilket gör att molekylerna rör sig fritt om varandra med låg påverkan av sammanhållande molekylarkrafter. En gas utbreder sig därför i hela det rum som står till förfogande och blandar sig med andra gaser i rummet. Sammanlagda volymen av molekylerna i en gasmassa är mycket liten i förhållande till gasens volym. En gasmassa innesluten i ett kärl med variabel volym kan därför tryckas ihop (komprimeras) till en liten del av den ursprungliga volymen. Gasmassans volym är således mest tomrum i vilket molekylen rör sig rätlinjigt tills den stöter ihop med en annan molekyl eller med kärlets väggar. Hastigheten och rörelseriktningen ändras vid sammanstötningarna och banan blir därför oregelbundet zick-zackformad. Lufttrycket på kärlets väggar består sålunda av dessa molekylstötars sammanlagda verkan.

 

 

Boyles lag.

 

Om den innestängda gasmassans volym sakta minskas och man genom värmebortledning kan hålla gasens temperatur konstant, ökas antalet molekyler per volymenhet, så att kärlets väggar träffas av ett ökat antal molekylstötar per sekund. Detta innebär att gasens tryck mot kärlväggarna ökar. Har gasmassans volym genom sammanpressnin­gen minskats till hälften eller fjärdedelen, blir antalet molekylstötar på ytenheten det dubbla eller fyrdubbla mot det utsprungliga, och sålunda gasens tryck det dubbla eller fyrdubbla. Detta förhållande att produkten av trycket p och volymen V för en och samma gasmassa är konstant vid oförändrad temperatur kallas Boyles lag och formuleras p*V=konstant för T=konstant.

 

 

Adiabat tillståndsförändring.

 

Eftersom inget värmeutbyte med omgivningen förekommer vid denna tillståndförändring kommer trycket vid adiabatisk kompression att stegras snabbare än vid den isotermiska kompressionen då den stegrade temperaturen även ger en relativ tryckökning. Den i tätkontrollsammanhang absolut mest förekommande tillståndsförändringen är den adiabatiska.

 

VATTENÅNGA.

 

Ångtrycket för vatten vid 20 °C är 23 mBar. Detta betyder att luft mättad med vattenånga vid 20 °C innehåller 2,3 % vatten. Om denna mättade luft komprimeras till det dubbla trycket kommer vatten inte att bli kvar i sin ångfas utan kondenseras till 50 % och därmed bli vätska. Vatten har ett högt ångbildningsvärme nämligen 2260 Joule per gram och när vatten kondenseras kommer värme att utsändas. Värmemängden är så stor att temperaturökningen vill bli nära nog dubbelt så stor som när torr luft blir komprimerad.

 

Om provobjektet innehåller vatten och alldeles torr luft, kan situationen uppstå där vatten förångas och en tryckökning uppstår i provobjektet. Om provobjektet har en läcka kan denna tryckökning kompensera en förväntad trycksänkning.

 

 


FYSIKEN BAKOM LÄCKAGE GENOM SMÅ HÅL.

 

För att överhuvudtaget kunna göra en fysikalisk bedömmning av läckageproblemet i små porer, måste vi anta att dessa har ett cirkulärt tvärsnitt med en konstant diameter d. Vi kan också uttrycka detta på ett annat sätt: Vi antar att poren ur läckage synpunkt kan ersättas med ett hål med ett konstant tvärsnitt med den ekvivalenta diametern d meter. I små porer får vi också räkna med att strömningen blir laminär. Härvid gäller:

För att överhuvudtaget kunna göra en fysikalisk bedömmning av läckageproblemet i små porer, måste vi anta att dessa har ett cirkulärt tvärsnitt med en konstant diameter d. Vi kan också uttrycka detta på ett annat sätt: Vi antar att poren ur läckage synpunkt kan ersättas med ett hål med ett konstant tvärsnitt med den ekvivalenta diametern d meter. I små porer får vi också räkna med att strömningen blir laminär. Härvid gäller

           32 * n * l * w
  dp  = ----------------------  *  10-5  Bar
                d2

där           dp  =    tryckfallet i poren räknat       i Bar

               n    =   viskositeten                         i Ns/m2

               l     =   porens längd                       i meter

               w   =    mediets hastighet                i poren      i m/s

                                                ¶ * d2
Läckagets storlek;         q = ------------ * w  m3/s
                                                 4

                                              4 * q
                                     w = -----------
                                              ¶ * d2

 

                                  128 * n * l * q
                        Dp = --------------------------  * 10-5  Bar      (1)
                                        ¶ * d4

 

VÄTSKOR

För vätskor, som ej är kompressibla erhålles:

                                        d4
                         q = ------ * -------- * dp * 105      m3/s     (2)
                               128    l * n

Exempel: Hur mycket vatten av 20°C kommer att läcka genom en por med d= 1, µ =10-6 m,

l=10 mm = 10-2 m, dp= 10 Bar.

 

För vatten vid 20°C n = 1 * 10-3 Ns/m2.

                       10-24
 q =  -------- * --------------------- * 10 * 105  m3/s
        128      10-2 * 10-3

   =  2,45 * 10-15  m3/s = 2,45 * 10-9 cm3/s

Det är klart att en så liten vattenmängd kan vi aldrig se, ty vattnet kommer att avdunsta innan det har bildats en synlig droppe. Om porens diameter skulle vara 10µ (läckaget stiger med d4),

 q = 2,45 * 10-5  cm3/s

Då det går ca 20 vattendroppar på 1 cm3, skulle det ta något över en halvtimme innan en droppe har läckt igenom. Även en så liten vattenmängd kan vi ej upptäcka med ögat, då vi fortfarande får räkna med att vattnet hinner avdunsta innan synlig vattenyta uppträder.

Skulle hålet vara ytterligare en 10 potens större, 100µ eller 0,1 mm, så erhålles med samma förutsättningar ett läkage på 5 droppar i sekunden. En så stor vattenmängd bildar en stråle som omedelbart upptäckes.

GASER.

För gaser, som ju är kompressibla, blir, det fysikaliska förhållandet annorlunda än för vätskor. Då gasen passerar genom po­ren, kommer den att expandera på grund av det sjunkande trycket. Den genomströmmande gasmängdens volym kommer därför att ökas, varvid dess hastighet ökas och även motstån­det per längd enhet också kommer att öka. Gasens temperatur kommer att vara konstant eller lika med väggtemperaturen.

Om vi betecknar gasmängden q0 m3/s vid atmosfärstryck, så är gasmängden q vid trycket p:

                              qo
                       q = --------  m3/s
                               p

Införes detta i ekvationen erhålles (1):

                                128 * n *l * qo
                      Dp = -----------------------------* 10-5  Bar
                                  ¶ * d4 * p

Vi inför en x-koordinat i porens längdriktning och ersätter delta P med dp och l med dx;     

                               128 * n * qo
                      dp = ----------------------- * dx * 10-5
                                ¶ * d4 * p

 

                                       128 * n * q0
                         p * dp =---------------------- * dx * 10-5
                                                                        
¶ * d4

 


Om vi betecknar det lägre trycket på porens ena sida med  P1 och det högre trycket på den andra sidan med P2 och pores längd är l, erhåller vi;

 

Observera! För vätskor (ekv. 2) och gaser (ekv.3) gäller olika ekvationer för läcka­gets storlek. Detta beror på att gaser är kompressibla.

Exempel:          Hur mycket luft av 20°C kommer att läcka genom en por med d=1µ = 10-6 m, l=10 mm = 10-2 m,

                        p2 = 11 Bar, p1 = 1 Bar, alltså D p = 10 Bar ?  För luft av 20°C  n= 1,82 * 10-5 Ns/m2.

 

                 ¶ * 10-24
 q0 = ------------------------------------ *(121-1)*105 cm3/s
           256*1,82*10-5*10-2

 q0 = 0,81*10-12 m3/s = 0,8*10-3 mm3/s

Vi ser alltså, att i detta exempel är läckaget för luft ca 300 gånger större än för vatten.

Sedan gammalt använder man såpvatten vid läcksökning med tryckluft. Såpvatten har numera ersatts med en blandning av för läcksökning särskilt anpassade vätskor och vatten. Härvid stryker man på vätskan med en pensel. Den läckande luften bildar då mycket små droppar som man ser som ett skum.

Antages att vi behöver se 1 mm3 skum för att kunna konstatera en läcka. Det skulle dröja 1250 sekunder eller cirka 20 minu­ter innan 1 mm3 skum har bildats. Det är ju en alltför lång tid för att man skall kunna använda metoden.

Om porens ekvivalenta diameter är 10µ, blir läckaget 104 gånger större eller 8 mm3/s och läckan upptäckes omedelbart och utan svårighet. Vi kan därför säga, att vi med tryckluft och läcksökningsvätska kan upptäcka läckor som har cirka en tiopotens mindre ekvivalent diameter än med prov med vatten.

 

 

OMRÄKNING TILL ANNAT MEDIUM

 

Som framgår av ovanstående avsnitt är läckagets storlek beroende av vilket medium som används. Luftläckaget är t.ex. betydligt större än vattenläckaget vid i övrigt identiska förhållanden.

 

I många fall är det lämpligt eller till och med nödvändigt att omräkna sitt tätkrav till ett annat medium. Det kan vara av säker-hetsskäl. I många fall gör man av tidsbesparingskäl en omräkning av kravet från vätska till gas. Exempel på detta är armaturdetaljer i stora serier. För att prova med vätska blir provtiden orimligt lång. En översättning av kravet till luftläckage resulterar i att man kan förkorta provtiden. Det är att märka att dom teoretiska formler som anges i tidigare avsnitt gäller för helt cirkulära hål samt vid laminära flöden. I praktiken har man att ta hänsyn till en lång rad faktorer som samtliga gör läckagets storlek mindre än det teoretiska.

 

- annan geometri

- korrosion

- igensättningar

- avdunstning

- statistiska bedömningar

- ytspänning

- kapilärkrafter

 

När man börjar att bedömma ovanstående faktorer blir snart kravsättningen rena gissningen. 

 

När man försöker omsätta formlerna från "Fysiken bakom läckage i små porer" till verklighet finner man att någonting inte stämmer. De beräknade värdena överensstämmer inte med verkligheten. Den största skillnaden beror på att beräkningarna är gjorda  för cirkulära hål och flödet vid beräkningarna antages vara laminärt.

 

 

Vid studier i publicerad litteratur visade det sig omöjligt att få information om flöden i icke cirkulära hål, därför får man kompensera för annan geometri, korrosion, igensättning, avdunstning etc.

 

I ett försök att finna en väg ut från dilemmat med kompensationer har vi genom­fört försök med flöden i icke cirkulära hål. Vi fann att triangulära hål överenstämmer bättre med verkligheten. Vi har genomfört hundratals prov med jämförelse mellan vätskeflöden och gasflöden. Nu uppträdde ett mycket intressant fenomen, då vi studerade vätskeflödets ökning beroende på ökat vätsketryck fann vi att vätskeflödet helt plötslig gick mot noll. Den första tanken vid detta tillfälle var att föroreningar hade igensatt hålet. Efter att ha rengjort hålet utfördes provet ytterligare en gång, och vid samma tryck som förut gick flödet till noll.

 

I ett givet hål kommer en vätska vid olika tryck att ha olika flöde. Alla flöden kommer att vid ett specifikt tryck att gå mot noll. Denna punkt är repeterbar för varje enskild vätska och varje enskilt hål. Fenomenet kan förklaras så att den molekylära strukturen av vätskan och materialet i hålet väggar i kombination med tryck kan bringa vätskeflödet till noll. Under högt tryck kommer molekylerna att ändra sitt läge och blockera flödet. När trycket släpps helt kommer vätskeflödet att återvända i förhållande till den nya trycksättningen.

 

Om man nu studerar igensättningspunkten och jämför denna med luftläckage vid bestämt tryck så har man fått en direkt jämförelse mellan "vätsketätt" och luftflöde. Vi förändrade nu hela provserien för att enbart täcka igensättningspunkten. Vi tillverkade nu mindre hål och blockeringspunkten kröp ner med trycket.

 

Efter att ha bestämt hålstorleken som en funktion av luftflödet vid 1 Bar kunde vi plotta en kurva för "tätt". Luftflödet presenterades på Y-axeln och vätske­trycket på X-axeln.

 

Varje mätning tog mer än en timma. Vi studerade botten av hålet i mikroskop och ökade vätsketrycket sakta. Då man nätt och jämt kunde se vätska tränga in i hålet noterades trycket. Vi ökade trycket ytterligare och vätskan penetrerade in i hålet. Då vätska nått igenom hela hållängden, men inte förmådde lämna hålet noterades detta tryck.

 

"Tätt" är ett relativt begrepp. Om vi ger begreppet "ingen penetration" som nivå A, och vi har tillståndet då vi tillåter att vätska penetrerar in i hålet, men inte förmår lämna det som nivå C. På detta sätt kan vi presentera två kurvor, var och en beskrivande två ytterlig­heter av uppfattningen "tätt".

 

 

 

Området mellan de två kurvorna är alltså att betrakta som tätt på något sätt. Nu kan ett tredje begrepp identifieras som "vätska synlig i hålet", som nivå B. I detta läge måste vi bedömma begreppet FITNESS FOR USE och den motsvarande kurvan B kommer att befinna sig mellan kurva A och kurva C. Den nedre kurvan beskriver det mest stringenta kravet. Genom detta förfaringssätt har vi lyckats fastställa en omräkning mellan vätsketätt och luftflöde.

 

 

 

 

 

 

 

 


TEMPERATUR.

 

Nästa steg var nu att fastställa olika kurvor för olika temperaturer. Då vi genomförde detta upptäckte vi snart att kurvorna följde den dynamiska viskositeten för vätskan.

 

Observera: viskositeten måste anges som dynamisk och icke den kinematisk. Den dynamiska viskositeten anges i Ns/m2.

 

LUFTTRYCK.

 

Vad gäller beräkningarna av luftflöde från formlerna i "Fysiken bakom läckage genom små hål", kan vi konstatera att beräkningarna dåligt överensstämmer med verkligheten. Detta beror på att beräkningarna förutsätter ett laminärt flöde. Eftersom läckagestället, i verkligheten, aldrig är runt kommer företrädelsevis turbulenta flöden att uppstå. 

 

Ett turbulent luftflöde ökar proportionellt med trycket på samma sätt som vätskeflödet.

 

MATERIAL.

 

Vi utförde våra prov med munstycken tillverkade i rostfritt stål och kurvorna gäller för detta material. Vid prov i annat material har vi funnit stora skillnader vätsketätt/luftflöden. Därför måste det beräknade tätkravet kompenseras för materia­let.

 

Rostfritt stål                               Q = 1

 

Konstruktionsstål                       Q = 2,1

 

Gjutjärn                                     Q = 2,9

 

Aluminium                                 Q = 1,5

 

Mässing                                    Q = 1,75

 

 

VIBRATION.

 

Prov utförda under vibration visade att både vätsketrycket och materialets tjocklek är parametrar som måste beaktas. Om trycket överstiger 2 Bar kan inverkan från vibration försummas.

 

Om materialets tjocklek överstiger 2,5 mm kan på samma sätt inverkan från vibrationen försummas.

 

 

TÄTKONTROLLTEKNIK.

 

Det är två frågor som är av fundamental betydelse när man rör sig inom begreppsapparaten tätkontroll. Först är det viktigt att definiera vad vi avser med begreppet tätkontroll respektive läcksökning.

 

Med läcksökning avses;

 

"Var läcker det ?"

 

Med tätkontroll avses;

 

"Hur mycket läcker det ?"

 

Metoden för den första av frågeställnigarna är vanligen visuell kontroll då man använder sig av komprimerad luft under vatten eller någon form av såplösning eller hydraulisk kontroll. Spårgas används också i kombination med något sniffningsinstrument, dock bara i mycket liten andel av det totala.

 

Den vanligaste metoden är utan tvekan "bubblor under vatten". Här ger bubblorna en god blick för var läckagestället är beläget men det är viktigt att ha klart för sig att bubbelstorleken och frekvensen av bubblor är starkt beroende av testtryck, addesiver i vattnet, igensättning, kapillärkraften för vattnet vilken ändras dramatiskt med olika typer av addesiver etc. Det också viktigt att förstå att materialet har inverkan på metodens användbarhet. Godstjockleken och ytstrukturen på provobjektet inverkar också till att göra metoden osäker. Tiden som erfordras för att luften skall kunna bygga upp trycket i eventuell porositet och forma bubblorna är mycket underskattad. Det är absolut omöjligt att kvantifiera läckstorleken.

 

På samma sätt kan ett resonemang föras för läcksökning med såp-bubbelmetoden, hydraultest och spårgasmetoder. I inget fall är det möjligt att kvantifiera läckstorleken.

 

För att kunna mäta läckagestorleken är man hänvisad till metoder som är att betrakta som tätkontrollmetoder. Metoder som används för detta är nu inte enbart en fråga om instrumenttyp, instrumentens upplösning eller noggrannhet utan mer en fråga om korrekt val av metod för varje typ av provobjekt med hänsyn taget till tätkrav och provobjektets möjlighet att bli kontrollerad. Avtätningsdornens utformning och en korrekt kalibrering är ytterligare faktorer som inverkar för en korrekt bestämmning av läckagestorleken.

 

Till största delen av all förekommande tätkontroll kan man använda sig av tryck­mätande metoder. Detta kan göras antingen genom att mäta tryckförändringar i en mätkammare eller genom en tryckfallsmätning i provobjektet eller tryckökning om man väljer att använda sig av vakuum.

 

I varje instrument för tryckmätning är val av ingående komponenter av största betydelse som direkt inverkar på mätresultatet. Svårigheten för slutanvändaren att avgöra om instrumentet är konstruerat på ett sådant sätt att mätresultaten är optimala eller om instrumentet enbart har kosmetiska fördelar kan inte underskattas. Ofta är försäljnings­argumenteten inte förenliga med den tekniska verkligheten och här är slutanvändarens egen kunskap av vital betydelse.

 

KALIBRERING.

 

Alla mätinstrument måste ha en fullgod kalibrering. Här utgör inte tätkontrollinstrument något undantag. Man kan dock förledas att tro att så är fallet då man observerar att flera leverantörer inte har kalibreringsmöjligheter inbyggda i sina instrument. Det är här också på sin plats att konstatera att även köparen har ansvar för att instrumentet kan och skall kalibre­ras.

 

Alla instrument skall, för att kunna kallas instrument , ha en kalibrerad läcka inkluderad i systemet.  Denna läcka kan vara en så kallad sintrad läcka eller en ställbar läcka t.ex en nålventil. Först måste vi konstatera att så kallade masterdetaljer helt borde försvinna ur användning då dom till nästan till hundra procent visat sig vara fullständigt opålitliga. Sintrade standardläckor är svåra att få i exakt den storlek man önskar och dessutom har dom en benägenhet att sätta igen sig med tiden. Därför är alltid en ställbar läcka att föredra.

 

Enklaste sättet att kalibrera på ett tillfredställande sätt är att använda sig av en i tätkontrollinstrumentet inbyggd nålventil över en avstängningsventil. Storleken på läckan inställs enklast med en volymmätning under viss tid. Justering av nålventilen görs så att storleken på flödet överensstämmer med det satta tätkravet på produkten som skall kontrolleras. Då storleken på nålventilen inställs kan man ha ett provobjekt i ev fixtur utan att byta mellan varje operation.

 

Då läckstorleken är kalibrerad måste man byta provobjekt. Nu är det viktigt att provobjektet kommer till fixturen på samma sätt som vid normal produktion. Provobjektet skall nu vid läckan frånslagen ge en tätsignal och med läckan tillslagen läcksignal. Det kan inte nog tydligt framhållas hur viktigt det är att provobjektet måste bytas mellan varje prov. Varje provobjekt är en individ och efter en trycksättning ändras förutsättningarna.

 

Vid kalibreringen är det ytterst viktigt att förutom instrumentet också verktygen, fixturen, referensvolymen och de allmänna förutsättningarna t.ex. påföringluften ingår i kalibreringen.

 

Det är slutligen på sin plats att varna för att använda tabeller eller diagram för kalibrering. Detta är emmellertid fortfarande vanligt och det finns leverantörer som i sina instruktioner anger detta som ett kalibreringsförfarande.

 

Än värre är det att förlita sig på de kalibreringinstruktioner som beskriver hur man introducerar kalibreringsläcka i stället för ett provobjekt. Det är inte ovanligt att man på detta sätt erhåller ett mätfel på upp till tio gånger. Det är dessvärre alltid så att felet leder till att man släpper igenom fler läckande produkter.