Wie kann man unter Druck stehende Systeme sicher prüfen?

 

Druckbeaufschlagte Systeme finden sich in nahezu allen Bereichen der Industrie – von der Hydraulik über die Pneumatik bis hin zu Gas- und Flüssigkeitssystemen in der Prozess- und Energietechnik. Ob Tanks, Leitungen, Ventile oder komplette Baugruppen: Bevor sie in Betrieb genommen oder ausgeliefert werden dürfen, müssen sie unter realitätsnahen Bedingungen geprüft werden.

Die Prüfung dieser Systeme ist jedoch keineswegs trivial – im Gegenteil: Sie zählt zu den sicherheitskritischsten Vorgängen im Qualitätsmanagement. Denn sobald Druck ins Spiel kommt, steigen die Anforderungen an Technik, Personal und Prüfverfahren erheblich.

Typische Risiken unsachgemäßer Prüfungen sind:

• Druckspitzen und unkontrollierte Druckverläufe, die Bauteile beschädigen oder zerstören können,

• plötzliches Systemversagen, etwa durch Materialermüdung oder fehlerhafte Dichtstellen,

• Gefährdung von Personal, z. B. durch geplatzte Leitungen oder austretende Medien,

• fehlerhafte Prüfergebnisse, wenn Druckwerte nicht stabil oder exakt reproduzierbar sind.

Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Komponenten – etwa in der Luftfahrt, Medizintechnik oder Chemieindustrie – können solche Fehler gravierende Folgen haben. Umso wichtiger ist ein Prüfprozess, der nicht nur exakt und normkonform abläuft, sondern auch jederzeit kontrollierbar und dokumentierbar ist.

Das Ziel lautet daher:
Eine sichere, wiederholbare und normgerechte Prüfung, bei der der Druck präzise aufgebaut, gehalten und geregelt wird – ohne Schwankungen, ohne Risiko. Nur so lassen sich sowohl technische Anforderungen als auch gesetzliche Vorschriften zuverlässig einhalten.

Ein moderner Lösungsansatz für diese Herausforderung: elektronisch gesteuerte Druckregler mit frei definierbaren Druckprofilen, wie sie mit dem PACE-System von Druck realisiert werden können.

 

→ Herausforderungen bei der Druckprüfung

Die Prüfung von druckbeaufschlagten Systemen ist kein standardisierter Einheitsprozess – sie variiert je nach Anwendung, Medium, Sicherheitsanforderung und gesetzlicher Vorgabe. Unterschiedliche Szenarien erfordern jeweils speziell angepasste Prüfstrategien.

Einige der häufigsten Prüfarten sind:

• Lecktest: Feststellen von Undichtigkeiten, meist bei niedrigem Druck.

• Dichtheitsprüfung: Überprüfung, ob ein System über eine definierte Zeitspanne den Druck konstant halten kann.

• Berstdruckprüfung: Ermittlung der maximalen Druckbelastbarkeit bis zum Versagen.

Dabei stoßen Anwender auf eine Reihe typischer Herausforderungen:

 

Übersicht der wichtigsten Herausforderungen

Ein besonderer Spagat besteht darin, diese Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen: Während die Genauigkeit steigen soll, wächst der ökonomische Druck – Prüfprozesse sollen schneller, günstiger und dennoch sicherer werden.

Nur durch präzise kontrollierte und automatisierbare Prüfabläufe lassen sich diese Herausforderungen bewältigen. Genau hier setzt der Einsatz moderner elektronischer Druckregler wie dem PACE-System an – mit der Möglichkeit, Prüfprofile exakt zu definieren und normgerecht umzusetzen.

 

→ Lösungsansatz: Automatisierte Druckregelung mit dem PACE-System

Um die zuvor beschriebenen Herausforderungen bei der Druckprüfung zu meistern, bietet sich der Einsatz präziser, automatisierter Druckregelsysteme an. Ein bewährtes Beispiel dafür ist das PACE-System von Druck (ein Unternehmen von Baker Hughes) – bestehend aus dem Druckregler PACE5000/6000 und hochpräzisen austauschbaren Druckmodulen.

Vorstellung des PACE-Druckreglers

Der PACE-Regler ist ein digitaler Druckcontroller, der präzise Druckregelung, benutzerfreundliche Bedienung und flexible Systemintegration miteinander vereint. Die Steuerung erfolgt über ein großes Farbdisplay, alternativ über Fernzugriff via PC oder SPS. Je nach Ausführung (PACE5000 oder PACE6000) können ein bis drei Druckregelmodule gleichzeitig betrieben werden – ideal für Einzelprüfplätze oder komplexe Multikanal-Prüfstände.

Diese modulare Architektur erlaubt nicht nur schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Druckbereichen, sondern auch eine einfache Wartung und Erweiterung bestehender Prüfstände.

Vorteile gegenüber manuellen oder halbautomatischen Methoden

Manuelle Druckprüfungen mit Handpumpen, Druckminderventilen oder analogen Anzeigen sind fehleranfällig und ungenau. Halbautomatische Prüfstände mit pneumatischen Reglern bieten nur begrenzte Flexibilität. Hier setzt das PACE-System neue Maßstäbe:

Mit dem PACE-System lassen sich beliebige Druckverläufe (Ramp, Step, Hold) realisieren, Prüfzyklen automatisieren und Prüfprozesse dokumentiert absichern – eine ideale Lösung für alle, die präzise, wiederholbare und sichere Druckprüfungen benötigen.

 

→ Funktion: Frei definierbare Druckprofile

Ein wesentlicher Vorteil des PACE-Systems liegt in der Möglichkeit, frei definierbare Druckprofile zu erstellen – exakt abgestimmt auf das jeweilige Prüfverfahren. Der Regler ermöglicht die automatische Ausführung komplexer Druckverläufe ohne manuelles Eingreifen und mit höchster Wiederholgenauigkeit.

Unterstützte Druckverläufe

Das System unterstützt sowohl lineare als auch nichtlineare Druckprofile, darunter:

• Ramp: Gleichmäßiger Anstieg oder Abfall des Drucks über eine definierte Zeit

• Step: Sprunghafte Änderung des Drucks auf einen Zielwert

• Hold: Halten eines bestimmten Druckniveaus über eine definierte Dauer

• Cycle: Wiederholte Sequenz aus Anstieg, Halten und Absenken – ideal für Langzeitbelastungen

Diese Profile können einzeln ausgeführt oder zu einem kompletten Ablaufplan kombiniert werden.

Beispielhafte Prüfprofile in der Praxis

Vorteile der Profilsteuerung mit PACE

• Reproduzierbarkeit: Gleiche Prüfbedingungen für jeden Prüfling – unabhängig vom Bediener

• Schnelligkeit: Automatisierte Abläufe sparen Zeit im Vergleich zu manuellen Verfahren

• Flexibilität: Profile lassen sich über die Benutzeroberfläche oder Fernsteuerung frei konfigurieren

• Sicherheit: Sanfter Druckaufbau reduziert mechanische Belastung, schützt Bauteile und Personal

Durch diese Funktionen ist das PACE-System nicht nur ein präziser Druckregler, sondern ein echtes Werkzeug zur Standardisierung und Automatisierung von Prüfprozessen – insbesondere in der Qualitätssicherung, Produktentwicklung und Produktion.

 

→ Sicherheitsaspekte bei der Anwendung

Bei der Druckprüfung steht die Sicherheit von Mensch, Maschine und Material immer an erster Stelle. Fehlerhafte Prüfbedingungen – wie ein zu schneller Druckaufbau oder fehlende Grenzwertüberwachung – können nicht nur Bauteile beschädigen, sondern auch schwere Unfälle verursachen. Das PACE-Druckregelsystem trägt maßgeblich dazu bei, diese Risiken zu minimieren.

Sanftes Hochfahren und kontrolliertes Entlüften

Ein abrupter Druckanstieg stellt ein erhebliches Risiko dar – insbesondere bei empfindlichen Bauteilen oder wenn Gase geprüft werden. Der PACE-Regler ermöglicht ein sanftes, exakt geregeltes Hochfahren des Drucks, wobei Anstiegsraten frei definierbar sind. So wird sichergestellt, dass Materialspannungen im Prüfling minimiert und Fehlprüfungen vermieden werden.

Ebenso wichtig ist ein kontrolliertes Entlüften nach der Prüfung. Der PACE-Regler kann den Druck gezielt senken, statt ihn schlagartig abzulassen – dies schützt sowohl das Prüfobjekt als auch angeschlossene Leitungen, Ventile und Messgeräte.

Grenzwertüberwachung und Alarmfunktionen

Ein weiteres zentrales Sicherheitsmerkmal ist die integrierte Grenzwertüberwachung:

• Der Benutzer kann obere und untere Druckgrenzen definieren.

• Wird ein Grenzwert überschritten, greift der Regler automatisch ein – durch Abschalten, Druckabbau oder Alarmmeldung.

• Warnhinweise auf dem Display oder über digitale Schnittstellen machen Bediener sofort auf kritische Zustände aufmerksam.

Diese Funktionen erhöhen nicht nur die Sicherheit, sondern unterstützen auch die Einhaltung normativer Vorgaben, z. B. der Druckgeräterichtlinie oder der ISO 12100 zur Risikominimierung.

Schutz sensibler Prüflinge durch präzise Regelung

In vielen Fällen müssen sensible Produkte wie Mikroleitungen, Kunststoffgehäuse, Sensoren oder elektronische Baugruppen geprüft werden. Diese reagieren empfindlich auf Druckschwankungen oder ungleichmäßige Belastungen.

Dank seiner sehr feinen Regelcharakteristik (bis zu 0,005 % FS) schützt das PACE-System solche Prüflinge zuverlässig. Es minimiert mechanische Belastungen durch:

• präzise einstellbare Rampenverläufe,

• stoßfreie Umschaltungen zwischen Druckniveaus,

• gleichmäßige Regelung auch bei kleinsten Drücken oder Volumen.

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Der PACE-Druckregler bietet nicht nur hohe Mess- und Regelgenauigkeit, sondern erfüllt auch wesentliche Sicherheitsanforderungen in der industriellen Prüfpraxis – und trägt somit aktiv zur Vermeidung von Ausfällen, Schäden und Unfällen bei.

 

→ Praxisbeispiel: Sichere Prüfung eines Hydraulikaggregats

Ausgangslage: Prüfung auf Betriebsdruck mit Sicherheitsreserve

Ein mittelständischer Maschinenbauer produziert Hydraulikaggregate für den Einsatz in automatisierten Fertigungsanlagen. Jedes Aggregat muss vor der Auslieferung einem Drucktest unterzogen werden, bei dem die Betriebsdruckfestigkeit plus eine Sicherheitsreserve von 25 % geprüft wird. Die Prüfung erfolgt mit Hydrauliköl als Medium und einem Zieltestdruck von 275 bar (Betriebsdruck: 220 bar).

Die bisherigen Prüfungen wurden manuell mit einem Druckminderer, analogem Manometer und mechanischem Sicherheitsventil durchgeführt – ein Verfahren, das:

• stark von der Erfahrung des Prüfers abhing,

• keine dokumentierbaren Ergebnisse lieferte,

• zu unsauberen Druckverläufen und unnötiger Materialbelastung führte,

• mehrere Minuten pro Aggregat beanspruchte.

Umsetzung mit PACE-Regler und PACE-Druckmodul

Zur Optimierung des Prüfprozesses wurde der Prüfstand mit einem PACE5000-Regler und einem passenden PM6000-Druckmodul (Bereich bis 300 bar) ausgestattet. Über die intuitive Benutzeroberfläche wurde ein automatisierter Prüfablauf hinterlegt:

1. Langsamer Druckanstieg (Ramp) auf 275 bar innerhalb von 60 Sekunden

2. Haltedruck für 90 Sekunden bei Toleranz ±0,1 bar

3. Kontrolliertes Absenken auf 0 bar in weiteren 30 Sekunden

4. Automatische Prüfdatenerfassung über Ethernet-Schnittstelle

Parallel wurde eine Grenzwertüberwachung aktiviert: Sollte der Druck während des Tests außerhalb des erlaubten Bereichs liegen, erfolgt ein sofortiger Prüfabruch mit Fehlermeldung.

Resultat: Zeitersparnis, sichere Dokumentation, wiederholbare Abläufe

Die Umstellung auf das PACE-System führte zu messbaren Verbesserungen im Prüfprozess:

Dank der präzisen Regelung wird das Hydrauliksystem materialschonend und zuverlässig auf Betriebsfestigkeit getestet. Zudem erfüllt der neue Ablauf die Vorgaben der internen Qualitätssicherung und ISO 9001 in Bezug auf Rückverfolgbarkeit und Dokumentation.

Der Einsatz des PACE-Reglers in der Druckprüfung von Hydraulikaggregaten zeigt eindrucksvoll, wie Sicherheit, Effizienz und Qualität durch moderne Prüfautomation verbessert werden können – bei gleichzeitiger Reduzierung von Prüfzeit und Personalbindung.

 

→ Integration in bestehende Testumgebungen

Ein entscheidender Vorteil des PACE-Druckregelsystems liegt in seiner hohen Integrationsfähigkeit. Unabhängig davon, ob es sich um einen bestehenden Prüfstand, eine halbautomatisierte Teststation oder eine vollautomatische SPS-gesteuerte Anlage handelt – das System lässt sich flexibel und zukunftssicher in nahezu jede Umgebung einbinden.

Breite Schnittstellenunterstützung

Der PACE5000/6000 verfügt ab Werk über zahlreiche Industrie-kompatible Schnittstellen, die eine einfache Anbindung an Steuerungen, Rechner oder Messdatensysteme ermöglichen:

So lässt sich das PACE-System sowohl in klassische Laborumgebungen als auch in moderne, vernetzte Industrieanlagen integrieren.

Einbindung in Prüfstände und SPS-gesteuerte Systeme

Der PACE-Regler kann sowohl stand-alone mit lokaler Bedienung als auch vollständig ferngesteuert betrieben werden. In SPS-basierten Anlagen übernimmt die Steuerung (z. B. Siemens S7, Beckhoff, Wago) die Ausführung von Prüfabläufen, während der PACE-Regler die Druckregelung in Echtzeit durchführt.

Typische Integrationsbeispiele:

• Prüfstände in der Serienfertigung mit HMI und Barcode-Erfassung

• Prüfautomaten mit Sicherheitsverriegelung und automatischem Prüflingswechsel

• Entwicklungslabore mit wechselnden Testparametern

• OEM-Prüfsysteme mit modularer Architektur

Optionale Software: 4Sight2 für Dokumentation & Automatisierung

Für Anwender, die auf lückenlose Rückverfolgbarkeit und Prüfmanagement angewiesen sind, empfiehlt sich die optionale Software 4Sight2:

• Erstellung, Verwaltung und Ausführung von Prüfplänen

• Automatische Aufzeichnung und Archivierung von Druckverläufen

• Konfigurierbare Prüfprotokolle (z. B. PDF, XML, CSV)

• Integration in Netzwerke und Datenbanken

• Benutzerverwaltung, Audit-Trail, Kalibriererinnerungen

Die Software ist besonders nützlich für ISO 9001-zertifizierte Unternehmen, Labore mit regelmäßigen Audits oder Produktionsbetriebe mit hohem Dokumentationsaufwand.

Dank der breiten Kommunikationsschnittstellen und optionalen Softwarelösungen lässt sich das PACE-System nahtlos in bestehende Prüf- und Automatisierungsumgebungen einbinden – vom einfachen Arbeitsplatz bis zur vernetzten Smart Factory.

 

→ Zusammenfassend

Die sichere Prüfung druckbeaufschlagter Systeme ist ein zentraler Bestandteil moderner Qualitätssicherung – egal ob in der Serienproduktion, der Entwicklung oder im Kalibrierlabor. Dabei kommt es auf weit mehr an als nur auf das Erreichen eines bestimmten Drucks: Der gesamte Druckverlauf muss exakt steuerbar, reproduzierbar und dokumentierbar sein – unter Einhaltung höchster Sicherheits- und Normanforderungen.

Manuelle oder halbautomatische Prüfmethoden stoßen hier schnell an ihre Grenzen. Nur mit präziser, automatisierter Regeltechnik lassen sich Drucktests effizient, sicher und normgerecht durchführen.

Der PACE-Druckregler von Druck bietet genau das:

• Frei definierbare Druckprofile für alle gängigen Prüfmethoden (z. B. Ramp, Step, Hold, Cycle)

• Höchste Regelgenauigkeit bei gleichzeitig sanftem Druckaufbau und sicherem Entlüften

• Einfache Integration in bestehende Prüfstände oder SPS-gesteuerte Anlagen

• Zuverlässige Grenzwertüberwachung zum Schutz von Personal und Prüfling

• Lückenlose Dokumentation über Schnittstellen oder die optionale Software 4Sight2

Ob in der Qualitätssicherung, im Entwicklungslabor, bei der Wareneingangsprüfung oder in der End-of-Line-Fertigung:
Der PACE-Regler ist die verlässliche Lösung für alle, die Druckprüfung nicht dem Zufall überlassen wollen.