Hochtemperatur-Wirbelstromsensoren WSTH für Motoren- und Luftfahrtprüfstände

Die Entwicklung leistungsstarker Motoren erfordert Messsysteme, die auch unter extremen Umgebungsbedingungen hochpräzise und reproduzierbare Ergebnisse liefern.

WayCon bringt mit der WSTH-Serie berührungslose Wirbelstromsensoren auf den Markt, die speziell für harte Einsatzbedingungen mit hoher Temperatur wie auf Motorenprüfständen (Automotive und Aerospace) entwickelt wurden. Mit einem weiten Temperaturbereich von –20…+185 °C, hoher Resistenz gegenüber Öl, Abgasen und Schmutz sowie Millimeter-Präzision liefern sie auch in heißen, verschmutzten Umgebungen verlässliche Messdaten. Dank Hochfrequenz-Signalausgang (bis 50 kHz) eignen sie sich ideal zur dynamischen Überwachung von Wellen, Rotoren und Spaltmaßen.
Die WSTH-Sensoren arbeiten nach dem Wirbelstromprinzip: Ein hochfrequenter Wechselstrom erzeugt im Metallziel Wirbelströme, die die Spulenimpedanz verändern. Diese Änderung wird in ein analoges Spannungssignal oder Stromsignal umgewandelt. Damit erfassen die Sensoren kontaktlos den Abstand zu leitfähigen Bauteilen, unabhängig von Farbe, Oberflächenrauigkeit oder Beleuchtungsbedingungen. Die WSTH-Serie erreicht Messbereiche bis 4 mm (auf Stahl), Linearität von ±1 % und eine Auflösung von 0,4 µm. Im Gegensatz zu Lichtschranken oder Lasersensoren sind Wirbelstromsensoren unempfindlich gegenüber Öl, Staub oder Vibrationen. Sie sind verschleißfrei und wartungsarm, da keine mechanischen Kontakte den Sensor beeinträchtigen. Die robuste Bauweise (Edelstahlgehäuse, Stecker-IP44) sorgt für zuverlässigen Betrieb in heißen Testständen.
Bei der Entwicklung moderner Verbrennungs- und Turbinenmotoren bilden Prüfstände die zentrale Plattform zur Validierung neuer Konstruktionen. Bereits in frühen Entwicklungsphasen werden Motoren über tausende Lastwechsel und Betriebsstunden unter realitätsnahen Bedingungen getestet. Neben Leistung, Wirkungsgrad und Emissionsverhalten stehen dabei insbesondere die dynamischen Bewegungen rotierender Komponenten im Fokus. Wellen, Rotoren oder Turbolader erreichen Drehzahlen von mehreren zehntausend Umdrehungen pro Minute. Bereits kleinste Änderungen von Lagerluft, Wellendurchbiegung oder thermisch bedingten Ausdehnungen können dabei Rückschlüsse auf Verschleiß, Schwingungsverhalten oder die Dauerfestigkeit der Konstruktion liefern.
Für Entwicklungsingenieure ist daher die kontinuierliche Erfassung dieser Größen während des gesamten Prüfzyklus von großer Bedeutung. Die Sensorik muss selbst unter extremen Umgebungsbedingungen zuverlässige Messwerte liefern trotz hoher Bauteiltemperaturen, Ölnebel, Kraftstoffdämpfen, Abgasen sowie starken Vibrationen. Gleichzeitig dürfen die Messsysteme das Verhalten der Prüflinge nicht beeinflussen und müssen auch bei langen Dauerläufen reproduzierbare Ergebnisse liefern.
Gerade bei der Erprobung neuer Motorengenerationen, leistungsstarker Turbolader oder Luftfahrttriebwerke ermöglicht die berührungslose Überwachung von Wellenpositionen, Rotorbewegungen oder Spaltmaßen eine frühzeitige Erkennung kritischer Betriebszustände. Dadurch können Entwicklungsingenieure Resonanzen, Lagerbelastungen oder thermisch bedingte Veränderungen bereits während des Versuchs analysieren, anstatt sie erst nach der Demontage des Prüflings festzustellen. Dies verkürzt Entwicklungszyklen, reduziert kostenintensive Prüfstandszeiten und erhöht gleichzeitig die Aussagekraft der gewonnenen Messdaten.
Vor diesem Hintergrund kommen auf Motorenprüfständen bevorzugt berührungslose Messverfahren zum Einsatz. Sie ermöglichen hochdynamische Messungen ohne mechanischen Eingriff in den Prüfling und liefern auch bei dauerhaft hohen Temperaturen sowie in verschmutzten Prüfstandsumgebungen reproduzierbare Messergebnisse.
Vorteile von Wirbelstromsensoren gegenüber anderen Sensorprinzipien: Im Vergleich zu optischen Sensoren punkten Wirbelstromsensoren in verschmutzten und heißen Umgebungen. Optische Sensoren (Laser, Lichtschranke) liefern zwar hohe Genauigkeit, versagen jedoch bei Ölfilm oder Rauch. Im Gegensatz zu berührenden Messsystemen, wie Seilzugsensoren oder Linearpotentiometern, müssen Wirbelstromsensoren nicht mit dem Messobjekt verbunden werden und arbeiten vollkommen verschleißfrei.
Technische Daten zum Wirbelstromsensor WSTIP finden Sie im Datenblatt WSTIH (https://www.waycon.de/Wirbelstromsensor-WSTH.pdf).
Unsere Auswahl an weiteren Wirbelstromsensoren finden Sie auf der Produktseite Wirbelstromsensoren (https://www.waycon.de/produkte/wirbelstromsensoren/).

Seit 1999 entwickelt und produziert WayCon Positionsmesstechnik GmbH hochpräzise Sensoren zur Positions- und Abstandsmessung. Mit Hauptsitz in Ottobrunn bei München, einer Zweigniederlassung in Brühl bei Köln und Distributoren in über 40 Ländern bietet das innovative Unternehmen seine Produkte weltweit an. Ziel ist es, den Kunden optimale Lösungen zum Thema Messtechnik bereitzustellen: Von hochwertigen Sensoren aus dem Standard-Sortiment bis zu kundenspezifischen Lösungen, vom Prototyp bis zur Serie – für verschiedenste Anwendungsbereiche in Industrie und Forschung. Die in Taufkirchen hergestellten Produkte unterliegen strengsten Qualitätsanforderungen und werden ausnahmslos mit Kalibrierzertifikat ausgeliefert.

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