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Sonde a correnti parassite per alte temperature della serie WSTH per banchi di prova nel settore motoristico e aerospaziale

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Lo sviluppo di motori ad alte prestazioni richiede sistemi di misurazione in grado di fornire risultati estremamente precisi e riproducibili, anche in condizioni ambientali estreme.

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Con la serie WSTH, WayCon lancia una gamma di sonde a correnti parassite senza contatto sviluppate appositamente per condizioni operative estreme e ad alta temperatura, come quelle riscontrabili sui banchi di prova dei motori (settori automobilistico e aerospaziale). Con un ampio intervallo di temperatura compreso tra –20 e +185 °C, un’elevata resistenza all’olio, ai gas di scarico e allo sporco, nonché una precisione dell’ordine dei millimetri, questi sensori forniscono dati di misura affidabili anche in ambienti caldi e contaminati. Grazie all’uscita del segnale ad alta frequenza (fino a 50 kHz), sono ideali per il monitoraggio dinamico di alberi, rotori e quote di gioco.
I sensori WSTH funzionano secondo il principio delle correnti parassite: una corrente alternata ad alta frequenza genera correnti parassite nel bersaglio metallico, che modificano l’impedenza della bobina. Questa variazione viene convertita in un segnale analogico di tensione o corrente. I sensori misurano così la distanza dai componenti conduttivi senza contatto, indipendentemente dal colore, dalla rugosità superficiale o dalle condizioni di illuminazione. La serie WSTH raggiunge campi di misura fino a 4 mm (su acciaio), una linearità di ±1 % e una risoluzione di 0,4 µm. A differenza dei sensori fotoelettrici o laser, i sensori a correnti parassite sono insensibili a olio, polvere o vibrazioni. Sono esenti da usura e richiedono poca manutenzione, poiché non sono presenti contatti meccanici che possano influire sul sensore. Il design robusto (alloggiamento in acciaio inossidabile, connettore IP44) garantisce un funzionamento affidabile nei banchi di prova ad alta temperatura.
Nello sviluppo dei moderni motori a combustione e a turbina, i banchi di prova fungono da piattaforma centrale per la validazione dei nuovi progetti. Già nelle prime fasi di sviluppo, i motori vengono testati in condizioni realistiche, sottoposti a migliaia di cicli di carico e ore di funzionamento. Oltre alla potenza erogata, all’efficienza e al comportamento delle emissioni, particolare attenzione viene prestata ai movimenti dinamici dei componenti rotanti. Alberi, rotori e turbocompressori possono raggiungere velocità di diverse decine di migliaia di giri al minuto. Anche le più lievi variazioni nel gioco dei cuscinetti, nella deflessione dell’albero o nella dilatazione termica possono fornire indicazioni sull’usura, sul comportamento vibrazionale o sulla resistenza alla fatica del progetto.
È quindi di grande importanza per gli ingegneri di sviluppo che questi parametri vengano registrati continuamente durante l’intero ciclo di prova. I sistemi di sensori devono fornire misurazioni affidabili anche in condizioni ambientali estreme, nonostante le elevate temperature dei componenti, la nebbia d’olio, i vapori di carburante, i gas di scarico e le forti vibrazioni. Allo stesso tempo, i sistemi di misura non devono influenzare il comportamento dei campioni di prova e devono fornire risultati riproducibili anche durante lunghe prove di resistenza.
Soprattutto quando si testano nuove generazioni di motori, turbocompressori ad alte prestazioni o motori aeronautici, il monitoraggio senza contatto delle posizioni degli alberi, dei movimenti dei rotori o delle dimensioni dei giochi consente di individuare tempestivamente condizioni operative critiche. Ciò consente agli ingegneri di sviluppo di analizzare risonanze, carichi sui cuscinetti o variazioni indotte termicamente mentre la prova è ancora in corso, anziché individuarle solo dopo lo smontaggio del campione di prova. Ciò accorcia i cicli di sviluppo, riduce i costosi tempi di inattività del banco di prova e, al contempo, aumenta il valore informativo dei dati di misura ottenuti.
In quest’ottica, i metodi di misura senza contatto rappresentano la scelta preferita sui banchi di prova dei motori. Consentono misurazioni altamente dinamiche senza alcuna interferenza meccanica con il campione in prova e forniscono risultati di misura riproducibili anche a temperature costantemente elevate e in ambienti di prova contaminati.
Vantaggi dei sensori a correnti parassite rispetto ad altri principi di rilevamento: rispetto ai sensori ottici, i sensori a correnti parassite offrono ottime prestazioni in ambienti sporchi e caldi. Sebbene i sensori ottici (laser, sensori fotoelettrici) offrano un’elevata precisione, non funzionano in presenza di pellicole d’olio o fumo. A differenza dei sistemi di misura a contatto, come i sensori a filo o i potenziometri lineari, i sensori a correnti parassite non devono essere collegati all’oggetto da misurare e funzionano senza alcuna usura.