David Gailey

Die Motorsportbranche ist heute eine der am härtesten umkämpften Branchen der Welt. Rennteams sind immer auf der Suche nach dem kleinsten Vorteil gegenüber anderen Teams. Dieser hart umkämpfte Markt bietet Gasversorgern und Ausrüstungsherstellern die Möglichkeit, bei der Entwicklung neuer Produkte und/oder Verfahren mitzuwirken, die die Autos schneller und die Boxenstopps reibungsloser machen.

Viele Jahre lang haben sich NASCAR, IRL, CART und andere Rennligen wenig Gedanken über die Verbesserung der Leistung von Gasdruck- und Durchflussregelanlagen gemacht.  In letzter Zeit haben die Teams jedoch erkannt, dass in diesem Bereich erhebliche Verbesserungen möglich sind, um die Boxenstoppzeiten zu verkürzen und Kosten für die Ausrüstung zu sparen.

Gasverwendung

Alle Teams verwenden Schweißgase (Ar, CO2) für den Bau und die Anpassung der Rahmen. Zusätzlich zu diesen traditionellen Schweißgasen wird eine enorme Menge an Stickstoff verwendet, um Druckluftwerkzeuge anzutreiben und die Autos während der Boxenstopps aufzuhängen. Die meisten Teams verfügen über große tragbare Wagen, die drei bis sechs Stickstoffflaschen enthalten, und fast immer haben die Teams mehr als einen Wagen, so dass bei Problemen während eines Wettkampfs schnell ein zweites Gerät zur Verfügung steht. Wenn man bedenkt, dass es allein in den USA Hunderte von professionellen Rennteams und Tausende von Amateurteams gibt, ist dies ein riesiger Markt für Gas und Ausrüstung.  Und weltweit ist der professionelle Rennsport sogar noch populärer als in den USA.

Abgesehen von Schweißgasen gibt es im Motorsport vor allem zwei Bereiche, in denen Gase verwendet werden: Reifendemontage und On-Board-Federungssysteme.  Reifendemontagepistolen werden in der Regel speziell für die jeweilige Reifenkonfiguration hergestellt.  Bei NASCAR und IRL werden die Räder beispielsweise nicht auf die gleiche Weise befestigt.  Die Muttern, mit denen die Räder befestigt sind, werden mit einem sehr hohen Drehmoment angezogen und erfordern Schlagpistolen mit hohem Durchfluss, um sie zu entfernen. Typische Arbeitsdrücke für diese Pistolen liegen im Bereich von 150-350 psig.  Um Einschränkungen zu vermeiden und einen ausreichenden Durchfluss zu gewährleisten, müssen die Techniker darauf achten, dass ihr Druckgasregler für diese Pistolen richtig dimensioniert ist.  Die Durchflussmenge des Versorgungsreglers sowie der nachgeschalteten Schläuche und Anschlüsse wirkt sich direkt darauf aus, wie schnell Radmuttern entfernt werden können.  Ein Regler mit einem kleinen Durchflusskoeffizienten (Cv) ist restriktiv und liefert nicht die erforderliche Gasmenge an die Pistole, oder er benötigt einen zu hohen Druck (mehr als der Nennwert der Pistole), um die Durchflussraten zu erreichen, die zum schnellen Lösen der Mutter erforderlich sind.

On-Board-Federungssysteme werden vor allem im IRL-, CART- und Formel-1-Rennsport eingesetzt.  Die NASCAR-, ARCA- und Busch-Rennligen verwenden bei Stopps manuelle Wagenheber.  Diese bordeigenen Aufhängungssysteme verwenden Stickstoff oder Druckluft zusammen mit pneumatischen Zylindern oder Pumpen, um das Auto anzuheben. Das Hauptziel besteht darin, das Fahrzeug während eines Stopps in möglichst kurzer Zeit anzuheben. Bei richtiger Dimensionierung kann ein System zur Steuerung des Stickstoffflusses dies in etwa 0,9 bis 1,2 Sekunden erreichen. Typische Arbeitsdrücke sind 400-600 psig.  Viele Teams versuchen, für diese Anwendung Schweißregler von der Stange zu verwenden.  Standard-Schweißregler sind viel zu durchflussbeschränkend, um für diesen Vorgang optimal zu funktionieren, und führen zu längeren Boxenzeiten.

Bei der Entwicklung eines Druck- und Durchflussregelungssystems muss jede einzelne Komponente sorgfältig auf ihre Eignung für die vorgesehenen Durchflussanforderungen geprüft werden.  Im Motorsport sollten die Ingenieure den Druckgasregler, die Schnellkupplungen und die verwendeten flexiblen Schläuche oder Rohre berücksichtigen.  Im Folgenden finden Sie einige allgemeine Richtlinien für die Auswahl dieser Komponenten.

Druckgasregler
Viele Ingenieure im Rennsport versäumen es, einen Stickstoffregler für den vorgesehenen Einsatzzweck richtig zu dimensionieren.  So haben beispielsweise Standard-Schweißregler Durchflusskoeffizienten im Bereich von 0,1 bis 0,3.

Der Durchfluss durch diese Regler wäre ausreichend, wenn der Arbeitsdruck über 500 psig liegen würde, aber die meisten Druckluftwerkzeuge sind nicht für so hohe Drücke ausgelegt. In der Tat verwenden die meisten Teams nicht mehr als 250 psig für Radpistolen. In diesem Fall sollten Druckminderer mit einem Ausgangsbereich von 400-500 psig verwendet werden.  Dies ermöglicht Anpassungen aufgrund von Druckabfällen durch Armaturen und Schläuche.

Ingenieure sollten Druckgasregler mit einem Cv-Wert von nicht weniger als 0,5 verwenden.  Die meisten Hersteller von Druckgasreglern geben den Cv-Wert in ihren Produktkatalogen an, und falls nicht, können Sie diese Information beim Hersteller erfragen.  Achten Sie auch auf Regler mit Auslassöffnungen von mehr als ¼" NPT.

Es kommt häufig vor, dass ein Regler zwar über eine ausreichende Durchflusskapazität verfügt, aber der Auslassanschluss zu eng ist.  Es sollten Auslassfittings von mindestens 3/8" NPT, Schedule 80 verwendet werden.  Schedule 40-Fittings können verwendet werden, wenn der Betriebsdruck des Fittings nicht überschritten wird.

Machen Sie nicht den Fehler, Kolbenregler für Motorsportanwendungen zu verwenden. Ingenieure sollten immer Membranregler für Drücke unter 1000 psig verwenden, insbesondere bei Anwendungen, die hohe Durchflussraten bei relativ niedrigen Drücken erfordern. Kolbenregler haben niedrige Cv-Werte und eine sehr schlechte Durchflussregelung.  Dies führt in der Regel zu großen Änderungen der Durchflussmenge bei kleinen Änderungen des Reglerausgangsdrucks.  Außerdem nimmt der Durchfluss mit abnehmendem Zylinderdruck schneller ab als bei Membranreglern.

Schnellverschluss-Armaturen
Es braucht nur ein schwaches Glied, um die Leistung eines Durchflussregelsystems zu beeinträchtigen.  Ihr Regler kann vielleicht das Rote Meer teilen, aber wenn die Schnellkupplung nicht richtig dimensioniert ist, haben Sie keine ausreichende Durchflussmenge.  Schnellanschlussfittings sind für Rennteams sehr wichtig, da sie schnell von einem System auf ein anderes umgestellt werden müssen.  Es gibt buchstäblich Tausende dieser Anschlüsse auf dem Markt. Es ist äußerst wichtig, eine Schnellkupplung mit einem größeren Cv-Wert als der Regler zu wählen, um sicherzustellen, dass sie den Durchfluss des Reglers nicht einschränkt.  Die meisten Teams verwenden Anschlüsse mit einem Cv-Wert von mindestens 1,0.  Fittings dieser Größe haben in der Regel 3/8" oder ½" Rohranschlüsse.

Schlauch-/Rohrgröße
Auch der verwendete Schlauch muss überdimensioniert sein, um sicherzustellen, dass er den Durchfluss nicht einschränkt. Auch die Länge des Schlauchs oder Rohrs muss berücksichtigt werden. Bei einer Länge von 12 Fuß oder weniger sollte ein Schlauch mit mindestens ½" I.D. verwendet werden. Wenn die Schläuche länger sein müssen, wäre ein Schlauch mit 1" Innendurchmesser ratsam.  Außerdem tritt bei einer bestimmten Schlauchlänge normalerweise ein Druckabfall auf, der bei der Festlegung des Arbeitsdrucks berücksichtigt werden muss.

Wenn diese allgemeinen Richtlinien befolgt werden, können Rennteams eine optimale Leistung mit ihren Druck- und Durchflussregelungsgeräten erzielen.  Mehrere Cart-, IRL- und NASCAR-Rennteams haben ihre Ausrüstung bereits umgestaltet und profitieren von den Vorteilen eines richtig konzipierten Stickstoffsystems durch kürzere Boxenstoppzeiten. Das ist kein kleiner Sieg, denn in dieser Branche bringt 1 Sekunde bei 200 mph Sie der Zielflagge um 293 Fuß näher.

David Gailey ist Manager für Spezialprodukte bei der Harris Products Group, A Lincoln Electric Co. Er ist seit 27 Jahren bei Harris tätig und war früher Vorsitzender des CGA-Ausschusses für industrielle Gasgeräte.