BRPI1008395B1

BRPI1008395B1 - detector de vazamento por aspiração

Info

Publication number: BRPI1008395B1
Application number: BRPI1008395-2A
Authority: BR
Inventors: Wetzig Daniel
Original assignee: Inficon Gmbh
Priority date: 2009-02-21
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2019-11-12
Also published as: RU2011138067A; JP2012518780A; DE102009010064A1; WO2010094582A1; CN102326063B; JP5405599B2; US20120118048A1; EP2399112B1; RU2523070C2; EP2399112A1; US8915122B2; ES2427926T3; BRPI1008395A2; CN102326063A

Abstract

indicador-roncador de vazamento a presente invenção refere-se a um indicador-roncador de vazamento apresentando uma linha roncadora (11) e uma linha de transporte (33), conduzindo até uma bomba de vácuo (16). na linha de transporte (33) está previsto um ponto distribuidor (24), a partir do qual um ramal (25) conduz até um sensor de gás de teste (15). a fim de que a pressão intermediária (p2) no ponto distribuidor (24) seja independente de oscilações de transporte da bomba de vácuo (16), entre o ponto distribuidor (24) e a bomba de vácuo (16) está previsto um estrangulador (02), que consiste em um diafragma com orifício virtual (20) operado em regime supercrítico. a queda de pressão no diafragma com orifício virtual (20) é maior do que a metade da pressão intermediária (p2) no ponto distribuidor (24). desta forma, o fluxo no diafragma com orifício virtual (20) será bloqueado, quando o fluxo (q), independente de alterações da pressão da bomba (p3) permanecer constante. com isto serão evitadas alterações da pressão intermediária (p2), de maneira que a sensibilidade e a estabilidade de sinal do sensor de teste (15) não sejam influenciadas pelas alterações da pressão da bomba.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DETECTOR DE VAZAMENTO POR ASPIRAÇÃO.

[001] A presente invenção refere-se a um detector de vazamento por aspiração com uma linha de aspiração, uma bomba de vácuo conectada com a linha de aspiração através de um estrangulador, e um sensor de gás de teste, sendo que a montante do estrangulador é formada de um ponto de distribuição, a partir do qual um ramificação conduz até o sensor de gás de teste.

[002] Um detector de vazamento por aspiração desta espécie está descrito no documento DE 10 2006 047 856 A1 (INFICON

GmbH). Ele possui uma linha de aspiração que na sua extremidade possui uma sonda roncadora. Na entrada, o aparelho contém um estrangulador, a fim de que na remoção da linha de aspiração seja evitado que surja a pressão atmosférica plena em um ponto de distribuição. A partir do ponto de distribuição se ramifica uma linha, contendo um estrangulador, seguindo até a admissão de uma bomba de vácuo. O estrangulador determina o potencial de aspiração para o modo de operação normal. Ela é coberta em forma de ponte, contendo uma válvula. O sensor de gás de teste é um sensor de pressão parcial, conforme descrito no documento DE 100 31 882 A1. Este sensor de pressão parcial apresenta um compartimento , o qual está fechado com uma membrana seletivamente permeável para um gás de teste (hélio). No interior do compartimento encontra-se um sensor de pressão Penning ou outro sensor de pressão que gera um sinal elétrico que indica a pressão. A partir desta pressão será derivado o sinal para a quantidade detectada de gás de teste.

[003] Também são conhecidos detectores de vazamento por aspiração, os quais, como sensores de gás de teste, contêm um espectrômetro de massa. Para a operação do espectrômetro de massa torna-se necessário um vácuo intenso. Portanto, torna-se necessária

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2/7 uma bomba complexa de vácuo intenso. Em ambos os tipos de sensor de gás de teste, a sensibilidade de comprovação depende da pressão intermediária (pressão total) na região da admissão do sensor de gás de teste. Por isso, o limite de comprovação em um detector de vazamento por aspiração é limitado pela estabilidade da pressão total no ponto de distribuição, ou seja, na admissão de comprovação.

[004] Em um detector de vazamento por aspiração de hélio, alterações na pressão total tornam-se imediatamente perceptíveis, visto que já pelo sinal básico do sistema, ocasionado pelo hélio atmosférico, são ocasionadas alterações do sinal medidor. Nos detectores de vazamento por aspiração de frigorígeno, nos quais, como gás de teste, é usado frigorígeno, a influência da estabilidade da pressão total somente é revelada na medição da taxa de vazamento, porque o ar está normalmente isento de frigorígeno.

[005] A pressão total (pressão intermediária) no ponto de distribuição é dada pelo fluxo através da linha de transporte e da velocidade de bombeamento da bomba de vácuo transportadora. A pressão total, que se apresenta na operação de determinada bomba de vácuo , não pode nem ser exatamente determinada previamente nem é constante. Pode haver alterações saltiformes durante a operação da bomba. Especialmente quando como bomba de vácuo for empregada uma bomba de diafragma, podem se apresentar tais alterações de pressão. As alterações da pressão total influenciam a sensibilidade da comprovação do detector de vazamento por aspiração. Quando a pressão total for relativamente alta, também será alta a pressão parcial do gás de teste. Por conseguinte, resulta uma elevada sensibilidade de comprovação. No caso de pressão total baixa, a sensibilidade de comprovação é correspondentemente menor.

[006] A invenção tem como objetivo criar um detector de vazamento por aspiração, no qual a sensibilidade de comprovação não é

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3/7 afetada por oscilações da capacidade de aspiração da bomba de vácuo.

[007] O detector de vazamento por aspiração de acordo com a invenção é definido na reivindicação 1. Ele se caracteriza pelo fato de que o estrangulador, integrado entre a linha de aspiração e a bomba de vácuo, atrás do ponto de distribuição, é um disco perfurado, cuja condutância é de tal modo dimensionada que a queda de pressão no disco perfurado é maior do que P2/2, sendo que P2 representa a pressão intermediária no ponto de distribuição.

[008] De acordo com a invenção, o fluxo de gás no percurso da linha de aspiração até a bomba de vácuo, será bloqueado com um disco perfurado. No caso de fluxo bloqueado, o fluxo independe da baixa pressão no lado do escoamento do disco perfurado. Isto quer dizer que no caso de alterações da pressão da bomba na admissão da bomba de vácuo, o fluxo de passagem pelo disco perfurado não é modificado. Portanto, também a pressão no lado da admissão do disco perfurado não será alterada. Isto significa que alterações de pressão incidentes diante da bomba de vácuo não exercem influência sobre a sensibilidade e a estabilidade de sinal e a sensibilidade sistêmica independe da pressão da bomba de vácuo.

[009] De acordo com a invenção, o estrangulador é um disco perfurado, sendo que o comprimento L do disco perfurado é menor do que o diâmetro de orifício D. Diferente de um estrangulador com um canal capilar, um disco perfurado tem o efeito de o fluxo ser independente da baixa pressão. Tal efeito não se apresenta em outros tipos de estranguladores.

[0010] A indicação da mensuração, de acordo com a qual, a queda da pressão no disco perfurado, é maior do que P2/2, significa - expresso de outra forma - que a condutância Lb do disco perfurado é menor do quer a metade da velocidade de bombeamento S da bomba

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4/7 de vácuo. Pelo emprego de um disco perfurado com alta resistência ao fluxo (= reduzida condutância), surge na curva, que indica a dependência do fluxo da pressão da bomba, um segmento horizontal para reduzidas pressões de bomba. Na região deste segmento horizontal trabalha o detector de vazamento por aspiração de acordo com a invenção.

[0011] O sensor de gás de teste do detector de vazamento por aspiração pode ser um sensor de pressão parcial ou um espectrômetro de massa. No caso de um sensor de pressão parcial, por exemplo, na Wise Technology da empresa Inficon GmbH, a pressão parcial do gás de teste pode ser determinada sem condições de vácuo alto. Alternadamente, um espectrômetro de massa pode ser usado como sensor de gás de teste, no qual uma reduzida parte do gás transportado pela bomba de vácuo é ramificada em uma região de alto vácuo, sendo conduzida até a unidade analisadora. Também aqui pelo disco perfurado, será mantida em nível constante a pressão total na admissão de uma unidade de análise.

[0012] Em seguida, com referência aos desenhos, um exemplo de execução da invenção será explanado mais detalhadamente.

[0013] As figuras mostram:

[0014] figura 1 representação esquemática de um detector de vazamento por aspiração com sensor de pressão parcial, consoante a invenção, [0015] figura 2 representação esquemática de um detector de vazamento por aspiração com espectrômetro de massa consoante a invenção, [0016] figura 3 representação esquemática do detector de vazamento por aspiração com indicação dos parâmetros de pressão.

[0017] figura 4 corte longitudinal pelo disco perfurado e [0018] figura 5 representação gráfica da diminuição do fluxo com

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5/7 crescente pressão de bomba na admissão da bomba de vácuo com pressão intermediária P2 de 30 kPa (300 mbar).

[0019] Em uma sonda roncadora 10 está acoplada uma linha de aspiração 11, conformada como linha capilar. Na admissão 12 da sonda roncadora 10 reina pressão atmosférica de aproximadamente 100 kPa (1000 mbar). O fluxo Q pela linha de aspiração é, por exemplo, de 100 scc, (centímetros cúbicos padrão por minuto). A linha de aspiração conduz até o sensor de gás de teste 15, aqui conformado como sensor de pressão parcial de acordo com o DE 100 31 882 A1. Na admissão do sensor de gás de teste reina uma pressão p de cerca de 25 kPa (250 mbar). Entre o sensor de gás de teste 15 e uma bomba de vácuo 16 se estende uma linha de transporte 17, na qual se encontra o estrangulador D2. A bomba de vácuo 30 consiste, por exemplo, em uma bomba de diafragma de dois estágios.

[0020] A conformação do estrangulador D2 está representada na figura 4. O estrangulador consiste em um disco perfurado 30 de parede plana, integrada transversalmente na linha aspirante 17. O disco perfurado 20 contém um orifício 21, o qual, por exemplo, é circular e redondo. O comprimento L do disco perfurado na direção de fluxo, isto é, a espessura da parede que é inferior ao diâmetro D do orifício 21.

[0021] A figura 2 apresenta um detector de vazamento por aspiração com espectrômetro de massa. Um detector de vazamento por aspiração 10 está unido sobre uma linha de aspiração 11 com o alojamento 13 do detector de vazamento por aspiração, sendo que está prevista uma ligação por encaixe 14. No alojamento 13 se encontra um estrangulador D1 na forma de um diafragma de admissão que evita que na separação da ligação de encaixe 14, aumente a pressão na linha aspiração, alcançando pressão atmosférica.

[0022] A linha de admissão conduz até um ponto de distribuição

24. Dali se projeta um ramificação 25, contendo um estrangulador, até

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6/7 o espectrômetro de massa 26. O espectrômetro de massa requer para sua operação um vácuo intenso. Este é gerado por uma turbobomba molecular 27. Esta apresenta uma admissão intermediária, unida, através de uma linha 28, com estrangulador, com o ponto de distribuição 24. A saída da pressão da turbobomba molecular 27 está unida com uma pré-bomba de vácuo 30, a qual, no presente caso, é conformada espectrômetro de massa dois estágios. A saída da pressão 31 conduz para a atmosfera. Uma admissão intermediária 32 entre os dois estágios 30a e 30b da pré-bomba de vácuo30 está ligada com o ponto de distribuição 24 na linha transportadora 33. Neste exemplo de execução, o espectrômetro de massa 26 e a turbobomba molecular 27 compõem o sensor de gás de teste 15.

[0023] No ponto de distribuição 24 reina pressão intermediária P2.

Na admissão intermediária 32 da bomba de vácuo 30 reina pressão de bomba P3.

[0024] A figura 3 é uma representação simplificada dos aparelhos de acordo com as figuras 1 e 2. A linha de aspiração 11 é seguida pelo estrangulador D1. Daí segue a linha transportadora 33. No ponto de distribuição 24 da linha transportadora 33 se ramifica um ramificação 25 com linha de vaivém até o sensor de gás de teste 15. A pressão reinante no ponto de distribuição 24 é a pressão intermediária P2 ou a pressão total.

[0025] A partir do ponto de distribuição 24, a linha transportadora passa pelo estrangulador D2 e deste até a bomba de vácuo 16 ou 30.

[0026] O objetivo da invenção reside em manter o mais constante possível a pressão intermediária P2 no ponto de distribuição 24, independente de eventuais oscilações da pressão de bomba P3 ou da velocidade de bombeamento da bomba de vácuo. Isto ocorre com o estrangulador D2, conformado como disco perfurado 20.

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7/7 [0027] Na figura 5, o fluxo Q, resultante na linha de transporte sob o efeito do anteparo perfurado, está representado na dependência da pressão da bomba P3. Pode-se reconhecer que em uma região de bloqueio B, oriunda de uma pressão de bomba P3 de 5 kPa (50 mbar) a 15 kPa (150 mbar), o fluxo Q e, portanto, a pressão P2, são constantes, independentemente de alterações na pressão de bomba P3. No caso de pressões de bombeamento mais altas, o fluxo Q diminui de modo correspondente à curva representada. Pela ação do anteparo perfurado, cuja queda de pressão é maior do que P2/2 se consegue que a operação se realize exclusivamente na região de bloqueio B.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Detector de vazamento por aspiração que compreende uma linha de aspiração (11), uma bomba de vácuo (16, 30) conectada com a linha de aspiração por um estrangulador (D2), e um sensor de gás de teste (15), com um ponto de distribuição (24) sendo formado a montante do estrangulador (D2) e tendo uma linha de ramificação (25) se projetando do mesmo até o sensor de gás de teste (15), caracterizado pelo fato de que o estrangulador (D2) é um disco perfurado (20) tendo um tal valor de condutância que a queda de pressão no disco perfurado (20) seja maior do que P₂/2, sendo que P₂ é a pressão intermediária no ponto de distribuição (24).
2. Detector de vazamento por aspiração de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o valor de condutância LB do disco perfurado (20) é menor do que a metade da velocidade de bombeamento (S) da bomba de vácuo (16, 30).
3. Detector de vazamento por aspiração de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o comprimento (L) do disco perfurado (20) é menor do que o diâmetro do orifício (D).
4. Detector de vazamento por aspiração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o sensor de gás de teste (15) é um sensor de pressão parcial.
5. Detector de vazamento por aspiração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o sensor de gás de teste é um espectrômetro de massa.