CN103635786A - 用于检测气密部件中的泄漏的检测设备和相关检测过程 - Google Patents

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Abstract

一种通过示踪气体检测物品(50)中的泄漏的检测设备(1)，包括多个单元（10），该多个单元（10）被设置成接纳经历检测过程的各单独阶段的物品（50）以探测泄漏，使用示踪气体的检测系统（7），该检测系统（7）设置成通过适当连接装置（80、80a-80e）连接到多个单元的每个单元（13、14、15、16）以实施检测过程的各阶段，其中单元（13-16）定位在移动装置（17）上以相继地向设备（1）的各单独工位（A’-D’）移动而经历检测过程的各单独阶段（A-D）。

Description

用于检测气密部件中的泄漏的检测设备和相关检测过程
技术领域
本发明涉及用于检测气密部件中的泄漏的设备和使用示踪气体（较佳地是氦气）的相关检测过程。
本发明较佳地但不排它性地用于车辆和机动车辆的金属（具体是铝制的）控制轮箍部分和用于控制弗里奥基因（friogenic）装置。
技术背景
在各个领域中，确保所生产的物品的气密性是很重要的，以及因此整个产品或所有所生产的物品都经受控制。实际上，任何物品，即使其是工业化生产的，也不能认为是完全没有缺陷（孔、孔隙等）或具有完全的气密性。因此，物品经受无损气密性控制测试以核实它们是否确实具有所需特征，也就是说，小于那些由预期用途的参照标准所提供的不完美程度。
不完美性按照术语泄漏率定义，泄漏率越小，物品的气密性需求越高，反之亦然。对于物品的每个具体最终应用，例如，工业、机械、化学或航空应用，限定一可允许的泄漏率。
根据所检测到的泄漏率和具体应用所要求的测量精度，可能使用多种测试方法。
在需要测量非常低（小于2x10-4Pa*m3/s）的泄漏率的领域中，已知的是使用被称为“氦气测试”的测试方法，也就是说，通过使用氦气作为示踪气体来控制物品。由于氦气具有极低的分子量（其是仅次于氢气之后最小的），这也允许检测10-10Pa*m3/s的泄漏，且此外由于氦气是惰性的（不像氢气），因此是没有危险的。
美国专利US5850036描述了使轮箍经受不同压力氦气的车辆轮箍的测试设备。
在图1中示意性地示出并标记为（100）的设备包括传送带，该传送带将所检查的轮箍（140）输送到可操作性地连接到质谱仪以通过第一管（720）检测测试气体泄漏（220）的检查单元（300），卸载传送带，该卸载传送带将检查过的轮箍（140）从检查单元（300）输送到第一卸载区（如果其已通过测试）或输送到第二卸载区（如果其没有通过测试）。设备（100）还包括夹具装置，该夹具装置将轮箍（140）从传送带取出、将其装载在单元（300）中并将其从用于测试目的的单元取出以将其定位在卸载传送带上。
设备还包括处理器，该处理器可操作地连接到谱仪（220）以接收涉及正被检查的轮箍（140）的泄漏率的信号并基于所检测到的泄漏率值产生轮箍的最终目的地区域的命令。
检查单元（300）包括轮箍（140）支承在其上以检查的固定下板（520）、可相对于下板（520）移动的钟形构件（600）、可在钟形构件（600）内在检查位置和上升位置之间移动的可移动上板（540），在检查位置，可移动上板（540）下降到轮箍（140）上以限定采用气密方式闭合的轮箍（140）的壳体（660），在上升位置，可移动上夹板（540）相对于轮箍（140）上升。上夹板（540）和钟形构件（600）分别通过致动器（560）和（610）移动。轮箍（140）与下板（520）限定内室（580），该内室（580）通过第一管（720）连接到泵以在内室（580）和谱仪(220)中产生期望水平的减压。外室（660）通过第二管（680）连接到测试气源（700）（即空气/氦气混合物）。在单元（300）中设置气密密封以密封外室（660）和内室（580）。
在气密性测试中，在外室（660）和内室（580）中产生的减压在达到外室（660）和内室（580）中预定的减压水平之后，测试气体被引入到外室（660）内，具有被施加到轮箍（140）的差压。触发谱仪（220），确定测试示踪气体从外室（660）穿过轮箍（140）至内室(580)的任何泄漏率。
在泄漏率已被确定之后，外室（660）中包含的测试气体恢复以及在达到预定减压水平之后，上板（540）和钟形构件（600）上升，轮箍（140）通过夹具装置取出并向根据所实施的测试的结果提供的目的地移动。
为了提高设备（100）的生产率，提供包括大致类似于第一测试单元的第二测试单元、第二质谱仪、第二测试气源并分别连接到输送装置、卸载装置和夹具装置的第二测试流水线。第一单元和第二单元可并行地操作。
然而，美国专利US5850036中所描述的设备具有下述某些缺点。提供两条独立测试流水线来提高设备的生产率显著地增加了工厂成本、设备（100）的总体尺寸和设备操作的氦气消耗量。
如上所述，在引入测试气体之前以及随后当外室（660）内包含的测试气体被恢复时，需要在外室（660）中产生适当的减压水平。这些操作需要花费在过程的总持续时间中的主要比例的特定时间：产生的减压水平越高，需要的时间越长并因此检测过程的持续时间越长，生产率下降，但测试气体的消耗量和对测量环境的污染会更低并且执行的监测操作的精度越高。
为了提高设备的生产率，通过限制测试周期的总持续时间，需要在较低的减压水平下操作；这牵涉到由于在测试混合物中氦气的稀释导致实施的检测操作的精度有相当大的下降。这还包括当钟形构件打开时氦气在测量环境中的扩散、产生降低所实施的检测操作的灵敏度的背景噪声、除了增加示踪气体的消耗量外还使其精度和可靠性变得无效。
那些扩散还牵涉到由于氦气的高损耗而导致过程成本的大幅增加。
因此，为了避免氦气的过度消耗，有使用具有低含量氦的氦气/空气混合物，从而进一步降低所实施的检测操作的灵敏度。
当在必须具有高测量精度的物品上实施测试时和/或当在具有这种几何形状以需要增加实施测试过程的各阶段中的至少一个阶段（具体是在测试单元中产生减压的阶段）所需时间的物品上实施测试时，前面描述的局限性尤其明显。
美国专利US2005/0115305描述了物品的测试设备和相关方法。在US2005/0115305的设备中，所测试的钟形构件被分别介入到测试单元内，具有钟形构件的单元和测试设备被安装在可转动的平台上以及在平台自身的转动过程中执行过程的各个阶段。因此，持续实施检测过程，也就是说，实施检测过程而不打断平台的转动。减压的泵与每个测试单元相关联。
该设备也具有某些局限性。
具体地说，该设备不是柔性的且不允许测试过程中的仅一个或多个阶段的持续时间的变化。此外，该设备不适于处理具有大尺寸和/或复杂几何形状的物品和/或对其需要高水平测试精度的物品，因为必须具有可转动的平台，该转动平台具有太大而不能传送全部必需设备的尺寸。
发明内容
本发明描述通过示踪气体检测气密部件中的泄漏的检测设备和相关检测过程，该检测设备和过程被配置成克服参照所引用的现有技术阐述的局限性。
具体地说，本发明的一个目的是提供具有高生产率水平且相对已知设备具有相同生产率而空间需求降低的检测设备。
本发明的一个目的是提供用于检测物品中的泄漏的设备和相关过程，该过程具有与相关生产过程涉及的所测试的物品的生产频率相比拟的测试周期时间。
另一个目的是提供具有高检测灵敏度水平和可重复性而不会因此增加实施检测所需的时间的设备。另一个目的是提供能够在保持高生产率水平的同时产生和保持最佳测试条件的设备。
另一个目的是提供其中示踪气体的背景噪声（也就是说，环境中和因此在测量环境中的示踪气体浓度）被消除或显著下降的设备。
另一个目的是提供一种检测过程，其中使恢复示踪气体的阶段被优化以在保持高生产率水平同时使气体本身的消耗最小化。
由本发明通过使用根据所附权利要求书构造的示踪气体的检测设备和检测过程实现这些目的。
附图说明
从参见附图并借助非限制性例子来说明本发明较佳实施例的详细描述中，将更好理解本发明的特征和优点，在附图中：
图1是使用现有技术的通过示踪气体进行检测的设备的示意图；
图2是根据本发明的检测设备的操作图；
图2A和2B是本发明的检测设备的两种可能变型的操作图；
图3到图6分别是图2、2A和2B的设备的第一工位A’、第二工位B’、第三工位C和第四工位D’。
具体实施方式
参照图2、2A和2B，为了检查物品50（具体地说是例如金属轮箍的气密部件），为了借助诸如氦气或空气/氦气混合物的示踪气体建立该物品的气密性特征的目的，示意性地示出根据本发明的检测设备1。
设备1包括：进料区2，在该进料区2中接纳所检查的物品50；检测区3，物品50在该检测区3内被检查以建立其气密性特征（如以下更好地解释的）；针对已通过控制的所检查物品50’的第一卸载区5；针对没有通过控制的所检查物品的第二卸载区6。
设备1包括传送装置，该传送装置用于将物品50传送通过设备1的各个区域，具体地说就是：用于将所检查的物品传送到检测区3的传送装置8；第一卸载装置9’和第二卸载装置9’’，该第一卸载装置9’用于将所检查的物品50’从检测区3传送到第一卸载区5，或者，该第二卸载装置9”用于将所检查的物品50”从检测区3传送到第二卸载区6。
设备1还包括示踪气体检测系统7，该示踪气体检测系统7被设置成与所检查的物品50相互作用以实施所提供的检测操作，如下文中更好地解释的那样。
设备1还包括处理器，该处理器未在附图中示出并能够从检测系统7接收检测数据并设置成驱使夹具元件取出所检查的物品、根据实施的检测的结果将其装载在预定位的卸载装置9’,9’’上，如下文中将更好地解释的那样。
在本发明的设备的一种版本中，可能设有单个卸载装置，该卸载装置可被致动以使所检查的物品移动进入通过控制的所检查物品50’和未通过控制的所检查物品50’’的单独预定位的存储区。
检测区3包括多个检测工位A’-D’和多个检测单元10，每个检测工位适于实施检测过程的一个具体阶段；在图2中所示的版本中，设有位于可转动平台17上的四个检测单元13-16，该可转动平台17可绕转动轴沿旋转箭头F所示的方向转动以将单元13-16朝向各单独工位A’-D’移动，这些工位A’-D’被设置在设备1中且在图3-6中以使得检测过程的所有阶段可随后在单元13-16上实施的方式详细地示出。工位A’-D’被设置在设备1的预定区域中且是固定的，各单元13-16可在各工位A’-D’之间移动。
在设备1的另一种版本中，可设有可转动平台以外的移动装置，该移动装置适于借助平移和/或转动将多个检测单元10中的各单元13-16向设备1的不同工位A’-D’移动，在每一个工位A’-D’中实施所提供的检测过程的阶段A-D。
移动装置沿移动路径移动单元，该移动路径依次地延伸通过检测过程的所有阶段A-D并在过程的结束时回到实施过程的第一阶段的工位。在检测过程的各阶段过程中，各单元是固定的，每个单元13-16处于检测工位，并因此移动装置是固定的。
例如，可提供如图2A和2B的各版本中的往复运动件或类似移动装置。在本发明的设备的图2的版本中，检测过程被分成给定数量的阶段，该给定数量的阶段就时间而言具有相同的持续时间并且其数量对应于在检测区中确定的工位的数量；因此，在过程的每个阶段中设置单个单元。检测过程分成适当数量的阶段允许提高过程本身的效率和设备的总体生产率而没有管理成本或所提供的检测结构的相应增加。
在图2中所示的版本中，检测过程被细分成以下用字母A-D标示的四个单独过程阶段；因此，在检测区3中，设有以下用字母A’-D’标示的四个单独工位，在每个工位中执行四个阶段A-D中的一个，各单元13-16通过可转动平台17在各单独工位A’-D’的区域中依次移动，这些单独工位A’-D’以这样的方式设置：使得位于其中的物品依次经历各阶段A-D。
任何时候，检测过程的阶段A-D在每个单元13-16中实施。图2示出一种情况，在该情况中，第一单元13处于装载/卸载工位A’并经受第一装载/卸载阶段A，第二单元14处于最初减压（预真空）的工位B’并经受最初减压（预真空）的第二阶段B，第三单元15处于检测工位C’并经受检测阶段C而第四单元16处于恢复工位并经受恢复阶段D。
每个单元13-16适于以这样的方式经受检测过程的全部阶段A-D，使得每个物品50依次经历过程的各个阶段以控制其气密性特征。
检测过程被分割成的阶段总数和/或设置在设备中的单元总数和/或过程的每个阶段设置的工位数可根据过程的要求和/或拟测试物品的几何形状特征和/或所要求的气密性精度来选择，如下文中更好地解释的那样。
在其它版本中，检测过程可被分成不同数量的阶段，例如6个或8个，在每个阶段中根据期望获得的生产率、期望获得的检测精度和减压程度、拟检查的物品的几何形状或几何复杂性提供适当数量的检测单元和工位，如下文中更好地解释的那样。
这允许检测精度提高而不会降低设备的生产率并且不会过度地增加其成本。此外，通过在设备中设置为检测过程的具体阶段提供的工位、借助移动装置使各单元向各工位移动、还设置多个单元且因此设备的高生产率水平使所需附加配件的件数最小化，如下文中更好地解释的那样。
各工位A’-D’位于设备1的限定位置上，较佳地沿所设置的移动装置的移动方向等间隔地设置，在图2的情况中，可转动平台17大约90°的转动允许单元在两连续工位之间移动。在直线移动装置的情况中，各工位A’-D’沿移动装置本身的移动方向定位并且各工位A’-D’以与专用于各工位的各件配件相容的适当距离定位。各阶段A-D在设备1的相应预定工位A’-D’实施。
设备1还包括夹具元件（附图中未示出）以从传送装置8取出所检查的物品50并将其提供给具体检测单元13-16以及将检查过的物品50’、50”从检测单元13-16取出并根据所实施的检测操作的结果和因此从处理器接收的命令将其提供给第一卸载装置9’或第二卸载装置9’’。
所提供的检测单元13-16彼此相同，由此参照轮箍50的气密性测试来详细描述它们中的仅一个。图3中所述的单元13包括固定的下板20，在该下板上支承有拟检查的轮箍50，钟形形状的闭合装置可借助第一致动器22相对于下板20如平移箭头F1所示在图3-6中所示的闭合位置X和图3中用虚线示出的打开位置Y之间移动，在闭合位置X上，钟形构件21的边缘23支承在下板20上，在打开位置Y上，钟形构件21的边缘23相对于下板20上升以允许在下板20上的轮箍50介入/移除。所检查的轮箍50被定位在下板20上以使得轮箍50通道的下边缘靠在下板20上。轮箍的通道是必须确保轮箍/轮胎气密性的部分，否则，会发现损害轮箍/轮胎组件气密性的空气泄漏。
单元13还包括可移动盖24，该盖24由第二致动器25致动且可采用气密的方式在钟形构件21内在图3中用虚线所示的上位置W和图3-6中所示的下位置Z之间滑动，在上位置W上，盖24与轮箍50间隔开，在下位置Z上，盖24下降到轮箍50上以通过下板20和钟形构件21的壁限定相对于外部以气密的方式闭合的轮箍50的外腔26以及通过弯曲部分和钟形构件21的壁限定与外部连通的上腔26’。轮箍50以使得其内壁51与其限定以气密的方式闭合的内腔27的方式定位在下板20上。盖24是圆锥形的且该形状还允许轮箍50和/或具有突出中心轮轴和轮辐的轮子正确地容纳在单元13中。
每个单元13-16还设有第一连接件18和第二连接件19，该第一连接件18借助设置在下板的孔28以气密的方式连接到内腔27，该第二连接件19通过设置在钟形构件21的壁中的第二孔29以气密的方式连接到外腔26，第一连接件18和第二连接件19适于连接到检测系统7以实施检测过程的各个阶段A-D，如下文中更好地解释的那样。
参照图4，第一连接件18包括插在孔28中并终止在连接件33中的管30，该管30具有支管30’和第二支管30’’，在支管30’上定位第一电磁阀31定位，在第二支管30’’上定位第二电磁阀32，该连接33设置成与检测系统7的连接装置80配合以在连接件33和连接装置80处在推进位置且第二电磁阀32打开时将第一连接件18连接到检测系统7，以及以通过相互间隔开的连接件33和连接装置80和关闭的第二电磁阀32以气密的方式关闭第一连接件18且因此闭合内腔27。
第二连接件19包括插在第二孔29中的第二管40，该第二管40设有第一支管40’和第二支管40’’，在该第一支管40’上定位有第三电磁阀41，在该第二支管30’’上定位有绝对压力换能器44和第四电磁阀42，并且该第二管设有第二连接件43以连接第二连接件19以及与检测系统7的连接装置配合以在第二连接件43和连接装置80处在推进位置且第四电磁阀42打开时将其连接到第二连接件19，并通过相互间隔开的第二连接件43和连接装置80以及关闭的第四电磁阀42以气密的方式关闭第二连接件19且因此闭合外腔26。
压力传感器44以这样的方式可操作地连接到处理器：如果换能器44检测到大漏，则中止检测过程以防止损害其余配件。
检测系统7设有连接装置80，该连接装置80包括多个连接部件80a-80e以及设置成与每个单元13-16的第一连接件33和第二连接件43配合以使检测系统7连接到在各工位A’-D’中的每个单元13-16来实施过程的单独阶段A-D。
第一连接件33和第二连接件43以及连接部件80a-80e由金属板构成，该金属板设有具有适当流体开口的O形环密封并适于建立真空和低压的气密连接。设有O形环密封的金属板允许产生ISO K型的气密连接。
第一连接件33和第二连接件43以及连接部件80a-80e通过由处理器分别操作的各致动器移动以彼此相互推进/移动离开，以建立/切断单元13-16的内腔27或外腔26与检测系统7之间的要求连接。处理器还控制电磁阀的操作（也就是，其打开/关闭）。
检测系统7包括供应示踪气体的系统12，该系统12在图5中可更清楚地看出，以及设有氦气储罐60以存储大约4.5巴压力下的所需的氦气量，以及设有可通过第二连接件19连接到每个单元13-16的供应管61。电磁阀421设置在供应管61上以允许/阻止氦气通向第二管40以将测试气体提供给每个单元13-16。
气体供应系统12还包括最终减压泵64，该减压泵64被设置成通过进气管641和电磁阀425连接到第二连接件19以在外腔26中产生适于使氦气或其混合物的稀释最小化的减压水平，如下文中更好地描述的那样。最终减压泵64旨在改善在将检测气体提供给外腔26以能够实施检测之前通过适当的最初减压泵在外腔26中先前实现的最初减压程度。
第一连接部件80a被设置在电磁阀421和425下游的共用于进气管641和供应管61的管部分610上，以与第二连接件43配合来将外腔26连接到储罐60或连接到最终减压泵64。储罐60可操作地连接到气体恢复系统73以将检测操作结束时从外腔26恢复的测试气体供应给储罐60。
可在图6中更好看出的气体恢复系统73包括恢复管75，该回收管75终止于电磁阀422和第四连接部件80d以与第二连接件43配合来将气体恢复系统73连接在外腔26中，从而通过串联定位在恢复管75上的压缩机76和恢复泵77抽吸存在于外腔26中的残余空气/氦气混合物并将其供应给储罐60。
检测系统7还包括可在图4中更好地示出的第一最初减压泵54，并在该第一最初减压泵54的进口上设有两个电磁阀320和420，这两个电磁阀320、420被设置成通过第二连接部件80b和第一连接件33和通过第三连接部件80c和第二连接件43分别连接到内腔27和外腔26以在该位置产生第一程度的减压。
检测系统7还包括泄漏检测系统11，该泄漏检测系统11被设置成连接到内腔27以检测所检查的轮箍50中的任何泄漏。可在图5中更好看出的泄漏检测系统11包括进气管78，该进气管78被设置成通过第五连接部件80e和电磁阀321连接到第一连接件18和连接到内腔27。泄漏检测系统11包括：减压泵70、70’，该减压泵70、70’以串联方式定位并被布置成抽吸存在于内腔27中的气体并将其排入适当管道中以在内腔27中产生检测操作的最佳减压条件；以及连接到谱仪的第二减压泵72；减压泵70、70’和第二减压泵72被布置在进气管78的单独支管78’和78”上。
如上述那样，设置在设备1中的多个单元10中的每个单元13-16适于实施检测过程的全部阶段A-D并通过移动装置在设置成实施过程的各阶段的各工位A’-D’之间移动。在每个工位A’-D’中，单元13-16通过相关的第一连接件18和第二连接件19、第一连接件33和第二连接件43以及连接装置80的适当连接部件80a-80e连接到检测系统7的各单独部分以实施为每个具体阶段A-D设置的操作。
单元13-16和检测系统的要求部分之间的连接在通过移动装置定位在要求位置、通过连接装置80的适当连接部件80a-80e以板限定流体通路的单个气密管这样的方式将第一连接件33和第二连接件43设置在相互推进的位置上之后实施。如上述那样，板确保极为快速地配合/脱开，由此不会增加检测过程的执行时间并同时带来没有任何泄漏的单个管。
在设备的其它版本中，如上述那样，可为过程的每个阶段A-D设置不同数量的工位，每个工位适于接纳检测单元。在那种情况下，多个检测单元可同时经受检测过程的相同阶段。对于每个工位，将仅提供实施由该工位设置在其中的过程的阶段A-D设置的操作所需的检测系统7的一部分。在某些情况中，例如，如果所测试的物品的几何形状是复杂的或由于因拟测试物品的最终应用要求高标准的气密性，或为了其它原因，增加检测过程的具体阶段的持续时间是有利的。
通过本发明的设备，在具有更长持续时间、以相应数量的单元同时经历那个阶段的方式增加为这/这些阶段设置的工位数的阶段中提供多个工位是可能的。
避免在过程的总持续时间的增加并且检测过程的总持续时间保持不变。
因此，即使增加检测过程的具体阶段的持续时间也保持检测过程和生产过程同步和防止所测试物品的累积是可能的。因此，即使在所测试的物品具有复杂的几何形状和/或要求高气密性标准的情况中也保持高测试标准是可能的。
相同阶段的各个工位操作上彼此独立，每个工位设有在各个单元上实施该具体阶段所需的自身配件。因此，具体阶段的各个工位可彼此处于不同阶段，也就是说，在移动各个单元或装载新单元以经历该具体阶段之前，阶段的各个操作没有必要结束在设置在该阶段中的全部工位中。
一旦阶段的各操作在工位中完成，移动在其中完成该阶段的单元并将新单元装载在该工位是可能的。此外，阶段的工位增加，仅为该阶段设置的各件配件增加而设置成实施其它阶段的各件配件没有增加。例如，随着最初减压阶段的持续时间增加，设置在该阶段中的工位数增加并且设置在该阶段中的各件配件增加，但也没有必要增加设置成实施过程的其余阶段的各件配件。这防止在工厂成本的过度增加。
为检测过程的具体阶段设置的工位数以及因此经历该阶段的单元数量依赖于阶段本身的持续时间：增加阶段的持续时间会增加同时经历该阶段的单元数量和所设置的工位数，反之亦然。
在具体阶段K中的工位数等于阶段K的持续时间和具有小于其它阶段的持续时间的检测过程的阶段A-D的持续时间之间的关系。令tf是具有较短持续时间的检测过程的阶段（例如，装载和卸载阶段A）的持续时间，并且令ti是任何其它阶段K（例如，最初减压阶段）的持续时间。在最初减压阶段中的工位数（并因此同时经历最初减压阶段的单元数）等于ti/tf。
现将详细描述图2A和2B中所示的设备1的版本的示意图，以及对应于那些参照图2的示意图所述的那些部件将使用相同附图标记标示且不被详细描述。
每个检测单元13-16被安装在往复运动件60上，该往复运动件60可沿成形成以限定在设备1内的闭合路径的适当移动轨道移动，从而能够将单元13-16向所设置的不同工位A’-D’传送，以使得每个单元依次经历检测过程的各个阶段A-D。
交换部件601、601’、601’’、601’’’以这样的方式设置在两个连续阶段的每个工位的轨道部分之间：使得往复运动件60能够从过程的任何阶段中设置的任何工位运送到后继过程阶段的任何工位。由于交换部件，往复运动件可沿不同轨道部分移动。在该方式下，在其上完成过程的阶段的往复运动件60可传送进入随后阶段的第一空闲工位。由此防止测试过程的增加。
此外，在不规则或缺陷的情况中或即使在工位维护的情形中，也没有必要停运整个设备而是替代地通过适当轨道部分将往复运动件向阶段的其它可用工位移动。因此，检测过程不必停止且由于工位无操作，该过程仅经历增加。
具体参照图2A的示意图，其设有第一装载/卸载阶段A、具有相对于阶段A的持续时间三倍持续时间的第二最初减压阶段B、具有相对于阶段A的持续时间两倍持续时间的检测阶段C和具有相对于阶段A的持续时间三倍持续时间的恢复阶段D。每个往复运动件60在最后阶段D结束时通过具有适当尺寸的返回线E移动，直到为阶段A设置的区域为止。
在这种版本中，提供单个装载/卸载工位A’、三个最初减压工位B’、两个检测工位C’、三个恢复工位D’。因此，在一个具体时间，单个单元13经历阶段A，三个单独单元（14、14’、14”）经历阶段B，两个单元(15、15’)经历阶段C而三个单独单元(16、16’、16”)经历阶段D，并且单元117在返回线E上行进。
因此，在检测区3中设有经历检测过程的各阶段A-D的9个单独测试单元以及移动以返回到工位A的第十单元。
示意图适于在使用大约10秒的生产频率生产的物品上实施检测过程，其中，在检测过程中，阶段A具有大约7秒的持续时间，最初减压阶段B具有大约21秒的持续时间，检测阶段C具有大约14秒的持续时间，恢复阶段D具有大约21秒的持续时间。往复运动件在两相继工位之间移动所花费的时间是3秒，往复运动件沿返回线E返回到阶段A所花费的时间是大约7秒。
参照图2B的示意图，第二最初减压阶段B具有相对于装载/卸载阶段A的持续时间的四倍持续时间且因此设有四个最初减压工位B’，检测阶段C具有相对于阶段A的持续时间的两倍持续时间且因此设有两个检测工位C’，恢复阶段D具有相对于阶段A持续时间的三倍持续时间因此设有三个恢复工位D’，并且在返回线E上的行进具有与装载/卸载阶段A相同的持续时间。
因此，在一个具体时间，单个单元13牵涉到装载/卸载操作并且在工位A’中，四个单独单元14、14’、14’’、14’’’在最初减压工位B’且经历第二减压阶段B，两个单独单元15、15’在检测工位C’，三个单独单元16、16’、16”在恢复工位D’并且单个单元117在返回线上行进。如果该示意图在使用大约10秒的生产频率生产的物品上实施检测过程，那阶段A具有大约7秒的持续时间，最初减压阶段B具有大约28秒的持续时间，检测阶段C具有大约14秒的持续时间，恢复阶段D具有大约21秒的持续时间。往复运动件在两相继工位之间移动所花费的时间是3秒，滑动件沿返回线E返回到阶段A所花费的时间是大约7秒。
因此，在该版本中，设有可在各工位A’-D’之间以这样的方式移动的11个单独测试单元，所述方式使得位于其中的物品相继地经历检测过程的各阶段。
从上述的实例可明显看出，设置在检测设备中的单元总数和/或在某一具体时间点牵涉到的检测过程的各单独阶段中的单元数以及因此各单独阶段的工位数和/或过程分割成的阶段数可自由地变化并基于检测过程的具体要求和所测试物品的几何形状特征来选择。
现将参照图2、2A和2B的示意图和单元13通过分析各工位A’-D’和过程的各阶段A-D来描述设备1的操作。
单元13移动到图3中所示的工位A’且在该工位A’中实施检测过程的第一阶段A。
当单元到位时，钟形构件21平移到开启位置Y上，随后夹具部件取出先前检查过的轮箍50并根据从处理器接收的命令或基于所实施的检测过程的结果将其装载到第一卸载装置9’或第二卸载装置9’’上。随后，夹具部件从传送装置8取出所检查的轮箍50并将其装载在单元13的下板20上。钟形构件21接着移动到闭合位置X上。因此装载所检查的轮箍50和卸载检查过的轮箍50’,50”的操作在相同工位A’实施，由此使用单个夹具。
在闭合位置X上，盖24下降到轮箍50上，从而限定在单元13中彼此隔离的三个单独区域：以气密的方式与外部封闭的外腔26和内腔27，以及上腔26’。在阶段A的过程中，激励电磁阀31和41以防止不想要的背压形成在外腔26和内腔27中。因此，第一阶段A终止并且可转动平台17转过90°以将后一单元16移动进入设置成实施第一阶段A的工位A’，单元13在设置成实施检测过程的第二阶段B的工位B’，等等。
如果单元13在阶段A结束时安装在往复运动件60上，则往复运动件60沿移动轨道移动并被带到设置在最初减压阶段B中的测试工位B’中的一个。
在任何情况下，移动装置、可转动平台或往复运动件在检测阶段中保持固定并在该阶段结束时被致动以将单元移动到实施后一阶段的适当工位。
如果设有多个最初减压工位B’，则来自阶段A的单元被定位在刚释放的最初减压阶段B的工位上。一旦单元已到位，那最初减压阶段的操作就开始，并因此，在某一具体时间点存在于各最初减压工位的单元通过给定时间彼此处于不同阶段。一旦在一个单元完成最初减压阶段的操作，那相应的往复运动件平移到后继阶段并且新的单元被装入到已释放的相应工位。
相同阶段的各工位之间的操作独立性允许该阶段的各工位在整个测试过程中能够彼此处于不同阶段并防止它们延迟或慢下来。
在第二工位B’或在各工位B’中的一个中，如图4中详细所示那样，单元13经历阶段B：内腔27通过连接件33和第二连接部件80b连接到第一最初减压泵54，电磁阀320和32变成受激励的以将内腔27设置成与第一最初减压泵54流体连通。第一最初减压泵54被致动以抽吸存在于内腔27中的气体内容。在该方式下，具备了能够随后将谱仪71连接到内腔27所需的减压条件。
在该阶段中，在内腔27中达到小于100Pa的减压水平是可能的。在那种方式下，移除存在于内室27中、从前面检测操作剩余的以及将构成不利于随后检测操作的精度的背景噪声的任何探漏氦气的大约80%到90%。
当在内腔27中达到特定减压水平（例如100Pa）时，设置在第二连接件19上的绝对压力换能器44被读出并随后连接到外腔26。如果传感器44检测到外腔26中的减压，则指示所检查的轮箍50中的可能宏观缺陷会产生大漏，该轮箍50的检测过程被停止以防止损害检测系统7的其它各件配件（尤其是谱仪71）并防止氦气的不利浪费。在那种情况中，轮箍50保持在单元中且与其逐步地在各操作阶段A-D)之间随之一起移动而不经历任何检测阶段，直到第一工位A’为止，该轮箍50在第一工位A’取出并卸载。
当内腔27中达到小于100Pa的压力并且换能器44尚未检测到大漏时，第二连接件43被连接到第三连接部件80c，电磁阀42和420变成受激励以将第一最初减压泵54设置成与外腔26流体连通。
第一最初减压泵54抽吸外腔26中包含的空气并通过排气管540将其向外排放。通过换能器44读出外腔26中的残余绝对压力值。
在该阶段，在外腔26中达到小于100Pa的减压水平是可能的。增加在内腔27中和外腔26两者中的在该阶段获得的最初减压水平会增加阶段B的持续时间，还减少具有达到的最终减压水平相同的后一阶段C的持续时间，反之亦然。
因此，在该阶段达到的最初减压水平将基于达到的最终减压水平予以选择以平衡两阶段的持续时间。可选地，如果希望具有更高减压水平以及如果不希望过度增加阶段B和/或C的持续时间，可设置专用于获得在阶段B中达到的“最初减压”和在阶段C中达到的最终减压之间的中间减压水平的一个或多个中间阶段。或者，如上述那样，可提供增加最终减压阶段B的工位B’的数量和/或检测工位C’的数量。
具体地说，如果对于检测操作需要具有非常极端的减压水平和/或所检测的物品的几何形状特别复杂，则可采用该布置。
当阶段B结束时，第一连接件33和第二连接件43分别与第二连接部件80b和第三连接部件80c断开，从而单元13与泄漏检测系统7分开并且可转动平台17转过90°或往复运动件平移以将单元13输送进入设置成实施第三阶段C的工位C’或进入刚从阶段C释放的工位，单元14进入工位D’或进入刚从阶段D释放的工位，等等。
在最初减压阶段的操作结束时，移动在其上完成该阶段的单元，在其上已完成上述操作的单元、同时其它单元保持固定以完成最初减压操作。
当单元13到达工位C’时，如图5中详细所示那样，内腔27和外腔26已处于最初减压条件下(<100Pa)。在工位C，第二连接件43连接到第一连接部件80a，对电磁阀42和425的激励将外腔26设置成与最终减压泵64连通，从而持续抽出外腔26中的残余空气直到最终减压值适于检测和适于实现氦气和空气/氦气的最小稀释（即，一般地，由换能器44检测到的绝对压力小于100Pa）。
因此，高减压水平在外室26中以这样的方式产生：大大降低氦气或其混合物的随后稀释，该氦气或其混合物将被引入外腔26中以实施泄漏的测量。
由于在前面阶段B中已获得具体的减压水平，因此可实现该条件而不会过度地增加阶段C的持续时间。
因此，第一连接件33连接到第五连接部件80e，激励电磁阀32、321和322将内腔27连接到减压泵70、70’，从而抽吸存在于内腔27中的残余空气。用于检测的最佳减压条件由此在内腔27中产生，从而能够连接用于随后检测的谱仪71，从而大大地降低和/或消除由任何残余氦气产生的噪声。
在内室27中的最终减压达到适当水平（一般是0.2Pa）之后，仍然激励电磁阀323，从而将内腔27连接到第二减压泵72，该第二减压泵72连接到谱仪71。
内腔27以这样的方式既连接到全部减压泵70、70’又连接到第二减压泵72：使得从内室27排出的气体流按同时操作和排入管道的减压泵70、70’和拦截来自内腔27的一部分流体以通过谱仪71实施检测的第二减压泵72的进气能力的直接比例函数分流。
当由谱仪71显示的噪声（即，在所抽吸的气体中检测到的氦气量）小于可自由编程的阈值（例如，10-5mbarl/s）并且外腔26中的残余压力值小于也可自由编程的阈值（例如，<100Pa）时，电磁阀425被解除激活，从而将外腔26与减压泵64隔离。随后，激励设置在供应管61上的电磁阀421，外室26(<100Pa)和罐60(4.5巴)之间的压力差产生在由压力换能器44读取的气密性测试压力（例如，从1.5巴到3.5巴）下供应给外腔26的氦气或其混合物流。
因此，压力差被施加到轮箍50的壁。
如果在所检查的轮箍通道50中或在用于接纳轮胎的部分中存在不完美部，该不完美部通过轮箍通道50的壁将外腔26与内腔27设置成流体连通的，并且氦气可经由该不完美部流动，这可通过谱仪71在部分流体中拦截。
如果拦截到的值小于可构成谱仪71污染原因的值，则电磁阀322被解除激活，从而断开减压泵70、70’以将谱仪71以“总流量”的方式连接到内腔27。
如果由谱仪71稳定拦截到的氦气水平小于可自由编程的阈值（例如，3.210-4mbarl/s），该值依赖于所检查物品所要求的气密性的精度，则认为轮箍50是合适的，或者相反，如果由谱仪71拦截到的氦气水平大于该阈值，则认为轮箍50是不合适的。因此，所有电磁阀被解除激活，从而将空气/氦气测试混合物围困在外腔26中且在内腔27中保持减低的压力。
第一连接部件80a与第二连接件43断开，第五连接部件80e与第一连接件33断开，并因此提供将可转动平台17转过90°或使往复运动件平移以将单元13输送到第四工位D’或实施检测操作的第四阶段D的工位D’中的一个。
在第四工位D’，如图6中示意性所示，第四连接部件80d连接到第二连接件43，电磁阀42和422被激励，以将外腔26连接到气体恢复系统73并在该方式下，空气/氦气混合物由于压差从外腔26流入恢复管75中并通过压缩机76供应给罐60。一旦所有相对压力已从外腔26被排放，则致动位于恢复管75上的恢复泵77并提供存在于外腔26中的残余空气/氦气混合物的进气并再次经由压缩机76将其供应给罐60。
该操作持续直到在外腔26中达到的残余压力值小于可自由编程的阈值（例如<100Pa）为止。当钟形构件21在轮箍50的卸载/装载过程中被打开时，假定在阶段D结束时留在外腔26中的混合物将在阶段A的过程中被浪费，则残余压力值蓄意地非常低。该损耗通过氦气构成环境污染，这除了增加过程的成本外，还增加了之后操作中的噪声。
随后，在可转动平台17的随后转动过程中或在往复运动件60的移动过程中，对电磁阀42和422解除激活并激励电磁阀41和32以将外腔26和内腔27设置成与外部连通来恢复其中的环境压力。
在图2中所示的版本中，检测过程的阶段A-D各自具有大约8秒的总持续时间，可转动平台17在两相继工位A’-D’之间转过90°这个动作持续2秒。
在图2A和2B中所示的版本中，当具体单元中的阶段完成时，相关连接部件变得断开并随后承载单元的往复运动件平移到移动轨道部分以移动到后一操作阶段的空闲工位。
在滑动件已到位后，连接相关的连接部件并开始检测过程的新阶段。
本发明解决了所引用的现有技术的局限性，同时提供多个其它优点。
这些优点包括期望数量的物品同时经历检测过程的可能性，因此实现高生产率水平，限制了辅助装置和因此所需的安装空间的增长。
具体地说，提供单个检测系统7、单个气体供应系统12和单个泄漏检测系统11，，也就是单个谱仪71和单个储存气体的罐60。如果在具体阶段设置多个工位，那仅包含在上述阶段中的检测系统7的部分将被复制。
在该情况中，各件配件还保持固定，同时单元可通过往复运动件移动以不时地连接到专用于该单元经历的阶段的测试工位的配件。
连接装置80允许每个单元13-16以这样的方式连接到过程的具体阶段A-D中必要的检测系统7的部分：使过程的各阶段相继地在每个单元13-16上实施。
提供多个泵，如上所述，这允许在外腔和内腔中产生减压的各阶段分开，这允许节省每个周期的时间和提高可获得的减压水平，并因此提高所实施的检测操作的精度。
此外，本发明的设备使氦气的消耗量和浪费最小化并且由于在检测单元中没有背景噪音而允许提高检测操作的精度，提高所使用的检测混合物的纯度，此外在每个周期中使用/损失的氦气有相当大的节省，因此成本随之显著节省。
本申请人已计算出，氦气的节省可获得每年使用和/或每两百万周期大约€40,000到€50,000的氦气。因此，还可使用纯氦气，这进一步提高了所实施检测操作的精度。
本发明的过程可用于测试要求在使用前进行气密性测试的各种物品，例如制冷流体或水的散热器、换热器、燃料罐、用于核工业、航天工业、化工工业的部件。
本发明的过程可用于测试必须具有小于5x10-7mbarl/s的泄漏率的部件。
该过程进一步适于测试还具有高容积（甚至大约100,000cc）的部件。
本发明的过程适于测试未热稳定的物品。在生产线上，可能有加热所测试物品的焊接操作，因此该物品到达检测设备时处于热态。所检查物品的温度产生绝热变化，即增加气体压力，以识别物品中的泄漏，由于这是基于化学分析或示踪气体颗粒的存在和流动且不是物理分析（即，气体压力），因此不会损害本发明的检测过程。
该过程还适于测试弹性部件或包含弹性部件的部件。

Claims (25)

1.一种通过示踪气体检测气密物品（50）中的泄漏的检测设备（1），包括：多个单元（10），所述多个单元（10）被设置成接纳经历检测过程的各单独阶段（A-D）的物品（50）以检测所述泄漏，多个工位（A’-D’），所述多个工位的每个工位（A’-D’）适于实施所述检测过程的具体阶段（A-D），检测系统（7），所述检测系统（7）使用示踪气体，所述检测系统（7）被设置成通过适当的连接装置（80、80a-80e）连接到所述多个单元（10）的每个单元（13、14、15、16）以实施所述检测过程的所述各阶段(A-D)，其特征在于：所述单元（13-16）被定位在移动装置（17、60）上以相继地向所述设备（1）的所述各单独工位（A’-D’）移动来经历所述检测过程的所述各单独阶段（A-D）。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述多个工位的每个工位（A’-D’）位于所述设备的预定位置。
3.如前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于：所述过程的至少一个阶段（A-D）以这样的方式设有至少两个工位（A’-D’），使得至少两个单元(14、14’、14’’、15、15’、16、16’、16’’)可同时经历所述过程的所述至少一个阶段。
4.如前述权利要求中任何一项所述的设备，其特征在于：相同阶段的所述至少两个工位（A’-D’）以这样的方式彼此独立：使得在相互不同时间点所述至少两个工位在每个单元上可独立地开始和结束所述阶段的各操作。
5.如前述权利要求中任何一项所述的设备，其特征在于：包括至少两个最初减压工位（B’），所述至少两个最初减压工位（B’）旨在实施所述检测过程的最初减压阶段（B）。
6.如权利要求3或4所述的设备，其特征在于：包括至少两个检测工位（C’），所述至少两个检测工位（C’）用于实施所述检测过程的检测阶段（C）。
7.如权利要求3至5中任一项所述的设备，其特征在于：所述移动装置(17、60)被配置成沿延伸经过所述过程的每个阶段（A-D）的至少一个工位（A’-D’）的推进路径移动所述各单元（13-16）。
8.如权利要求3至6中任一项所述的设备，其特征在于：还包括交换部件（601、601’、601’’、601’’’），所述交换部件（601、601’、601’’、601’’’）允许单元（13-16）从所述过程的任何阶段中提供的任何工位移动到所述过程的随后阶段中提供的任何工位。
9.如前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于：每个单元设有连接件（18、19、33、34），所述连接件（18、19、33、34）与所述检测系统（7）的所述连接装置（80、80a-80e）配合工作以将在每个阶段（A-D）中的每个单元（13-16）以这样的方式连接到所述检测系统（7）：使所述过程的各阶段（A-D）在每个单元（13-16）上依次实施。
10.如前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于：所述移动装置包括平移和/或转动移动装置以将所述单元（13-16）以这样的方式向所述各单独工位（A’-D’）移动：使所述检测过程的所述各阶段可在所述单元（13-16）上相继地实施。
11.如前述权利要求中的任何一项所述的设备，其特征在于：所述移动装置包括可转动平台（17），所述可转动平台（17）能够绕转动轴转动以将所述单元（13-16）以这样的方式向所述各单独工位（A’-D’）移动：使所述检测过程的所述各阶段可在所述单元（13-16）上相继地实施。
12.如前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于：所述多个单元（10）的每个单元（13、14、15、16）包括：板（20），所述物品（50）定位在所述板（20）上；闭合装置（21），所述闭合装置（21）可相对所述板（20）移动从而以气密的方式在闭合位置（X）在所述单元（13-16）中接纳所述物品（50），从而限定在所述物品（50）和所述闭合装置（21）的壁之间的外腔（26）以及所述物品（50）的壁和所述板（20）之间的内腔（27），所述外腔（26）和所述内腔（27）设有连接件（18、19），所述连接件（18、19）被设置成与所述检测系统（7）的所述连接装置（80、80a-80e）配合以将每个单元（13-16）连接到所述检测系统（7）以实施所述检测过程的所述各单独阶段（A-D）。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于：所述检测系统(7)包括气体供应系统(12)以将示踪气体供应给每个单元(13-16)的所述外腔（26）以及设置成连接到所述内腔（27）以检测在所述物品（50）中的任何泄漏的泄漏检测系统（11）。
14.如权利要求11所述的设备，其特征在于：所述检测系统（7）包括：多个进气泵（54、64、70、70’），所述多个进气泵（54、64、70、70’）被设置成相继地连接到所述外腔（26）和/或所述内腔（27）以抽吸其中包含的气体；谱仪（71），所述谱仪（71）被设置成连接到所述内腔（27）以检测所述物品（50）的任何缺陷，以及所述示踪气体的储罐（60）。
15.如前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于：所述各工位（A’-D’）包括至少一个装载/卸载工位（A’），在所述至少一个装载/卸载工位（A’）中，所检查的物品（50）通过夹具部件从所述单元（13-16）被取出并被定位在卸载所述所检查的物品的适当装置（9’、9”）上，并且所检查的物品（50）被装载在所述单元（13-16）中。
16.如前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于：所述各工位（A’-D’）包括至少一个最初减压工位（B’），在所述至少一个最初减压工位（B’）中，通过所述检测系统（7）的最初减压泵（54）在所述内腔（27）中并随后在所述外腔（26）中产生所需减压水平。
17.如前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于：所述各工位（A’-D’）包括至少一个检测工位（C’），在所述至少一个检测工位（C’）中，残余气体通过所述检测系统（7）的最终减压泵（64）被吸入所述外腔（26）中以在其中产生所需的最终减压值，并且残余气体通过所述减压泵（70、70’）被吸入所述内腔（27）中以及随后所述内腔（27）连接到所述检测谱仪（71）以检测所述物品（50）中的泄漏。
18.如前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于：所述各工位（A’-D’）包括至少一个恢复工位（C’），在所述至少一个恢复工位（C’）中，气体通过所述检测系统（7）的气体恢复系统（73）从所述外腔(26)和所述内腔(27)抽出并将其供应给所述检测系统（7）。
19.一种根据一系列阶段（A-D）通过检测系统（7）借助示踪气体检测气密物品（50）的缺陷的过程，所述过程包括：将物品（50）定位在多个检测单元（10）的单元（13-16）中，将所述单元（13-16）向检测设备的各单独工位（A’-D’）移动以使其经历所述检测过程的各单独单独阶段（A-D），其中所述过程的每个阶段（A-D）在具体工位（A’-D’）中实施。
20.如前述权利要求中任何一项所述的过程，其特征在于：每个工位（A’-D’）被设置在检测设备的预定位置。
21.如权利要求19或20所述的过程，其特征在于：所述过程的每个阶段（A-D）通过将所述各单元保持固定在具体工位（A’-D’）来实施。
22.如权利要求19至21中任一项所述的过程，其特征在于：所述过程的至少一个阶段（A-D）以这样的方式提供至少两个工位（A’-D’）：使至少两个单元(14、14’、14’’、15、15’、16、16’、16’’)可同时经历所述检测过程的所述至少一个阶段。
23.如权利要求22中任何一项所述的过程，其特征在于：相同阶段的所述至少两个工位（A’-D’）以这样的方式彼此独立：使在相互不同时间所述至少两个工位在每个单元上可独立地开始和结束所述阶段的各个操作。
24.如权利要求19至23中任一项所述的过程，其特征在于：在将所述单元定位在工位（A’-D’）之后的每个阶段中，提供通过相关的连接件（18、19、33、34）将每个单元（13-16）连接到所述检测系统（7）的适当部分以实施所述过程的相关阶段（A-D）。
25.如前述权利要求所述的过程，其特征在于：所述各阶段包括：最初减压阶段（B），在所述最初减压阶段（B）中，所需的减压水平在内腔（27）中并随后在所述单元（13-16）的外腔（26）中产生；以及相继减压阶段（C），在所述相继减压阶段（C）中，残余气体被吸入所述外腔（26）和所述内腔（27）中以在其中产生所需的最终减压水平。
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