CN105556272B - 具有多级隔膜泵的嗅探泄漏探测器 - Google Patents

具有多级隔膜泵的嗅探泄漏探测器 Download PDF

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Abstract

一种嗅探泄漏探测器包括：用于分析氢气或氦气的质谱仪(12)；与所述质谱仪(12)连接的涡轮分子泵(14)，所述涡轮分子泵(14)的出口(18)与预真空泵(20)连接；以及包括多个进气管线(38、40)并与所述涡轮分子泵(14)的入口(16)连接的嗅探探头；其特征在于：所述嗅探泄漏探测器还包括有包含至少三级的真空泵(28)，其入口级(22)设有所述预真空泵(20)并通过阻塞式节流阀(34)与所述涡轮分子泵(14)的所述出口(18)连接，其中在所述真空泵(28)的相邻的级(22、24、26)之间都设有中间入口(34、36)，其中每个中间入口(34、36)与所述嗅探探头的不同的进气管线连接，且所述进气管线(38、40)中作为吸气管线(38)的至少一个与所述涡轮分子泵(14)的所述入口(16)连接，以获得不同的气流。

Description

具有多级隔膜泵的嗅探泄漏探测器
技术领域
本发明涉及具有质谱仪的嗅探泄漏探测器和用于分析氦气或氢气的嗅探探头。
背景技术
已知的嗅探泄漏探测器被用于气体泄漏的检测，其中嗅探探头吸入待分析的气体并将其供给到能够识别所述被吸入的气体中的单独的气体组分的探测器。举例来说，从WO2009/033978A1中可以了解嗅探探头。在其中描述了一种嗅探探头，其提供大约300标准毫升/分钟(Standard Cubic Centimeter per Minute,sccm)的测量气体流量到测试气体传感器。如果有需要，通过增加第二进气管线还可以产生大约3000sccm的气体流量，以增加所述嗅探探头在更大距离上的灵敏度。从这一气体流量中，300sccm的测量气体流量被分流出去。所述测量气体流量被提供给测试气体可渗透的薄膜。
WO2010/094582描述了基本的原理，根据该原理，嗅探探头的吸气管线被通过阻塞式节流阀与真空泵的中间入口连接。
此外，用于分析氦气或氢气的质谱仪也是已知的。所述质谱仪被与涡轮分子泵连接，所述涡轮分子泵的出口被连接到预真空泵，且测量气流被提供到所述涡轮分子泵的入口。基于技术上的原因，所述测量气流仅能达到大约50sccm。传统上，质谱仪泄漏探测器被用于真空环境中，因为在这里面50sccm的较小测量气流是足够的。对于与包括多个进气管线的嗅探探头配合工作而言，所述传统的质谱仪泄漏探测器是不适合的，因为大约300sccm的嗅探探头的测量气流对于所述涡轮分子泵的入口和所述质谱仪来说太大了。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有可变的嗅探探头的进气气流的用于嗅探泄漏检测的质谱仪泄漏探测器。
根据本发明所述的所述嗅探泄漏探测器由以下的特征限定：一种嗅探泄漏探测器，包括：用于分析氢气或氦气的质谱仪；与所述质谱仪连接的涡轮分子泵，所述涡轮分子泵的出口与预真空泵连接；包括多个进气管线并与所述涡轮分子泵的入口连接的嗅探探头；所述嗅探泄漏探测器还包括至少三级的真空泵，其入口级设有所述预真空泵并通过阻塞式节流阀与所述涡轮分子泵的所述出口连接，其中在所述真空泵的相邻的级之间都设有中间入口，其中每个中间入口与所述嗅探探头的不同的进气管线连接，且所述进气管线中作为吸气管线的至少一个与所述涡轮分子泵的所述入口连接，以获得不同的气流。。
据此，所述质谱仪被与包括多个用于吸入待分析的气体的进气管线的嗅探探头连接。所述多个进气管线允许获取可变的进气气流。根据本发明，所述嗅探泄漏探测器被与包括至少三级的真空泵一同操作，所述真空泵的入口级设有预真空泵，所述真空泵的后续的级则用于为所述嗅探探头提供可变的和可选择的进气气流。所述入口级被通过阻塞式节流阀与所述涡轮分子泵的出口连接，以产生稳定的预抽真空压力。位于所述涡轮分子泵的出口的所述阻塞式节流阀优选地产生大约为30-70sccm，并且尤其是50sccm的气流。在所述多级真空泵的后续的级之间设有各自的中间入口，其吸入不同大小的气流。所述中间入口中的每一个被与所述嗅探探头的不同的进气管线连接。所述入口级后方的和所述后续级现房的中间入口为所述嗅探探头的测量气体管线产生所述测量气流。优选地，所述测量气流达到大约200-400sccm，进一步优选为大约300sccm。从所述测量气体的管线处，所述管线使得所述涡轮分子泵的入口被分流出去；也是在该管线中，一阻塞式节流阀可以被提供用来为所述质谱仪产生所需的大约为50sccm(在30到70sccm之间)的入口气流。下一个中间入口产生较大的气流，优选为处于2000到4000sccm之间的范围内，进一步优选为大约3000sccm。这个具有所述较大气流的中间入口被与所述嗅探探头的另一个进气管线连接。这个中间入口可以被可选择地连接和/或打开以在所述嗅探探头的入口产生更大的进气气流。从所述更大的进气气流中，用于所述测量气体管线的大约300sccm的较小的进气气流被分流出去。这里，“大约”意味着最大为被提及数值的的+/-10％的变化。
当所述真空泵为四级真空泵时是尤其有利的，其中前面的两级被平行地连接并且为所述涡轮分子泵限定所述预真空泵。这样获得的较大的吸气容量是为了在位于B点的通孔后方产生尽可能低的压力，以便确保利用该通孔阻挡气流所需要的。
本发明允许具有多个进气管线的嗅探探头被用于质谱仪泄漏探测中。所述多级真空泵既为所述嗅探探头的各种进气管线产生部分气流，也为所述质谱仪的所述涡轮分子泵产生预真空压力。所述预真空泵和所述嗅探探头的用于所述部分气流的所述泵级之间的分隔并不需要，因为所述入口级被通过阻挡气流的节流阀与所述涡轮分子泵连接，从而产生用于所述测试气体的检测的足够稳定的气压。当用于所述嗅探探头的较大气流被连通或断开，对所述涡轮分子泵起作用的气体负荷不会变化或者仅仅显示出可以忽略的变化。这样，由于所述嗅探探头的不同的进气管线的连接或断开所致的压力波动就不会对所述涡轮分子泵的出口管线中的主要压力起作用。特别有可能的是，通过选择性地连接或断开各个进气管线而利用同一个真空泵在所述嗅探探头处产生处于300sccm左右的范围内或者甚至处于3000sccm左右的范围内的进气气流，所述真空泵设有用于质谱仪的预真空泵，在所述嗅探探头处的较高的气流之间的转换不会影响所述质谱仪处的预抽真空的压力。
在所述嗅探探头的多个进气管线中，一个管线可以被配置为用于吸入待分析的气体的测量气体管线。然后该测量气体管线被与所述质谱仪的所述涡轮分子泵连接。之后所述嗅探探头的剩余的进气管线可以用于改变所述测量气体管线排出所述待分析的气体的气流。例如通过连通一个或多个进气管线，所述气流可以被增大。可选择地，选择所述多个进气管线中的一个并将所述管线作为所述测量气体管线与所述涡轮分子泵连接可能也是可行的。这样仅有所述多个进气管线中的一个管线被操作。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明的示例性的实施方式。所述附图示出了所述示例性的实施方式的方框图。
具体实施方式
质谱仪12被与用于质谱气体分析的涡轮分子泵14以传统的方式连接。所述涡轮分子泵14包括入口16和出口18。在所述入口16和所述出口18中的每一处，呈现出大约50sccm的气流。
所述出口18被与预真空泵20连接。所述预真空泵20由多级真空泵28的入口级22设置。
所述真空泵28包括四个级，其中前两个级30、32被平行地连接并且定义出所述入口级22。在所述入口级22和一个中间级24之间设置有第一中间开口34。在所述中间级24和出口级26之间设置有另一个中间入口36。所述泵级30、32、24、26中的每一个都由隔膜泵构成。所述第一中间入口34被与嗅探探头的测量气体管线38连接。所述测量气体管线38是所述嗅探探头的第一个进气管线。所述嗅探探头的另一个进气管线40被与所述第二中间入口36连接。
所述出口级26在所述第二中间入口36处和所述嗅探探头的所述第二入口管线40中产生大约为2700sccm的气流。所述中间级24在所述第一中间入口34处和所述嗅探探头的所述测量气体管线38中产生大约为300sccm的气流。所述测量气体管线38被通过阻挡所述气流的节流阀42与所述第一中间入口34连接以便在来自所述测量气体管线38的气流的分流位置产生稳定的压力状态。被供给到所述涡轮分子泵的入口16的部分气流被通过另一个阻塞式节流阀44输送，以产生所述涡轮分子泵14的入口16和所述质谱仪12所需要的大约为50sccm的气流并维持其稳定。
被通过所述第二中间入口36提供的所述第二进气管线40的较大的气流可以被可选择地连接在所述嗅探探头上，以便在所述嗅探探头的入口产生大约为3000sccm的较大进气气流。从该进气气流中，所述测量气体管线38分流出大约为300sccm的部分测量气体流量。在所述嗅探探头上的所述第二进气管线40的可选择的连接提高了所述嗅探泄漏探测器在相对于所述嗅探探头更远的距离上的灵敏度。所述涡轮分子泵的出口18被通过所述阻塞式节流阀46与所述预真空泵20，亦即与所述真空泵28的所述入口级22连接。借助于所述节流阀46，足够稳定的气压或气流被产生在所述涡轮分子泵14的出口18处，所述气压或气流不会被所述嗅探探头上的所述第二进气管线40的可选择的连接或断开所影响。
借助于所述节流阀42、44、46实现的阻挡的意思是所述节流阀产生一个稳定的压力，其不会超过一个不考虑当前的压力和流量条件的预定数值。

Claims (7)

1.一种嗅探泄漏探测器，包括：
用于分析氢气或氦气的质谱仪；
与所述质谱仪连接的涡轮分子泵，所述涡轮分子泵的出口与预真空泵连接；
包括多个进气管线并与所述涡轮分子泵的入口连接的嗅探探头；
其特征在于：
包括至少三级的真空泵，其入口级设有所述预真空泵并通过阻塞式节流阀与所述涡轮分子泵的所述出口连接，
其中在所述真空泵的相邻的级之间都设有中间入口，其中每个中间入口与所述嗅探探头的不同的进气管线连接，且所述进气管线中作为吸气管线的至少一个与所述涡轮分子泵的所述入口连接，以获得不同的气流。
2.如权利要求1所述的嗅探泄漏探测器，其特征在于：所述真空泵包括至少四级，其中两个第一级被平行地连接并定义出所述预真空泵。
3.如权利要求2所述的嗅探泄漏探测器，其特征在于：所述真空泵为四级式的隔膜泵，其出口级产生处于2000到4000sccm之间的范围内的气流，其倒数第二个泵级产生处于200到400sccm之间的范围内的气流。
4.如权利要求1所述的嗅探泄漏探测器，其特征在于：所述吸气管线被通过阻塞式节流阀与所述中间入口连接。
5.如权利要求1所述的嗅探泄漏探测器，其特征在于：所述各个泵级被设置成使得在所述进气管线中一个进气流量被产生，所述进气流量比从其中向所述涡轮分子泵被分流出去并且为所述质谱仪指定的测量气体流量大至少5倍。
6.如权利要求1所述的嗅探泄漏探测器，其特征在于：所述涡轮分子泵的入口流量达到30-70sccm。
7.如权利要求1所述的嗅探泄漏探测器，其特征在于：所述涡轮分子泵的所述吸气管线设有调节所述涡轮分子泵的入口流量的阻挡通孔。
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