CN107850508B - 用于检验密封产品的密闭度的方法和用于检测泄漏的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测密封产品的密闭度的方法(100)，包括装入阶段(101)，在所述装入阶段期间将包含示踪气体的至少一个密封产品(3)安置在处于大气压下的腔室(2；2a，2b)中，其特征在于，该方法包括：预排泄阶段(102)，在此期间使容纳该至少一个密封产品(3)的该腔室(2；2a，2b)与负压下的缓冲容积(VT；VTa，VTb)连通持续小于0.5秒的预排泄时间；然后使该腔室(2；2a，2b)与布置成旁通该缓冲容积(VT；VTa，VTb)的分析管线连通以测量该腔室(2；2a，2b)中的示踪气体的浓度，从而检测所述至少一个密封产品(3)的泄漏。本发明还涉及一种泄漏检测设备(1；1’)，它用于实施用于监测密封产品的密闭度的方法(100)。

Description

用于检验密封产品的密闭度的方法和用于检测泄漏的设备
技术领域
本发明涉及一种用于监测(检验，检查)密封产品的密闭度(密闭性)的方法。本发明还涉及一种用于为了实施所述监测方法而检测泄漏的设备。
背景技术
一些产品如气囊引爆器、起搏器或一些电子元件被密封以便保留它们的完整性。已知用于检测泄漏以便确保密封防漏的若干方法。
一种已知的方法在于使用氦示踪气体执行泄漏试验。该方法包括检测氦气由于氦原子的小尺寸而比其它气体更容易地通过泄漏部。
为此，在密封之前将氦气导入密封产品中。密封产品随后被置于密封测试腔室中，该密封测试腔室处于真空下。一旦测试腔室中已实现适合的真空，便使用检漏器搜索测试腔室的内部气氛中可能存在的氦气。这种使用氦气进行检漏的过程可靠、可再现并且非常灵敏。
然而，对于泄漏相对高的小型缺陷密封产品的密闭度的监测而言，可能存在一个难点。这是因为密封产品中可能存在的氦气可能随着测试腔室被置于真空下而经泄漏部快速排出。其结果是，一旦测试腔室中的压力足够低以允许它与检漏器连通，氦气便全部消失。因而存在未检测出高缺陷密封产品的风险。
克服这种情况的一个方案是“水”试验。该方法在于在使用氦气测试密封产品之前将密封产品浸入充满水的大桶中。目视检查可以检测大桶中可能形成的气泡。不存在气泡可以确认密封产品未呈现明显泄漏。
然而，该方法可能没有氦气试验那么可靠，因为它取决于操作人员，操作人员可能没看到气泡并错过缺陷的密封产品的检测。
该方法的另一缺点在于执行起来繁琐。
首先，它必须在氦气试验的基础之上执行，因为它不可以单独检测小型泄漏。因而必须对密封产品执行两次连续的密闭度监测操作。其次，在水试验之后，密封产品在能够再导入生产线之前必须完全干燥。
发明内容
本发明的一个目的在于通过提供一种局限性比现有技术小的用于监测密封产品的密闭度的方法和设备来至少部分地克服这些缺点，从而允许以非常高的速度执行连续测试。
为此，本发明的主题是一种用于监测密封产品的密闭度的方法，它包括装入(装载)阶段，在该装入阶段期间将包含示踪气体的至少一个密封产品置于处在大气压力下的腔室中，该方法的特征在于，它包括：
-预排泄(排空)阶段，在此期间使容纳所述至少一个密封产品的腔室与负压下的缓冲容积连通持续小于0.5秒的预排泄时间，
-然后使腔室与布置成旁通(绕过)缓冲容积的分析管线连通以测量腔室中的示踪气体的浓度，从而检测所述至少一个密封产品的泄漏。
因而可以针对处于从10-1mbar.l/s至10-8mbar.l/s的范围内的检测阈值监测密封产品在数秒的循环(周期)的密闭度，这使得可以以很高的速度执行一系列高灵敏度试验。
根据用于监测密闭度的方法的一个或多个特征，单独或结合地采用：
-预排泄时间为小于或等于0.3秒，
-缓冲容积的负压为小于1000Pa，例如小于100Pa，
-缓冲容积与容纳所述至少一个密封产品的腔室的剩余容积的比率为至少大于100，例如大于1000，
-通过控制插置在腔室与缓冲容积之间的螺线管阀(电磁阀)来使容纳至少一个密封产品的腔室与缓冲容积连通，
-借助于同一分析线交替地测量至少两个腔室中的示踪气体的浓度。
根据用于监测密封产品的密闭度的方法的一个实施例：
-当在第一腔室中测试的至少一个密封产品被在大气压下排出期间，然后当待测试的至少一个密封产品被装入至所述第一腔室期间，以及然后当第一预排泄阀打开以使第一腔室与第一缓冲容积连通期间，第二腔室与分析线连通，
-然后，当第二腔室中的压力回到大气压以排出经测试的至少一个密封产品以及装入待测试的至少一个密封产品期间，以及然后当第二预排泄阀打开以使第二腔室与第二缓冲容积连通期间，使第一腔室与分析线连通。
本发明的另一主题是一种用于检测泄漏的设备，它用以实施如上所述的用于监测密封产品的密闭度的方法，该设备包括：
-用来接纳包含示踪气体的至少一个密封产品的至少一个腔室，
-至少一个预排泄阀和至少一个检测阀，至少一个腔室均与预排泄阀和检测阀连接，
-与至少一个预排泄阀连接的至少一个缓冲容积，和
-与至少一个检测阀连接的分析线，
其特征在于：
-至少一个预排泄阀和至少一个检测阀是螺线管阀，并且
-用于检测泄漏的设备包括控制单元，该控制单元构造成控制：
o预排泄阀的打开，该打开持续小于0.5秒的预排泄时间，然后
o所述预排泄阀的关闭以及检测阀的打开，以便通过分析线测量腔室中的示踪气体的浓度。
由于可以根据已经过的时间自动地执行预排泄阀的关闭以及检测阀的打开以便从预排泄阶段转入测试阶段，所以不再需要使用压力传感器来确定该切换发生的时刻。从预排泄阶段到测试阶段的转变因而更快，因为不再包含压力传感器的响应时间。
根据用于检测泄漏的设备的一个或多个特征，单独或结合地采用：
-缓冲容积与至少一个密封产品周围的剩余容积的比率为至少大于100，例如大于或等于1000，
-缓冲容积大于1000cm3，
-用于检测泄漏的设备包括管道，该管道限定缓冲容积，并且该管道具有25mm的直径和大于1m的长度，
-分析线包括检漏器，该检漏器包括质谱仪。
附图说明
在阅读对本发明的描述以及附图后，其它优点和特征将变得显而易见，在附图中：
-图1是根据第一实施例的用于检测泄漏的设备的概图，
-图2是表示用于监测密封产品的密闭度的方法的不同阶段的流程图，以及
-图3是用于检测泄漏的设备的第二实施例的概图。
在这些图中，相同的元件带有相同的参考标号。
以下实施方案为示例。尽管描述引用了一个或多个实施例，但这不一定是意味着每次引用涉及同一实施例或特征仅适用于一个实施例。不同实施例的简单特征也可以进行组合，以提供其它实施方案。
具体实施方式
图1表示根据第一实施例的用于检测泄漏的设备1。
用于检测泄漏的设备1包括用来接纳包含示踪气体的至少一个密封产品3的腔室2、经由检测阀5与腔室2连接的分析线和经由预排泄阀7与腔室2连接的预排泄装置6。分析线因而布置成旁通缓冲容积VT。
密封产品3包含要在已于密封(例如通过焊接)之前增浓了示踪气体的内部气氛中受到保护的元件。密封产品3例如是气囊引爆器、起搏器或某些电子元件。它们特别是来源于机动车辆、电子或医疗设备行业。
通常利用氦气或氢气作为示踪气体，因为这些气体由于它们的原子或分子的小尺寸而比其它气体更容易通过小泄漏部。
预排泄装置6包括第一泵送装置9和管道10。管道10将预排泄阀7与第一泵送装置9的抽吸部连接，从而限定缓冲容积VT。
围绕所述至少一个密封产品3的容积为剩余容积VR。剩余容积VR通过腔室2的容积减去它容纳的至少一个密封产品3的体积并且加上位于腔室2与预排泄阀7之间、在适合的情况下腔室2与空气输入阀8之间和腔室2与检测阀5之间的容积来限定。与腔室2连接的空气输入阀8使得可以使腔室2与外部气氛或中性气体连通。
腔室2、预排泄阀7、空气输入阀8、检测阀5和管道10是这样的，即，缓冲容积VT与围绕该至少一个密封产品3的剩余容积VR的比率至少大于100，例如大于或等于1000。
因而，提供了尽可能小—例如小于或等于1cm3—的剩余容积VR。为此，预排泄阀7、空气输入阀8和检测阀5更靠近腔室2，并且腔室2被确定比例为它具有比它打算容纳的一个或多个密封产品3的体积略大的尺寸。
此外，提供了至少大于1000cm3的比较大的缓冲容积VT。为此，管道10可以包括具有25mm的直径和大于1米—例如约2米—的长度的至少一个输送道。
第一泵送装置9包括例如低真空泵，诸如旋转叶片泵，例如两级旋转叶片泵，它吸取气体并以例如15m3/h与20m3/h之间的泵送速度将它们压回至大气压。
分析线包括检漏器4。
检漏器4包括第二泵送装置12、13，和用于分析气体以便测量被用作示踪气体的气态实体的浓度的装置11。
第二泵送装置12、13包括例如高真空泵12，诸如涡轮分子泵，和串联装配的低真空泵13，高真空泵12在气体的流动方向上布置在低真空泵13的上游。低真空泵13例如是旋转叶片泵，例如两级旋转叶片泵，例如预排泄装置6的两级旋转叶片泵，或小型干式低真空泵。高真空泵12例如具有在50l/s与150l/s之间的在泵抽吸时的泵送速度。
用于分析气体的装置11例如是质谱仪。
以本身已知的方式，质谱仪包括测量元件(测量室)，该测量元件包括电离室和电子发射体，诸如电加热丝。待分析的气体的分子被电子束轰击并电离。这些电离粒子随后通过电场加速并遭遇磁场，该磁场使电离粒子的轨迹根据它们的质量而偏离。示踪气体的电离粒子的流量与设备中的气体分压成比例，并且它的测量使得可以确定检测出的泄漏部的流量值。
用于分析气体的装置11例如与高真空泵12的抽吸部连接。
检测阀5例如在高真空泵12的中间压缩级与第二泵送装置12、13连接。用于分析气体的装置11的测量元件因而处于约10-4mbar的低压下。用于分析气体的装置11的测量元件因而由中间压缩级保护以免气体向后扩散。
预排泄阀7、检测阀5和空气输入阀8可以由用于检测气体的设备1的控制单元14如计算机控制。为此，预排泄阀7、检测阀5和空气输入阀8是螺线管阀，例如电磁阀。
下面将描述用于监测密封产品的密闭度的循环。
假设第一泵送装置9、第二泵送装置11、12和用于分析气体的装置11不间断地运行和工作。
在循环开始时，预排泄阀7和检测阀5是关闭的。缓冲容积VT的负压明显小于大气压。它有利地小于1000Pa(或10mbar)，例如小于100Pa(或1mbar)。
在装入阶段101期间，将已在示踪气体的气氛下事先密封的至少一个密封产品3置于腔室2中。腔室2中的压力为该腔室2外部占主导的气氛的气压。
空气输入阀8关闭并且腔室2以密封方式被封闭。
然后，在预排泄阶段102期间，使容纳该至少一个密封产品3的腔室2与负压下的缓冲容积VT连通小于0.5秒的预排泄时间。为此，打开将腔室2与管道10分离的预排泄阀7。
预排泄时间例如小于或等于0.3秒，例如在0.1秒与0.3秒之间。
预排泄阀7的零点几秒的打开平衡了剩余容积VR与缓冲容积VT之间的压力。剩余容积VR的体积与缓冲容积VT的体积的比率使得可以几乎瞬间而不是在数秒内将剩余容积VR中的压力从大气压降至约1mbar的低压。因此，如果至少一个密封产品3有缺陷，则示踪气体将经泄漏部从密封产品3逸出并经腔室2散开而不会有通过第一泵送装置9排出的时间。
在预排泄时间结束时，腔室2中的压力足够低以允许检测阀5打开，从而使得分析线可以与腔室2连通。
预排泄阀7然后关闭，从而将预排泄装置6与腔室2隔离，并且检测阀5打开以便使腔室2与检漏器4连通(测试阶段103)。
剩余容积VR的压力例如下降至处在10-2mbar与10-3mbar之间的低压力。
在有缺陷的密封产品3的情况下腔室2中可能存在的示踪气体然后可以由检漏器4检测出，即使在小型密封产品3呈现主泄漏的情况下。
同时，预排泄阀7的关闭使得可以通过第一泵送装置9降低管道10中的缓冲容积VT的压力。
然后，在回到大气压的阶段104期间，检测阀5关闭并且空气输入阀8打开。腔室2中的压力因而回到大气压。腔室2然后开启以便取出经测试的至少一个密封产品3(排出阶段105)并且可以装入至少一个要测试的新密封产品3(装入阶段101)。
因而仅一个测试就可以检测密封产品3的小泄漏或大泄漏。
另外，用于检测密闭度的方法100完全或部分是自动化的。特别地，设想使腔室2自动与缓冲容积VT或分析线连通。
因而，控制单元14特别是构造成用于控制：
-在预排泄阶段102期间使预排泄阀7打开预排泄时间，检测阀5和空气输入阀8被控制为关闭，然后
-在测试阶段103期间使预排泄阀7关闭并且使检测阀5打开以通过检漏器4的用于分析气体的装置11测量腔室2中的示踪气体的浓度，然后
-在回到大气压的阶段104期间检测阀5关闭并且空气输入阀8打开。
由于根据已经过的时间自动执行预排泄阀7的关闭和检测阀5的打开以从预排泄阶段102转入测试阶段103，所以不再需要使用压力传感器来确定该切换发生的时刻。从预排泄阶段102转入测试阶段103因而更快，因为不再包含压力传感器的响应时间。
同样，可以通过控制单元14来控制腔室2的门16的打开和关闭，控制单元14也可以控制检测设备1的用于抓握并移动密封产品3进出腔室2的机械手15，以便使装入阶段101和排出阶段105期间的密封产品3的装入和排出自动化。
因而可以针对处于从10-1mbar.l/s至10-8mbar.l/s的范围内的检测阈值监测密封产品3在数秒的循环(阶段101至105)的密闭度，这使得可以以很高的速度执行一系列高灵敏度试验。此外，由于该循环的自动化管理而保证了速度。
图3示出用于实施用于监测密封产品的密闭度的方法100的用于检测泄漏的设备1’的一个替代实施例。
用于检测泄漏的设备1’包括各自用来接纳至少一个密封产品3的第一腔室2a和第二腔室2b、第一预排泄装置6a和第二预排泄装置6b、与第一腔室2a连接的第一检测阀5a和与第二腔室2b连接的第二检测阀5b。
第一预排泄装置6a通过第一预排泄阀7a与第一腔室2a连接并且第二预排泄装置6b通过第二预排泄阀7b与第二腔室2b连接。
第一检测阀5a和第二检测阀5b与单个分析线连接。
此外，控制单元14构造成一次控制两个检测阀5a、5b中的一者的打开，以便通过分析线交替地测量两个腔室2a、2b中的示踪气体的浓度。
因而，在用于监视密封产品的密闭度的循环期间，在至少一个经测试的密封产品3排出时，然后在至少一个待测试的密封产品3装入至大气压下的第一腔室3a时(排出阶段104和装入阶段101)，并且然后在第一预排泄阀7a打开以使第一腔室2a与第一管道10a的第一缓冲容积VTa连通时(预排泄阶段102)，第二检测阀5a打开以使第二腔室2b与泄漏检测器4连通(测试阶段103)。
在有缺陷的密封产品3的情况下第二腔室2b中可能存在的示踪气体然后可以被检漏器4检测出。同时，通过第二预排泄阀7b的关闭来与第二腔室2b隔离的第二缓冲容积VTb的压力通过第二泵送装置9b在第二管道10b中降低。
然后，在第二检测阀5b关闭且空气输入阀8b打开以使第二腔室2b中的压力回到大气压以便排出并然后装入至少一个密封产品时(排出阶段104和装入阶段101)时以及然后在第二预排泄阀7b在第二缓冲容积VTb上打开时(预排泄阶段102)，第一检测阀5a打开以使第一腔室2a与检漏器4连通(测试阶段103)。同时，通过第一预排泄阀7a的关闭来与第一腔室2a隔离的第一缓冲容积VTa的压力通过第一泵送装置9a在第一管道10a中降低。
因而可以并行地—也就是说在需要使腔室回到大气压的过程中—测量腔室中的示踪气体的浓度，以排出经测试的密封产品3和装入要测试的新密封产品3并且降低腔室中的压力(排出阶段104、充入阶段101和预排泄阶段102)。
因而可以使密封产品3的测量速度加倍。

Claims (12)

1.一种用于监测密封产品的密闭度的方法（100），包括装入阶段（101），在所述装入阶段期间将包含示踪气体的至少一个密封产品（3）放置在处于大气压下的腔室（2；2a，2b）中，其特征在于，该方法包括：
预排泄阶段（102），在此期间使容纳所述至少一个密封产品（3）的所述腔室（2；2a，2b）与处于负压下的缓冲容积（VT；VTa，VTb）连通持续小于0.5秒的预排泄时间，
然后使所述腔室（2；2a，2b）与布置成旁通所述缓冲容积（VT；VTa，VTb）的分析线连通，以便测量所述腔室（2；2a，2b）中的示踪气体的浓度，从而检测所述至少一个密封产品（3）的泄漏。
2.根据权利要求1所述的用于监测密封产品的密闭度的方法（100），其特征在于，所述预排泄时间小于或等于0.3秒。
3.根据权利要求1所述的用于监测密封产品的密闭度的方法（100），其特征在于，所述缓冲容积（VT；VTa，VTb）的负压小于1000Pa。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于监测密封产品的密闭度的方法（100），其特征在于，所述缓冲容积（VT；VTa，VTb）与容纳所述至少一个密封产品（3）的所述腔室（2；2a，2b）的剩余容积（VR；VRa，VRb）的比率至少大于100。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于监测密封产品的密闭度的方法（100），其特征在于，通过控制插置在容纳所述至少一个密封产品（3）的所述腔室（2；2a，2b）与所述缓冲容积（VT；VTa，VTb）之间的螺线管阀（7；7a，7b）来使所述腔室（2；2a，2b）与所述缓冲容积（VT；VTa，VTb）相连通。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的用于监测密封产品的密闭度的方法（100），其特征在于，借助于同一个分析线在至少两个腔室（2a，2b）中交替地测量示踪气体的浓度。
7.根据权利要求6所述的用于监测密封产品的密闭度的方法（100），其特征在于：
当在第一腔室中测试的至少一个密封产品在大气压下被排出时，然后当待测试的至少一个密封产品被装入至所述第一腔室时，以及然后当打开第一预排泄阀以使所述第一腔室与第一缓冲容积连通时，使第二腔室与所述分析线连通，
然后，当第二腔室中的压力回到大气压以便排出经测试的至少一个密封产品并装入待测试的至少一个密封产品时，以及然后当打开第二预排泄阀以使所述第二腔室与第二缓冲容积连通时，使所述第一腔室与所述分析线连通。
8.一种用于检测泄漏的设备（1；1’），它用于实施根据权利要求1-7中任一项所述的用于监测密封产品的密闭度的方法（100），该设备包括：
用来接纳包含示踪气体的至少一个密封产品（3）的至少一个腔室（2；2a，2b），
至少一个预排泄阀（7；7a，7b）和至少一个检测阀（5；5a，5b），所述至少一个腔室（2；2a，2b）均与预排泄阀（7；7a，7b）和检测阀（5；5a，5b）相连，
与所述至少一个预排泄阀（7；7a，7b）连接的至少一个缓冲容积（VT；VTa，VTb），和
与所述至少一个检测阀（5；5a，5b）连接的分析线，
其特征在于：
所述至少一个预排泄阀（7；7a，7b）和所述至少一个检测阀（5；5a，5b）是螺线管阀，以及
所述用于检测泄漏的设备（1；1’）包括控制单元（14），该控制单元构造成控制：
预排泄阀（7；7a，7b）的持续小于0.5秒的预排泄时间的打开，以及
所述预排泄阀（7；7a，7b）的关闭以及所述检测阀（5；5a，5b）的打开，以通过所述分析线测量该腔室（2；2a，2b）中的示踪气体的浓度。
9.根据权利要求8所述的用于检测泄漏的设备（1；1’），其特征在于，所述缓冲容积（VT；VTa，VTb）与所述至少一个密封产品（3）周围的剩余容积（VR；VRa，VRb）的比率至少大于100。
10.根据权利要求8或9所述的用于检测泄漏的设备（1；1’），其特征在于，所述缓冲容积（VT；VTa，VTb）大于1000cm3。
11.根据权利要求8或9所述的用于检测泄漏的设备（1；1’），其特征在于，它包括限定缓冲容积（VT；VTa，VTb）的管道（10；10a，10b），该管道具有25mm的直径和大于1米的长度。
12.根据权利要求8或9所述的用于检测泄漏的设备（1；1’），其特征在于，所述分析线包括检漏器（4），所述检漏器包括质谱仪。
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