CN112888928A - 膜密封性测试方法和相关联的泄漏检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测试膜(5、8)的密封性的过程；该过程依次包括：将泄漏检测设备(54)放置在密封热绝缘罐中，泄漏检测设备(54)包括检测罩(55)并包括主体(100)和与主体(100)连接并被构造成在主体(100)与测试区(62)之间限定检测室(61)的密封件(60)，泄漏检测设备(54)还包括真空泵(57、84)和测量仪器(62)，所述测量仪器与检测室(61)耦接并被构造成测量代表存在于热绝缘屏障(2、6)的大气气相中的至少一种测试气体的量的变量；将检测罩(55)定位成面向测试区(62)抵靠膜(5、8)的内部面；通过真空泵(57、84)使检测室(61)处于真空；通过测量仪器(62)确定代表存在于处于真空的检测室(61)中的测试气体的量的变量
以及将变量
与参考阈值
进行比较。
Description
技术领域
本发明涉及用于储存和/或运输流体诸如低温流体的密封热绝缘膜罐的领域。
本发明更特别地涉及一种用于测试这类罐的膜的密封性的方法以及用于执行这类方法的泄漏检测设备。
背景技术
文件KR1020100050128公开了一种用于测试用于储存液化天然气(LNG)的密封热绝缘罐的膜的密封性的方法。罐包括多层结构，并且从外部到内部依次地以下述为特征：第二级热绝缘屏障、第二级密封膜、第一级热绝缘屏障和意在与罐中容纳的LNG接触的第一级密封膜。该方法更特别地旨在检测经由焊缝的泄漏，焊缝使得能够密封连接第一级密封膜的金属板。该方法明确了将示踪气体诸如氦注射到第一级绝缘屏障中，然后在罐内部沿第一级密封膜的焊缝移动配备有示踪气体分析器的检测单元。因此，如果检测单元检测到示踪气体的存在，则可以推断第一级密封膜中存在密封性缺陷。
在以上这类方法中，将示踪气体注射到第一级热绝缘屏障中是重要的，因为除非示踪气体以均匀的方式以高浓度扩散在整个第一级热绝缘屏障中，否则该检测方法不能确保可靠的结果。另外，为了达到满意的示踪气体的扩散水平，注射示踪气体的操作进行起来相对耗时。此外，由于在第一级绝缘空间中达到满意浓度所需的示踪气体的量，注射示踪气体的操作成本高。此外，一些示踪气体诸如氨气是有毒性且危险的。最后，为了使测试可靠，如果在第一级热绝缘屏障与罐的内部之间确保一定水平的密封性，示踪气体只能被注射到第一级热绝缘屏障中。因此，在第一级密封膜已经被完全组装以在第一级热绝缘屏障与罐的内部之间形成密封之前，无法进行密封性测试。
此外，检测单元由用于吸入示踪气体的抽吸单元和示踪气体检测器构成。通过承载器使抽吸单元一直沿着焊缝移动，承载器位于罐的底壁上或罐中存在的承载器的水平上，抽吸单元被固定至承载器，使得抽吸单元面向壁与底壁相邻的焊缝。然而，使用该装备难以验证罐的所有焊缝的密封性，因为该装备庞大，需要与底壁上的承载器连接。该装备还非常缓慢，因为其一次仅验证焊缝的小部分，而且每次待验证焊缝改变时都需要修改装备与承载器的组装。
发明内容
本发明所基于的一种理念是提出一种用于测试膜的密封性的方法以及一种可靠、简单且快速使用的用于执行这类方法的泄漏检测设备。
根据一个实施方式，本发明提供了一种用于测试膜的密封性的方法；方法依次包括：
在罐中放置泄漏检测设备，罐包括外部空间以及膜，外部空间处于大气气相，膜包括内部面和面向外部空间的外部面，膜具有其密封性待被测试的测试区，泄漏检测设备包括检测罩并，包括主体和与主体连接并被构造成在主体与测试区之间限定检测室的密封件，密封件具有闭合轮廓，泄漏检测设备还包括与检测室连接的真空泵以及与检测室连接并被构造成对代表在外部空间的大气气相中存在的至少一种测试气体的量的变量进行测量的测量仪器；
将检测罩定位成面向测试区抵靠膜的内部面，密封件被按压抵靠于测试区周围的膜的内部面；
通过真空泵使检测室处于真空；
通过测量仪器确定代表在处于真空的检测室中存在的测试气体的量的变量
以及
将所述变量
与参考阈值
进行比较。
在说明书和权利要求的上下文中，“大气气相”是指成分与干燥环境空气接近的气相，即，包括大约78％的氮气、21％的氧气、0.9％的氩气以及稀有气体以及易于由热绝缘屏障中使用的胶粘剂发出的或者来自固体绝缘材料的挥发性有机化合物。
换言之，该大气气相存在于周围空气中。例如，在通过将膜密封来封闭热绝缘屏障时，或者通过外部空气引入到罐中时，大气气相存在于罐中的环境空气的部分中。
换言之，在检测罩被设置成抵靠膜以及检测室处于真空之前或者甚至在检测室处于真空时，没有示踪气体被注射到外部空间中。这类密封性测试方法就更简单，使用起来成本更低。
此外，没有使用示踪气体，可以在外部空间与罐的内部之间没有确保一定程度的密封性的情况下采用该方法。在膜的组装完成之前就可以执行该密封性测试方法。另外，该密封性测试方法可以例如在涉及焊接至彼此的第一系列的板的膜的测试区中在将膜的第二系列的板组装和焊接至彼此之前和/或期间执行。
最后，这类检测设备容易操纵和移动，这使得更快地检测膜中的所有焊缝。
根据其他有利实施方式，这类膜密封性测试方法可以具有下述特征中的一个或更多个特征。
根据一个实施方式，当检测室处于真空时，外部空间处于大气气相。
根据一个实施方式，罐是密封热绝缘罐，外部空间是包括固体绝缘材料的热绝缘屏障。
根据一个实施方式，为了确定变量
测量仪器在小于或等于5秒，有利地小于1秒(即，准同时的时间推移内)的时间段Tm期间对气相进行分析。
根据一个实施方式，测试气体选自氮气、氧气和氩气。
根据另一实施方式，测试气体选自水蒸气、二氧化碳、氖气、氪气或空气的其他组分。
根据另一实施方式，测试气体选自由用于将固体绝缘材料中的两者彼此胶粘的胶粘剂发出的挥发性有机化合物，或者由对形成固体绝缘材料中的一者的绝缘泡沫进行的除气发出的挥发性有机化合物。
还可以想到对前述气体的组合进行检测，更特别地，针对多种这些气体的增大的数量进行检测，或者对甚至在其密封性正在被测试的区域下方或后方的环境中存在的所有这些气体进行检测。
根据一个实施方式，方法包括建立参考阈值
的阶段，包括：
将检测罩定位成抵靠膜的在膜的密封参考区中的内部面，使得检测室被设置成面向所述密封参考区；
通过真空泵使检测室处于真空；以及
通过测量仪器确定代表在处于真空的检测室中的测试气体(气体流)的量的参考阈值
参考阈值
不一定通过将检测罩定位在膜的参考区上来确定，可以在达到由真空泵创建/生成的(部分)真空时的时刻在测试区中直接建立。换言之，在该情况下，通过测量仪器测量的一种或更多种气体的量来指示在测试区的水平的泄漏。
因此，参考阈值
代表在没有泄漏的情况下检测室中存在的测试气体的量。该参考阈值
当然随着检测室中创建或产生的真空的水平变化，换言之，该参考阈值
是与所需/所得到的(部分)真空相关的变量。
根据一个实施方式，测量仪器是质谱仪。
根据一个实施方式，质谱仪是残余气体分析器类型的。
根据一个实施方式，真空泵、检测室和测量仪器通过真空线路彼此连接，真空线路包括与检测室连接的第一通道、与真空泵连接的第二通道以及与测量仪器连接的第三通道，第一通道、第二通道和第三通道彼此连接，检测室经由第一通道和第二通道被设置成处于真空，第三通道配备有计量阀，在使检测室处于真空的步骤后，该计量阀被打开，以确定代表检测室中存在的测试气体的量的变量
由于该计量阀，因此在检测室中的压力水平超过测量仪器的所述操作范围时，可以在测量仪器的输入处得到与测量仪器的操作范围兼容的高真空。
根据一个实施方式，检测室被设置处于真空，直到达到阈值Ps。
根据一个实施方式，阈值Ps在10至1000Pa之间含端点值，例如大约为25至70Pa绝对值。
根据一个实施方式，至少一旦达到阈值Ps以及在确定变量
期间，在密封件周围注射与测试气体不同的中性气体。
根据一个实施方式，泄漏检测设备还包括附加第二密封件，附加第二密封件与主体连接并设置在密封件外部，以便在密封件与附加密封件之间限定中间空间，附加密封件包括附加密封唇部，附加密封唇部环绕密封件并意在被按压抵靠于密封件周围的膜的内部面。
根据一个实施方式，至少一旦达到阈值Ps以及在确定变量
期间，将与测试气体不同的中性气体注射到中间空间中。
根据一个实施方式，密封件包括周缘密封唇部，在使检测室处于真空时，周缘密封唇部被按压抵靠膜的内部面。
根据一个实施方式，测量仪器被构造成检测热绝缘屏障的大气气相中存在的多种测试气体的存在，以及对于每种测试气体，通过测量仪器将代表处于真空的检测室中的所述测试气体的量的变量
确定，并将变量
与相应的参考阈值
进行比较。
根据一个实施方式，泄漏检测设备包括机械压力装置，机械压力装置包括至少一个压力元件，该至少一个压力元件被构造成当主体被设置成面向测试区时在密封唇部的部分上施加指向膜的压力，并在使检测室处于真空之前，通过机械压力装置向密封唇部施加压力，以按压密封唇部抵靠密封膜。因此，机械压力装置使得密封唇部能够被按压在一个或更多个部分上，特别地能够被按压于存在密封件与密封膜分离的风险的地方，以对检测罩的可能的泄漏进行可靠检测。
根据一个实施方式，由主体承载机械压力装置。
根据一个实施方式，检测室中容纳的气相被传输至测量仪器，以确定变量
根据一个实施方式，如果
则确定测试区未被密封。
根据一个实施方式，Δ是代表绝对或相对测量不确定性的常数或变量值。
根据一个实施方式，测试区涉及膜的被焊接至彼此的第一系列的板，在膜的第二系列的板被焊接至彼此以密封该膜之前或之时执行该密封性测试方法。
根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于测试罐的密封性的泄漏检测设备，罐包括外部空间以及膜，外部空间处于大气气相，膜包括内部面和面向外部空间的外部面，膜具有其密封性待被测试的测试区，泄漏检测设备包括意在设置成面向测试区的检测罩，检测罩包括主体和与主体连接并被构造成在主体和测试区之间限定检测室的密封件，密封件具有闭合轮廓、意在被按压抵靠于在测试区周围的膜的内部面，泄漏检测设备还包括与检测室连接的真空泵以及与检测室连接并被构造成对代表在热绝缘屏障的大气气相中存在的至少一种测试气体的量的变量进行测量的测量仪器。
根据其他有利实施方式，这类用于检测膜中的泄漏的设备可以具有下述特征中的一个或更多个特征。
根据一个实施方式，密封件包括周缘密封唇部，周缘密封唇部意在被按压抵靠膜的内部面。
根据一个实施方式，测量仪器被构造成测量代表在热绝缘屏障的大气气相中存在的至少一种测试气体的量的变量，至少一种测试气体选自氮气、氧气、二氧化碳、氩气以及易于由热绝缘屏障中使用的胶粘剂发出的或者来自固体绝缘材料的挥发性有机化合物。
根据一个实施方式，测量仪器是质谱仪。
根据一个实施方式，泄漏检测设备包括附加密封件，附加密封件与主体连接并设置在密封件外部，以便在密封件与附加密封件之间限定中间空间，附加密封件优选地包括附加密封唇部，附加密封唇部环绕密封件并意在被按压抵靠于在密封件的密封唇部周围的膜的内部面。
根据一个实施方式，泄漏检测设备还包括用于储存与测试气体不同的中性气体的与中间空间连接的储蓄器，以便能够将中性气体注射到中间空间中。
根据一个实施方式，中性气体例如是氦。
根据一个实施方式，设备还包括机械压力装置，机械压力装置包括至少一个压力元件，至少一个压力元件被构造成在主体被设置成面向测试区时在密封唇部的一部分上施加指向膜的压力。
根据一个实施方式，压力元件是通过弹性变形在密封唇部的一部分上施加压力的可弹性变形的元件。因此，压力元件的弹性使得可以在压力元件弹性变形时在密封唇部上沿密封膜的方向施加回复力。
根据一个实施方式，压力元件定向成与周缘密封唇部的轮廓垂直。
根据一个实施方式，机械压力装置包括被配置为在密封唇部的多个部分上施加压力的多个压力元件，密封唇部的多个部分位于密封唇部的在纵向方向上的两个端部处。因此，当检测设备被按压在包括波状部的膜部分上时，机械压力装置在存在密封件分离的风险的情况下向不同区域施加压力，即，在密封件上侧向地、在密封件的唇部上的端部处以及在波状基部区域处施加压力。
根据一个实施方式，密封唇部包括形状与膜的波纹部的形状对应的至少一个凹口，凹口意在骑跨波纹部。
根据一个实施方式，膜包括通过焊缝彼此连接的至少两个金属板。
根据一个实施方式，膜的测试区包括焊缝的一部分。
根据一个实施方式，周缘密封唇部朝向检测罩的外部弯曲，并被构造成当检测室处于真空时屈曲并被按压抵靠于膜。
根据一个实施方式，膜的至少一个波纹部越过焊缝的部分。
根据一个实施方式，密封唇部被顺应为适于所述至少一个波纹部的几何形状。
根据一个实施方式，焊缝的一部分被膜的至少两个波纹部例如三个波纹部越过，并且周缘密封唇部被顺应为适于所述波纹部的几何形状。
根据一个实施方式，密封唇部包括至少两个凹口，凹口的形状对应于朝向罐的内部突出的膜的波纹部的形状，所述凹口意在骑跨所述波纹部。
根据一个实施方式，由机械压力装置按压的密封唇部的一部分位于凹口的基部处。因此，机械压力装置将压力施加至由于凹口的倾斜度变化而存在密封件分离的风险的区域。根据一个实施方式，机械压力装置包括被构造成向密封唇部的位于一个或更多个凹口的基部处的多个部分施加压力的多个压力元件。因此，机械压力装置将压力施加至存在密封件脱离的风险的不同区域即一个或更多个凹口的基部。
根据一个实施方式，压力元件包括弯曲叶片，弯曲叶片在其端部中的一个端部处包括与密封唇部接触的尾撑(shoe：底托、垫座、套管、鞋状物)。根据一个实施方式，尾撑是柱形形状的，并具有沿基本上平行于面向凹口的基部的方向延伸的柱轴线。因此，尾撑使得机械压力装置的压力能够均匀地施加到密封唇部的一部分。
根据一个实施方式，检测罩具有伸长的形状。
根据一个实施方式，密封唇部由具有在20至50之间且含端点值的邵氏A型硬度的弹性体材料制成。
根据一个实施方式，密封件的弹性体材料选自聚氨酯弹性体、乙烯丙烯二烃单体橡胶、硅酮、腈和
根据一个实施方式，真空泵、检测室和测量仪器通过真空线路彼此连接，真空线路包括与检测室连接的第一通道、与真空泵连接的第二通道以及与测量仪器连接的第三通道，第一通道、第二通道和第三通道彼此连接，第三通道配备有设置在测量仪器的上游的计量阀。
本发明所基于的另一理念在于一种泄漏检测设备，该泄漏检测设备使得能够使用以非常低的压力运行的测量仪器。
根据一个实施方式，本发明提供一种用于测试罐的密封性的泄漏检测设备，罐包括膜，膜包括其密封性待被测试的测试区，泄漏检测设备包括意在被设置成面向测试区的检测罩，检测罩包括主体和与主体连接并被构造成在主体和测试区之间限定检测室的密封件，密封件具有闭合轮廓、意在被按压抵靠于在测试区周围的膜的内部面，泄漏检测设备还包括与检测室连接的真空泵以及与检测室连接并被构造成对代表至少一种测试气体的量的变量进行测量的测量仪器，真空泵、检测室和测量仪器通过真空线路彼此连接，真空线路包括与检测室连接的第一通道，与真空泵连接的第二通道以及与测量仪器连接的第三通道，第一通道、第二通道和第三通道彼此连接，第三通道配备有设置在测量仪器的上游的计量阀。
这类泄漏检测设备具有下述优点：使得在检测室中的压力水平超过测量仪器的操作范围时，在测量仪器的输入处得到与所述工作范围兼容的压力。虽然这类检测设备没有使用示踪气体是有利的，但在方法使用示踪气体的情况下其同样可以很好地使用。
附图说明
在以下对仅参照附图以非限制性说明的方式给出的本发明的多个特定实施方式的描述过程中，本发明将被更好地理解，并且本发明的其他目的、细节、特征和优点将变得更加清楚。
图1是膜罐的壁的多层结构的示意图示。
图2是根据第一实施方式的用于检测膜的泄漏的设备的示意图。
图3是根据第一实施方式的变型的用于检测膜的泄漏的设备的示意图。
图4是图1的泄漏检测设备的检测罩的平面II-II上的截面图。
图5是根据第一实施方式的密封件的立体图。
图6是泄漏检测设备的一种变型的示意图，其中，检测罩配备有机械压力装置。
图7是在使检测室处于真空之前图6的检测罩的截面示意图。
图8是在使检测室处于真空之后图6的检测罩的截面示意图。
图9示意性地例示了面向焊缝的一部分的检测罩的定位，该焊缝在膜的两个相邻波纹状金属板之间提供密封。
图10是根据第二实施方式的用于检测膜的泄漏的设备的示意图示。
图11是例示在检测到没有密封缺陷的时(曲线a)以及在检测到密封性缺陷时(曲线b)的参考阈值
和代表存在于检测罩中的由测量仪器递送的测试气体的量的变量
的图表。
图12是根据另一实施方式的用于检测膜的泄漏的设备的示意图。
具体实施方式
按照惯例，术语“外部”和“内部”用于参照罐的内部和外部限定一个元件相对于另一个元件的位置。
下文将描述一种用于测试密封热绝缘膜罐的膜的密封性的方法。以示例的方式，这类膜罐特别地在涉及Mark
类罐的专利申请FR2691520中描述。
膜罐具有多个壁，壁具有多层结构，如图1所示。每个壁1从罐的外部至内部包括：第二级热绝缘屏障2，该第二级热绝缘屏障包括锚固至支撑结构4的第二级绝缘板件3；第二级膜5，该第二级膜抵靠第二级热绝缘屏障2搁置；第一级热绝缘屏障6，该第一级热绝缘屏障包括抵靠第二级膜2搁置的并锚固至支撑结构4或第二级绝缘板件3的第一级绝缘板件7；以及第一级膜8，该第一级膜抵靠第一级热绝缘屏障6搁置并且意在与罐中所容纳的液化气体接触。
在将这类膜罐投入使用并将示踪气体注射到第二级热绝缘屏障2和第一级热绝缘屏障6中之前，所述第二级热绝缘屏障2和所述第一级热绝缘屏障6中存在的气相是大气气相，即，具有与周围空气的成分接近的成分。
根据一个实施方式，气相还包括由热绝缘屏障中使用的胶粘剂中的一种或更多种例如用以将用于制造绝缘板件的绝缘材料彼此粘合的胶粘剂发出的挥发性有机化合物，或者来自热绝缘屏障的任何其他元件例如来自绝缘板件的绝缘泡沫的除气的挥发性有机化合物。
第一级膜8和/或第二级膜5包括焊接至彼此的多个金属板。下文将描述的泄漏测试方法更特别地旨在测试用于将第一级膜8和/或第二级膜5中的金属板彼此连接的焊缝的密封性。根据一个实施方式，待测试的膜5、8包括波纹部，波纹部使得膜可以通过罐中储存的流体生成的热负荷和机械负荷变形。为此，每个金属板包括两个系列的相互垂直的波纹部。
参照图2，可以看见旨在测试膜5、8的密封性的泄漏检测设备54。
泄漏检测设备54包括检测罩55，检测罩意在被设置成抵靠膜5、8内部面、面向待测试的焊缝部分。
检测罩55具有伸长形状和0.5至5m之间例如大约1m的长度。检测罩55有利地尽可能长，以在同一次测试中验证较大区域的密封性。
如图4所示，检测罩55包括此处是刚性的主体100以及柔性密封件60，刚性的主体和柔性密封件固定至彼此并布置成与待测试膜5、8一起限定密封检测室61，该密封检测室被设置成面向焊缝62的待测试部分。
再次参照图2，可以看见泄漏检测设备54还包括与检测室61连接的测量仪器56以及与所述测量仪器56相关联的真空泵57。真空泵57一方面与检测罩55的检测室61连接，以使得检测室61处于真空，并且另一方面与测量仪器56连接，以便将检测室61中容纳的气体传输至测量仪器56。
真空泵57经由优选为柔性的管58连接至检测罩55。管58被连接至通道，该通道形成在主体100中并且排放到检测室61中。
在图3所示的另一实施方式中，泄漏检测设备包括第二真空泵84，第二真空泵经由阀85与管58连接，并有利地具有的功率比与测量仪器56相关联的真空泵57的功率高。在该情况下，第二真空泵84使检测室61处于真空，而真空泵57在检测室61最初处于真空后将检测室61中容纳的气体传输至测量仪器56。
如图4和图5所示，主体100包括刚性芯59。密封件60包括拥绕(espouse：拥持)刚性芯59的形状的封围件63和使封围件63向下延伸的周缘密封唇部64。封围件63具有覆盖刚性芯59的上表面的底部83和拥绕刚性芯59的周缘(périphérie，外周、环周)的周缘壁74。底部83包括至少一个孔，未示出，与真空泵57连接的管58以密封方式与该孔连接。刚性芯59包括在其下表面80上的、在刚性芯59的整个长度上的凹部79。凹部79使得可以确保在使检测室61处于真空的期间，即使由于密封唇部64的变形使得刚性芯59朝向膜5、8向下移动，但是测试区62始终与检测室61流体接触。此外，刚性芯59还包括通道，图2中未示出，因为通道仅存在于穿过管58的水平的平面中，通道面向在封围件63的底部83中形成的孔排放，因此，通道使得可以在检测室61与通向一个或更多个真空泵57、84和测量仪器56的如图2和图3所示的管58之间建立连通。
密封唇部64朝向检测罩55的外部弯曲，因此被构造成当检测室61处于真空时屈曲并被按压抵靠于膜5、8。换言之，密封唇部64具有大致L形状的截面。
密封唇部64朝向外部弯曲的部分具有大约15至40mm的宽度。使密封唇部64沿待测试焊缝顺应膜5、8的几何结构。另外，在图5中，密封唇部64包括凹口65，凹口具有的形状与膜5、8的波纹部的形状对应，当检测罩55处于抵靠焊缝的待测试部分的位置时，该检测罩意在骑跨该波纹部。
密封件60有利地由具有在20至50之间且含端点值的邵氏A型硬度的弹性体材料制成。密封件60例如由弹性体聚氨酯、EPDM橡胶、硅酮、腈或
制成。
图6、图7和图8示出了根据另一实施方式的检测罩55。图6至图8的检测罩55与图4和图5的检测罩55的设计类似，不同之处特别地在于其包括机械压力装置66，机械压力装置适于将周缘密封唇部64按压抵靠于待测试膜以确保检测室61的密封性。检测罩55包括沿纵向方向延伸的主体100、固定至主体100的柔性密封件60以及由主体100承载并被构造成在密封件60上施加指向膜5、8的压力的机械压力装置66。刚性芯59包括用于连接刚性芯59的下表面80与上表面81的通道82。通道82使得能够在检测室61与意在与通向一个或更多个真空泵57、84和测量仪器56的图2和图3所示的管58连接的气体出口连接器78之间建立连通。
密封件60包括通过固定装置110固定至刚性芯59的封围件63，固定装置例如由环绕刚性芯59和密封件60的整个环周的卡簧构成，并通过固定构件诸如螺栓以密封方式使刚性芯59与密封件60彼此固定。
机械压力装置66包括在主体100的上方在主体的全长度上延伸并固定至主体100的支撑元件73。手柄76被固定在支撑元件73的两个纵向端部处，从而使得操作员能够操纵检测罩55并可能通过操作员施加的力来致动机械压力装置66。
机械压力装置66由多个压力元件构成，此处压力元件采用弯曲叶片72的形式。弯曲叶片72分布在密封唇部64上，并通过固定装置77被固定至元件支撑件73。弯曲叶片72是可弹性变形的，使得当它们变形时在密封唇部64上施加弹性力，以便将密封唇部按压在膜5、8上。为了使检测室61的密封性可靠，需要在分离风险最高的区域处按压密封唇部64。这就是为什么在周缘密封唇部64上，弯曲叶片72的端部抵靠密封唇部64支承，特别地在密封唇部的凹口65的基部处以及在检测罩55的纵向端部处、位于周缘密封唇部64上。
一些弯曲叶片72在其端部中的一个端部处被固定至支撑元件73，而另一端部被放置在密封唇部64上。这些叶片72特别地放置在检测罩55的端部上。其他弯曲叶片72就其自身而言，在其中心被固定至支撑元件73，而其两个端部被放置在密封唇部64上，以在两个不同区域施加压力，这些弯曲叶片72特别地放置在两个凹口65之间。
弯曲叶片72在其端部中与密封唇部64接触的每个端部处具有尾撑75，尾撑旨在限制容易削弱密封唇部64的整体性的压倒现象。为此，尾撑75具有比弯曲叶片72的截面大的支承面积。此外，尾撑75的支承表面有利地是柱形形状的，柱形形状的轴线沿基本上平行于凹口64的基部的方向延伸。此外，尾撑75的长度基本上等于密封唇部64从主体100沿尾撑75延伸的方向突出的部分的尺寸。因此，尾撑75使得机械压力装置66能够以均匀的方式在密封唇部64上施加压力。
如图8所示，当启用真空泵57或84时，在检测室61中创建真空，真空使得检测罩54能够抵靠待测试膜5、8被固定。然后，该真空力作用启用机械压力装置66，使得其按压密封唇部64在一定明确限定的区域中抵靠膜5、8。特别地，弯曲叶片72处在张力下，使得它们经由尾撑75在密封唇部64最可能分离的区域即主体100的纵向端部和凹口65的基部中将力传递至密封唇部64。
下文将描述的用于测试膜5、8的密封性的方法不包括在由待被测试的膜5、8覆盖的热绝缘膜2、6内注射示踪气体的步骤。另外，在测试膜5、8的密封性的测试过程中，目的是通过缺陷焊缝检测所述热绝缘屏障2、6中存在的大气气相沿检测室61的方向的迁移，以验证密封性缺陷。
这样，密封性测试方法就可以在必须测试密封性的膜完全组装之前或者之后执行。根据一个实施方式，测试方法因此可以在涉及第一系列的焊接板的膜的测试区上执行，并在所述区域中的所述密封性测试之后或者与之并行，将所述密封膜的第二系列的板组装并焊接至彼此。
图1所示的测量仪器56被构造成测量代表由待测试的膜5、8覆盖的热绝缘屏障2、6的大气气相中存在的在检测室61中的一种或更多种测试气体的量的变量。测试气体有利地选自干燥空气中存在的浓度大于0.5％的气体，即，氮气、氧气和氩气。这使得可以限制测量仪器56递送的测量的相对不确定性。根据替代或互补实施方式，测试气体选自由胶粘剂或热绝缘屏障的任何其他部件发出的挥发性有机化合物。
根据一个实施方式，测量仪器56是质谱仪，更特别地是残余气体分析器。残余气体分析器是测量低压环境中存在的气体的化学成分的质谱仪。残余气体分析器包括将待分析的一种或更多种气体的分子离子化的离子化源，随即是根据产生的离子的质荷比使离子而分离的一个或更多个质量分析器。残余气体分析器还包括离子检测系统，离子检测系统对于每种质荷比测量生成的对应电流，这使得可以推出每种被分析气体的分子数量。
用于检测焊缝的密封缺陷的程序如下。
在第一时间段中，方法包括建立一个或更多个参考阈值
的步骤。在该步骤中，检测罩55被一个或更多个操作员设置在膜5、8的参考密封区例如没有焊缝的区域中。
图2中附图标记57的真空泵或图3中附图标记84的真空泵启动，使得检测室61处于真空，因此确保使检测罩55固定抵靠待测试的膜5、8。一旦检测室61内的压力达到压力阈值Ps，真空泵57或58就停止。压力阈值Ps有利地在10至1000Pa绝对值之间，例如大约为25至70Pa绝对值。一旦达到该压力或者不久之后，与测量仪器56相关联的真空泵57启动，使得在小于或等于5秒有利地小于1秒的时间段Tm期间将检测室61中容纳的气相传输至测量仪器56。根据检测室内的压力设定值或体积设定值控制与测量仪器56相关联的真空泵57。
然后，当检测罩55定位成面向没有密封性缺陷的膜5、8的区域时，测量仪器56递送代表检测室61中存在的测试气体的量的参考阈值
根据一个实施方式，当测量仪器56被构造成检测热绝缘屏障2、6的大气气相中的多种测试相时，对测试气体中的每种测试气体测量参考阈值
然后，在已经建立一个或更多个参考阈值
的情况下，检测罩55就被设置成面向待测试的焊缝62的部分，如图9所示，检测罩55相对于焊缝62适当地居中，使得密封唇部64的弯曲部分的两个侧向部分被设置在焊缝62的相应相反侧上。这样，方法就与上文关于建立一个或更多个阈值
描述的相同。换言之，检测室61处于真空，以在一方面将检测罩55附接至待测试的膜5、8，另一方面有助于大气气相从热绝缘屏障2、6经由焊缝62的被测试部分的一个或更多个可能缺陷区域进行迁移。
一旦检测室61内的压力达到压力阈值Ps或者不久之后，与测量仪器56相关联的真空泵57启动，使得将检测室61中容纳的液相在时间段Tm期间传输至测量仪器56。对于已经建立参考阈值
的一种或更多种气体，测量仪器52就测量代表检测室61中存在的测试气体的量的变量
如果焊缝62的被测试部分没有密封性缺陷，则测量仪器52递送的变量
的值基本上与参考阈值
的值相等。这种情况对应于图11例示的曲线a。
另一方面，如果焊缝62的被测试部分包括一个或更多个密封性缺陷，则由于热绝缘屏障2、6的大气气相的等于或接近于大气压力的压力与检测室61中的压力之间的压力差，测试气体的分子通过一个或更多个密封性缺陷从热绝缘屏障的气相迁移至检测室61。另外，在这种情况下，一旦达到压力阈值Ps，检测室61中存在的一种或更多种测试气体的量就会上升。另外，测量仪器62测量的测试气体的量本身大于当检测室61被设置在膜5、8的参考密封区中时所测量测试气体的量。该情况对应于图11例示的曲线b。
为了确定焊缝62的被测试部分的密封性缺陷的存在，然后将变量
与参考阈值
进行比较。
如果变量
小于或等于
其中，Δ是代表绝对或相对测量不确定性的常数或变量值，则需要推断焊缝62的被测试部分没有密封性缺陷。在该情况下，检测罩55就被设置成面向焊缝62的相邻部分，确保相继被测试的两个部分之间重叠，以保证在焊缝的全部长度上已经测试了焊缝62的密封性。
另一方面，如果变量
大于
则推断焊缝62的被测试部分包括密封性缺陷。然后，应用补救焊接措施以便补救缺陷。
在使用多种测试气体的情况下，测试气体中的每一者的变量
与所述测试气体的对应参考阈值
进行比较。这确保密封性测试冗余性，进一步确保使用的密封性测试的可靠性。
图10示意地示出了根据替代实施方式的泄漏检测设备。该替代实施方式与上文描述的实施方式的不同之处特别地在于其还包括附加密封件86。附加密封件86以密封方式固定至主体100和/或密封件60，并被设置在密封件60外部，以便在密封件60与附加密封件86之间限定中间空间87。附加密封件86包括附加密封唇部，附加密封唇部意在被按压抵靠于在密封件60的密封唇部周围的膜5、8的内部面。
泄漏检测设备54还包括用于储存中性气体的储蓄器88，储蓄器以密封方式与中间空间87连接。中性气体必须是与一种或更多种测试气体不同的气体。用于储存中性气体的储蓄器88通过阀和/或通过泵与中间空间87连接。
在上文描述的密封性测试方法与这类泄漏检测设备54一起使用时，至少一旦达到压力阈值Ps并在测量仪器56确定参考阈值
或变量
的时间段期间将中性气体注射到中间空间87中。有利地还在使检测室61处于真空期间以及可选地在所述处于真空之前注射中性气体。因此，在密封件60的密封不足的情况下，中间空间87形成中性气体屏障，防止或限制引入环境空气到检测室61中。这使得即使密封件60没有产生足够的密封的情况下也能够维持密封性测试的可靠性。
根据未示出的变型实施方式，虽然泄漏检测设备没有在密封件60周围设置的附加密封件86，但在使检测室61处于真空期间以及可选地在所述处于真空之前仍然在密封件60周围注射中性气体。根据一种特别实施方式，泄漏检测设备包括中性气体注射设备，中性气体注射设备具有分布线路，分布线路与用于储存中性气体的储蓄器连接并包括在密封件60与膜5、8的测试区62之间的界面附近规律设置在密封件60周围的多个排出口。
图12例示了根据另一实施方式的泄漏检测设备。如根据图3的实施方式，真空线路包括彼此连接的三条通道89、90、91，即，与检测室61连接的第一通道91，与真空泵84连接的第二通道90以及与测量仪器56连接的第三通道91，测量仪器自身配备有泵送设备57。为测量仪器配备的泵送设备57有利地包括两个泵，即，主泵和使得可以维持高真空的涡轮分子泵。
在该实施方式中，第三通道91配备有设置在测量仪器56的上游的计量阀92。计量阀92使得能够对来自检测室61的非常小的气体流进行取样，以将其发送至测量仪器56。因此，计量阀92使得可以在测量仪器56的入口处得到压力低于检测室61中的压力的气体流。
通过使用这类计量阀，因此，在检测室61中的压力水平大于测量仪器56的工作范围时，可以在测量仪器的入口处得到与测量仪器的工作范围兼容的高真空。
根据有利实施方式，在测量仪器56是残余气体分析器类型的质谱仪的情况下，这类测量仪器56的工作压力通常小于或等于1×10-4mbar。相应地，计量阀92的设置确定为随着第一和第二通道89、90中的压力变化，使得在计量阀的下游的第三通道中的压力小于或等于1×10-4mbar。
调节阀有利地具有5×10-6mbar至1000mbar.l/s含端点值之间的调节范围。
此外，计量阀92配备有设置在流速调节装置的上游的开/关旋阀。相应地，在执行密封性测试方法时，只要检测室中的压力未达到阈值，计量阀92的旋阀就保持关闭，在达到所述阈值时就在时间段Tm期间打开。
虽然已参照多个特别实施方式对本发明进行了描述，但明显的是本发明绝不局限于这些实施方式，并且本发明涵盖所述装置的所有技术等同物及其组合，如同所有技术同等物及其组合落入由权利要求限定的本发明的范围内。
动词“包括(include：包括、包含)”或“包括(comprise：包括、包含)”及其变形的使用并不排除除了权利要求中所述的那些元件或步骤以外的元件或步骤的存在。
在权利要求中，括号之间的任何附图标记都不应解释为对权利要求的限制。
Claims (23)
1.一种用于测试膜(5、8)的密封性的方法，所述方法依次包括：
在罐中放置泄漏检测设备(54)，罐包括外部空间以及膜(5、8)，所述外部空间处于大气气相，所述膜包括内部面和面向所述外部空间的外部面，所述膜(5、8)具有其密封性待被测试的测试区(62)，所述泄漏检测设备(54)包括检测罩(55)并包括主体(100)和与所述主体(100)连接并被构造成在所述主体(100)与所述测试区(62)之间限定检测室(61)的密封件(60)，所述密封件(60)具有闭合轮廓，所述泄漏检测设备(54)还包括与所述检测室(61)连接的真空泵(57、84)以及与所述检测室(61)连接并被构造成对代表存在于所述外部空间的大气气相中的至少一种测试气体的量的变量进行测量的测量仪器(62)；
将所述检测罩(55)定位成面向所述测试区(62)抵靠所述膜(5、8)的内部面，所述密封件(60)被按压抵靠于所述测试区(62)周围的所述膜(5、8)的内部面；
通过所述真空泵(57、84)使所述检测室(61)处于真空；
通过所述测量仪器(62)确定代表存在于处于真空的所述检测室(61)中的测试气体的量的变量
以及
将所述变量
与参考阈值
进行比较。
2.根据权利要求1所述的密封性测试方法，其中，所述罐是密封热绝缘罐，所述外部空间是包括固体绝缘材料的热绝缘屏障(2、6)。
3.根据权利要求1或2所述的密封性测试方法，其中，所述测试气体选自氮气、氧气和氩气。
4.根据权利要求1或2所述的测试方法，其中，所述测试气体选自水蒸气、二氧化碳、氖气和氪气。
5.根据权利要求2所述的测试方法，其中，所述测试气体选自由用于将所述固体绝缘材料中的两者彼此胶粘的胶粘剂发出的挥发性有机化合物，或者由对形成所述固体绝缘材料中的一者的绝缘泡沫进行的除气发出的挥发性有机化合物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封性测试方法，包括建立所述参考阈值
的阶段，包括：
将所述检测罩(55)定位成抵靠所述膜(5、8)的在所述膜的密封参考区中的内部面，使得所述检测室(61)被设置成面向所述密封参考区；
通过所述真空泵(57、84)使所述检测室(61)处于真空；以及
通过所述测量仪器(62)确定代表在处于真空的所述检测室(61)中测试气体的量的所述参考阈值
7.根据权利要求1至6中任一项所述的密封性测试方法，其中，所述测量仪器(62)是质谱仪。
8.根据权利要求7所述的密封性测试方法，其中，所述真空泵(84)、所述检测室(61)和所述测量仪器(62)通过真空线路彼此连接，所述真空线路包括与所述检测室(61)连接的第一通道(89)、与所述真空泵(84)连接的第二通道(90)以及与所述测量仪器(56)连接的第三通道(91)，所述第一通道、第二通道和第三通道彼此连接，所述检测室(61)经由所述第一通道和第二通道被设置成处于真空，所述第三通道(91)配备有计量阀(92)，在使所述检测室处于真空的步骤后，所述计量阀打开，以确定代表所述检测室(61)中存在的测试气体的量的所述变量
9.根据权利要求1至8中任一项所述的测试方法，其中，所述检测室(61)被设置处于真空，直到达到阈值Ps。
10.根据权利要求8所述的密封性测试方法，其中，至少一旦达到所述阈值Ps以及在确定所述变量
期间，在所述密封件(60)周围注射与所述测试气体不同的中性气体。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的密封性测试方法，其中，所述泄漏检测设备(54)还包括附加第二密封件(86)，所述附加第二密封件与所述主体(100)连接并设置在所述密封件(60)外部，以便在所述密封件(60)与所述附加密封件(86)之间限定中间空间(87)，所述附加密封件(86)包括附加密封唇部，所述附加密封唇部环绕所述密封件(60)并意在被按压抵靠于所述密封件(60)周围的所述膜(5、8)的内部面。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的密封性测试方法，其中，所述密封件(60)包括周缘密封唇部(64)，当使所述检测室处于真空时，所述周缘密封唇部被按压抵靠所述膜(5、8)的内部面。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的密封性测试方法，其中，所述测量仪器(62)被构造成检测存在于所述热绝缘屏障(2、6)的大气气相中的多种测试气体的存在，并且其中，对于每种测试气体，通过所述测量仪器(62)确定代表处于真空的所述检测室(61)中的所述测试气体的量的变量
并且将所述变量
与相应的参考阈值
进行比较。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的密封性测试方法，其中，所述泄漏检测设备(54)包括机械压力装置(66)，所述机械压力装置包括至少一个压力元件(72)，所述至少一个压力元件被构造成当所述主体(100)被设置成面向所述测试区(62)时在所述密封唇部(64)的部分上施加指向所述膜(5、8)的压力，并且其中，在使所述检测室处于真空之前，通过所述机械压力装置(66)向所述密封唇部(64)施加压力，以按压所述密封唇部(64)抵靠密封膜(5、8)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的密封性测试方法，其中，所述检测室(61)中容纳的气相被传输至所述测量仪器(62)，以确定所述变量
16.根据权利要求1至15中任一项所述的密封性测试方法，其中，如果
则确定所述测试区未被密封，其中，Δ是代表所述测量仪器的所述测量仪器的绝对或相对测量不确定性的常数或变量值。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的密封性测试方法，其中，所述测试区涉及所述膜(5、8)的被焊接至彼此的第一系列的板，并且其中，在所述膜(5、8)的第二系列的板被焊接至彼此以密封所述膜(5、8)之前或之时执行所述密封性测试方法。
18.一种用于测试密封热绝缘罐的密封性的泄漏检测设备(54)，所述密封热绝缘罐包括：处于大气气相的包括固体绝缘材料(3、7)的热绝缘屏障(2、6)；以及包括内部面和面向所述热绝缘屏障(2、6)的外部面的膜(5、8)，所述膜(5、8)具有其密封性待被测试的测试区(62)；所述泄漏检测设备(54)包括意在设置成面向所述测试区(62)的检测罩(55)，所述检测罩包括主体(100)和与所述主体(100)连接并被构造成在所述主体(100)与所述测试区(62)之间限定检测室(61)的密封件(60)，所述密封件(60)具有闭合轮廓、意在被按压抵靠于在所述测试区(62)周围的所述膜(5、8)的内部面，所述泄漏检测设备(54)还包括与所述检测室(61)连接的真空泵(57、84)以及与所述检测室(61)连接并被构造成对代表所述热绝缘屏障(2、6)的大气气相中存在的至少一种测试气体的量的变量进行测量的测量仪器(62)。
19.根据权利要求18所述的泄漏检测设备(54)，其中，所述测量仪器(62)被构造成测量代表所述热绝缘屏障(2、6)的大气气相中存在的至少一种测试气体的量的变量，所述至少一种测试气体选自氮气、氧气、氩气和易于由对所述热绝缘屏障(2、6)的固体绝缘材料(3、7)除气发出的挥发性有机化合物。
20.根据权利要求18或19所述的泄漏检测设备(54)，其中，所述测量仪器(62)是质谱仪。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的泄漏检测设备(54)，包括附加密封件(86)，所述附加密封件与所述主体(100)连接并设置在所述密封件(60)外部，以便在所述密封件(60)与所述附加密封件(86)之间限定中间空间(87)，所述附加密封件(86)优选地包括附加密封唇部，所述附加密封唇部环绕所述密封件(60)以及意在被按压抵靠于所述密封件(60)周围的所述膜(5、8)的内部面，所述泄漏检测设备(54)还包括用于储存与所述测试气体不同的中性气体的储蓄器(88)，所述储蓄器与所述中间空间(87)连接，以便能够将中性气体注射到所述中间空间(87)中。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的泄漏检测设备(54)，还包括机械压力装置(66)，所述机械压力装置包括至少一个压力元件(72)，所述至少一个压力元件被构造成在所述主体(100)被设置成面向所述测试区(62)时在所述密封唇部(64)的部分上施加指向所述膜(5、8)的压力。
23.根据权利要求18至22中任一项所述的泄漏检测设备(54)，其中，所述真空泵(84)、所述检测室(61)和所述测量仪器(62)通过真空线路彼此连接，所述真空线路包括与所述检测室(61)连接的第一通道(89)、与所述真空泵(84)连接的第二通道(90)以及与所述测量仪器(56)连接的第三通道(91)，所述第一通道、第二通道和第三通道彼此连接，所述第三通道(91)配备有设置在所述测量仪器(62)的上游的计量阀(92)。
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