CN115735105A - 用于自动泄漏检测的设备和方法 - Google Patents

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CN115735105A CN202180045305.2A CN202180045305A CN115735105A CN 115735105 A CN115735105 A CN 115735105A CN 202180045305 A CN202180045305 A CN 202180045305A CN 115735105 A CN115735105 A CN 115735105A
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Abstract

一种用于自动泄漏检测的设备包含具有主密封件和次密封件的固定件。所述固定件连接到工件以围封限定在所述工件中的测试体积。所述密封件将与所述工件交接以至少部分地围封缓冲体积。罩壳将连接到所述固定件以围封所述工件的测试部分以形成测试腔室。所述次密封件将所述缓冲体积与所述测试腔室分离。所述测试体积和所述测试腔室之间具有示踪气体压力差。与所述缓冲体积流体连通的端口从所述缓冲体积去除固定件泄漏。检测器检测所述测试体积或所述测试腔室中的所述示踪气体，其中所述测试体积与所述测试腔室之间的所述示踪气体压力差促使所述示踪气体的工件泄漏累积。

Description

用于自动泄漏检测的设备和方法
技术领域
本公开大体上涉及一种用于自动泄漏检测的设备和方法。
背景技术
在一些装置的制造过程期间，所述装置经历泄漏测试以识别缺陷。可在零件的制造中的任何阶段进行泄漏测试。如果可在制造过程的早期识别泄漏或相关缺陷，则可停止对注定要被拒绝的零件的增值过程。在一些情况下，某一特定速率的泄漏可能被识别为缺陷。零件可能需要是水密、气密、油密的，或具有最大可允许泄漏的某一规格。
存在用于泄漏检测的现有方法。举例来说，气泡测试可用于检测高达约10-3毫巴*升/秒(mbar l/s)的泄漏。在实例中，气泡测试可用于识别和定位轮胎中的泄漏。将充气轮胎浸入一桶水中，并且一连串气泡将从泄漏流出。氦原子的特性应用于一些现有测试方法中以通过产生小于10-6mbar l/s的泄漏的小缺陷检测泄漏。
在使用现有方法的一些现有泄漏检测系统中，可能难以区分将被分类为零件样本中的缺陷的泄漏与由测试固定件或测试固定件与将测试的零件样本之间的交接部引起的泄漏。气泡可能通过除泄漏之外的过程和机制产生。在轮胎浸水测试实例中，气泡可能依附于轮胎面且与缓慢泄漏混淆。
可能需要识别铸造缺陷，例如铸铁零件(例如制动主缸)中的裂纹或气孔。一些主缸的密封表面可在铸造之后加工以产生光滑的密封交接部，以用于防止在使用期间制动流体泄漏出主缸和空气泄漏到主缸中。铸态条件下的泄漏测试可呈现对于泄漏测试装置来说太粗糙而无法可靠地且可重复地密封的表面。当使用某些现有测试方法和设备时，固定件泄漏可能不可与样本中的缺陷区别开。因此，可调整现有测试装置的敏感度以防止此类错误泄漏导致拒绝“良好”零件。然而，当使用较不敏感的测试时，一些有缺陷零件可能通过泄漏测试而不被识别。
引言
本文中所公开的第一方面是一种用于自动泄漏检测的设备，其包括：固定件，其具有安置在其上的主密封件和次密封件，其中固定件将连接到工件以围封至少部分地限定在工件中的测试体积，其中主密封件和次密封件将与工件交接以至少部分地围封缓冲体积；罩壳，其连接到固定件以围封工件的测试部分以形成测试腔室，其中次密封件将使缓冲体积与测试腔室分离；其中测试体积和测试腔室将具有建立在其间的示踪气体压力差；端口，其与缓冲体积流体连通以从缓冲体积去除固定件泄漏的至少部分；以及检测器，其检测测试体积或测试腔室中的示踪气体的量，其中测试体积与测试腔室之间的示踪气体压力差促使示踪气体的工件泄漏累积。
在第一方面的实例中，缓冲体积和测试腔室将具有建立在其间的次密封件压力差，其中次密封件压力差促使示踪气体通过次密封件泄漏，其中通过检测器检测测试腔室中的示踪气体的量指示次密封件泄漏。
在第一方面的实例中，主密封件包含双密封件的第一唇缘，并且次密封件包含双密封件的第二唇缘，其中凹槽限定在第一唇缘与第二唇缘之间，其中凹槽限定缓冲体积的至少部分。在一个实例中，缓冲体积由第一唇缘、第二唇缘和工件限界。
在第一方面的实例中，缓冲体积由主密封件、次密封件、工件和固定件限界。在一个实例中，主密封件通过至少部分腹板附接到次密封件。
在第一方面的实例中，示踪气体压力差将通过使测试体积中的示踪气体压力高于测试腔室中的示踪气体压力来建立。在一个实例中，示踪气体压力差将通过经由打开连接到示踪气体的源的示踪剂至测试体积阀而将示踪气体传送到测试体积中来建立。
在第一方面的实例中，设备进一步包括缓冲体积入口，其与缓冲体积流体连接以用于使吹扫气体流动通过缓冲体积且通过端口流出，以通过将固定件泄漏的至少部分冲洗出缓冲体积来从缓冲体积去除固定件泄漏的至少部分。
在第一方面的实例中，设备进一步包括泵，其与缓冲体积流体连通以用于通过经由泵至少部分地抽空缓冲体积来从缓冲体积去除固定件泄漏的至少部分。
在第一方面的实例中，测试腔室包括至少两个流体分离的子腔室，其中检测器经由流体连通分支与至少两个流体分离的子腔室形成分支流体连通，其中至少一个阀打开和关闭流体连通分支以在时间上分离与至少两个流体分离的子腔室中的每一个相关联的检测器信号。
在第一方面的实例中，设备进一步包括差压传感器，其与缓冲体积和测试腔室流体连通以用于确定缓冲体积与测试腔室之间的差压。
在第一方面的实例中，示踪气体包含氦气。在第一方面的实例中，示踪气体包含氢气。在第一方面的实例中，示踪气体包含组成气体。在第一方面的实例中，检测器包含质谱仪。在第一方面的实例中，检测器包含电子氢气检测器。
在第一方面的实例中，设备进一步包括罩壳密封件，其安置在罩壳与固定件之间以形成罩壳固定件接头。在一个实例中，罩壳-固定件接头具有小于示踪气体到测试腔室中的流动速率的罩壳-固定件接头泄漏速率。在一个实例中，罩壳密封件包含刷式密封件。
应理解，本文中所公开的用于自动泄漏检测的设备的任何特征可以任何所要方式和/或配置组合到一起。
本文中所公开的第二方面是一种用于自动泄漏检测的方法，其包括：将工件连接到固定件，由此围封测试体积，其中主密封件和次密封件各自安置在固定件与工件之间以围封缓冲体积；将罩壳连接到固定件以围封工件的测试部分以形成测试腔室，其中次密封件将缓冲体积与测试腔室分离；在测试体积与测试腔室之间建立示踪气体压力差；从缓冲体积去除固定件泄漏的至少部分；以及检测测试体积或测试腔室中的示踪气体的量，其中测试体积与测试腔室之间的示踪气体压力差促使示踪气体的工件泄漏累积。
在第二方面的实例中，方法进一步包括：使用示踪气体来在缓冲体积与测试腔室之间建立次密封件压力差；以及检测测试腔室中的示踪气体的量以检测次密封件处的泄漏。
在第二方面的实例中，主密封件包含双密封件的第一唇缘，并且次密封件包含双密封件的第二唇缘，其中凹槽限定在第一唇缘与第二唇缘之间，其中凹槽限定缓冲体积的至少部分。在一个实例中，缓冲体积由第一唇缘、第二唇缘和工件限界。
在第二方面的实例中，缓冲体积由主密封件、次密封件、工件和固定件限界。在一个实例中，主密封件通过至少部分腹板附接到次密封件。
在第二方面的实例中，建立示踪气体压力差包含使测试体积中的示踪气体压力高于测试腔室中的示踪气体压力。在一个实例中，建立示踪气体压力差包含通过打开连接到示踪气体的源的示踪剂至测试体积阀来将示踪气体传送到测试体积中。
在第二方面的实例中，从缓冲体积去除固定件泄漏的至少部分包含使吹扫气体流动通过缓冲体积以将固定件泄漏的至少部分冲洗出缓冲体积。在一个实例中，从缓冲体积去除固定件泄漏的至少部分包含经由泵至少部分地抽空缓冲体积。
在第二方面的实例中，示踪气体包含氦气。在第二方面的实例中，示踪气体包含氢气。在第二方面的实例中，示踪气体包含组成气体。
在第二方面的实例中，检测示踪气体的量涉及使用质谱仪。在第二方面的实例中，检测示踪气体的量涉及使用电子氢气检测器。
在第二方面的实例中，罩壳密封件安置在罩壳与固定件之间，从而形成罩壳-固定件接头。在一个实例中，罩壳-固定件接头具有小于示踪气体到测试腔室中的流动速率的罩壳-固定件接头泄漏速率。在一个实例中，罩壳密封件包含刷式密封件。
应理解，此方法的任何特征可以任何所要方式组合到一起。此外，应理解此方法和/或用于自动泄漏检测的设备的特征的任何组合可一起使用，和/或与本文中所公开的实例中的任一个组合。
发明内容
一种用于自动泄漏检测的设备包含具有主密封件和次密封件的固定件。固定件连接到工件以围封限定在工件中的测试体积。密封件将与工件交接以至少部分地围封缓冲体积。罩壳将连接到固定件以围封工件的测试部分以形成测试腔室。次密封件将缓冲体积与测试腔室分离。测试体积和测试腔室之间具有示踪气体压力差。与缓冲体积流体连通的端口从缓冲体积去除固定件泄漏。检测器检测测试体积或测试腔室中的示踪气体，其中测试体积与测试腔室之间的示踪气体压力差促使示踪气体的工件泄漏累积。
附图说明
本公开的实例的特征将通过参考以下详细描述和图式而变得显而易见，在所述图式中，相同附图标记对应于相同的或类似但可能不相同的组件。出于简洁起见，具有先前描述的功能的附图标记或特征可或可不结合其中其呈现的其它图式进行描述。
图1是泄漏测试固定件上的工件的半示意图；
图2A是根据本公开的泄漏测试设备的实例的半示意图；
图2B是根据本公开的泄漏测试设备的实例的半示意图；
图2C是根据本公开的泄漏测试设备的实例的半示意图；
图2D是根据本公开的泄漏测试设备的实例的半示意图；
图3是根据本公开的泄漏测试设备的另一实例的半示意图；
图4是根据本公开的泄漏测试设备的另一实例的半示意图；
图5是根据本公开的泄漏测试设备的另一实例的半示意图；
图6是根据本公开的泄漏测试设备的另一实例的半示意图；
图7A是描绘如本文中所公开的泄漏测试设备中的相对压力的实例的简图；
图7B是描绘如本文中所公开的泄漏测试设备中的相对压力的实例的简图；
图8是描绘如本文中所公开的泄漏测试设备中的相对压力的实例的简图；
图9是描绘如本文中所公开的泄漏测试设备中的相对压力的实例的简图；
图10是描绘如本文中所公开的泄漏测试设备中的相对压力的实例的简图；
图11是描绘根据本公开的用于自动泄漏检测的方法的实例的流程图。
具体实施方式
图1是泄漏测试固定件10上的工件30的半示意图。示踪气体被注射到测试体积32中。如果泄漏通路或机构(图1中未展示)存在于工件30中，则示踪气体将流动通过泄漏通路或机构到测试腔室42中。如果检测器50确定一定量的示踪气体存在于测试腔室42中，则检测器50指示工件30具有泄漏通路或机构。图1中所描绘的泄漏测试固定件10包含在到工件30的交接部处的密封件。图1描绘密封件与工件30之间的交接部处的固定件泄漏。流动通过泄漏的示踪气体被标记为固定件泄漏14。由于工件30中的泄漏通路或机构，检测器50可能不可将固定件泄漏14与示踪气体区别开。因而，当被允许进入测试腔室42的示踪气体实际上是固定件泄漏14时，现有泄漏检测系统和方法的检测器50有可能指示泄漏通路或机构存在于工件30中，即假阳性结果。如果工件30具有与固定件泄漏14同时的泄漏通路或机构，则示踪气体可能在测试腔室42中混合且使检测器50混淆，从而可能导致检测器50指示已检测到特定泄漏阈值。为了补偿此类条件，一些现有泄漏检测系统可将用于指示泄漏的阈值设置得足够高，使得固定件泄漏14不会引起假阳性结果。此类补偿方案可能降低现有泄漏检测系统的敏感度且抑制对小泄漏的检测。在本公开的图式中，流动路径44由线描绘。应理解，此类流动路径44可表示例如导管、套管或限定在零件中的通道(例如，虫迹歧管)。连接器、垫圈或密封件可用于防止流动路径连接处的泄漏。
图2A是根据本公开的用于自动泄漏检测的设备的实例的半示意图。如图2A中所描绘，在本公开的实例中，用于自动泄漏检测的设备包含固定件10，其具有安置在其上的主密封件20和次密封件22。固定件10将连接到工件30以围封至少部分地限定在工件30中的测试体积32。主密封件20和次密封件22将与工件30交接以至少部分地围封缓冲体积34。在实例中，用于自动泄漏检测的设备包含罩壳40，其连接到固定件10以围封工件30的测试部分36以形成测试腔室42。次密封件22将使缓冲体积34与测试腔室42分离。
测试体积32和测试腔室42将具有建立在其间的示踪气体压力差。如本文中所公开，示踪气体可包含任何可检测的气体或气体混合物。在实例中，示踪气体通常不存在于空气中，或少量存在于空气中。在实例中，示踪气体可包含氦(He)气。在实例中，示踪气体可包含10％ He、90％氮(N2)气。在另一实例中，示踪气体可包含40％ He和60％N2。氦气通常以按体积计约0.0005％存在于空气中。应注意，示踪气体的背景量在其中示踪气体用于连续测试的环境中可能局部较高。在另一实例中，示踪气体可包含氢气。在又一实例中，示踪气体可包含组成气体。如本文中所使用，“组成气体”意味着氢气(H2)和氮气(N2)的混合物。在实例中，组成气体可具有按体积计在N2中小于5％ H2的混合物。在另一实例中，示踪气体可包含六氟化硫(SF6)。在实例中，示踪气体可包含可检测浓度的丙烷气体(C3H8)。在实例中，示踪气体可包含可检测浓度的甲烷气体(CH4)。
在实例中，检测器50可包含检测示踪气体或示踪气体的成分的存在和/或量的任何电子装置。在实例中，检测器50包含质谱仪46。在另一实例中，检测器50包含电子氢气检测器51。电子氢气检测器51的实例是购自集成装置技术公司(Integrated DeviceTechnology,Inc.)的SGAS701微量氢气传感器。SGAS701是被设计成检测空气中的氢气的固态化学阻抗传感器。在实例中，检测器50可包含挥发性有机化合物(VOC)传感器。在实例中，检测器50可包含基于金属氧化物半导体(MOS)的气体传感器。基于MOS的气体传感器的实例购自费加罗(Figaro)的TGS821氢气传感器。在实例中，检测器50可包含催化VOC传感器。催化传感器的实例是购自费加罗的TGS6812-D00氢气/甲烷/LPG传感器。在实例中，检测器50可包含电化学气体传感器。电化学气体传感器的实例是购自费加罗的FECS50-100硫化氢传感器。应理解，某些检测器50，例如一些质谱仪46，与高真空中的操作兼容。其它检测器50更适合于在接近大气压下操作。应理解，用于自动泄漏检测的方法和/或设备的特征的任何组合可一起使用，和/或与本文中所公开的实例中的任一个组合。因而，选择适合于包含压力范围的操作条件的检测器50。
本文中所公开的用于自动泄漏检测的设备的实例可包含罩壳密封件27，其安置在罩壳40与固定件10之间以形成罩壳-固定件接头29，如图2A中所描绘。在实例中，罩壳-固定件接头29可具有小于示踪气体到测试腔室42中的流动速率的罩壳-固定件接头29泄漏速率。罩壳密封件27可使用任何适合的密封技术。在实例中，罩壳密封件27可包含刷式密封件。如本文中所使用，刷式密封件意味着包含横跨两个表面之间的间隙的细丝的阵列或束的接触密封件。细丝被布置成抑制或防止流体、粉尘或粒子流动通过间隙。细丝可由弹性体、塑料、毛发、金属或其组合制成。
在如图2A和图7A中所描绘的实例中，示踪气体压力差将通过使测试体积32中的示踪气体压力高于测试腔室42中的示踪气体压力来建立。举例来说，示踪气体压力可在测试体积32中高于大气压且在测试腔室42中处于大气压。在另一实例中(参见图2C)，测试腔室42可由真空泵18抽空，并且示踪气体可被注射到测试体积32中。在其中测试体积32中的压力高于测试腔室42中的压力的实例中，如果路径可用，则示踪气体将倾向于从测试体积32流动到测试腔室42。在实例中，示踪气体压力差可通过经由打开连接到示踪气体的源16的示踪剂至测试体积阀48而将示踪气体传送到测试体积32中来建立。在图2A中，示踪剂至测试体积阀48连接到示踪气体的源16；并且打开示踪剂至测试体积阀48以将示踪气体从源16传送到测试体积32。可在将示踪气体传送到测试体积32中以减少稀释且增加示踪气体的浓度之前去除或部分地去除(例如，通过如图6中所展示的真空泵18)存在于测试体积32中的正常大气。
在实例中，如图2A中所描绘，用于自动泄漏检测的设备可包含缓冲体积入口38，其与缓冲体积34流体连接以用于使吹扫气体流动通过缓冲体积34且通过端口12流出，以通过将固定件泄漏14的至少部分冲洗出缓冲体积34来从缓冲体积34去除固定件泄漏14的至少部分。吹扫气体的总体流动的流动方向由图2A-6中的流动箭头56表示。
在不受任何理论束缚的情况下，相信气体分子的若干传送模式在本公开中是有效的。扩散是物质(例如原子、离子、分子)从较高浓度区到较低浓度区的净移动。扩散由浓度梯度驱动。扩散取决于随机粒子运动，并且致使示踪气体在一体积中混合，而不需要定向整体运动。扩散是由于浓度梯度而导致的主体内的浓度的逐渐移动或分散，而无物质的净移动。“总体流动”是归因于压力梯度的整个主体的移动或流动。从水龙头出来的水是总体流动的实例。渗出是气体通过直径显著小于分子的平均自由程的孔从容器逸出的过程。气体通过孔的逸出是归因于容器与外部之间的压力差。在这些条件下，到达孔的所有分子继续并且穿过孔，因为孔的区中的分子之间的碰撞可忽略不计。在本公开的图中，泄漏的大小被描绘为与分子的大小大致相同，这是为了绘图方便，而非限制。因而，虽然示踪气体可通过渗出来移动通过工件30中的缺陷，但缺陷可比示踪气体的平均自由程大得多，并且示踪气体还可通过扩散和总体流动来移动和混合。在示踪气体进入缓冲体积34之后，最终，在不存在总体流动的情况下，整个缓冲体积34中示踪气体的浓度将相等。在此类情形下，即使不存在压力梯度，示踪气体也将倾向于通过扩散来流动通过固定件泄漏。然而，如果存在足够的吹扫总体流动，则缓冲体积34中的示踪气体的浓度低得可忽略不计，从而防止示踪气体通过任何机制(即总体流动、扩散或渗出)来显著流动通过固定件泄漏。
仍参考图2A，在实例中，用于自动泄漏检测的设备包含端口12，其与缓冲体积34流体连通以从缓冲体积34去除固定件泄漏14的至少部分。用于自动泄漏检测的设备包含检测器50以检测测试体积32或测试腔室42中的示踪气体的量，其中测试体积32与测试腔室42之间的示踪气体压力差促使示踪气体的工件泄漏45累积。举例来说，如果测试体积32中的压力高于测试腔室42中的压力，则示踪气体的工件泄漏45将倾向于在测试腔室42中累积。另一方面，如果测试腔室42中的压力高于测试体积32中的压力，则示踪气体的工件泄漏45将倾向于在测试体积32中累积。
在如图2B中所描绘的实例中，测试腔室包括至少两个流体分离的子腔室33、33'。检测器50经由流体连通分支31、31'与至少两个流体分离的子腔室33、33'形成分支流体连通。至少一个阀49打开和关闭流体连通分支31、31'以在时间上分离与至少两个流体分离的子腔室33、33'中的每一个相关联的检测器信号。在实例中，至少一个阀49可为如图2B中所展示的3通阀，然而，本文中涵盖以非重叠时间间隔连接流体连通分支的阀的任何组合。在图2B中，展示了具有共享壁52的至少两个流体分离的子腔室33、33'。在其它实例中，单独的子腔室可完全分离，不具有共享壁。在又其它实例中，可存在并行操作的多个检测器。因此，设备能够同时确定每一检测器信号的位置。
在如图2C和图7B中所描绘的实例中，示踪气体压力差将通过使测试体积32中的示踪气体压力高于测试腔室42中的示踪气体压力来建立。举例来说，测试腔室42可由真空泵18抽空，并且示踪气体可被注射到测试体积32中。在实例中，真空泵18可产生任何水平的真空，甚至超高真空。在实例中，真空泵18可在测试腔室42中产生高真空。在实例中，真空泵18可在测试腔室42中产生粗真空。在其中测试体积32中的压力高于测试腔室42中的压力的实例中，如果路径可用，则示踪气体将倾向于从测试体积32流动到测试腔室42。在实例中，示踪气体可通过打开连接到示踪气体的源16的示踪剂至测试体积阀48且通过用真空泵18抽空测试腔室42来传送到测试体积32中。在图2C中，示踪剂至测试体积阀48连接到示踪气体的源16；并且打开示踪剂至测试体积阀48以将示踪气体从源16传送到测试体积32。
在如图2D和图7B中所描绘的实例中，示踪气体压力差将通过使测试体积32中的示踪气体压力高于测试腔室42中的示踪气体压力来建立。举例来说，测试腔室42可由真空泵18抽空，并且示踪气体可被注射到测试体积32中。在图2D中所描绘的实例中，真空泵18可在测试腔室42中产生高真空。如上文所陈述，一些检测器50可更适合于对比高真空更接近大气压的样品进行操作。在图2D中所描绘的实例中，测试腔室42处于高真空，并且工件泄漏45累积在测试腔室42中。汽缸43具有可在汽缸43内平移以从测试腔室42抽取样品的活塞37。在图2D中，致动器39经由活塞杆41连接到活塞37以致动活塞37。应理解，本文中涵盖可移动活塞37的任何适合的致动器39。举例来说，致动器39可为另一活塞、经由曲轴连接的旋转式马达、线性致动器、螺杆驱动器、液压致动器或气动致动器。可包含止回阀35或其它阀和管道以引导和容纳流体流。举例来说，阀(未展示)可允许清洁空气在测试之后从检测器50冲洗样品。在活塞37已将样品抽取到汽缸中之后，活塞37可压缩样品，由此集中工件泄漏45并且将样品压力增加到与检测器50兼容的压力。应理解，阀的重新布置可用于降低在较高压力下抽取的样品的压力，例如，以与在高真空下对样品进行操作的质谱仪兼容。
图3是根据本公开的泄漏测试设备的另一实例的半示意图。图3中所描绘的实例可被配置成在与图2A中所描绘的实例相同的模式操作，然而，由于额外阀和流动路径，图3中所描绘的实例可被配置成通过打开示踪剂至测试腔室阀63且在测试腔室42中注射示踪气体来在测试腔室与测试体积之间建立示踪气体压力差。在一些实例中，测试腔室42可为可加压的；在其它实例中，测试腔室42可不为可加压的。在其中测试腔室42不被加压的实例中，测试腔室排气端口13可连接到测试腔室排气阀68以从测试腔室42排出气体，并且当示踪气体被注射到测试腔室42中时，使测试腔室42中的压力与环境大气11相等。在测试区域外部排气可减少废气干扰测试结果的可能性。实例可包含罩壳密封件27，其安置在罩壳40与固定件10之间以形成罩壳-固定件接头29，如图3中所描绘。在实例中，罩壳-固定件接头29可具有小于示踪气体到测试腔室42中的流动速率的罩壳-固定件接头29泄漏速率。当测试腔室42中的示踪气体的分压力高于测试体积32中的示踪气体的分压力时，测试体积与测试腔室之间的示踪气体压力差(例如示踪气体分压力差)促使示踪气体的工件泄漏在测试体积32中累积。示踪气体的流动可由压力梯度、浓度梯度或压力梯度和浓度梯度两者的组合驱动。
图3描绘固定件泄漏14通过打开进气阀60以使空气或氮气流动通过缓冲体积入口38而被冲洗出缓冲体积34。固定件泄漏连同空气的总体流动一起通过端口12流出缓冲体积34，并且经由打开的排气阀67排出。在实例中，主密封件20可通过至少部分腹板28附接到次密封件22。在图3中，部分腹板28是具有构成主密封件20和次密封件22的相同材料的多个撑条。在实例中，部分腹板28可与主密封件20和次密封件22共模制。在另一实例中，部分腹板28可包覆模制在主密封件20和次密封件22之上。在又其它实例中，腹板可由不同于主密封件20和次密封件22的材料制成。举例来说，金属或塑料骨架可由弹性体包覆模制以形成主密封件20和次密封件22，其中金属辐条在主密封件20与次密封件22之间延伸。
图3描绘从测试体积32通过第二检测器阀65到检测器50的气体流。在其它实例中，检测器51可安装在测试体积32中，并且从其传输电子、光子、声学或无线电信号。类似地，气体流可从测试腔室42通过第一检测器阀64传输到检测器50。气体流可从缓冲体积34通过第三检测器阀66传输到检测器50。在其它实例中，检测器51可安装在测试腔室42中，并且从其传输电子、光子、声学或无线电信号。
图4是根据本公开的泄漏测试设备的另一实例的半示意图。在实例中，如图4中所描绘，缓冲体积34和测试腔室42将具有建立在其间的次密封件22压力差。在实例中，建立次密封件压力差可包含通过打开连接到示踪气体的源16的示踪剂至缓冲体积阀61来将示踪气体传送到缓冲体积34中。次密封件压力差促使示踪气体通过次密封件泄漏26。在图4中所描绘的实例中，通过检测器50和/或检测器51检测测试腔室42中的示踪气体的量指示次密封件泄漏26。在图4中所描绘的实例中，差压传感器58连接到流动路径44'和44”。因此，差压传感器58将量化缓冲体积34与测试腔室42之间的压力差(如果存在压力差)。差压传感器58可输出差压信号以供根据本公开的用于自动泄漏检测的设备中的电子控制系统使用。
图5是根据本公开的泄漏测试设备的另一实例的半示意图。在实例中，如图5中所描绘，泄漏测试设备可包含真空泵18，其与缓冲体积34流体连通以用于通过经由真空泵18至少部分地抽空缓冲体积34来从缓冲体积34去除固定件泄漏14的至少部分。如本文中所公开，真空泵18可为任何适合的泵18。在图5中所描绘的实例中，真空泵18包含粗抽泵19与涡轮泵47的组合。
如本文中所使用，粗抽泵意味着用作实现高真空或超高真空的第一级的真空泵。粗抽泵将实现粗真空。如本文中所使用，术语“粗真空”意味着约1×10-3托(0.1Pa)的绝对压力。如本文中所使用，术语“高真空”意味着约1×10-3托至1×10-9托(0.1Pa-1×10-7Pa)的绝对压力。如本文中所使用，术语“高真空(hard vacuum)”意思与术语“高真空(highvacuum)”相同。如本文中所使用，术语“超高真空”意味着约1×10-9托至1×10-12托(1×10- 7Pa-1×10-10Pa)的绝对压力。如本文中所使用，术语“低真空”意味着约760托至25托(1×105Pa-3×103Pa)的绝对压力。如本文中所使用，大气压是约760托(1.013×105Pa)。应理解，在不减损本公开的设备和方法的泄漏检测能力的情况下，典型泄漏可能阻止真空泵18实现粗真空或高真空。举例来说，如图5中所展示，进气阀60允许大气或氮气进入缓冲体积34，以通过真空泵18的动作将任何示踪气体冲洗出缓冲体积34。与通过使用真空泵18在不冲洗缓冲体积34的情况下实现粗真空或高真空相比，此类冲洗可允许示踪气体更快地且更完全地从缓冲体积去除。进气阀60可调节空气或氮气到缓冲体积34中的流动。因而，即使当空气或氮气经由进气阀60流动到缓冲体积34中时，也可在缓冲体积34中实现真空。
在图5中，粗抽泵19连接到缓冲体积34，其中缓冲体积粗真空控制阀72被安置成调节从缓冲体积34到粗抽泵19中的气体流。粗抽泵19还通过测试体积粗真空控制阀71连接到测试体积32，所述测试体积粗真空控制阀被安置成调节从测试体积32到粗抽泵19中的气体流。涡轮泵47还可通过测试体积涡轮真空控制阀74连接到测试体积32，所述测试体积涡轮真空控制阀被安置成调节从测试体积32到涡轮泵47中的气体流。质谱仪46可用于分析从测试体积32泵送的气体，以确定可能已进入测试体积32的示踪气体的量。供气阀73可连接在测试体积粗真空控制阀71和测试体积涡轮真空控制阀74的抽吸侧上，以提供清洁空气或氮气，从而例如在测试运行之间从涡轮泵和质谱仪冲洗示踪气体。如图5和图6中所展示，供气阀73连接到测试体积32，以冲洗连接到测试体积32的所有真空系统。供气阀73可与进气阀60同时使用，以允许使用同一真空泵18来抽空缓冲体积34和测试体积32。
图6是根据本公开的泄漏测试设备的另一实例的半示意图。在实例中，如图6中所描绘，主密封件20包含双密封件24的第一唇缘21，并且次密封件22包含双密封件24的第二唇缘23。凹槽25限定在第一唇缘21与第二唇缘23之间，并且凹槽25限定缓冲体积34的至少部分。在实例中，缓冲体积34可由第一唇缘21、第二唇缘23和工件30限界。
在实例中，缓冲体积34可由主密封件20、次密封件22、工件30和固定件10限界，如图2A-2D、图3、图4和图5中所描绘。在实例中，主密封件20可通过至少部分腹板28附接到次密封件22，如图3和图4中所描绘。
图7A是描绘如本文中所公开的泄漏测试设备中的相对压力的实例的简图。在图7A中，测试体积32处于比测试腔室42更高的压力下。因此，流动方向53是从测试体积32到测试腔室42。吹扫气体流动到缓冲体积34中，然而，相抵数量的气体从缓冲体积34排出，使得缓冲体积中的气体压力保持在大气压下。如果存在主密封件泄漏，则测试体积32与缓冲体积34之间的压力差驱动示踪气体通过主密封件泄漏(在流动箭头54的方向上)。缓冲体积34处于高于测试腔室42中的压力的压力下，所述压力并未高到足以使大量示踪气体从缓冲体积34通过固定件泄漏传送到测试腔室42中。由于吹扫气体从缓冲体积冲洗掉几乎所有示踪气体，并且在缓冲体积34与测试腔室42之间存在低压力差，因此穿过缓冲体积34到测试腔室42中的示踪气体的量可忽略不计。因此，由固定件泄漏引起的假阳性泄漏测试结果的数目被最小化。
图7B是描绘如本文中所公开的泄漏测试设备中的相对压力的实例的简图。在图7B中，测试体积32处于比测试腔室42更高的压力下。在图7B中，测试腔室42处于高真空下。因此，流动方向53是从测试体积32到测试腔室42。吹扫气体流动到缓冲体积34中，然而，相抵数量的气体从缓冲体积34排出，使得缓冲体积中的气体压力保持在大气压下。如果存在主密封件泄漏，则测试体积32与缓冲体积34之间的压力差驱动示踪气体通过主密封件泄漏(在流动箭头54的方向上)。由于吹扫气体从缓冲体积冲洗掉几乎所有示踪气体，因此穿过缓冲体积34到测试腔室42中的示踪气体的量可忽略不计。因此，由固定件泄漏引起的假阳性泄漏测试结果的数目被最小化。
图8是描绘如本文中所公开的泄漏测试设备中的相对压力的实例的简图。在图8中，测试腔室42处于比测试体积32更高的压力下。因此，流动方向53是从测试腔室42到测试体积32。吹扫气体流动到缓冲体积34中，然而，相抵数量的气体从缓冲体积34排出，使得缓冲体积中的气体压力保持在大气压下。如果存在次密封件泄漏，则测试腔室42与缓冲体积34之间的压力差驱动示踪气体通过次密封件泄漏(在流动箭头55的方向上)。缓冲体积34处于高于测试体积32中的压力的压力下，所述压力并未高到足以使大量示踪气体从缓冲体积34通过固定件泄漏传送到测试体积32中。由于吹扫气体从缓冲体积冲洗掉几乎所有示踪气体，并且在缓冲体积34与测试体积32之间存在低压力差，因此穿过缓冲体积34到测试体积32中的示踪气体的量可忽略不计。因此，由固定件泄漏引起的假阳性泄漏测试结果的数目被最小化。
图9是描绘如本文中所公开的泄漏测试设备中的相对压力的实例的简图。在图9中，测试腔室42处于比测试体积32更高的压力下。因此，流动方向53是从测试腔室42到测试体积32。缓冲体积34还连接到真空，如图5中所展示。空气或吹扫气体在缓冲体积入口38处流动到缓冲体积34中。将进入缓冲体积34的气体流控制为小于或等于离开端口12的气体流，由此维持缓冲体积34中的真空。缓冲体积34处于高于测试体积32中的压力的压力下，所述压力并未高到足以使大量示踪气体从缓冲体积34通过固定件泄漏传送到测试体积32中。由于吹扫气体从缓冲体积34冲洗掉几乎所有示踪气体，并且在缓冲体积34与测试体积32之间存在低压力差，因此穿过缓冲体积34到测试体积32中的示踪气体的量可忽略不计。因此，由固定件泄漏引起的假阳性泄漏测试结果的数目被最小化。
图10是描绘如本文中所公开的泄漏测试设备中的相对压力的实例的简图。在图10中，测试腔室42处于比测试体积32更高的压力下。因此，流动方向53是从测试腔室42到测试体积32。图10描绘展示主密封件泄漏的实例。示踪气体在缓冲体积入口38处流动到缓冲体积34中，如图4中所展示。如果存在主密封件泄漏，则缓冲体积34与测试体积32之间的压力差驱动示踪气体通过主密封件泄漏(在流动箭头54的方向上)。因此，设备可用于在此类主密封件泄漏变得太大以至于缓冲体积和冲洗过程无法克服之前识别和表征归因于例如主密封件的磨损的固定件泄漏的严重程度。如果存在次密封件泄漏，则缓冲体积34与测试腔室42之间的压力差将促使示踪气体通过次密封件泄漏(在流动箭头55的方向上)，然而，除非次密封件泄漏较大，否则压力差并不足以引起通过次密封件泄漏的显著流动。
图11是描绘根据本公开的用于自动泄漏检测的方法100的实例的流程图。如图11中所描绘，根据本公开的用于自动泄漏检测的方法100的实例包含将工件30连接到固定件10，由此围封测试体积32，其中主密封件20和次密封件22各自安置在固定件10与工件30之间以围封缓冲体积34，如框102处所描绘。如附图标记104处所展示，方法100包含将罩壳40连接到固定件10以围封工件30的测试部分36以形成测试腔室42，其中次密封件22将缓冲体积34与测试腔室42分离。如附图标记106处所展示，方法100包含在测试体积32与测试腔室42之间建立示踪气体压力差。如附图标记108处所展示，方法100包含从缓冲体积34去除固定件泄漏14的至少部分。如附图标记110处所展示，方法100包含检测测试体积32或测试腔室42中的示踪气体的量，其中测试体积32与测试腔室42之间的示踪气体压力差促使示踪气体的工件泄漏45累积。在方法100的实例中，示踪气体可包含氦气、氢气、组成气体或任何可检测的气体或气体混合物。
在本公开的实例中，根据本公开的用于自动泄漏检测的方法100可进一步包含：使用示踪气体来在缓冲体积34与测试腔室42之间建立次密封件22压力差；以及检测测试腔室42中的示踪气体的量以检测次密封件22处的泄漏。检测示踪气体的量可涉及使用质谱仪46。检测示踪气体的量可涉及使用电子氢气检测器51。
在用于自动泄漏检测的方法100的实例中，罩壳密封件27可安置在罩壳40与固定件10之间，从而形成罩壳-固定件接头29。罩壳-固定件接头29可具有小于示踪气体到测试腔室42中的流动速率的罩壳-固定件接头29泄漏速率。在实例中，罩壳密封件27可包含刷式密封件。
在方法100的实例中，主密封件20可包含双密封件24的第一唇缘21，并且次密封件22可包含双密封件24的第二唇缘23。限定缓冲体积34的至少部分的凹槽25可限定在第一唇缘21与第二唇缘23之间。在方法100的实例中，缓冲体积34可由第一唇缘21、第二唇缘23和工件30限界。缓冲体积34可由主密封件20、次密封件22、工件30和固定件10限界。主密封件20可通过至少部分腹板28附接到次密封件22。在实例中，建立示踪气体压力差可包含使测试体积32中的示踪气体压力高于测试腔室42中的示踪气体压力。在实例中，建立示踪气体压力差可包含通过打开连接到示踪气体的源16的示踪剂至测试体积阀48来将示踪气体传送到测试体积32中。在实例中，建立示踪气体压力差可包含使测试腔室42中的示踪气体压力高于测试体积32中的示踪气体压力。在实例中，建立示踪气体压力差可包含通过打开连接到示踪气体的源16的示踪剂至测试腔室阀63来将示踪气体传送到测试腔室42中。
在根据本公开的用于自动泄漏检测的方法100的实例中，从缓冲体积34去除固定件泄漏14的至少部分可包含使吹扫气体流动通过缓冲体积34以将固定件泄漏14的至少部分冲洗出缓冲体积34。从缓冲体积34去除固定件泄漏14的至少部分可包含经由泵18至少部分地抽空缓冲体积34。
在根据本公开的用于自动泄漏检测的方法100的实例中，可进一步包含执行总泄漏测试。在实例中，可在任何适合时间执行总泄漏测试。在实例中，可在“在测试体积与测试腔室之间建立示踪气体压力差”106(图11)之前执行总泄漏测试。总泄漏测试可包含使用差压传感器58(图4)来监测缓冲体积34与测试腔室42之间的压力差。差压传感器58可替代地用于检测缓冲体积34中的堵塞。总泄漏测试可包含使用真空泵18来从测试腔室42、测试体积32或缓冲体积34抽取空气或另一气体或气体混合物，其中所有可关闭阀关闭；以及确定(例如，经由压力表)测试腔室42、测试体积32或缓冲体积34中的压力的改变速率是否在预定范围内。在实例中，预定范围可适合于确定测试设置的完整性。举例来说，如果真空泵18不能够在10秒内在具有1升体积的测试腔室42中产生至少低真空，则可能存在总泄漏。补救步骤，例如，复位工件30或罩壳40，或清洁主密封件20或次密封件22，可用于在继续方法100之前解决总泄漏。
贯穿本说明书对“一个实例”、“另一实例”、“实例”等的参考意味着结合所述实例描述的特定元件(例如，特征、结构和/或特性)被包含在本文中所描述的至少一个实例中，并且在其它实例中可存在也可不存在。另外，应理解，除非上下文另外明确规定，否则用于任何实例的所描述元件可以任何适合方式在各种实例中组合。本说明书中的任何语言都不应理解为指示实践实施例所必需的任何非所要求的要素。
如本文中所使用，术语“流体”意味着气体、液体或其组合。
在描述和要求本文中所公开的实例时，除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一个(a)”、“一种(an)”以及“所述(the)”可包含复数参考物。
术语“连接(connect)/连接(connected)/连接(connection)”、“附接(attach)/附接(attached)/附接(attachment)”等在本文中被广泛定义以涵盖多种发散连接布置和组装技术。这些布置和技术包含但不限于：(1)一个组件与另一组件之间的直接通信，其间无介入组件；以及(2)一个组件和另一组件的通信，其间具有一个或多个组件，前提是“连接到”或“附接到”另一组件的一个组件以某种方式与另一组件通信(尽管其间存在一个或多个额外组件)。另外，两个组件可永久地、半永久地或可释放地与彼此接合和/或连接到彼此。
应进一步理解，“通信”应解释为包含所有形式的通信，包含直接和间接通信。间接通信可包含两个组件之间的通信，其间具有额外组件。
虽然已详细地描述若干实例，但应理解，可修改所公开实例。因此，前述描述被视为非限制性的。

Claims (12)

1.一种用于自动泄漏检测的设备，其包括：
固定件，其具有安置在其上的主密封件和次密封件，其中所述固定件将连接到工件以围封至少部分地限定在所述工件中的测试体积，其中所述主密封件和所述次密封件将与所述工件交接以至少部分地围封缓冲体积；
罩壳，其连接到所述固定件以围封所述工件的测试部分以形成测试腔室，其中所述次密封件将使所述缓冲体积与所述测试腔室分离；
其中所述测试体积和所述测试腔室将具有建立在其间的示踪气体压力差；
端口，其与所述缓冲体积流体连通以从所述缓冲体积去除固定件泄漏的至少部分；以及
检测器，其检测所述测试体积或所述测试腔室中的所述示踪气体的量，其中所述测试体积与所述测试腔室之间的所述示踪气体压力差促使所述示踪气体的工件泄漏累积。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述缓冲体积和所述测试腔室将具有建立在其间的次密封件压力差，其中所述次密封件压力差促使所述示踪气体通过次密封件泄漏，并且其中通过所述检测器检测所述测试腔室中的所述示踪气体的量指示所述次密封件泄漏。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述主密封件包含双密封件的第一唇缘，并且所述次密封件包含所述双密封件的第二唇缘，其中凹槽限定在所述第一唇缘与所述第二唇缘之间，并且其中所述凹槽限定所述缓冲体积的至少部分。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述缓冲体积由所述第一唇缘、所述第二唇缘和所述工件限界。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述缓冲体积由所述主密封件、所述次密封件、所述工件和所述固定件限界。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述主密封件通过至少部分腹板附接到所述次密封件。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述示踪气体压力差将通过使所述测试体积中的示踪气体压力高于所述测试腔室中的示踪气体压力来建立。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述示踪气体压力差将通过经由打开连接到示踪气体的源的示踪剂至测试体积阀而将所述示踪气体传送到所述测试体积中来建立。
9.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括缓冲体积入口，所述缓冲体积入口与所述缓冲体积流体连接以用于使吹扫气体流动通过所述缓冲体积且通过所述端口流出，以通过将所述固定件泄漏的至少部分冲洗出所述缓冲体积来从所述缓冲体积去除所述固定件泄漏的所述至少部分。
10.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括泵，所述泵与所述缓冲体积流体连通以用于通过经由所述泵至少部分地抽空所述缓冲体积来从所述缓冲体积去除所述固定件泄漏的所述至少部分。
11.根据权利要求1所述的设备，其中所述测试腔室包括至少两个流体分离的子腔室，其中所述检测器经由流体连通分支与所述至少两个流体分离的子腔室形成分支流体连通，其中至少一个阀打开和关闭所述流体连通分支以在时间上分离与所述至少两个流体分离的子腔室中的每一个相关联的检测器信号。
12.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括差压传感器，所述差压传感器与所述缓冲体积和所述测试腔室流体连通以用于确定所述缓冲体积与所述测试腔室之间的差压。
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