CN118076869A - 粘性流中的泄漏检测 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于真空泄漏检测的装置，包括真空泵(18)、设计用于容纳测试样本并可通过真空泵(18)抽真空的测试腔(12)以及气体检测器(16)，该气体检测器对通过真空泵(18)从测试腔(12)排出的气体进行检测，其中，测试腔(12)具有多个真空连接件(26)，其设置有真空泵(18)，以对测试腔(12)进行抽空，其特征在于，在真空连接件(26)和真空泵(18)之间流体地设置有与真空连接件(26)连接的公共泵容积(28)，并且该公共泵容积通过真空泵(18)被抽空。
Description
本发明涉及一种对含有测试气体的测试样本进行泄漏检测的方法和装置。
已知通过将测试样本放置在测试腔中并利用真空泵抽空测试腔容积来测试测试样本(诸如食品包装、热交换器或包含测试气体的其他中空体)的气密性。一旦测试腔内部的测试样本外部区域的压力低于测试样本内部的压力，测试气体就会通过测试样本中可能的泄漏处逸出并被真空泵抽出。真空泵抽出的气流由检测测试气体的气体检测器进行分析。
在经典的氦检漏中，测试样本充满氦气，其中测试样本处于大气压力或高于大气压力的压力。通常，测试腔首先通过前级泵预抽真空，并在泄漏测量期间通过涡轮分子泵抽真空至至多几毫巴的压力。从测试样本中的泄漏处逸出的测试气体导致从测试腔泵出的气体的测试气体浓度，该浓度由检测器检测到。测试气体浓度或测试气体分压用作测试样本泄漏率的量度。在测试腔内部远低于1毫巴的工作压力下，气体的扩散速度足够高，使得从测试样本逸出的测试气体到达气体检测器的传感器系统而没有任何显著的时间延迟。
本发明的目的是提供一种更具成本效益的真空泄漏检测系统和一种更具成本效益的用于真空泄漏检测方法，其能够实现快速且均匀的气体传输，从而实现快速且可再现的测试气体检测。
根据本发明，设有多个真空连接件的测试腔连接到真空泵，其中，气体检测器用于检测被抽出的气流中的测试气体。在本申请中，真空连接件被理解为测试腔的壁、底部和/或盖中的开口，气体可以通过该开口从测试腔的内部进入连接至真空连接件的容积。
至少多个真空连接件并且优选地所有真空连接件均连接至真空连接件通向的公共泵容积。泵容积通过泵管线连接到真空泵。气体检测器可以连接至泵管线。真空连接件形成在测试腔的至少一个壁、底部和/或盖中，该至少一个壁、底部和/或盖界定测试腔容积并且尽可能均匀地分布。真空连接被设计成使得在操作期间，当用真空泵对测试腔抽真空时，在泵容积中形成的真空压力比在测试腔中形成的真空压力低。公共泵容积导致泵送气体的流速高于测试腔内的流速。这意味着通过测试样本中的泄漏从包含在测试腔中的测试样本逸出的测试气体在测试腔内的移动速度比通过真空连接之一从测试腔逸出之后移动得更慢。一旦测试气体通过真空连接从测试腔逸出，示踪气体就会加速并以更高的速度供应到检测器。由于有多个真空连接，测试样本中的泄漏点与最近的真空连接之间的距离比只有一个真空连接件的传统情况要小。这意味着测试气体必须在测试腔内行进较短的距离，直到通过真空连接件从测试腔逸出。这也减少了测试气体从泄漏处传输到气体检测器所需的时间。
此外，来自泄漏处的泄漏气体到达检测器的时间不太依赖于测试腔中测试样本上的泄漏位置，因此也较少依赖于测试样本本身在室中的位置。当测试样本中存在泄漏时，测试系统在给定时间测量的信号强度较少依赖于测试样本在测试腔中的位置。
与传统的经典真空泄漏检测方法不同，根据本发明的真空泄漏检测方法不需要高真空泵或涡轮分子真空泵，而是可以使用技术上更简单、更便宜的真空泵来操作，例如隔膜泵、涡旋泵或旋片泵。结果，根据本发明的真空泄漏检测在技术上被简化且更具成本效益。
真空连接件可以均匀地布置，例如均匀地分布在限定测试腔的内部容积的至少一个壁、底部和/或盖上。优选地，多个壁、底部和/或盖均设有多个真空连接件。例如，真空连接件可以布置成网格图案。测试腔容积可以形成在测试腔壁、测试腔底部和/或测试腔盖中的一个或多个内，例如通过形成泵容积的双层底部或双层壁。
多个真空连接件可以利用基本相同长度的管线连接至泵容积。基本上相同的长度意味着真空管线的长度差异小于真空管线之一的总长度的10％。
本发明允许使用技术上相对简单且相对便宜的真空泵送系统，以通过泵送气体的快速且均匀的气体传输来实现快速真空泄漏检测。这是通过连接到真空连接的泵容积来实现的，其中测试腔内任何位置处的压力与泵容积中任何位置处的压力之间的差大于测试腔内两个不同位置处的压力之间的差。由此，在从测试腔内部的一个位置到测试容积内的位置的距离上延伸的气压梯度大于并且优选地明显大于测试腔内部的可选点之间的压力梯度。
根据本发明，测试腔内的压力分布应尽可能均匀，使得测试腔内不同位置的压力在测试样本外部的区域内相差至多1％，而泵容积内任何位置的气压明显低于测试腔内任何位置的压力。优选地，泵容积内的位置处的压力比测试腔内部的位置处的压力至少低10％。测试腔内部的压力优选小于80毫巴，更优选小于40毫巴，特别优选小于20毫巴，而泵容积内的压力优选小于72毫巴，更优选小于36毫巴，特别优选小于18毫巴。
下面将参考附图解释本发明的实施例。在图中：
图1是第一实施例的示意图，
图2是第二实施例的示意图，并且
图3是第三实施例的示意图。
在所有实施例中，测试腔12经由泵管线14连接到真空泵18，气体检测器16连接到泵管线14。真空泵18可以是隔膜泵、涡旋泵或旋片泵。测试腔通常由多个壁20、一个盖22和一个底部24形成。图1和图2均示出了处于打开状态的测试腔12，而盖22沿所示相应箭头的方向以气密方式关闭。
在图1和图2所示的实施例中，盖22分别设置有多个真空连接件26，这些真空连接件26布置成网格，均匀地分布在盖22的整个内侧上。真空连接件26形成为如图中的点所示的孔。在图1和图2中，真空连接件26通向公共泵容积28，该公共泵容积28形成为盖22中的空腔并且经由泵管线14连接至真空泵18。
图3所示的实施例与图1和图2所示的实施例的不同之处在于，盖22以及测试腔24的所有壁20和该底部均设有多个真空连接件26，这些真空连接件26也以简化的方式示出为点。每个真空连接件26经由单独的真空管线30连接到泵容积28，泵容积通向泵管线14。在最简单的情况下，泵容积28也可以是泵管线14的一部分。
在将图中未示出的测试样本放置在测试腔12中并且关闭测试腔12之后，使用真空泵18将测试腔12内的压力降低到80，优选地小于40，特别是优选小于20毫巴。测试腔内的压力优选小于72毫巴，更优选小于36毫巴，特别优选小于18毫巴。
如果测试样本中存在泄漏，则测试气体将从测试样本内部通过泄漏处逸出到测试腔12中，并且通过真空连接26中的至少一个被吸入泵容积28中。在测试气体通过各自最近的真空连接件26到达泵容积28之前，测试气体只需在测试腔内移动相对短的距离。与仅具有一个真空连接件的传统原理相比，根据本发明的多个真空连接件26减少了测试腔内的任何位置到最近的真空连接26的相对距离。因此，相比只有一个真空连接件的情况的测试腔内的不同的泄漏位置而言，从泄漏气体逸出的时刻到其到达检测器的时刻所经过的时间的偏差更小。因此，与只有一个真空连接件的情况相比，对于测试腔内泄漏的可选的不同位置，该时间的变化更小。
一旦测试气体流过真空连接件26，测试气体就会由于泵容积28中较低的压力或较低的气体密度而加速。泵容积28和泵管线14中的泵送气体的扩散速率或流速比测试腔12中的更高。
沿着测试腔12内部的任选的不同点之间的路径，在操作中形成的气压梯度小于沿着从测试腔12内部的点到泵容积28内部的点的路径形成的气压梯度。
Claims (13)
1.一种泄漏检测装置，包括
真空泵(18)，
测试腔(12)，其被配置为接收测试样本并适于由真空泵(18)抽空，
气体检测器(16)，其检测真空泵(18)从测试腔(12)抽出的气体，
测试腔(12)，其设有多个真空连接件(26)，用于抽空测试腔(12)，所述真空连接件连接至所述真空泵(18)，
其特征在于：
连接到所述真空连接件(26)的公共泵容积(28)流体地设置在所述真空连接件(26)和所述真空泵(18)之间，所述泵容积被真空泵(18)抽空。
2.根据前述权利要求所述的装置，其特征在于，所述真空连接件(26)通向所述泵容积(28)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述泵容积(28)形成在所述测试腔(12)的壁、底部(24)或盖(22)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，多个所述真空连接件(26)各自通过单独的真空管线连接至所述泵容积(28)，并且所述真空管线的长度基本相等。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述泵容积(28)经由公共泵管线(14)连接到所述真空泵(18)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述真空连接件(26)形成为孔并且分布在限定所述测试腔容积的测试腔(12)的至少一个壳体壁(20)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述真空连接件(26)以网格状方式分布在所述测试腔(12)的至少一个壁、盖(22)和/或底部(24)上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述真空连接件(26)以均匀分布的方式布置。
9.一种利用真空泄漏检测装置进行真空泄漏检测的方法，所述真空泄漏检测装置包括真空泵(18)、气体检测器(16)和测试腔(12)，所述真空泵(18)抽空所述测试腔(12)，所述气体检测器(16)检测由所述真空泵(18)从所述测试腔(12)抽出的气体中的测试气体，所述测试腔(12)包括连接至公共泵容积(28)的多个真空连接件(26)，所述泵容积(28)流体地形成在所述测试腔(12)和所述真空泵(18)之间，该方法包括以下步骤：
将测试样本放入所述测试腔(12)中，
将所述泵容积(28)和所述测试腔(12)抽空，使得从所述测试腔(12)延伸到所述泵容积(28)中的气体压力梯度大于在所述测试腔(12)内横向延伸穿过所述测试腔(12)的任何气体压力梯度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，从所述测试腔(12)排出的气体在所述泵容积(28)内的流速高于在所述测试腔(12)内的流速。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在真空泄漏检测期间，所述测试腔(12)内部两个不同位置处的气压差小到可以忽略不计，并且优选地小于1％。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其特征在于，在所述真空泵(18)的入口处和/或所述泵容积(28)内部产生的真空压力低于72毫巴，优选低于36毫巴，特别优选低于18毫巴。
13.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，所述测试腔(12)内部产生的真空压力高于所述泵容积(28)中的真空压力，并且特别地低于80毫巴，优选低于40毫巴，特别优选低于20毫巴。
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