DD205995B1 - Vorrichtung zur integralen vakuum-lenkratenmessung - Google Patents

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur integralen Leckratenmessung mit sparsamer Verwendung von Testgas an massenweise anfallenden Vakuumbauteilen und anderen dichten Teilen, bei deren Prüfung die Testergebnisse in 3 Kategorien absolut dicht, gering undicht und grob undicht klassifiziert werden können

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Es ist bekannt, an Vakuumbauteilen und anderen dichten Teilen integral Lecks zu suchen Bei der integralen Lecksuche wird der Prüfling in eine Testkammer eingebracht Dann werden Prüfling und Testkammer mit Hilfe eines Pumpsystems derart evakuiert, daß an den Wandungen des Prüflings ein Differenzdruck entsteht Danach wird auf der Seite mit dem höheren Druck Testgas eingelassen, und die auf der Seite mit dem niedrigen Druck vorhandenen Gase werden mit einem Testgasanalysator untersucht

Eine Vorrichtung zur integralen Lecksuche ist ζ B aus der DE-OS 2403360 bekannt Bei dieser Vorrichtung werden mit einem Flanschanschluß versehene Prüflinge an ein Pumpsystem angeschlossen Dann wird uberden Prüfling eine Haube gestülpt, so daß eine abgeschlossene Testkammer entsteht, die ebenfalls über eine zweite Leitung evakuiert wird Danach wird am Prüfling eine integrale Lecksuche vorgenommen Diese Vorrichtung ist wegen der hohen Vorbereitungs- und Prufzeit, bedingtdurch das Anflanschen des Prüflings und das durch Anschlußelemente gedrosselte Saugvermogen, fur Anlagen der Massenproduktion, bei denen eine hohe Produktivität gefordert wird, nicht geeignet Durch die DE-AS 2728838 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur integralen Lecksuche bekannt, die diese Nachteile dadurch zu vermeiden sucht, daß der Prüfling offen ι η eine Testkammer eingebracht wird, daß dann Testkammer und Prüfling gleichzeitig bis zu einem vorgegebenen Druck evakuiert werden, daß dann mit Hilfe einer von außerhalb der Testkammer betatigbaren, auf den Prüfling aufsetzbaren Anschlußeinrichtung sowohl eine vakuumdichte Trennung des Innenraumes des Prüflings vom Innenraum der Testkammer als auch der Anschluß des Prüflings an eine Testgasquelle oder an den Testgasanalysator erfolgt und daß dann die fur die Lecksuche notwendigen Drucke erzeugt werden und nachfolgend der eigentliche Lecksuchvorgang durchgeführt wird

Diese beschriebene Losung hat aber den Nachteil, daß Prüflinge mit weit streuenden Leckraten große Prufzeiten erfordern, da nach dem Aufsetzen der Anschlußeinrichtung die Druckdifferenz zwischen Testgasseite und Analysatorseite in bestimmten Grenzen bleiben müssen Prüfungen an Prüflingen mit Lecks von 10"¹²Pa m³ s"¹ bis zu makroskopischen Lecks, die keine Druckdifferenz über die zu prüfende Wandung zulassen, sind auf dieser Einrichtung unangebracht Aus der DE-AS 2231400 ist ein Anordnung bekannt, bei der die eine Seite des Prüflings beim Prüfen auf Lecks mit einer festbemessenen Testgasmenge beaufschlagt wird Hierbei wird aber die erstgenannte Seite vorher nicht evakuiert, so daß die benotigte Menge Testgas relativ groß ist und der gesamte Druck dieser Seite oberhalb 1,0 M Pa liegt Bei Bruch des Prüflings oder grober Undichtheit ist also der Druck auf der Analysatorseite auch in diesem Großenbereich, so daß beim Prüfen unter Vakuum eine Gefahrdung des Analysators besteht

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, fur eine Massenproduktion von Vakuumbauteilen mit variierenden Abmessungen eine einfache, produktive, weitestgehend automatisch arbeitende Prufanlage mit geringem Testgasverbrauch und hoher Produktionssicherheit zu schaffen, die es gestattet, alle vorkommenden Leckraten von grob undicht bis absolut dicht ohne Gefahrdung des Testgasanalysators in gleichen Prufzeiten zu messen

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine rationelle, fur den Testgasanalysator bruchsichere Vorrichtung zur integralen Vakuum-Leckratenmessung mit geringem Testgasverbrauch fur den Einsatz in der Massenfertigung von Vakuumbauteilen zu schaffen·*

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß eine Vorrichtung zur Anwendung kommt, bei dem der Prüfling und die Testkammer gemeinsam über einen Pumpstutzen evakuiert werden Bei Erreichen des vorgegebenen Arbeitsdruckes des Testgasanalysators von vorzugsweise 10",³Pa wird durch Auslosen einer pneumatisch betätigten Spanneinrichtung der Prüfling in der Testkammer so festgelegt, daß nur noch der Prüfling über den Pumpstutzen mit dem Pumpsystem verbunden bleibt, wahrend die Testkammer vakuumdicht verschlossen wird Unmittelbar nach vollzogener Absperrung wird eine festbemessene Testgasmenge zur Durchfuhrung der Leckratenmessung durch den Testgasanalysator bei geringer Leckrate und zur Druckanstiegsmessung bei großer Leckrate eingeleitet Testgasanalysator und Druckmeßgerat werden vor der Absperrung zugeschaltet Der Prufvorgang wird dann durch die Belüftung des Prüflings und der Testkammer über den Pumpstutzen in an sich bekannter Weise beendet

Die erfindungsgemaße Vorrichtung zur Durchfuhrung dieser Arbeitsweise besteht aus einer haubenformigen Testkammer mit einem Druckluftanschluß Der Druckluftanschluß mundet in einer als Wellrohr ausgebildeten Spanneinrichtung Unter dieser befindet sich zentral angeordnet der Prüfling Dieser wiederum liegt auf einem mit einem Dichtring versehenen Aufnahmeteller und ist zusammen mit dem Aufnahmeteller beweglich durch eine Zentralfeder auf dem festen Pumpstutzen gelagert Der Aufnahmeteller besitzt fur die Evakuierung des Prüflings eine große zentrale Bohrung Die Evakuierung der Testkammer erfolgt über den Nebenweg, welcher vom Pumpstutzen über den fur die Zentralfeder gebildeten Raum und durch den von der Unterseite des Aufnahmetellers und der mit einem Dichtring versehenen Oberseite des Pumpstutzens gebildeten Spalt zur Testkammer fuhrt Die Testkammer ihrerseits ist mit einer Überwurfmutter und zugehörigen Dichtring vakuumdicht und mit einem gegen den Pumpstutzen langsbeweglichen und abgedichteten Grundring verschraubt Im Grundring selbst ist ein Doppelnadellangsschieber zurTestgaszuteilung untergebracht Der Doppelnadellangsschieber befindet sich in einer Ventilkammer und wird von einer Ventilfeder in der oberen Dichtstellung gehalten Das Betätigungselement ist eine kraftige Blattfeder, die am Pumpstutzen befestigt ist und gegen die Ventilfeder des Doppelnadellangsschiebers arbeitet Weiterhin sind im Grundring Radialfedern untergebracht, die ihn gegen den festen Pumpstutzen abfedern und in der Summe kraftiger sind, als die Zentralfeder zwischen Aufnahmeteller und festem Pumpstutzen Zur Durchfuhrung der Leckratenmessung wird der Prüfling offen auf den Aufnahmeteller gesetzt Die haubenformige Testkammer wird darubergestulpt und vakuumdicht durch Verschrauben der Überwurfmutter mit dem Grundnng verschlossen Sodann werden Testkammer und Prüfling evakuiert, bis der Arbeitsdruck des Testgasanalysators vorzugsweise 10"³Pa erreicht ist Im nächsten Schritt erfolgt die Beaufschlagung der Spanneinrichtung mit Druckluft Damit wird der Prüfling mit einer Druckkraft belastet, die den Prüfling auf den Aufnahmeteller druckt und weiter diesen gegen die Federkraft der Zentralfeder gegen den festen Pumpenstutzen druckt Damit ist der Nebenweg geschlossen und die Testkammer ist vom Prüf Iingsinnenraum abgesperrt Die Reaktionskraft der erstgenannten Druckkraft wirkt über die Testkammer und die Überwurfmutter auf den Grundring, so daß dieser gegen die größere Vorspannkraft der Radialfedern, großer als bei der Zentralfeder, wiederum gegen den festen Pumpstutzen gedruckt wird und um den Betrag des Hubweges angehoben wird Damit wird der Testgaszuteiler wegverzogert betätigt, und Testgas flutet in die Testkammer Jetzt erfolgt am mit dem Prüfling zur Testkammer verschlossenen Pumpstutzen die Testgasanalyse zur Messung kleiner Leckraten und die Druckanstiegsmessung zur Messung großer Leckraten Nach der Registrierung der Meßergebnisse erfolgt die Belüftung erst des Prüflings und bei gelöster Spanneinrichtung der Testkammer aus Richtung des Pumpstutzens in an sich bekannter Weise

Die Beaufschlagung mit Testgas bei diesem Prüfverfahren erfolgt derart, daß die Testkammer mit einer festbemessenen Menge Testgas geflutet wird, daß der Druck sowohl in der Testkammer als auch bei grober Undichtigkeit am Testgasanalysator einen Wert, vorzugsweise 1 Pa, nicht überschreitet, der also zu keiner Störung des Testgasanalysators fuhren kann Das Fluten der hochevakuierten Testkammer mit einerfestbemessenen Menge ermöglicht mit einem Druckdifferenzfaktor von 1000 sowohl die Messung extrem kleiner Leckraten als auch die Verzeichnung eines Druckanstiegs bei groben Lecks oder Bruch des Prüflings, wenn eine Messung mit herkömmlichen Testgasanalysatoren nicht mehr möglich ist, ohne daß dieser gefährdet wird, bei gleichzeitigem minimalem Testgasverbrauch, integraler Leckratenmessung und minimaler Prufzeit Prüfling und Testkammer werden gleichzeitig und mit nur einem Pumpsystem evakuiert, wobei die Stromungswiderstande der Evakuierungswege kleingehalten werden können Ein derartiges Verfahren bietet den Vorteil, daß Undichtigkeiten des Prüflings keinen Einfluß auf die Evakuierungszeit haben Das Erreichen des Prufdruckes ist mit einem den Volumina des Prüflings und der Testkammer entsprechenden Pumpsystem schnell möglich Alle auftretenden Falle konnen in einem Zyklus abgearbeitet werden, da die Testgasanalyse und die Druckanstiegsmessung immer gleichzeitig erfolgen Ein weiterer Vorteil ist die sparsame Verwendung von Testgas

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem in einer Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert werden Die Vorrichtung besteht aus einer gasdichten Testkammer 3, in welcher sich eine mit Druckluft zu betätigende Wellrohr-Spanneinnchtung 2 befindet Die Testkammer 3 ist mittels Überwurfmutter 11 und Rundnng 12 vakuumdicht mit dem Grundnng 15 verbunden Innerhalb der Testkammer 3 befindet sich der Prüfling 4 auf dem Aufnahmeteller 5 Diese Aufnahmeteller 5 sitzt axialbeweglich auf einer Zentralfeder 14 im festen, dafür speziell ausgebildeten Pumpstutzen 13 Der ebenfalls flanschformig ausgebildete Pumpstutzen 13 ist durch einen Dichtnng 16 zur Bewegungsdurchfuhrung vakuumdicht gegen den gegen die Kraft der Radialfedern 10 verschiebbaren Grundnng 15 abgedichtet Im Grundnng 15 befindet sich seitlich angeordnet der Testgaszuteiler Er besteht aus einem Doppelnadellangsschieber 17 mit zugehöriger Ventilkammer 18, einer den Doppelnadellangsschieber 17 in seiner oberen Stellung haltenden Ventilfeder 19 und einer kraftigen Blattfeder 20, welche bei Verschiebung des Grundringes 15 den Doppelnadellangsschieber 17 in der unteren Dichtstellung halt Innerhalb der Testkammer sind noch ein Rundnng 6 zur Abdichtung des Prüflings 4 auf dem Aufnahmeteller 5 und ein Rundnng 8 zur Sperrung des Nebenweges 7 zwischen Pumpstutzen 13 und bei heruntergedrucktem Aufnahmeteller 5 dann dort aufsitzend angeordnet Mit der beschriebenen Vorrichtung erfolgt die integrale Leckratenmessung wie folgt

Der Prüfling 4 wird offen auf den Aufnahmeteller 5 aufgesetzt. Die Testkammer wird darübergestülpt und vakuumdicht durch Verschrauben der Überwurfmutter 11 mit dem Grundring 15 verschlossen. Dann wird der Prüfling 4 und über den offenen Nebenweg 7 die Testkammer 3 bis zum vorgegebenen Arbeitsdruck evakuiert. Ist der für die Lecksuche notwendige Arbeitsdruck erreicht, wird die Wellrohr-Spanneinrichtung 2 über die Druckluftzuleitung 1 mit Druckluft beaufschlagt. Damit wird der Prüfling 4 gegen den Aufnahmeteller 5 gedrückt, und dieser wird in seiner unteren Dichtstellung gegen den Rundring 8 gepreßt. Damit ist der Nebenweg 7 geschlossen. Somit sind das freie Volumen der Testkammer 3 und der Innenraum des Prüflings 4 voneinander getrennt. Wird die Spannkraft der Wellrohr-Spanneinrichtung 2 weiter erhöht, dann wird der Grundring 15 gegen die Radialfedern 10, welche eine größere Vorspannkraft als die Zentralfeder 14 besitzen, gegenüber dem festen Pumpstutzen 13 um den Hubweg 21 angehoben. Dadurch erfolgt die Testgasdosierung, indem die Blattfeder 20 den Doppelnadellängsschieber 17 von seineroberen Stellung, gehalten durch die Ventilfeder 19, in die untere Dichtstellung drückt. Die in der Ventilkammer 18 gespeicherte Testgasmenge flutet in den Raum zwischen Prüfling 4 und Testkammer 3. Die Vorrichtung befindet sich damit im Prüfungsstand, d. h. der Prüfling 4 ist evakuiert und wird über den Pumpstutzen 13 mit dem Testgasanalysator verbunden, gleichzeitig wird am Pumpstutzen 13 der Druck gemessen. Bei kleiner Leckrate wird das Restgas im Prüfling 4 analysiert, bei großer wird der Druckanstieg gemessen. Nach Feststellen der Leckrate werden der Prüfling 4 und bei gelöster Spanneinrichtung 2 die Testkammer 3 vom Pumpstutzen her belüftet. Damit ist die Prüfung beendet und der Prüfling 4 kann nach Öffnen der Testkammer 3 entnommen werden.

Claims (4)

Erfindungsanspruch:

1 Vorrichtung zur integralen Vakuum-Leckratenmessung, bestehend aus einer über den Prüfling uberstulpbaren Testkammer, einem Pumpsystem, einer Testgaszuleitung und einem Testgasdetektor, gekennzeichnet dadurch, daß diese zur Evakuierung des Prüflings (4) einen zentralen Hauptwe,g (9) und zur gleichzeitigen Evakuierung der Testkammer (3) einen darum angeordneten ringförmigen Nebenweg (7) besitzt, der durch eine in der Testkammer (3) angeordnete, von außen durch Druckluftanschluß verbundene Wellrohr-Spannemrichtung (2) über dem Prüfling (4) gegen die Kraft einer Kombination von Druckfedern (10,14) mittels eines verschiebbaren Aufnahmetellers (5) und eines verschiebbaren Grundrings (15) so verschließbar ist, daß dabei gleichzeitig ein kraftverzogerter Testgaszuteiler mit betätigt wird

2 Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kraft der Zentralfeder (14) am verschiebbaren Aufnahmeteller (5) geringer ist als die Kraft der Radialfedern (10) am hubbeweglichen Grundrmg (15)

3 Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der in einer Ventilkammer (18) des Grundringes (15) angeordnete Doppelnadellangsschieber (17) die Form eines Doppelkegels mit Betätigungsstange und Druckteller besitzt

4 Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß an der Betätigungsstange des Doppelnadellangsschiebers (17) eine Ventilfeder (19) angeordnet ist, die diesen immer in seiner oberen Schließstellung halt, es sei denn, die auf dem Grundring (15) angeordnete Blattfeder (20) wirkt bei der Hubverschiebung des Grundringes (15) so auf den Doppelnadellangsschieber (17) ein, daß er in seiner unteren Schließstellung gehalten wird