DD205995B1 - DEVICE FOR INTEGRAL VACUUM STEERING MEASUREMENT - Google Patents
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Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
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 könnenThe invention relates to an apparatus for integral leak rate measurement with economical use of test gas on mass accumulating vacuum components and other dense parts, in the test, the test results in three categories can be classified absolutely tight, low leaking and gross leaking
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 untersuchtIt is known to seek integrally leaks on vacuum components and other dense parts. In the integral leak detection, the test specimen is introduced into a test chamber. Then the test specimen and test chamber are evacuated by means of a pumping system so that a differential pressure is generated on the walls of the specimen Test gas side is admitted at the higher pressure side, and the gases present on the low pressure side are examined with a test gas analyzer
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 wirdA device for integral leak detection is known from DE-OS 2403360. In this device, test pieces provided with a flange connection are connected to a pumping system. Then, a hood is slipped over the test piece, so that a closed test chamber is produced which also evacuates via a second line Thereafter, an integral leak detection is performed on the sample. This device is not suitable because of the high preparation and testing time due to the flanging of the sample and the sucking ability throttled by connecting elements for mass production equipment where high productivity is required -AAS 2728838 a method and an apparatus for integral leak detection is known, which seeks to avoid these disadvantages by the fact that the test specimen is open ι η a test chamber is introduced, that then test chamber and DUT are evacuated simultaneously to a predetermined pressure, then with Hi a vacuum-tight separation of the interior of the specimen from the interior of the test chamber and the connection of the specimen to a test gas source or to the test gas analyzer and that then the necessary for the leak detection pressures are generated one of actuatable from outside the test chamber, can be placed on the test piece and subsequently the actual leak detection process is performed
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 bestehtHowever, this described solution has the disadvantage that test specimens with widely scattering leak rates require large test times, since the pressure difference between the test gas side and the analyzer side must remain within certain limits after fitting the connecting device. Tests on specimens with leaks of 10 " 12 Pa m 3 s" 1 up to macroscopic leaks that allow no pressure difference across the wall to be tested are inappropriate on this device From DE-AS 2231400 an arrangement is known in which the one side of the specimen is tested when checking for leaks with a fixed measured amount of test gas is Here but the former page is not previously evacuated, so that the required amount of test gas is relatively large and the total pressure of this page is above 1.0 M Pa. In case of breakage of the test piece or gross leak, the pressure on the analyzer side is also in this large range that when tested under vacuum danger of the analyzer b esteht
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 messenThe aim of the invention is to provide for a mass production of vacuum components with varying dimensions, a simple, productive, largely automatically operating test system with low test gas consumption and high production reliability, which allows all leak rates from grossly leaky to completely leak-free without Danger of Testgasanalysators in to measure the same test times
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·*The invention has for its object to provide a rational, unbreakable for the Testgasanalysator device for integral vacuum leak rate measurement with low test gas consumption for use in the mass production of vacuum components · *
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 beendetAccording to the invention, the object is achieved by the fact that a device is used in which the test specimen and the test chamber are evacuated together via a pump neck Upon reaching the predetermined working pressure of the test gas analyzer of preferably 10 ", 3 Pa is by triggering a pneumatically actuated clamping device of the specimen set in the test chamber so that only the specimen remains connected to the pumping system with the pumping system, while the test chamber is sealed vacuum-sealed Immediately after the closure is a fixed measured gas quantity for carrying out the leak rate measurement by the test gas analyzer at low leakage rate and pressure rise measurement at high leakage rate Test gas analyzer and pressure gauge are switched on before the shut-off. The test procedure is then terminated by the ventilation of the test specimen and the test chamber via the pump neck in a manner known per se
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 WeiseThe device according to the invention for carrying out this mode of operation consists of a hood-shaped test chamber with a compressed-air connection. The compressed-air connection extends in a tensioning device embodied as a corrugated tube. Under this there is the test object which is located centrally on a receiving plate provided with a sealing ring and is movable together with the receiving plate The evacuation of the test chamber takes place via the by-pass, which from the pump nozzle on the space formed for the central spring and by the underside of the receiving plate and with a The test chamber, in turn, is vacuum-tight with a union nut and associated sealing ring and with a slow-moving against the pump neck The double needle slider is located in a valve chamber and is held in the upper sealing position by a valve spring. The actuator is a strong leaf spring which is attached to the pump nozzle and works against the valve spring of the double needle slider housed in the base ring radial springs, which cushion it against the fixed pump neck and are more powerful than the central spring between receiving plate and fixed pump neck For carrying out the leak rate measurement, the test piece is placed open on the receiving plate The dome-shaped test chamber is umubergestulpt and vacuum-tight by screwing the nut closed with the Grundnng Then test chamber and DUT are evacuated until the working pressure of the test gas analyzer is preferably reached 10 " 3 Pa in the next step Thus, the test specimen is loaded with a compressive force that prints the specimen on the receiving plate and further prints this against the spring force of the central spring against the fixed pump nozzle Thus, the by-pass is closed and the test chamber is shut off from Prüfings interior The Reaction force of the first-mentioned pressure force acts on the test chamber and the union nut on the base ring, so that it is printed against the larger biasing force of the radial springs, larger than the central spring, in turn against the fixed pump nozzle and raised by the amount of the stroke Thus, the Testgaszuteiler Delayed actuated, and test gas flooded into the test chamber. Now, the test gas analysis for measuring small leak rates and the pressure rise measurement for measuring large leak rates are performed on the pump neck closed with the test specimen to the test chamber First, the test specimen and, when the tensioning device of the test chamber is released, vent from the direction of the pump nozzle in a manner known per se
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 TestgasThe application of test gas in this test method is such that the test chamber is flooded with a fixed amount of test gas, that the pressure in the test chamber as well as gross leak on Testgasanalysator a value, preferably 1 Pa, does not exceed, ie no interference Flooding of the highly evacuated test chamber with a fixed amount allows, with a pressure differential factor of 1000, both the measurement of extremely small leak rates and the distortion of a pressure increase in case of coarse leaks or breakage of the test specimen when measurement with conventional test gas analyzers is no longer possible without at the same time as minimizing test gas consumption, integral leak rate measurement and minimal test time. The test object and test chamber are evacuated simultaneously and with only one pumping system, whereby the flow resistance of the evacuation paths can be kept low Such a method has the advantage that leaks of the specimen have no effect on the evacuation time reaching the Prufdruckes is quickly possible with the volumes of the specimen and the test chamber corresponding pumping system All occurring trap can be processed in a cycle, as the test gas analysis and pressure rise measurement always at the same time Another advantage is the economical use of test gas
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 folgtThe invention will be explained in more detail below on an exemplary embodiment shown in a drawing. The device consists of a gastight test chamber 3 in which a corrugated tube clamping device 2 to be actuated by compressed air is located. The test chamber 3 is vacuum-tight with the base by means of a union nut 11 and rounding 12 The receiving body 5 is axially movable on a central spring 14 in the fixed, specially designed pump neck 13 The likewise flanschformig formed pump neck 13 is vacuum sealed by a Dichtnng 16 to Bewegungsdurchfuhrung against the against the Force of the radial springs 10 displaceable Grundnng 15 sealed In Grundnng 15 is laterally arranged the Testgaszuteiler It consists of a Doppelnadellangsschieber 17 with associated valve chamber 18, a the Doppelnadellangsschieber 17 in its upper position h old valve spring 19 and a strong leaf spring 20, which hold the double needle slider 17 in the lower sealing position within the test chamber are still a Rundnng 6 for sealing the specimen 4 on the receiving plate 5 and a Rundnng 8 for blocking the Nebenweges 7 between Suction tube 13 and then placed down seated receiving plate 5 there With the described device, the integral leak rate measurement is carried out as follows
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.The specimen 4 is placed open on the receiving plate 5. The test chamber is slipped over and closed vacuum-tight by screwing the union nut 11 with the base ring 15. Then, the test piece 4 and the open bypass 7, the test chamber 3 is evacuated to the predetermined working pressure. Is the necessary for the leak detection working pressure reached, the corrugated tube clamping device 2 is acted upon by the compressed air supply line 1 with compressed air. Thus, the test piece 4 is pressed against the receiving plate 5, and this is pressed in its lower sealing position against the circular ring 8. Thus, the byway 7 is closed. Thus, the free volume of the test chamber 3 and the interior of the specimen 4 are separated from each other. If the clamping force of the corrugated tube clamping device 2 further increased, then the base ring 15 is raised against the radial springs 10, which have a greater biasing force than the central spring 14, compared to the fixed pump neck 13 to the stroke 21. As a result, the test gas metering takes place in that the leaf spring 20 presses the double needle longitudinal slide 17 from its upper position, held by the valve spring 19, into the lower sealing position. The amount of test gas stored in the valve chamber 18 floods into the space between the sample 4 and the test chamber 3. The device is thus in the test stand, that is, in the test chamber. H. the specimen 4 is evacuated and is connected via the exhaust pipe 13 with the test gas analyzer, at the same time the pressure is measured at the pump stub 13. If the leak rate is low, the residual gas in the test piece 4 is analyzed; if the leak rate is high, the pressure rise is measured. After the leak rate has been determined, the test specimen 4 and, when the tensioning device 2 is released, the test chamber 3 is vented from the pump neck. Thus, the test is completed and the specimen 4 can be removed after opening the test chamber 3.
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