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Die Erfindung betrifft eine Testgasinjektionsvorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Empfindlichkeit einer Dichtheitsprüfung, vorzugsweise einer Dichtheitsprüfung, bei der eine Prüfkammer mit einem testgasbefreiten Schutzgas beaufschlagt ist. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Testgasinjektionsvorrichtung, die zur Messung der Empfindlichkeit einer Messanordnung nach dem Partiellen-Vakuum-Verfahren nach der in der
Norm DIN EN ISO 15848-1 des Deutschen Instituts für Normung oder der in der Druckschrift
DE 10 2006 016 074 beschriebenen Methode verwendet werden kann. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bereitstellung eines Testlecks zur Bestimmung der Empfindlichkeit einer Dichtheitsprüfung.
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Bei der Dichtheitsprüfung und Lecksuche unter Einsatz von Testgasen muss nach der Norm DIN EN 1779 des Deutschen Instituts für Normung die ordnungsgemäße Funktion und die Empfindlichkeit des Messsystems bestimmt und überwacht werden. Im Rahmen einer Dichtheitsprüfung wird der auf Dichtheit zu überprüfende Gegenstand, nachfolgend auch als Prüfling bezeichnet, mit einem Testgas beaufschlagt, so dass bei Vorhandensein einer Leckage im Prüfling das Testgas in eine Prüfkammer einströmt. Die Prüfkammer ist mit einem testgasfreien Spülgas, wie beispielsweise einem heliumfreien Spülgas, zum Nachweis der Dichtheit des Prüflings beaufschlagt. Mit einem Gasdetektor bzw. Lecksucher wird das aus der Prüfkammer angesaugte Messgas auf den Gehalt des Testgases, mit dem der Prüfling beaufschlagt ist, untersucht.
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Aus dem Stand der Technik sind für derartige Dichtheitsprüfungen Vakuumtestgas-Verfahren nach der Norm DIN EN 1779 bekannt, bei denen in der Regel Permeationslecks, sogenannte Vakuum-Testlecks, verwendet werden. Hierbei wird die Prüfkammer mit einem Lecksucher evakuiert. Durch das Öffnen des Vakuum-Testlecks strömt Testgas über die Prüfkammer zum Lecksucher. Dieser bestimmt die Testgaskonzentration im geförderten Gasstrom und ermittelt aus dieser die Leckagerate. Derartige Vakuum-Testlecks sind beispielsweise in dem Artikel „Stabilität der Leckrate von Helium-Testlecks", W. Jitschin, Vakuum in Forschung und Praxis (1999) Nr. 3165–167, beschrieben. Vakuum-Testlecks, die mit dem Testgas Helium beaufschlagt sind, besitzen Testgasströme zwischen 5,0 E–10 bis 1,0 E–4 mbar·l/s.
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Nachteilig an den beschriebenen Vakuum-Testlecks ist, dass diese ungeeignet sind, die Empfindlichkeit eines Messsystems zu bestimmen, bei dem die Prüfkammer mit einem heliumfreien Spülgas beaufschlagt ist. Ein Grund hierfür ist, dass sich der Testgasstrom bei einem Vakuum-Testleck mit einer Glasmembran erst gegenüber einem Vakuum einstellt. Daher wurden Vakuum-Testlecks mit einer Teflon-Membran vorgeschlagen. Gemäß der Veröffentlichung „Prüflecks für Schnüffel-Lecksucher", W. Jitschin, Vakuum in Forschung und Praxis (2003) Nr. 4, 188–193 sind auf diese Weise Testgasströme zwischen 1,0 E–7 bis 1,0 E–4 mbar × l/s realisierbar.
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Nachteilig an den vorgeschlagenen Vakuum-Testlecks ist jedoch, dass derartige Vakuum-Testlecks bei der Verwendung im partiellem Vakuum sehr schnell dekalibrieren.
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Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Ansätze sind die Verwendung von Kapillar-Testlecks bei Vakuumtestgas-Verfahren von sogenannten Blenden-Testlecks.
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Derartige Testlecks erlauben beim Vakuumtestgasverfahren den Nachweis der Empfindlichkeit der Leckageraten bis 1,0 E–6 mbar·l/s. Zwar ist die Gefahr einer Dekalibrierung dieser Testlecks in einer heliumfreien Atmosphäre geringer als bei Vakuum-Testlecks, da die Kapillar-Testlecks wie auch die Blenden-Testlecks in der Regel über einen Testgasvorratsbehälter mit Überdruck verfügen, nachteilig an diesen Testlecks sind jedoch die zu großen Testgasvolumenströme. Nachteilig an derartigen Testlecks ist ferner, dass diese Testlecks schnell verstopfen, eine komplizierte Strömungscharakteristik aufweisen, sowie die starke Abhängigkeit des Testgasstromes vom Differenzdruck, wobei der Testgasstrom abhängig vom Druck des Gasvorratsbehälters ist.
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Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Variante ist eine Testvorrichtung mit einem Testgas-Vorratsbehälter, einem Druckminderer und einer Kapillare. Bei dieser Art von Kapillar-Testlecks wird der Druck im Gasvorratsbehälter mit einem Manometer überwacht. Das Testgas wird vom Vorratsbehälter zu einem Druckminderer geleitet, der einen konstanten Überdruck gegenüber der Atmosphäre hält, um den Testgasstrom unabhängig vom Druck im Vorratsbehälter abzugeben. Dieser spezielle Typ von Kapillar-Testlecks erlaubt nur bedingt die Bestimmung der Messempfindlichkeit einer Messanordnung, deren Hüllen oder Kammer mit einem partiellen Vakuum beaufschlagt ist.
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Problematisch hierbei ist beispielsweise die starke Abhängigkeit des Testgasstromes vom Druck am Ausgang des Testlecks. Ein weiterer Nachteil dieses Typus von Kapillar-Testlecks zur Bestimmung der Empfindlichkeit ist dessen Trägheit, so dass eine flexible Verwendung mit dieser Art von Kapillar-Testlecks nicht möglich ist.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Testgasinjektionsvorrichtung zur Bestimmung der Empfindlichkeit einer Dichtheitsprüfung bereitzustellen, die die Nachteile herkömmlicher Testgasinjektionsvorrichtungen vermeidet. Die Testgasinjektionsvorrichtung soll insbesondere zur Verwendung bei einer Dichtheitsprüfung, bei der eine Prüfkammer mit einem testgasbefreiten Schutzgas beaufschlagt wird, und zur Verwendung bei einer Messung der Empfindlichkeit einer Messanordnung nach dem Partiellen-Vakuum-Verfahren geeignet sein. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, eine Testgasinjektionsvorrichtung bereitzustellen, die eine hohe Nachweisempfindlichkeit ermöglicht, einfach zu handhaben ist, wartungsarm ist und an unterschiedliche Messaufgaben angepasst werden kann.
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Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Bereitstellung eines Testlecks bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Verfahren vermieden werden können.
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Diese Aufgaben werden jeweils durch eine Testgasinjektionsvorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Testgasinjektionsvorrichtung, nachfolgend auch als Testgasinjektor bezeichnet, vorgeschlagen, die eine Förderpumpe umfasst. Die Förderpumpe ist eingerichtet, ein Testgas zu verdichten. Weiterhin umfasst die Testgasinjektionsvorrichtung eine Testgaszufuhreinrichtung zum Einbringen des verdichteten Testgases in eine Prüfkammer. Das von der Förderpumpe verdichtete Testgas wird mit Überdruck im Vergleich zum Umgebungsdruck an die Testgaszufuhreinrichtung geleitet. Diese beinhaltet ein Mittel zur Drosselung des Testgases. Das Mittel zur Drosselung bildet somit einen Strömungswiderstand für das Testgas. Die Testgaszufuhreinrichtung mit dem Mittel zur Drosselung des Testgases wird nachfolgend auch als Testleck bezeichnet, da aus der Testgaszufuhrvorrichtung im betriebenen Zustand ein vorbestimmter Leckagestrom des Testgases austritt und somit ein Testleck gebildet wird.
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Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass als Testgas Luft, vorzugsweise gewöhnliche Umgebungsluft verwendet werden kann, die in der Regel eine Helium-Konzentration von 5,2 ppm aufweist. Hierzu kann die Förderpumpe beispielsweise einen nach außen geführten Luftansaugstutzen aufweisen, der im Betrieb Umgebungsluft ansaugt, die dann in der Förderpumpe verdichtet wird.
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Die erfindungsgemäße Testgasinjektionsvorrichtung kann zur Bestimmung der Empfindlichkeit einer Dichtheitsprüfung eingesetzt werden, vorzugsweise zur Bestimmung der Empfindlichkeit einer Messanordnung nach dem Partiellen-Vakuum-Verfahren nach der in der
DIN EN ISO 15848-1 oder der in der Druckschrift
DE 10 2006 016 747 beschriebenen Methode.
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Die erfindungsgemäße Kombination aus einer Förderpumpe zum Verdichten des Testgases mit einer nachfolgend angeordneten Testgaszufuhreinrichtung mit einem Mittel zur Drosselung des Testgases ermöglicht die Erzeugung eines stetigen Testgasstromes, der auch bei dem Partiellen-Vakuum-Verfahren eingesetzt werden kann, um das Testgas in eine mit einem testgasfreien Schutzgas beaufschlagte Prüfkammer einzuleiten. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Dekalibrierung oder Verstopfung, wie sie bei den aus dem Stand der Technik bekannten Messvorrichtungen auftritt, zuverlässig vermieden wird.
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Ein Testgas im Sinne dieser Erfindung kann aus einem einzelnen Gas oder einem Gasgemisch bestehen. Es ist ein besonderer Vorzug der Erfindung, dass als Testgas normale Umgebungsluft benutzt werden kann. Ein vorteilhaftes Gasgemisch ist ein SF6-Luft-Gemisch.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Testgaszufuhreinrichtung einen Schlauch, vorzugsweise einen Druckluftschlauch und/oder einen flexiblen Schlauch. Hierbei kann der Schlauch direkt mit einem Ausgang der Förderpumpe verbunden sein. Alternativ kann der Schlauch auch nur mittelbar mit der Förderpumpe verbunden sein, beispielsweise über eine weitere Testgasleitung, z. B. in Form einer Rohrleitung. Vorzugsweise ist die Testgaszufuhreinrichtung aus einem nicht-korrosiven Material gebildet.
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Eine Möglichkeit der erfindungsgemäßen Realisierung sieht vor, dass das Mittel zur Drosselung des Testgases aus einem Bündel von Litzen gebildet ist, vorzugsweise aus einem feinstdrähtigem Litzenkabel, z. B. aus Kupfer. Das Litzenkabel bildet einen Strömungswiderstand für das Testgas. Die Ausbildung des Drosselungsmittels mit Hilfe eines Bündels von Litzenkabel stellt eine besonders effektive und gleichzeitig kostengünstige Möglichkeit zur Ausbildung eines Strömungswiderstandes dar. Hierbei ist es ein besonderer Vorteil, dass die gewünschte Größe des Strömungswiderstandes durch die entsprechende Länge und/oder die Dicke des Bündels von Litzen oder Litzenkabels angepasst werden kann.
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Ein Strömungswiderstand kann jedoch gemäß der Erfindung auch mit anderen geeigneten Mitteln realisiert werden. Beispielsweise kann ein gesintertes Metall in die Testgaszufuhreinrichtung eingebracht werden. Andere Beispiele sind eine Mikroblende, eine Kapillare und/oder ein poröser Werkstoff.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Testgasinjektor daher eine Vielzahl verschiedener Testgaszufuhreinrichtungen, die abnehmbar und/oder auswechselbar in der Testgasvorrichtung angeordnet sind. Damit kann der Testgasinjektor bzw. der Strömungswiderstand durch Auswechseln der Testgaszufuhrvorrichtung an verschiedene Messanforderungen angepasst werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Mittel zur Drosselung des Testgases in einer solchen Art und Weise in die Testgaszufuhreinrichtung eingebracht, dass das Testgas nur über dieses Drosselungsmittel bzw. über diesen Strömungswiderstand in die Umgebung abströmt. Eine besonders einfache Ausgestaltungsform sieht vor, dass beispielsweise das Litzenkabel mit dem Schlauch gasdicht verklebt wird.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, die Pumpe und die Testgaszufuhreinrichtung derart auszubilden, dass die Testgaszufuhreinrichtung Testgas mit einer Rate im Bereich von 0,1 ml/s bis 200 ml/s abgibt. Hierbei hängt der Testgasvolumenstrom zum einen vom Druck des Testgases vor dem Testleck sowie vom Strömungswiderstand des Testlecks ab. Durch geeignete Wahl des von der Förderpumpe erzeugten Drucks und der Höhe des Strömungswiderstands, beispielsweise durch geeignete Wahl der Länge der Litzenkabel, kann dann der Testgasvolumenstrom auf einen gewünschten Wert im Bereich von 0,1 ml/s bis 200 ml/s eingestellt werden. Ein besonderer Vorzug der Erfindung liegt somit darin, dass durch die Drosselung des Testgasdruckes ein konstanter und einstellbarer Testgasvolumenstrom erzeugt werden kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der von der Pumpe erzeugte Testgasdruck stromauf von der Testgaszufuhreinrichtung im Bereich von 10 mbar bis 200 mbar liegt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Testgaszufuhreinrichtung zur Kopplung mit einer Kanüle, einer Hohlnadel oder einer Injektionsnadel ausgebildet. Bei einer vorteilhaften Variante dieser Ausgestaltungsform weist die Testgaszufuhreinrichtung einen genormten Aufsatz eines Luer-Lock-Verbindungssystems bzw. eines Luer-Systems oder eines genormten konischen Systems auf. Gemäß einer weiteren Variante kann auch die Förderpumpe über einen derartigen genormten Aufsatz mit der Testgaszufuhreinrichtung gekoppelt sein. Dies hat den Vorteil, dass die Schnittstellen bzw. Anschlussstellen der Testgaszufuhreinrichtung und der Förderpumpeneinheit gemäß der Vorschriften bzw. Normen für Kanülen im medizinischen Bereich ausgebildet sind, so dass das Testleck leicht gewechselt werden kann.
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Ferner kann die Testgaszufuhreinrichtung eine Kanüle, eine Hohlnadel oder eine Injektionsnadel aufweisen, die als Teil der Testgaszufuhreinrichtung ausgebildet ist oder abnehmbar auf die Testgaszufuhreinrichtung aufgesteckt ist, so dass das Testgas aus der Testgasinjektionsvorrichtung über die Kanüle, Hohlnadel oder die Injektionsnadel ausströmt. Damit kann das Testgas präzise in eine Prüfkammer eingeleitet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Testgasinjektionsvorrichtung eine Steuereinrichtung und eine Anzeigeeinheit, die eingerichtet ist, einen Druck des Testgases bei Eintritt in die Testgaszufuhreinrichtung auf einen vorbestimmten Wert oder einen vorbestimmten Verlauf zu regeln. Hierzu ist die Steuereinrichtung und Anzeigeeinheit vorteilhafterweise eingerichtet, einen Testgasdruck vor der Testgaszufuhreinrichtung zu bestimmen. Ein Vorteil eines solchen Regelkreises ist, dass ein wohldefinierter Strömungsverlauf des Testgases am Ausgang des Testgasinjektors eingeregelt werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Variante dieser Ausgestaltungsform ist die Pumpe als eine drehzahlgesteuerte oder mehrstufige Pumpe ausgebildet, so dass diese von der Steuereinheit entsprechend gesteuert werden kann, um einen vorbestimmten Druck des Testgases bei Eintritt in die Testgaszufuhreinrichtung bereitzustellen.
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Um den Überdruck innerhalb der Testgaszufuhreinrichtung bzw. vor der Testgaszufuhreinrichtung einzuregeln, kann die Förderpumpe mit einem Frequenz-Umformer geregelt werden.
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Gemäß einer weiteren Variante kann ein Ventil zwischen der Förderpumpe und der Testgaszufuhreinrichtung vorgesehen sein. Weiterhin kann auch ein Ventil stromauf eines Ansaugstutzens der Pumpe vorgesehen sein. Mit diesen Ventilen kann ebenfalls durch entsprechende Steuerung der Ventilstellung eine Anpassung des Testgasstromes erfolgen, um z. B. den Testgasdruck zu reduzieren oder zu erhöhen.
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Ferner besteht auch die Möglichkeit, mit einem geregelten Überstromventil den Druck vor dem Testleck einzuregeln. Bei dieser Variante wird ein Überstromventil geöffnet, so dass Testgas zur Umgebung abströmt.
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Um den Druck vor dem Testleck einzuregeln, wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante das Testgas aus dem Überstromventil zwischen Pumpe und Testgaszufuhreinrichtung über eine Bypass-Leitung zu einem Ansaugstutzen der Pumpe rückgeführt.
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Alternativ kann das Testgas auch über die Bypass-Leitung zu einem Testgasbehälter rückgeführt werden. Diese Variante ist besonders vorteilhaft, falls als Testgas ein Luftgemisch, beispielsweise ein SF6-Luft-Gemisch, verwendet wird, da dieses Gemisch dann nicht entmischt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform wird das Testgas in einem unter Druck stehenden Testgasbehälter bereitgestellt, der stromauf zur Förderpumpe angeordnet ist. Gemäß dieser Variante ist ferner ein Druckminderer zwischen dem unter Druck stehenden Testgasbehälter und der Förderpumpe angeordnet. Diese Variante erlaubt eine besonders genaue Einregelung des Druckes vor dem Testleck.
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Ein besonderer Vorzug der Erfindung liegt darin, dass mit den zuvor beschriebenen Testgasinjektionsvorrichtungen der Druck vor dem Testleck in kontrollierter Weise eingeregelt werden kann, um den Testgasstrom so weit zu minimieren, dass ein Testgasstrom mit einer Leckagerate von ca. 1,0 E–09 mbar × l/s realisiert werden kann.
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Die erfindungsgemäße Testgasinjektionsvorrichtung ist besonders vorteilhaft zur Injektion eines stetigen Testgasstromes in eine Prüfkammer, die mit einem testgasfreien Schutzgas, insbesondere einem heliumfreien Schutzgas mit einer Reinheit von 10 ppt beaufschlagt ist.
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Gemäß der Erfindung wird daher ferner ein Verfahren zur Bestimmung der Empfindlichkeit einer Dichtheitsprüfung vorgeschlagen, bei dem ein Testgasstrom mit einer Testgasinjektionsvorrichtung, wie vorstehend beschrieben, in eine Prüfkammer eingeleitet wird, die mit einem testgasfreien Schutzgas beaufschlagt ist.
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Vorzugsweise ist ein Druck des Testgasstroms bei Eintreten in die Testgaszufuhreinrichtung mindestens 10 mbar höher als der Druck innerhalb der Prüfkammer. Als Testgas können Luft, ein Gas oder ein Gasgemisch verwendet werden. Die Prüfkammer ist hierbei vorzugsweise mit einem heliumfreien Schutzgas mit einer Reinheit von 10 ppt beaufschlagt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1: einen Testgasinjektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2: einen Testgasinjektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3: einen Testgasinjektor mit Frequenz-Umformer gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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4: einen Testgasinjektor mit Überstromventil gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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5: einen Testgasinjektor mit Bypass gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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6: einen Testgasinjektor mit Bypass und durchströmtem Testgasbehälter gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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7: einen Testgasinjektor mit einer Drosseleinrichtung vor der Förderpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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8: Testgasinjektor mit einem Testgasbehälter mit Überdruck gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Testgasinjektors. Der Testgasinjektor 1 umfasst eine Förderpumpe 10 mit einem Ansaugstutzen 11, über den die Förderpumpe 10 Testgas ansaugt. Das von der Förderpumpe 10 verdichtete Testgas, z. B. Umgebungsluft, tritt auf der gegenüberliegenden Seite des Ansaugstutzens 11 aus der Förderpumpe 10 aus und wird über eine Testgasleitung 14, die über ein Adapterelement 12 mit der Förderpumpe 10 verbunden ist, zu der Testgaszufuhreinrichtung 13 geleitet, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als flexibler Schlauch, z. B. einem 6-mm-Druckluftschlauch aus Polyethylen, ausgeführt ist. In dem Schlauch befindet sich ein Bündel aus feinstdrähtigem hochwertigen Litzen, z. B. ein 1,5 mm2-Kupferlitzenkabel 16, das in den Druckluftschlauch 15 eingebracht und mit diesem gasdicht verklebt ist. Der gewünschte Strömungswiderstand für das Testgas kann durch entsprechende Wahl der Länge des Litzenkabels eingestellt werden, so dass Testgasströme von bis zu 1,0 E–09 mbar × l/s realisiert werden können. Anstatt eines Kupferlitzenkabels kann auch eine Kapillare, eine Blende oder eine andere Art von Drossel verwendet werden.
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Über ein Adapterelement 17 ist auf den Schlauch eine Kanüle 18 montiert, was die Handhabung der Testgasinjektionsvorrichtung erleichtert, um das Testgas in eine Prüfkammer 100 einzuleiten. Das Adapterelement 17 zum Befestigen der Kanüle 18 auf dem Schlauch 15 ist als genormtes konisches Adaptersystem ausgebildet, beispielsweise als Luer-Lock-System. Ebenfalls kann das Adapterelement 12 zwischen der Förderpumpe 10 und der Leitung 14 als genormtes Adapterelement ausgebildet sein.
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Die Prüfkammer 100 ist mit einem heliumfreien Spülgas beaufschlagt. In die Prüfkammer 100 kann dann ein Prüfling (nicht gezeigt) zur Dichtheitsprüfung eingebracht werden. Der Testgasinjektor 1 in 1 umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung und eine Anzeigeeinheit 20, die über eine Kontrollsignalleitung 21 mit einem Drucksensor 22 verbunden ist, der den Druck im Schlauch 15 misst. Die entsprechende Kenntnis des Druckes vor der Testgaszufuhreinrichtung 13 erlaubt es über eine entsprechende p-V-Wertetabelle, die den gemessenen Druck p mit dem injizierten Testgasvolumenstrom V korreliert und in der Steuereinheit 20 hinterlegt sein kann, den in die Hülle 100 injizierten Testgasvolumenstrom zu bestimmen.
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Weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Testgasinjektors sind in den 2 bis 8 dargestellt, die nachfolgend beschrieben werden. Funktionsgleiche Bauteile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend nur die besonderen bzw. zusätzlichen Merkmale der Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Der in 2 gezeigte Testgasinjektor 2 umfasst ein Regelventil 23 vor dem Drucksensor 22 und der Testgaszufuhreinrichtung 13. Dabei erlaubt das Regelventil 23 den Druck im Schlauch 15 der Prüfaufgabe anzupassen. Durch die Kenntnis des Zusammenhangs zwischen dem Druck und dem Testgasvolumenstrom erlaubt dieses Ausführungsbeispiel die entsprechende Einregulierung des Testgasvolumenstroms auf einen gewünschten Testgasvolumenstrom.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Testgasinjektors 3, bei dem die Förderpumpe 10 mit einem Frequenz-Umformer 36 geregelt ist, um den Überdruck innerhalb des Testlecks 13 bzw. vor dem Testleck 13 einzuregeln. Die Steuereinheit und Anzeigeeinheit 20 ist über Steuerleitungen sowohl mit dem Frequenz-Umformer 36 als auch mit dem Drucksensor 22 verbunden.
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Gemäß der in 4 gezeigten Variante des Testgasinjektors 4 ist ein Überstromventil 24 am Ausgang der Förderpumpe 10 vorgesehen. Die Steuereinheit 20 steuert über ein Stellglied 25 das Überstromventil 24, um das Überstromventil zu öffnen oder zu schließen, so dass Testgas über eine Leitung 37 in die Umgebung abströmt. Damit kann der Druck vor der Testgaszufuhreinrichtung 13 auf einfache Weise eingeregelt werden.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Testgasinjektors 5, bei dem das über das Überstromventil 24 abgeleitete Testgas nicht in die Umgebungsluft, sondern über eine Bypass-Leitung 26 zurück zum Ansaugstutzen 11 der Förderpumpe 10 geleitet wird. Diese Variante ermöglicht ebenfalls, den Druck vor dem Testleck auf einen gewünschten Wert einzuregeln. Ferner wird das Testgas von einem Gasbehälter 30 bereitgestellt, der über einen Flansch 28 mit dem Ansaugstutzen 11 der Förderpumpe 10 verbunden ist.
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Alternativ kann, wie mit dem Testgasinjektor 6 in 6 dargestellt, das mit dem Überstromventil 24 abgeleitete Testgas über eine Bypass-Leitung 27 auch zurück zum Testgasbehälter 30 geleitet werden, der über einen Flansch 29 mit der Bypass-Leitung 27 verbunden ist. Diese Variante hat den Vorteil, dass bei einem Testgasgemisch, wie z. B. einem SF6-Luft-Gemisch, das Gemisch nicht entmischt wird.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsform 7, bei der ein Drosselelement 31 vor dem Ansaugstutzen 11 der Förderpumpe 10 angeordnet ist. Das Drosselelement 31, beispielsweise ein Ventil, wird zur Einregelung des Druckes von der Steuereinheit und Anzeigeeinheit 20 über ein Stellglied 32 betätigt.
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8 zeigt eine weitere Variante 8, bei der eine Testgasquelle 34 mit Überdruck sowie einem nachfolgend angeordneten Druckminderer 35 verwendet wird. Eine Druckerzeugungseinheit 33, z. B. eine Pumpe, erzeugt den Überdruck in dem Testgasbehälter 34. Bei dieser Variante erlaubt der Druckminderer 35 die Anpassung des Druckes vor der Testgaszufuhreinrichtung 13, so dass der Druck vor dem Testleck der Testgaszufuhr eingeregelt werden kann.
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Die gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen, dass neben der Möglichkeit mit einer drehzahlgesteuerten Pumpe es ebenfalls möglich ist, eine geregelte, vorzugsweise langsame Erhöhung bzw. Reduzierung des Druckes vor dem Testleck durch Öffnen bzw. Schließen der Stellorgane, wie beispielsweise der Ventile der Bypass-Variante, zu ermöglichen. Eine weitere Alternative ist das Takten des Stellorgans, wobei das Ventil vor dem Bypass in Schritten geschlossen oder geöffnet wird.
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Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist der Druck vor dem Testleck um mindestens 10 mbar größer als der Druck innerhalb der Prüfkammer 100. Dies stellt sicher, dass der Druck vor dem Testleck 13 so groß ist, dass der Einfluss des Druckes innerhalb der Prüfkammer 100 keinen Einfluss auf den Testgasstrom in die Prüfkammer 100 hat.
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Gemäß weiterer vorteilhafter Ausgestaltungsformen, die nicht explizit dargestellt sind, kann die Leckagerate auch durch Änderung der Testgaskonzentration angepasst werden. Dies kann beispielsweise durch den Austausch der Testgasquelle erfolgen. Eine weitere Möglichkeit ist die Befüllung der Quelle mit einem Testgasgemisch. Hierfür wird das Behältnis mit Luft sowie mit dem Testgas in einem vorab berechneten Verhältnis gemischt.
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Eine andere Variante der Anpassung des Leckagestroms ist die Anpassung des Testgasstromes durch die Änderung des Strömungswiderstandes der Förderpumpeneinheit vor dem Testleck. Zudem kann das Testleck auch durch ein anderes Testleck – mit bekanntem Strömungswiderstand – getauscht werden und so der Testgasstrom an die Erfordernisse der Messaufgabe anpasst werden. Beispielsweise kann der Schlauch 15 durch einen anderen Schlauch mit unterschiedlicher Länge und damit unterschiedlichem Strömungswiderstand ersetzt werden. Die Spülung des Testgasinjektors kann durch die Erhöhung des Druckes vor dem Testleck erfolgen. Die Erhöhung des Druckes vor dem Testleck bewirkt, dass der Testgasstrom über dem Testleck zunimmt.
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Bei einer Variante mit einem Bypass und einer durchströmten Quelle wird zur Spülung das Bypass-Ventil geöffnet, so dass Gas über den Bypass und der Quelle zur Förderpumpe zurückströmt. Diese Spülung ist von besonderer Bedeutung bei Gasen, die sich leicht entmischen, wie z. B. ein SF6-Luft-Gemisch.
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Die in der vorstehenden Beschreibung und den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006016074 [0001]
- DE 102006016747 [0015]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm DIN EN ISO 15848-1 [0001]
- Norm DIN EN 1779 [0002]
- Norm DIN EN 1779 [0003]
- „Stabilität der Leckrate von Helium-Testlecks”, W. Jitschin, Vakuum in Forschung und Praxis (1999) Nr. 3165–167 [0003]
- „Prüflecks für Schnüffel-Lecksucher”, W. Jitschin, Vakuum in Forschung und Praxis (2003) Nr. 4, 188–193 [0004]
- DIN EN ISO 15848-1 [0015]
