DE102014106191A1 - Method for determining the leakage rate - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung der Leckagerate bei einer Dichtheitsprüfung eines Prüfobjekts (2), umfassend die Verfahrensschritte, Erzeugen eines Unterdrucks in dem Prüfobjekt (2), Umhüllen von zumindest einem Teil der Oberfläche des Prüfobjekts (2) mittels einer Umhüllvorrichtung (1), so dass der eingeschlossene Raum (3) zwischen der Umhüllvorrichtung (1) und dem Prüfobjekt (2) ein eindeutiges Volumen definiert, Befüllen des eingeschlossenen Raums (3) mit Prüfgas, Detektieren des Prüfgasanteils in dem Prüfobjekt (2), Vergleichen des Prüfgasanteils in dem eingeschlossenen Raum (3) mit dem Prüfgasanteil in dem Prüfobjekt (2), Ermitteln der Leckagerate anhand des Vergleichs des Prüfgasanteils in dem eingeschlossenen Raum (3) mit dem Prüfgasanteil in dem Prüfobjekt (2).Method for determining the leakage rate in a leak test of a test object (2), comprising the method steps, generating a negative pressure in the test object (2), enveloping at least a part of the surface of the test object (2) by means of a wrapping device (1), such that the enclosed space (3) between the wrapping device (1) and the test object (2) defining a unique volume, filling the enclosed space (3) with test gas, detecting the Prüfgasanteils in the test object (2), comparing the Prüfgasanteils in the enclosed space ( 3) with the Prüfgasanteil in the test object (2), determining the leakage rate based on the comparison of the Prüfgasanteils in the enclosed space (3) with the Prüfgasanteil in the test object (2).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Leckagerate bei einer Dichtheitsprüfung eines Prüfobjekts.The invention relates to a method for determining the leakage rate in a leak test of a test object.
Mit der europäischen Norm
Einer der Gründe für die Normierung entsprechend
Eine Dichtheitsprüfung hängt von der Auswahl des Prüfverfahrens ab. Vor der Auswahl des Prüfverfahrens muss geklärt sein, wie hoch die spezifizierte zulässige Leckagerate für das Prüfobjekt ist und ob das Prüfobjekt eine ausreichende mechanische Festigkeit gegenüber dem Prüfdruck besitzt. Ferner muss geklärt werden, ob eine Leckstelle gefunden werden soll oder ob die Gesamtdichtheit des Prüfobjekts gefordert ist, oder ob die Größe der Leckagerate bestimmt werden soll.A leak test depends on the selection of the test method. Before selecting the test method, it must be clarified what the specified permissible leakage rate for the test object is and whether the test object has sufficient mechanical resistance to the test pressure. Furthermore, it must be clarified whether a leak should be found or whether the overall tightness of the test object is required, or whether the size of the leakage rate should be determined.
Bei der Auswahl eines geeigneten Prüfverfahrens für eine Prüfaufgabe sollten bei der Auswahl des Verfahrens die Prüfkosten mit berücksichtigt werden. Hierbei geht es nicht nur um den zeitlichen Aufwand, sondern auch um die Kosten von Prüfgeräten und ggf. um Art und Menge des verwendeten Prüfgases.When selecting a suitable test procedure for a test task, the test costs should be considered when selecting the method. This is not only about the time required, but also about the costs of test equipment and if necessary about the type and quantity of the test gas used.
In der Dichtheitsprüfung sind eine Vielzahl von Verfahren und Methoden bekannt. Bei Dichtheitsprüfungen mit detektierbaren Prüfgasen wie z.B. Helium oder Wasserstoff werden zwei Verfahren verwendet: Das Vakuumverfahren und das Überdruckverfahren. Bei dem Vakuumverfahren wird das Prüfobjekt evakuiert. Das Prüfgas befindet sich außerhalb des Prüfobjekts und wird durch eventuelle Lecks in das Prüfobjekt gesaugt. Ein an das Vakuum angeschlossener Prüfgasdetektor, wie zum Beispiel ein Massenspektrometer, misst die Menge des in das Prüfobjekt eingedrungenen Prüfgases. Bei dem Überdruckverfahren wird das Prüfobjekt von innen mit Prüfgas gefüllt, dabei wird ein definierter Überdruck eingestellt. Austretendes Prüfgas wird zum Beispiel durch eine Schnüffelsonde detektiert, und die Menge des ausgetretenen Prüfgases wird gemessen.In the leak test a variety of methods and methods are known. In leak tests with detectable test gases such as e.g. Helium or hydrogen are two methods used: the vacuum method and the overpressure method. In the vacuum method, the test object is evacuated. The test gas is located outside the test object and is sucked into the test object by possible leaks. A test gas detector connected to the vacuum, such as a mass spectrometer, measures the amount of test gas that has entered the test object. In the overpressure method, the test object is filled from inside with test gas, while a defined overpressure is set. Exiting test gas is detected, for example, by a sniffer probe, and the amount of leaked test gas is measured.
Sowohl beim Vakuumverfahren als auch beim Überdruckverfahren sind zwei Prüfmethoden gebräuchlich: Ein lokales und ein integrales Verfahren. Bei dem lokalen Verfahren wird das Prüfgas mit einer Pistole an der zu prüfenden Stelle aufgesprüht (Vakuumverfahren), oder der zu prüfende Bereich wird mit einer Schnüffelsonde abgefahren (Überdruckverfahren). Bei dem integralen Verfahren befindet sich das Prüfobjekt in einer Hülle, die mit Prüfgas angereichert ist (Vakuumverfahren), oder in der entsprechenden Hülle wird der Konzentrationsanstieg des aus dem Prüfobjekt austretenden Prüfgases gemessen (Überdruckverfahren).Both the vacuum method and the overpressure method use two test methods: a local and an integral method. In the local method, the test gas is sprayed with a gun at the point to be tested (vacuum method), or the area to be tested is traversed with a sniffer probe (overpressure method). In the integral method, the test object is in a shell that is enriched with test gas (vacuum method), or in the corresponding shell of the increase in concentration of emerging from the test object test gas is measured (overpressure method).
Das lokale Verfahren wird zur Lokalisierung von Leckagen angewendet. Die Messung der Leckagerate ist aufgrund von Luftströmungen am Prüfobjekt nur sehr ungenau oder gar nicht möglich. Zudem steigt unter Anwendung der Vakuummethode die Prüfgaskonzentration in der Umgebungsluft unverhältnismäßig an, was die Empfindlichkeit des Messgerätes einschränkt. Um Leckageraten messen zu können, ist die integrale Methode anzuwenden.The local method is used to locate leaks. The measurement of the leakage rate is due to air currents on the test object only very inaccurate or not possible. In addition, using the vacuum method, the test gas concentration in the ambient air increases disproportionately, which limits the sensitivity of the meter. In order to be able to measure leakage rates, the integral method must be used.
Um die Leckagerate an Rundschweißnähten von Rohrverbindungen integral messen zu können, wird eine Kunststofffolie um den zu prüfenden Bereich gelegt und an den Enden mit Klebeband abgedichtet. In diese Hülle wird dann das Prüfgas gesprüht bzw. darin geschnüffelt.In order to be able to measure the leakage rate of circular welds of pipe joints integrally, a plastic film is placed around the area to be tested and sealed at the ends with adhesive tape. The test gas is then sprayed or sniffed into this casing.
Das Volumen der Hülle ist zwar gering, aber undefiniert. Das Anbringen der Hülle ist zeitaufwändig und umständlich. Klebebandrückstände können im späteren Einsatz stören. Aufgrund dieser Probleme wird in der Praxis meist ganz auf die Hülle verzichtet und einfach lokal geprüft. Dies hat einen sehr hohen Heliumverbrauch und einen völlig undefinierten Prüfprozess zur Folge, der überdies nicht normkonform ist.The volume of the shell is small, but undefined. The attachment of the shell is time consuming and cumbersome. Tape residues may interfere with later use. Due to these problems, the sheath is generally dispensed with in practice and simply tested locally. This results in a very high consumption of helium and a completely undefined test process which, moreover, is not compliant with the standard.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Leckagerate bei einer Dichtheitsprüfung eines Prüfobjekts anzugeben, die kostengünstig durchgeführt werden kann bzw. kostengünstig ist.The invention has for its object to provide a method and an apparatus for determining the leakage rate in a leak test of a test object, which can be carried out inexpensively or is inexpensive.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der Erfindung gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung der Leckagerate bei einer Dichtheitsprüfung eines Prüfobjekts. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte, Erzeugen eines Unterdrucks in dem Prüfobjekt, Umhüllen von zumindest einem Teil der Oberfläche des Prüfobjekts mittels einer Umhüllvorrichtung, so dass der eingeschlossene Raum zwischen der Umhüllvorrichtung und dem Prüfobjekt ein eindeutiges Volumen definiert, Befüllen des eingeschlossenen Raums mit Prüfgas, Detektieren des Prüfgasanteils in dem Prüfobjekt, Vergleichen des Prüfgasanteils in dem eingeschlossenen Raum mit dem Prüfgasanteil in dem Prüfobjekt, Ermitteln der Leckagerate anhand des Vergleichs des Prüfgasanteils in dem eingeschlossenen Raum mit dem Prüfgasanteil in dem Prüfobjekt.The object is achieved by the subject matter of the invention. The subject of the invention is a method for determining the leakage rate in a leak test of a test object. The method comprises the method steps, generating a negative pressure in the test object, wrapping at least part of the surface of the test object by means of a wrapping device, so that the enclosed space between the wrapping device and the test object has a unique volume defining, filling the enclosed space with test gas, detecting the Prüfgasanteils in the test object, comparing the Prüfgasanteils in the enclosed space with the Prüfgasanteil in the test object, determining the leakage rate based on the comparison of Prüfgasanteils in the enclosed space with the Prüfgasanteil in the test object.
Der Unterdruck in dem Prüfobjekt kann beliebig klein sein. Jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren effektiver, je kleiner der Unterdruck ist. Am effektivsten funktioniert das Verfahren bei Vakuum oder Hochvakuum.The negative pressure in the test object can be arbitrarily small. However, the smaller the negative pressure, the more effective the method according to the invention is. The most effective method works under vacuum or high vacuum.
Als Prüfgas wird in der Regel Helium verwendet. Es kommen jedoch auch Wasserstoff und andere detektierbare Gase in Frage.As a test gas helium is usually used. However, there are also hydrogen and other detectable gases in question.
Da die Umhüllvorrichtung ein eindeutiges Volumen definiert, in welches das Prüfgas einströmt, lässt sich die Prüfgaskonzentration in der Umhüllvorrichtung bestimmen. Dadurch wird es erst möglich, die Prüfgaskonzentration in der Umhüllvorrichtung mit der Prüfgaskonzentration in dem Prüfobjekt zu vergleichen und aus diesem Vergleich auf die Leckagerate zu schließen.Since the wrapping device defines a clear volume into which the test gas flows, the test gas concentration in the wrapping device can be determined. As a result, it is only possible to compare the test gas concentration in the coating apparatus with the test gas concentration in the test object and to deduce the leakage rate from this comparison.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird zumindest ein Teil des Prüfgases in der Umhüllvorrichtung gespeichert, so dass bei einem Absinken des Prüfgasanteils in dem eingeschlossenen Raum ein Teil des gespeicherten Prüfgases in den eingeschlossenen Raum diffundiert.According to an advantageous development, at least part of the test gas is stored in the wrapping device, so that when the test gas content in the enclosed space drops, part of the stored test gas diffuses into the enclosed space.
Auf diese Weise bleibt die Prüfgaskonzentration in dem eingeschlossenen Raum des Gehäuses annähernd konstant, so dass bei der Bestimmung der Leckagerate nicht ständig mit einer geänderten Prüfgaskonzentration in dem eingeschlossenen Raum gerechnet werden muss.In this way, the test gas concentration in the enclosed space of the housing remains approximately constant, so that when determining the leakage rate does not constantly have to be reckoned with a modified test gas concentration in the enclosed space.
Gemäß einer günstigen Ausführungsform wird die Umhüllvorrichtung an einem Verbindungsbereich zweier rohrförmiger Komponenten des Prüfobjekts platziert.According to a favorable embodiment, the wrapping device is placed at a connecting region of two tubular components of the test object.
Da zusammengeschweißte rohrförmige Komponenten eine Rundschweißnaht bilden und die Rundschweißnaht besonders oft dazu neigt, Lecks zu bilden, ist es vorteilhaft die Umhüllvorrichtung an dieser Stelle anzubringen.Since welded together tubular components form a circumferential weld and the round weld particularly often tends to form leaks, it is advantageous to attach the wrapping device at this point.
Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls durch eine Umhüllvorrichtung gelöst, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Die Umhüllvorrichtung umfasst ein Gehäuse, wobei eine dem Prüfobjekt zugewandte Fläche des Gehäuses an eine, dem Gehäuse zugewandten Fläche des Prüfobjekts zumindest abschnittsweise angepasst ist, und wobei das Gehäuse mindestens eine erste Öffnung aufweist, durch welche das Prüfgas in das Gehäuse befüllbar ist.The object of the invention is also achieved by a wrapping apparatus which is suitable for carrying out the method according to the invention. The wrapping device comprises a housing, wherein a surface of the housing facing the test object is adapted at least in sections to a surface of the test object facing the housing, and wherein the housing has at least one first opening through which the test gas can be filled into the housing.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung weist das Gehäuse an einer dem Prüfobjekt zugewandten Fläche zumindest teilweise eine für das Prüfgas permeable Schicht auf. Zwischen der permeablen Schicht und dem Gehäuse ist mindestens ein Zwischenraum vorgesehen, in dem das Prüfgas speicherbar ist, so dass bei einem Absinken des Prüfgasanteils in dem eingeschlossenen Raum ein Teil des gespeicherten Prüfgases in den eingeschlossenen Raum diffundiert.According to a favorable embodiment, the housing on a surface facing the test object at least partially on a permeable to the test gas layer. At least one intermediate space is provided between the permeable layer and the housing, in which the test gas can be stored, so that when the test gas content in the enclosed space drops, part of the stored test gas diffuses into the enclosed space.
Die Zwischenräume dienen als Prüfgasspeicher und geben das gespeicherte Prüfgas ab, um eine konstante Prüfgaskonzentration in dem eingeschlossenen Raum des Gehäuses aufrechtzuerhalten.The gaps serve as test gas storage and discharge the stored test gas to maintain a constant test gas concentration in the enclosed space of the housing.
Gemäß einer vorteilhaften Variante weist das Gehäuse an einer dem Prüfobjekt zugewandten Fläche randseitig ein Dichtmaterial auf.According to an advantageous variant, the housing has a sealing material on the edge on the side facing the test object.
Das Dichtmaterial gewährleistet, dass das Prüfgas nicht durch einen Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Prüfobjekt entweicht.The sealing material ensures that the test gas does not escape through a gap between the housing and the test object.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Gehäuse an einer dem Prüfobjekt zugewandten Fläche eine Einlage auf, welche die für das Prüfgas permeable Schicht und/oder das randseitige Dichtmaterial umfasst.According to an advantageous embodiment, the housing has a deposit on a surface facing the test object, which comprises the layer permeable to the test gas and / or the edge-side sealing material.
Dies ist vorteilhaft, da die Einlage sowohl die für das Prüfgas permeable Schicht als auch das randseitige Dichtmaterial umfasst.This is advantageous since the insert comprises both the permeable layer for the test gas and the edge-side sealing material.
Gemäß einer günstigen Ausführungsform besteht die Einlage aus Silikonkautschuk. Es kommen jedoch auch andere Elastomere in Frage, die für das Prüfgas permeabel sind. Silikonkautschuk ist besonders vorteilhaft, da es abhängig von der Dicke einerseits für das Helium permeabel genug, andererseits aber auch undurchlässig genug ist, um als Dichtmittel verwendet zu werden.According to a favorable embodiment, the insert consists of silicone rubber. However, there are also other elastomers in question, which are permeable to the test gas. Silicone rubber is particularly advantageous because, depending on its thickness, it is permeable enough for helium on the one hand, but impermeable enough on the other hand, to be used as a sealant.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Gehäuse eine erste Halbschale und eine zweite Halbschale, und die erste und die zweite Halbschale sind mittels eines Scharniers miteinander verbunden.According to an advantageous embodiment, the housing comprises a first half-shell and a second half-shell, and the first and the second half-shell are connected to each other by means of a hinge.
Auf diese Weise lässt sich das Gehäuse unkompliziert auf das Prüfobjekt montieren und wieder demontieren.In this way, the housing can be easily mounted on the test object and disassemble again.
Gemäß einer vorteilhaften Variante weist das Gehäuse mindestens eine zweite Öffnung zum Ausströmen des Prüfgases aus dem Gehäuse auf.According to an advantageous variant, the housing has at least one second opening for the outflow of the test gas from the housing.
Die zweite Öffnung dient dazu, das Prüfgas gezielt aus dem eingeschlossenen Raum des Gehäuses ausströmen zu lassen. The second opening serves to allow the test gas to flow out of the enclosed space of the housing in a targeted manner.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:
Die Umhüllvorrichtung
Die erste und die zweite Halbschale
Ferner weisen die erste und die zweite Halbschale
Das erfindungsgemäße Verfahren kann erst in dem zugeklappten Zustand der Halbschalen
Sollte die Rundschweißnaht in dem Verbindungsbereich
Des Weiteren weisen die Zwischenräume
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Umhüllvorrichtung wrapping means
- 22
- Prüfobjekt UUT
- 33
- eingeschlossener Raum enclosed space
- 44
- Verbindungsbereich connecting area
- 55
- Gehäuse casing
- 66
- erste Öffnung first opening
- 77
- permeable Schicht permeable layer
- 88th
- Zwischenraum gap
- 99
- Dichtmaterial sealing material
- 1010
- Erste Einlage First deposit
- 1111
- erste Halbschale first half shell
- 1212
- zweite Halbschale second half shell
- 1313
- Scharnier hinge
- 1414
- Erste Komponente First component
- 1515
- Zweite Komponente Second component
- 1616
- Rundschweißnaht circumferential weld
- 1717
- Zweite Einlage Second deposit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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