DE1031030B - Einrichtung zur Feststellung von Undichtigkeiten - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Undichtigkeiten von Bauelementen einer Vakuumanlage oder von Gefäßwandungen oder von Glühlampen durch Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Bauelementes oder der zu prüfendien Gefäßwandung oder durch Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen dem Innen- und Außenraum der Glühlampe und durch Beobachtung der zeitlichen Änderung dieser Druckdifferenz festzustellen.

Die bekannten Einrichtungen sprechen im allgemeinen an, wenn der Druck innerhalb der Prüfd&uer einen bestimmten Schwellwert übersteigt. Um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, ist es daher nötig, immer vom gleichen Anfangsdruck auszugehen. Diese Bedingung ist bei der Prüfung von Massenartikeln, z. B. Konservendosen oder gasgefüllten Glühlampen u. dgl., schwer zu erfüllen, so daß sich die bekannten Verfahren für solche Reihenuntersuchungen schlecht eignen.

Durch die Erfindung soll d&her eine Einrichtung geschaffen werden, die diesen Nach/teil nicht besitzt und mit der etwaige Undichtigkeiten schnell und zuverlässig erfaßt und dann irgendwelche Vorgänge gesteuert werden können.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Druckmesser auf der einen Seite des zu prüfenden Bauelementes oder der einen Seite der Gefäßwandung oder auf der Außenseite der Glühlampe, durch einen mit dem Druckmesser verbundenen Kondensator, der auf eine dem auf der erwähnten Seite herrschenden Druck entsprechende Spannung aufgeladen wird, durch Mittel zum Vergleich dieser Kondensatorspannung mit einer Spannung, die dem auf der erwähnten Seite zu einem späteren Zeitpunkt herrschenden Druck entspricht, und durch Mittel zur Anzeige einer Undichtigkeit, die eine einen bestimmten Betrag überschreitende Differenz der Kondensatorspannungen verursacht. Die auf Dichtigkeit zu prüfenden gasgefüllten Gefäße werden dabei vorzugsweise in eine evakuierbare Kammer gebracht, in der sich auch der Druckmesser befindet.

Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsformen der Erfindung.

Eine Undichtigkeitsanzeige hat insbesondere Bedeutung für die Prüfung von Bauelementen einer Vakuumanlage oder für die Prüfung von Behältern, die entweder evakuiert werden müssen oder in denen ein innerer Überdruck herrscht. Ein Beispiel für diesen letzteren Fall ist eine Konservenbüchse, die Lebensmittel unter Überdruck oder unter Unterdruck enthält. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Prüfung von Konservenbüchsen, nachdem diese fabrikationsmäßig fertiggestellt sind. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß innerhalb der Konserven-Einrichtung zur Feststellung
von Undichtigkeiten

Anmelder:

E. Leybold's Nachfolger,
Köln-Bayenthal, Bonner Str. 504

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. März 1953

Richard B. Lawrance, Cambridge, Mass.,
und Jonathan R. Roehrig, Newton Lower Falls,

Mass. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

büchsen ein höherer Druck als 1 Atmosphäre herrscht und daß die Büchse in einem Vakuum untergebracht wird, um eine etwaige Undichtigkeit anzuzeigen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, eine Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und dem Außenraum einer Wand (beispielsweise der Wand einer Konservenbüchse), deren Undichtigkeit geprüft werden soll, zu erzeugen. Diese Druckdifferenz wird vorzugsweise dadurch hergestellt, daß auf der einen Seite der Wand ein Vakuum erzeugt wird.

Der Anschaulichkeit halber wird die Erfindung im folgenden für die Prüfung der Dichtigkeit von Konservenbüchsen mit innerem Überdruck erläutert. Eine derartige Konservenbüchse hat gewöhnlich einen Innendruck von etwas über 1 Atmosphäre und ist mit einem inerten Gas, ζ. B. mit Stickstoff oder Kohlendioxyd, gefüllt. Eine derartige Konservenbüchse kann in eine Vakuumkammer gebracht werden, die nachher evakuiert wird. Bei der betriebsmäßigen Ausübung der Erfindung wird diese Kammer einige Sekunden lang auf ein verhältnismäßig hohes Vakuum entlüftet, nämlich auf ein Vakuum von beispielsweise ¹Z₁₀ mm Hg bis zu einigen Millimetern Hg. Sodann wird das Vakuumgefäß von der Pumpe getrennt und der in ihm sich einstellende Druck mittels eines geeigneten Vakuummeters gemessen. Ein solches Vakuummeter soll vorzugsweise ein Ionisationsvakuummeter nach Art der USA.-Patentschrift 2 497 213 sein. Ein derartiges Vakuummeter besitzt dien Vorteil, daß es gefahrlos bis zu Drücken von Atmosphärendruck betrieben wer-

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den kann. Außerdem spricht es auf Druckänderungen 20 muß einen geringen Ausgangswiderstand haben, sehr schnell an. so daß der Kondensator C₁ schnell auf seine End-

Die Verstärkerausgangsspannung eines solchen Va- spannung aufgeladen wird. Ein derartiger geringer kuummeters hängt von dem absoluten Druck in der Ausgangswiderstand ermöglicht auch eine schnelle Vakuumkammer ab. Diese Ausgangsspannung wird 5 Entladung des Kondensators C₁, falls dieser infolge gemäß der Erfindung zur Aufladung eines Konden- einer vorher untersuchten, etwa fehlerhaften Konsersators benutzt. Sodann verbleibt das Vakuumsystem venbüchse noch eine höhere Spannung besitzen sollte, für kurze Zeit (etwa für 1 oder 2 Sekunden) von der Nach etwa einer Sekunde wird durch das Zeitschalt-Pumpe abgeschlossen, worauf eine nochmalige Druck- werk die Spule 22 wieder erregt und der Schalter S₁ messung vorgenommen wird. Wenn infolge einer Un- io nach oben umgelegt. Dadurch wird der Kondensadichtigkeit der Druck gestiegen ist, ist die Ausgangs- tor C₁ wieder an die Ausgangsseite des Vakuummeters spannung des Verstärkers entsprechend höher. Diese angeschlossen, jedoch derart, daß die Ausgangsspan-Ausgangsspannung wird sodann mit der vorher dem nung und die vorher erzeugte Kondensatorspannung Kondensator zugeführten Ausgangsspannung ver- nunmehr entgegengeschaltet sind. Wenn der Druck glichen. Wenn die Differenzspannung einen bestimm- 15 in der Vakuumkammer nicht zugenommen hat, bleibt ten Wert überschreitet, so wird eine Anzeigevorrich- dabei die Röhre T₁ verriegelt. Hat jedoch der .Druck tang betätigt. in der Vakuumkammer infolge einer Undichtigkeit

Diese Anzeigevorrichtung kann aus einer schwach der Büchse 12 zugenommen, so zeigt das Vakuumnegativ vorgespannten gittergesteuerten Gas- oder meter 20 einen höheren Druck an und liefert daher Dampfentladungsiröhre bestehen. Wenn die Differenz 20 eine höhere Ausgangsspannung. Wenn der Druck beizwischen der zuerst dem Kondensator zugeführten spielsweise um V₁₀ mm Hg angestiegen ist, so ist die Spannung und der bei der zweiten Vakuummessung Ausgangsspannung des Vakuummeters hoch genug, gewonnenen Spannung die negative Vorspannung um die Röhre T₁ zu zünden.

(oder einen bestimmten Bruchteil dieser Vorspan- Wenn man die Ausgangsspannung des Vakuum-

nung) überschreitet, so zündet die Röhre. Da der 25 meters und die Vorspannung B₁ geeignet aufeinander Anodfanstrom einer solchen Röhre verhältnismäßig abstimmt, kann man die Röhre T₁ schon bei einem groß ist, kann man mit ihm nahezu jede Anzeigevor- kleinen Druckanstieg in der Kammer zünden lassen, richtung betätigen. Bei einer dauernd laufenden Prüf- Ein Vorteil der beschriebenen Einrichtung liegt darin, anlage kann mittels des Anodenstromes auch eine daß eine Nullpunkteinstellung des Vakuummeters 20 Auswurfeinrichtung für die fehlerhafte Konserven- 30 überflüssig ist. Ferner ist es nicht nötig, darauf zu büchse betätigt werden. achten, daß die Vakuumkammer 10 vor ihrer Abtren-

In Fig. 1 wird die Erfindung für den Fall der nung von der Pumpe auf einen bestimmten Druck Dichtigkeitsprüfung eines abgeschlossenen Behälters evakuiert wird. Solange nämlich das \^akuummeter (beispielsweise einer Konservenbüchse), die ein Gas in einem Bereich arbeitet, in welchem wenigstens anvon etwas höherem als Atmosphären druck enthält, 35 nähernd Proportionalität zwischen dem Druck und erläutert. Fig. 1 zeigt eine Vakuumkammer 10, in der Ausgangsspannung besteht, ist die Höhe des bei welche eine zu prüfende Büchse 12 eingesetzt werden der Evakuierung der Kammer 10 erreichten Vakuums kann. Zur Evakuierung der Kammer dient eine ohne Bedeutung. Man kann beispielsweise mit einer Pumpe 14, beispielsweise eine gewöhnliche mecha- Ausgangsspannung von 5, 6 oder 7 Volt arbeiten. Die nische Vakuumpumpe. Zwischen der Pumpe 14 und 40 zweite Ablesung gibt dann eine entsprechend der der Kammer 10 liegt ein Ventil 16, welches Vorzugs- Druckzunahme höhere Spannung, und die Differenz weise elektrisch oder pneumatisch betätigt werden der beiden Spannungen entspricht dem Druckunterkann und zur Abtrennung der Vakuumkammer von schied.

der Pumpe dient. Die Schließung des Ventils wird Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die elek-

vorzugsweise mittels eines Zeitschakwerkes 18 ge- 45 trische Schaltung so aufgebaut, daß bereits dann eine steuert, das beispielsweise einen Uhrenmotor enthält, Undichtigkeit angezeigt w'ird, wenn nach einer geder eine Anzahl von elektrischen oder pneumatischen wissen Pumpzeit noch kein genügend niedriger Druck Schaltern betätigt. Zur Druckablesung in der Va- erreicht ist. Ferner spricht die Anzeigevorrichtung kuumkammer kann ferner ein Vakuummesser 20 ein- auch dann an, wenn nach der Abtrennung von der gebaut werden. Dieser soll bei der in Fig. 1 darge- 50 Pumpe ein bestimmter Druckanstieg stattfindet. An stellten Ausführungsform nach der genannten USA.- Stelle des Schalters S₁ in Fig. 1 sind drei Schal-Patentschrift ausgeführt sein. Im Ausgangskreis des ter S₂, S₃ und S^ vorhanden. Ferner liegt eine Bat-Vakuummetars 20 liegt ein Schalter S₁. Dieser terie B₂ in Serie zum Kondensator C₁. Schalter kann mittels eines Elektromagneten 22 be- Zu Beginn des Prüfungsvorganges wird durch das

tätigt werden. In der einen Schalterstellung wird der 55 Zeitschaltwerk das Ventil 16 geöffnet. 3 Sekunden Kondensator C₁ durch die Ausgangsspannung des später schließt das Ventil 16, und die Schalt-Vakuummeters 20 aufgeladen. Eine Gasentladungs- hebel S₂, S₃ und S₄ werden mittels der Spule 22 kurzröhre T₁ mit einem Gitterwiderstand R₁ und einer zeitig nach unten gelegt. Hierdurch wird der Konden-Vorspannungsquelle B₁ speist eine Anzeigevor- sator C₁ an das Vakuummeter 20 angeschlossen. Wenn richtung 24. 60 die Spannung am Kondensator C₁ um so viel größer

Nach Einsetzen einer zu prüfenden Büchse in die ist als die Spannung der Batterie B₂, daß die Gitter-Vakuumkammer 10 öffnet das Zeitschaltwerk 18 das vorspannung B₁ der Röhre T₁ überwunden wird, so Ventil 16 für etwa 3 Sekunden, so daß die Kammer zündet die Röhre, und es wird eine Undichtigkeit an-10 evakuiert wird. Sodann wird das Ventil wieder ge- gezeigt. Wenn jedoch der Druck in der Kammer 10 schlossen und die Spule 22 erregt, so daß der Schal- 65 unter einem gewissen Wert bleibt, so reicht die ter S₁ nach unten umgelegt wird. Dadurch wird die Ladung am Kondensator C₁ nicht aus, um die Span-Ausgangsseite des Vakuummeters an den Kondensa- nung B₂ zu überwinden. Etwa 1 Sekunde später wertor C₁ angeschlossen, so· daß dieser auf eine ent- den die Schalter S₂, S₃ und S± nach oben umgelegt, sprechende Spannung aufgeladen wird. Kurz darauf Dadurch wird die Ausgangsspannung des Vakuumwird der Schalter wieder geöffnet. Das Vakuummeter 70 meters in Serie mit dem vorher geladenen Kondensa-

tor C₁ geschaltet. Wenn der Druck in der Vakuumkammer nicht wesentlich angestiegen ist, bleibt die Röhre. T₁ gesperrt, während bei einem nennenswerten Druckanstieg die Ausgangsspannung des Vakuummeters überwiegt, so daß die Röhre zündet.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist das Zeitschaltwerk ferner mit einem im Anodenkreis der Röhre Liegenden Kontakt versehen, der den Anodienstrom unterbricht, so daß die Röhre von neuem zünden kann, wenn die nächste zu prüfende Büchse fehlerhaft sein sollte. Statt dessen kann man auch eine Wechselspannung im Anodenkreis der Röhre vorsehen.

An Stelle der Schalter S₂ bis S_i kann auch beispielsweise eine Multivibratorschaltung benutzt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Feststellung von Undichtigkeiten von Bauelementen einer Vakuumanlage oder von Gefäß wandungen oder von Glühlampen durch Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Bauelementes oder der zu prüfenden Gefäßwandung oder durch Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen dem Innen- und Außenraum der Glühlampe und durch Feststellung der zeitlichen Änderung dieser Druckdifferenz, gekennzeichnet durch einen Druckmesser auf der einen Seite des zu prüfenden Bauelementes oder der einen Seite der Gefäßwandung oder auf der

Außenseite der Glühlampe, durch einen mit dem Druckmesser verbundenen Kondensator, der auf eine dem auf der erwähnten Seite herrschenden Druck entsprechende Spannung aufgeladen wird, durch Mittel zum Vergleich dieser Kondensatorspannung mit einer Spannung, die dem auf der erwähnten Seite zu einem späteren Zeitpunkt herrschenden Druck entspricht, und durch Mittel zur Anzeige einer Undichtigkeit, die eine einen bestimmten Betrag überschreitende Differenz der Kondensatorspannungen verursacht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf derjenigen Seite, auf der sich der Druckmesser befindet, ein Vakuum erzeugt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige der Differenz der Kondensatorspannungen eine vorgespannte Elektronenröhre dient.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Zeitschaltwerk zur Verbindung der Ausgangsspannung des Druckmessers mit der Vorspannungsquelle der zur Anzeige einer Undichtigkeit dienenden Elektronenröhre, wenn hei der Evakuierung ein bestimmtes Vakuum nicht erreicht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften Jaeckel, »Kleinste Drucke«, Spring" (1950), S. 76;

»Electronics«, September 1950, S. 97.

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