DE1930528B2

DE1930528B2 - Verfahren und vorrichtung zur pruefung der dichtheit von pruefobjekten

Info

Publication number: DE1930528B2
Application number: DE19691930528
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Froehhch, Josef W , 7022 Leinfelden
Priority date: 1969-06-16
Filing date: 1969-06-16
Publication date: 1973-07-26
Also published as: DE1930528C3; DE1930528A1

Description

Die Prüfung der Dichtheit wird bis jetzt auf verschiedene Weise durchgeführt. Das mit Gas, z.B. Luft, gefüllte Prüfobjekt kann in eine Flüssigkeit getaucht werden. Die aus dem Prüfobjekt infolge Undichtheit entweichende Luft bildet Bläschen, die in der Flüssigkeit aufsteigen und entweichen- Dieses Prüfverfahren hat folgend* Nachteile:

1. Lecks, aus denen lern³ Luft in 10 Sekunden entweichen, sind mit dem Auge in Form von Bläs-

chenbildung bereits schwierig festzustellen,

2. das Prüfergebnis ist menschlichen Fehlern und Unzulänglichkeiten ausgesetzt,

3. das Eintauchen des Prüfobjektes in Flüssigkeit ist vielfach unerwünscht und erfordert nachträg lieh einen Trocken-und Reinigungsvorgang des Prüfobjektes und

4. dieses Prüfverfahren eignet sich nicht zur Automatisierung des Prüfvorganges, wie es für die Massenkontrolle von Prüfobjekten angewendet wird.

Eine andere Möglichkeit zur Prüfung der Dichtheit von Prüfobjekten bietet die Massen-Spektrometrie, mit deren Hilfe selbst kleinste Mengen freien Gases, z.B. 1(T⁶ cm'/Minute, festgestellt werden können.

Bei diesem Verfahren muß das Prüfobjekt jedoch mit Gas, z. B. Helium, gefüllt werden und die Feststellung freien Gases, das durch ein Leck im Prufobjekt entweicht, ist teuer, umständlich und zeitraubend. Bei einer Prüfung verschiedener Objekte ist die umge-

bende Atmosphäre immer wieder auf Gasfreiheit zu bringen. Diese Ausführungen lassen schon erkennen, daß ein derartiges Prüfverfahren geschultes Personal erfordert und vorzugsweise in einem Prüf- oder Forschungslabor, aber nicht für die Qualitätskontrolle

von Massengütern in einer Fertigungshalle, z. B. in einer Kraftfahrzeugfabrik, eingesetzt werden kann.

Für die industrielle und automatische Prüfung der Dichtheit von Prüfobjekten ist auch schon ein anderer Weg beschritten worden. Zu Beginn einer Prüfung

wird das Prüfobjekt mit Druckluft gefüllt. Das Prüfobjekt steht mit der Testkammer eines Differenzdruckmeßgerätes in Verbindung, dessen Referenzkammer gleichzeitig mit der Druckluft gefüllt wird. In einer Prüfphase werden die Test- und die Refe renzkammer voneinander getrennt. Das Prüfobjekt bleibt mit der Testkammer des Differenzdruckmeßgerätes verbunden, während in der Referenzkammer der Druck auf dem Ausgangswert der Prüfung verbleibt. Strömt nun durch ein Leck Luft aus dem Prüf- objekt, dann nimmt der Druck im Prufobjekt und damit auch in der Testkammer ab. Über das Differenzdruckmeßgerät mit nachgeschaltetem Verstärker (Differenzdruckverstärker oder Differenzdruckwandler) wird die Druckdifferenz zwischen der Referenz- und der Testkammer in ein der Druckdifferenz proportionales elektrisches und/oder pneumatisches Ausgangssignal umgewandelt.

Der sich bildende Differenzdruck ist von folgenden Faktoren abhängig:

1. von der Größe des Lecks,

2. von der Meßdauer, d. h. von der Zeit, in der die Testkammer von der Referenzkammer getrennt ist, und

3. von der Größe des Volumens des Prüfobjektes.

Da es praktisch unmöglich ist, den Druck, die Temperatur und den Feuchtigkeitsgrad einer Druckluftmenge konstant zu halten und sich die Umgebungsverhältnisse (Temperatur, barometrischer Druck) des Differenzdruckverstärkers und des Anzeigegerätes ebenfalls verändern, unterliegt das Ausgangssignal gewissen Schwankungen, die die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen. Auf Grund dieser Einwir-

klingen ist es notwendig, den minimal feststellbaren kannten Prüfverfahren, und

pifferenzdrucksohochzuwählen,daß diese Einflüsse Fig. 2 schematiscb das Prüfgerät nach dem Ver-

das Meßergebnis nicht oder nur vemachlässigbar ver- fahren der Erfindung.

©Ischen. Dies bedeutet, daß die Empfindlichkeit eines Bei dem bekannten Verfahren und Gerat nach

derartigen Prüfverfahrens eingeschi änkt werden muß, 5 F i g. 1 ist zur Speisung eine Druckluftquelle PQ! vorum nicht durch die im Systeni bedingten Druckände- gesehen. Werden die Ventile 51 und 52 geöffnet, Hingen eine falsche Aussage über das Prüfobjekt zu dann strömt dieDruckluft in die Referenzkammer erhalten. Bei einer festgelegten zulässigen Leckrate RK, in die Testkammer TK und das Prüfobjekt P(J in cm³ pro Zeiteinheit entwichener Druckluft muß die ein. Nachdem der gewünschte Überdruck im Prufob-Prüfzeit so gewählt werden, daß der auf Grund des 10 jekt erreicht ist, wird das Ventil 51 geschlossen. Das Lecks erzeugte Differenzdruck größer ist als die im Ventil S2 bleibt noch für eine gewisse Zeitdauer ge-Systeni zu erwartende Druckänderung. Dies führt öffnet, bis sich im Meßkreis aus den beiden Kammern dann bei Prüfung auf kleine Leckrate zu langen Meß- RK und TK und dem Prüfobjekt PO konstante und Priifzeiten. Druck- und Temperaturverhältnisse eingestellt na-

Es ist Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Er- 15 ben. .. .,

findung, das Verfahren zur Prüfung der Dichtheit von Die erforderliche Mindestzeitdauer für die Prut-

Prüfobjekten mit Hilfe der Messung des Druckunter- phase zur Feststellung eines gegebenen Lecks aus eischiedes zwischen einer Referenzkammer und einer nem gegebenen Prüfvolumen ist davon abhängig, wie mit dem Prüfobjekt verbundenen Testkammer eines groß der minimale Differenzdruck ist, den der Diffe-Difkrenzdruckmeßgerätes so zu verbessern, daß für ao renzdruckverstärker und der Differenzdruckanzeiger die Prüfung ein unabhängiger Ausgangspunkt am An- anzeigen können. In dieser Prüfphase wird auch das zeigegerät gewonnen wird, der durch die vorher er- Ventil S2 geschlossen. Der Druck in der Referenzwähnten Umwelteinflüsse nicht verändert wird und kammer RK bleibt konstant. Die Testkammer i/i für auf Prüfungen konstant bleibt. Diese Umweltein- bleibt mit dem Prüfobjekt PO verbunden. Weist das flüsse sind ja gerade in Fertigungshallen, in denen die »5 Prüfobjekt PO ein Leck auf, dann entweicht Druck-Prüfautomaten eingesetzt werden sollen, unvermeid- luft, und der Druck nimmt auch in der Testkammer bar Durch die Ausschaltung dieser Umwelteinflüsse TK entsprechend ab. Auf Grund dieses Drackunterkann dann die Empfindlichkeit des Prüfverfahrens ge- schiedes zwischen der Referenzkammer RK und der genuber dem bekannten Verfahren wesentlich gestei- Testkammer TK ändert sich auch das Ausgangssignal gert oder die Prüf zeit bei vorgegebener l^ckrate be- 30 des Differenzdruckverstärkers DD V und die Anzeige achtlich verkürzt werden. Es ist nun möglich, daß das des Differenzdruckanzeigers DDA. Da Umweltein-An/eigegerät für den Differenzdruck bei beliebigem flüsse zu Veränderungen des Ausgangssignals am Uü-Au^gangssignal am Differenzdruckverstärker eine ferenzdruckverstärker führen, treten bei diesem Deimmer gleichbleibende Ausgangsstellung für die Prü- kannten Prüfverfahren die eingangs erwähnten fung (Differenzdruck Null) einnimmt. Dies bedeutet 35 Nachteile und Fehlerquellen auf. Das Prüfgerät, aas also daß die Umwelteinflüsse, die sich auf das Aus- nach dem Verfahren der Erfindung arbeitet, ist, w»e eangssignal des Differenzdruckverstärkers auswirken Fig. 2 zeigt, ähnlich aufgebaut. Am Ausgang aes können, am Differenzdruckanzeiger eliminiert sind. Differenzdruckverstärkers DD V ist jedoch ein Diffe-Durch diese Hintereinanderschaltung des Differenz- renzdruckanzeiger DDA angeschaltet, der selbst wiedruckverstärkers und des Differenzdruckanzeigers 40 der eine Referenzmeßkammer RMK und eine 1 esikann gemäß der Erfindung auch noch eine wesentliche meßkammer TMK aufweist. Mit der Membran dieses Steigerung der Empfindlichkeit erreicht werden, ohne Differenzdruckanzeigers ist der Zeiger A mecnaniscn daß dadurch das Verhältnis von Nutzsignal zu Störsi- gekoppelt. Ausschlaggebend ist, daß die Ί estmeB-enal verschlechtert wird kammer TMK direkt und die Referenzmeßkammer

Ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach 45 RMK über ein weiteres Ventil153 von dem pneumat,-der Erfindung ist im Anspruch 3 angegeben. Über die sehen Ausgangssignal des Differenzdruckverstarkers Steuerung der Ventile kann leicht die Abgleich-und DDV gespeist wird. Ci_11nH

die Prüfphase eingestellt werden. Eine einfache Pro- In der Füllphase sind alle dreTΥ«*¹« "· "™^d

grammsteuerung für einen automatisch ablaufenden S3 geöffnet Die Testkammer TK die Referenzkam Prüfvorgang läßt sich einführen, wenn für die Ventile ₅o mer RK und das Prufobjekt PO nehmen den über elektromagnetische oder pneumatische Betätigungs- druck der DruckluftquellePQj^ In der Abgleich orcane verwendet werden phase wird das Ventil 51 geschlossen. Nach der

Nach einer weiteren Ausgestaltung wird ein Diffe- Abgleichphase steht am Ausgang£««^D^^enzdr^₁ renzdruckanzeiger verwendet, dessen Zeiger mecha- Verstärkers DDV der fur den D^renzdruck Null nisch mit der die Referenz- und die Testkammer tren- ₅₅ eingestellte Bezugsdruck, d. k-A»WgJ ^^r nenden Membran gekoppelt ist. Auf diese Weise wird einmal der Testmeßkammer TM K undubej das ge erreicht, daß auch die Anzeige durch die Umweltein- öffnete Ventil 53 der^^enzmfk^am*«Ä MKzu flüsse nicht mehr verfälscht wird, so wie es bei Anzei- geführt w.rd. Be, Dmckgleichhe.t m den be.den gegeräten auf dem Manometerprinzip der Fall ist. Meßkammern des ^^wJS£SSdfEt dieser Zur Ableitung eines elektrischen und/oder pne^- 60 nimmt der Zeiger A seme· Nullstellungein. Ist dieser matischen Fehlersignals ist weiterhin vorgesehen, daß Zeiger A mechanisch ™* ^ ^^S^j der Zeiger des Differenzdruckanzeigers mit einer mern trennenden Membran gekoppelt dann ist Kontaktfnordnung zusammenarbeitet⁸ die auf jede diese Nullstellung des g^^^^^S libi Zitll itllbar und in dieser be ««-»>Κ

Kontaktfnordnung zusammenarbeitet die auf j g^^^^SSK

beliebige Zeigerstellung einstellbar und in dieser be- ««-»>Κ£^^

«and der Zeichnungen nä- häng* vom

F?gT schematich ein Prüfgerät nach dem be- druckanzeigers DDA mit demselben Signaldruck

beaufschlagt werden. Veränderungen des Ausgangssignals auf Grund der erwähnten Umwelteinflüsse haben daher keinen Einfluß auf die Nullstellung und die Anzeige des Zeigers A mehr, da die Stellung des Zeigers A nicht mehr abhängig ist von dem absoluten Druck in den beiden Meßkammern des Differenzdruckanzeigers DDA, sondern allein durch den Differenzdruck bestimmt ist. Aus diesen Gründen kann bei dem neuen Prüfgerät bereits schon bei einer kleinen Druckdifferenz ein Fehlersignal abgeleitet werden, das von allen Umwelteinflüssen vollkommen unbeeinflußt ist.

In der Prüfphase sind alle Ventile Sl, S2 und S3 geschlossen. Ein Leck im Prüf objekt PO führt zu einer Druckdifferenz zwischen der Referenzkammer RK und der Testkammer TK der Differenzdruckzelle DDZ. Der Ausgangsdruck am Differenzdruckverstärker DDV ändert sich proportional dieser Druckdifferenz. Demzufolge ändert sich auch der Druck in der Testmeßkammer TMK des Differenzdruckanzeigers DDA. Da bereits bei kleinem Ausschlag des Zei- gers A ein Fehlersignal abgeleitet werden kann, kann bei dem neuen Prüfgerät entweder bei vorgegebener Leckrate die Zeitdauer für die Prüfphase wesentlich verkürzt werden oder aber bei vorgegebener Prüfzeit auf eine wesentlich kleinere Leckrate geprüft werden,

ίο wie bei dem eingangs erwähnten bekannten Prüfgerät. Ein eindeutiges Fehlersignal wird erhalten, wenn der Zeiger A mit einer Kontaktanordnung zusammenarbeitet, die auf jede beliebige Zeigerstellung einstellbar ist. Auf diese Weise kann mit Hilfe der Zeitdauer für die Prüfphase auf jede beliebige Leckrate innerhalb des Empfindlichkeits- und Meßbereiches geprüft werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Prüfung der Dichtheit von Prüfobjekten mit HUfe der Messung des Druckunterschiedes zwischen einer Referenzkammer und einer mit dem Prüfobjekt verbundenen Testkammer eines Differenzdruckmeßgerätes, bei dem in einer Füll- und Abgleichphase die Referenz- und die Testkammer eines Differenzdruckverstärkers auf gleichen Überdruck gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Füll- und Abgleichphase von dem Differenzdruckverstärker (DDV) abgegebene Ausgangssignal gleichzeitig einer Referenzmeßkammer (RMK) und einer Testmeßkammer ( TMK) zugeführt wird und daß in einer Prüfphase die Referenzkammer (RK) und die Testkammer (TK) des Differenzdruckverstärkers (DDIO und die Referenzmeßkammer (RMK) und die Testmeßkammer (TMK) des Differenzdruckanzeigers ( DDA) voneinander getrennt (Sl, S3), die Referenzkammern (RK und RMK) auf ihrem Druck konstant bleiben und die Testkammern (TK bzw. TMK) mit dem Prüfobjekt (PO) bzw. dem Ausgangssignal des Differenzdruckverstärkers (DDV) in Verbindung bleiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Füllphase die Test- und Referenzkammer (TK und RK) des Differenzdruckverstärkers (DD V) mit der Druckluftquelle (PQ) verbunden und in der Abgleichphase von der Druckluftquelle (PQ) getrennt sind (Ventil Sl).

3. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, bei dem eine Druckluft -quelle über ein erstes Ventil mit der Referenzkammer eines Differenzdruckverstärkers verbunden ist, und diese Referenzkammer über ein zweites Ventil mit einer Testkammer und dem Prüfobjekt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Differenzdruckverstärkers (DDlO direkt mit der Testmeßkammer (TMK) und über ein drittes Ventil (S3) mit der Referenzmeßkammer (RMK) eines Differenzdruckanzeigers (DDA, A) verbunden ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differenzdruckanzeiger (DDA) verwendet ist, dessen Zeiger (A) mechanisch mit der die Referenzmeßkammer (RMK) und die Testmeßkammer (TMK) trennenden Membran gekoppelt ist.

5. Gerät nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeiger (A) des Differenzdruckanzeigers (DDA) mit einer Kontaktanordnung zusammenarbeitet, die auf jede beliebige Zeigerstellung einstellbar und in dieser betätigbar ist.