DE2231400B2 - Verfahren und anordnung zum pruefen von prueflingen auf lecks - Google Patents

Description

45

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Prüfen von Prüflingen, die kein abgeschlossenes Volumen umschließen, auf Lecks, bei dem der Prüfling auf einer Seite mit einem Prüfgas beaufschlagt wird und auf der anderen Seite an ein Analysegerät derart angeschlossen wird, daß durch den Prüfling hindurchtretendes Prüfgas vom Analysegerät angezeigt wird.

Solche Verfahren sind bekannt (US-Patentschriften 26 734 und 33 85 102). Bei den bekannten Verfahren ist die dem Prüfling auf einer Seite zugeführte Prüfgasmenge dann begrenzt, wenn bei kontrolliertem Druck der Prüfling kein Leck aufweist. Wenn jedoch der Prüfling ein Leck aufweist, ist die Prüfgasmenge nicht mehr begrenzt, und es gelangt somit eine Menge Prüfgas zum Analysegerät, die nur durch die Größe des Lecks und die Meßzeit begrenzt ist.

Weist nun der Prüfling ein grobes Leck auf, so kann bei empfindlichen Analysegeräten die durchgelassene Prüfgasmenge so groß werden, daß erhebliche Beschädigungen des Leckdetektors zu erwarten sind.

Bei einem bekannten Verfahren (US-Patentschrift 33 85 102) ist deshalb ein gewisser Schutz für den Leckdetektor gegen grobe Lecks in Form einer Drosselstelle vorgesehen. Es ist jedoch bekannt, daß diese Form eines Schutzes in vielen Fällen nicht ausreicht, es wird deshalb für notwendig gehalten, einen speziellen Schutz gegen grobe Lecks in der Form vorzusehen, daß jeder Prüfling zunächst auf grobe Lecks geprüft und nur dann auf feine Lecks geprüft wird, wenn kein grobes Leck feststellbar ist Es wird in solchen Fällen also eine doppelte Leckprüfung notwendig.

Bei dem anderen bekannten Verfahren (US-Patentschrift 3126 734) sind zur Prüfung auf stark unterschiedliche Leckraten ebenfalls mehrere Prüfvorgänge vorgesehen, die sogar mit unterschiedlichen Detektortechniken arbeiten.

Bei der Prüfung von Prüflingen, die ein festes Volumen umschließen, ist es bekannt, den Leckdetektor gegen grobe Lecks oder Bruch des Prüflings dadurch zu schützen, daß eine getrennte Pumpe vorgesehen wird, die den Prüfling leerpumpt, und aus diesem Pumpstrom einen Teilstrom abzuzweigen und dem Lecksucher zuzuführen. Auf diese Weise ist der Leckdetektor jedenfalls gegen grobe Einbrüche von Poifgas geschützt. Der Nachteil besteht jedoch darin, dab ein Teil des aus dem Prüfling ausgepumpten Gases am Lecksucher vorbeigepumpt wird, so daß immer ein Mehrfaches der zum Ansprechen des Leckdetektors notwendigen Prüfgasmenge aus dem Prüfling herausgepumpt werden muß, damit diese Mindestmenge den eigentlichen Leckdetektor erreicht (»ATM« Mai 1962. S. R45 bis R49).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art verfügbar zu machen, bei dem ohne Mehraufwand ein absolut sicherer Schutz des Leckdetektors gegen zu große Prüfmengen bei groben Lecks oder Bruch des Prüflings erreicht wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Anordnungen zur Durchführung der bekannten Verfahren bestehen aus einer Prüfgasquelle, einer Halterung für den Prüfling, in der eine Kammer vorgesehen ist, die durch den Prüfling geschlossen wird und die an die Prüfgasquelle über ein erstes Ventil angeschlossen ist, sowie eine zweite Kammer, die ebenfalls durch den Prüfling geschlossen wird und die über ein zweites Ventil an das Analysegerät angeschlossen ist. Eine solche Anordnung kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch abgeändert werden, daß die beiden Ventile derart gekoppelt werden, daß das erste geschlossen ist, wenn das zweite geöffnet ist.

Weitere Merkmale spezieller Ausführungsformen sind den Ansprüchen 3 bis 5 zu entnehmen.

Speziell ist hier darauf hinzuweisen, daß zwar Massenspektrometer bereits als Analysegeräte zum Prüfen von Prüflingen auf Lecks verwendet worden sind, daß diese Geräte jedoch außerordentlich empfindlich sind und des durch die Erfindung erreichten Schutzes gegen Beschädigung besonders bedürftig sind.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht eines Halterungssystems mit zwei Stationen und

F i g. 2 eine Seitenansicht des Gerätes nach F i g. 1 mit Schnittdarstellung des unteren Teils.

F i g. 1 zeigt zwei Halterungen 1 und 2, die in eine gemeinsame Stützkonstruktion aus einer Tragplatte 3, einem Block 4, U-förmigen Haltearmen 5 und einem Tragslabe besteht.

Der Block 4 ist an der Platte 3 befestigt. Die Haltear-

me 5 und die Stange 6 sind am Block 4 befestigt. Jede der Halterungen kann einzeln oder als eine einer Vielzahl von solchen Halterungen betrieben werden. In Halterung 1 ist der Handgriff 8 einer Kniehebelzwinge in der oberen Stellung dargestellt, während in Halterung 2 sich ein identischer Handgriff in der unteren Stellung befindet Ein Prüfling 10 ist in einer Zwischenstellung bei manuellem Einsetzen in die Prüfsiellung in Halterung 1 dargestellt, und in der Halterung 2 ist ein Prüfling in die Prüfstellung geklemmt. Der Prüfling 10 kann beispielsweise der metallene Deckel eines Getränkebehälters sein, beispielsweise für eine Bierdose.

Die Tragplatte 3 und die Tragstange 6 sind an einer Basis 11 befestigt. Gemäß Fig.2 ist die Basis 11 mit Schrauben 12 (von denen nur eine dargestellt ist), an einem Ventilgehäuse 13 eines Kurzzyklus-Leckdetektors montiert. Die Kniehebelzwinge für jede Halterung weist den Handgriff 8 auf, der auf einem festen Zapfen 16 montiert ist, der seinerseits nr.it einem Arm 5 abgestützt wird. Der Handgriff 8 trägt einen laufenden Schwenkzapfen 17, der einen Arm 18 schwenkbar trägt. Der Arm 18 ist bei 19 schwenkbar mit einer vertikal bewegbaren Klemmstange 20 verbunden. Die Stange 20 ist in ein Hülsenlager 21 montiert, das am Boden des Armes 5 befestigt ist. Der Boden der Stange 20 trägi einen zylindrischen, domförmigen Deckel 24. Ein ringförmiger Abdichtring 25, beispielsweise aus Gummi, ist an der Unterseite der Abdeckung 24 befestigt. Ein Gasanschlußfitting 26 ist in die Abdeckung 24 montiert, um den Durchtritt von Gas durch die domförmige Abdekkung zu erlauben, wie noch näher erläutert wird.

Gemäß Fig.2 weist die Basis 11 eine kreisförmige Bohrung 29 auf, die jeweils unter den Klemmstangen 20 für die Halterungen 1 und 2 zentriert ist. jede der Bohrungen 29 nimmt einen zylindrischen Einsatz 30 auf, und jeder der Einsätze 30 nimmt einen zylindrischen Adapter 31 auf. Eine einen Prüfling tragende und lokalisierende Kreisscheibe 32 wird in jedem Adapter 31 aufgenommen. O-Ringe 33 und 34 aus geeignetem Werkstoff, beispielsweise Gummi, dichten den Boden des Einsatzes 30 gegen die Oberseite des Ventilgehäuses 13 ab. In ähnlicher Weise dichten O-Ringe 35 und

36 den Adapter 31 und den Einsatz 30 ab. Ein O-Ring

37 ist über dem äußeren Teil des Adapters 31 positioniert. Gemäß F i g. 2 wird der untere Umfang des Prüflings 10 gegen den O-Ring 37 abgedichtet, wenn der Prüfling in Prüfstellung geklemmt ist. Der Prüfling 10 gemäß F i g. 2 weist einen üblichen Abziehlappen 38 auf. Die Lokalisierscheibe 32 ist auf Federn 39 montiert.

Es ist nur eine einzige solche Feder dargestellt, selbstverständlich können aber drei oder mehr solcher Federn gleichförmig um einen zur Achse der Scheibe 32 konzentrischen Kreis angeordnet sein. Eine Funktion der Federn 39 ist es, den Prüfling 10 anzuheben, damit er leicht von Hand ergriffen werden kann, wenn der Handgriff 8 angehoben wird. Der Weg der Federn 39 ist so begrenzt, daß sie lediglich die Scheibe 32 anheben, sie jedoch nicht aus dem Adapter 31 ausstoßen.

Die Scheibe 32 weist einen nach oben vorstehenden ringförmigen Rand 40 auf, der an der Unterseite des Prüflings anliegt. Die Federn 39 dienen auch dazu, zu erlauben, daß der Prüfung 10 leicht auf dem Rand 40 zentriert wird, weil, wenn die Scheibe 32 sich in ihrer oberen Stellung befindet, der Prüfling durch Anschlag des Prüflings 10 am O-Ring 37 nicht von der Scheibe 32 weggehalten wird. Wenn der Handgriff 8 in die untere Stellung gebracht wird, wie in Fig. 2. wird die Oberseite des Prüflings 10 gegen den Dichtungsring 25 -.bgedichtet und die Unterseite gegen den O-Ring 37 abgedichtet. Auf diese Weise wird eine gasaufnehmende Kammer 41 zwischen der domförmigen Abdeckung 24 und der Oberseite des Prüflings 10 gebildet, und zwischen der Unterseite des Prüflings und der Lokaiisierscheibe 32 wird eine Vakuumkammer 42 gebildet. Jedes der Elemente 30,31 und 32 weist eine zentrale Bohrung auf, die einen Vakuumkanal 43 bilden. Der Kanal 43 ist so angeordnet, daß er mit der Prüföffnung im Vakuumdetektor in Verbindung steht. Der Rand 40 der Lokalisierscheibe 32 weist eine Anzahl öffnungen 44 auf, um eine Leckprüfung des Außenteils des Prüflings 10 zu ermöglichen.

Für jede der Halterungen 1 bzw. 2 ist ein übliches Schieberventil 50 am Block 4 befestigt. Das Ventil 50 weist eine obere öffnung 51 auf, die mit einem T-Stück 52 in Verbindung steht, das ein Manometer 53 trägt. Das Ventil 50 weist eine untere öffnung 54 auf, die mit einer flexiblen Leitung 55 mit dem Gasfitting 26 der Abdeckung 24 verbunden ist Das Ventil 50 weist ferner eine Auslaßöffnung 56 auf, die zur Umgebung offen ist. Das Ventil 50 weist einen Ventilschiebcr 57 auf, der normalerweise mit einer Feder 58 nach links gedrängt wird. Wenn der Handgriff 8 in seine untere Stellung gebracht wird, stößt er am linken Ende des Schiebers 57 an und bringt diesen in die in F i g. 2 dargestellte Stellung, in der die öffnung 51 mit der öffnung 54 verbunden ist. Wenn der Handgriff in die obere Stellung bewegt wird, bewegt er sich vom linken Ende des Schiebers 57 weg und der Schieber kann sich nach links bewegen, so daß die öffnung 51 isoliert und die Öffnung 54 mit der Auslaßöffnung 56 verbunden wird.

Eine Gasleitung 62 führt vom T-Stück 52 zu einem üblichen Wechselventil 63. Das Wechselventil 63 weist ein Einlaßfitting 64 auf, das mit einer Prüfgasquelle 65 verbunden ist. Das Ventil 63 weist ein weiteres Einlaßfitting 66 auf, das mit einem Schieberventil 67 verbunden ist. Wie schematisch in unterbrochenen Linien dargestellt ist. weist das Wechselventil €>3 eine Ventilkugel 68 auf, die in der oberen Stellung gegen einen Sitz 69 dichtet und in der unteren Stellung gegen einen Sitz 70. Die Kugel 68 wird in die obere Stellung gebracht, wenn Luft unter höherem Druck als das Prüfgas zum Einlaß 66 gelassen wird.

Das Schieberventil 67 ist im wesentlichen gleich dem Schieberventil 50, nur daß seine Auslaßöffnung mit einem Stopfen 74 verschlossen ist. Das Ventil 67 weist eine Einlaßöffnung 75 auf, die mit einer Hochdruck-Luftleitung 76 verbunden ist, und eine Auslaßöffnung 77, die mit dem Einlaßfitting 66 des Ventils 63 verbunden ist. Ein Ventilschieber 73 wird mit einer Feder 78 nach links gedrängt und durch Betätigung eines Hebels 79, der bei 80 schwenkbar gelagert ist, nach rechts bewegt. Wenn der Schieber 73 nach rechts gehalten wird, wie in Fig. 2, ist die Einlaßöffnung 75 mit der Auslaßöffnung 77 verbunden. Wenn dem Hebel 79 erlaubt wird, sich nach links zu bewegen, v/ie das noch näher beschrieben wird, bewegt die Feder 78 den Schieber 73 nach links, um die Einlaßöffnung 75 zu isolieren, so daß Hochdruckluft die Auslaßöffnung 77 nicht erreicht. Das Ventil 67 ist auf einen Haltearm 81 montiert, der an einem Rahmenelement 82 befestigt ist, das einen Teil des Leckdetektors bildet.

Der Leckdetektor besteht aus einem Zylinder 83, der einen Kolben 84 enthält, der eine Betätigungsstange 85 antreibt, die mit einem nicht dargestellten Ventilschieber im Ventilgehäuse 13 verbunden ist. Die Betätigungsstange 85 trägt einen Anschlagkragen 86, der in

seiner in ausgezogenen Linien dargestellten Position den Ventilhebel 79 in der geschlossenen Stellung hall. Selbstverständlich ist für jede der Halterungen 1 und 2 ein getrennter Zylinder 83 zusammen mit Kolben 84. Betätigungsstange 85 und zugehörigem Ventilschieber vorgesehen. In ähnlicher Weise sind Doppel der Ventile 50, 63 und 67 sowie zugehöriger Verbindungen für jede der Halterungen vorgesehen.

Der Kolben 84 wird mit einer Druckiufiqueiie 88 durch ein automatisches Ventil betätigt, das schematisch bei 89 dargestellt ist und in üblicher Weise aufgebaut ist, um Druckluft zunächst zur rechten und dann zur linken Seite des Kolbens 84 in zeitlicher Folge durchzulassen. Die Druckluftquelle 88 ist ferner mit der Einlaßöffnung 75 des Ventils 67 durch Leitung 76 verbunden, die mit dem Zylinder 83 rechts vom Kolben 84 verbunden ist. Ein Betätigungshebel 92 ist in F i g. 1 in der AUS-Stellung dargestellt. Der Hebel 92 ist nach rechts bewegbar, wie in unterbrochenen Linien dargestellt, um die Betätigung des Ventils 89 für Halterung 2 herbeizuführen, und nach links, um das entsprechende Ventil für Halterung 1 zu betätigen. Wie schematisch in F i g. 2 dargestellt ist, ist der Hebel 92 mit d^-rn Ventil 89 durch ein geeignetes Gestänge 93 mit einem Zeitgeber 94 verbunden.

Betriebsweise

Im Betrieb werden die Halterungen 1 und 2 nacheinander betätigt, wie im folgenden beschrieben wird. Wenn der Handgriff 8 einer der Halterungen in der oberen Stellung ist, wird ein Prüfling 10 von Hand auf die Lokalisierscheibe 32 in die in F i g. 2 dargestellte Stellung gebracht, nur daß zu diesem Zeitpunkt die Lokaiisierscheibe leicht mit den Federn 39 angehoben ist. Dann wird der Handgriff 8 abgesenkt, um den Prüfling 10 an Ort und Stelle zu klemmen, wie in F i g. 2 dargestellt. Wenn der Handgriff 8 heruntergeklappt wird, drängt er den Ventilschieber 57 nach rechts und verbindet damit die Prüfgasquelle 65 durch die Ventile 63 und 50 mit der Gasempfangskammer 41 unter der Klemmhaube 24. Wenn der Handgriff 8 abgesenkt ist, ist das Ventil 67 in der Stellung »AUS«, so daß die Ventilkugel 68 durch Schwerkraft am unteren Sitz 70 gehalten wird. Nachdem der Handgriff 8 in die untere Stellung gebracht worden ist, ist diese Halterung, beispielsweise Halterung 2 in der Zeichnung, zur Prüfung bereit Die Prüfung wird durchgeführt, indem der Hebel 92 nach rechts bewegt wird, wie in F i g. 1 unterbrochen dargestellt. Dadurch läßt Ventil 89 Druckluft zur rechten Seite des Kolbens 84 durch, um die Prüffolge einzuleiten. Die Bewegung des Hebels 92 verbindet gleichzeitig die Druckluftquelle 88 mit der Einlaßöffnung 75 des Ventils 67 durch Zylinder 83 und Leitung 76. Zu diesem Zeitpunkt ist das Ventil 67 in der Offenstellung, so daß Druckluft durch Ventil 67, Ventil 63 und Ventil 50 in die Gasaufnahmekammer 51 eintritt Wenn die Druckluft durch das Wechselventil 63 hindurchströmt, drängt si< die Kugel 68 gegen den oberen Sitz 69, so daß dii Druckluft daran gehindert wird, die Prüfgasquelle 65 η erreichen. Wenn sich die Betätigungsstange 85 nacl links aus dem Zylinder 83 hinausbewegt, bewegt sich der Anschlagkragen 86 vom Ventilhebel 79 weg in du unterbrochen dargestellte Stellung. Dadurch beweg die Feder 78 den Ventilschieber 73 nach links, um dei Einlaßkanal 75 zu schließen, so daß die DruckluftquelU

ίο 88 abgetrennt wird, so daß nur eine kleine Mengt Druckluft in der Gasempfangskammer 41 und den Ver bindungsleitungen 55 und 62 zwischen der Kammer 41 und dem Ventil 67 verbleibt. Der Zeitgeber 94 ist se eingestellt, daß nach Beendigung einer Prüfung da:

Ventil 89 so bewegt wird, daß Druckluft zur linken Sei te des Kolbens 84 treten kann, um die Stange 84 in di< ursprüngliche Position zurückzuführen. Wenn das Ven til 89 auf diese Weise bewegt wird, wird die Luftquelk 88 vom Ventil 67 abgetrennt, so daß keine Druckluf ausströmt, wenn der Handgriff 8 zum erneuten Lader angehoben wird, und so, daß Prüfgas durch das Wech selventil 63 hindurchtreten kann, wenn der Handgriff ί für die nächste Prüfung nach unten bewegt wird. Wenr das Ventil 89 die Druckluftquelle 88 von der rechter Seite des Kolbens 84 abschließt, wird gleichzeitig dit rechte Seite des Kolbens 84 zur Umgebung hin entlüf tet, wie das beim Betrieb von Arbeitszylindern üblich ist.

Sobald der Hebel 92 sich nach rechts bewegt hat, urr die Prüffolge für Halterung 2 zu starten, wird die Halte rung 1 von Hand geladen und der Handgriff 8 diese: Halterung nach unten bewegt. Sobald die Prüfung ir Halterung 2 beendet ist, und der Kolben 84 in die rech te Stellung zurückgekehrt ist, wird der Hebel 92 zui jetzt geladenen Halterung 1 bewegt. Während die Prü fung für Halterung 1 durchgeführt wird, wird die Halte rung 2 entladen und neu geladen, und diese Betriebsfol ge wird während des ganzen Prüfprogramms fortge setzt. Wenn der Handgriff 8 angehoben wird, um Hai terung 2 zu entladen, bewegt sich der Handgriff 8 vorr Schieber 57 weg und die Feder 58 bewegt den Schiebe: 57 nach links, um die Einlaßöffnung 51 abzutrennen unc den Prüfgasvorrat zu bewahren. Gleichzeitig wird die Gaskammer 41 durch öffnung 56 zur Umgebung hir entlüftet, um das Prüfgas aus dem Prüfbereich zu ent fernen, so daß das Prüfgas nicht unter dem nächster Prüfling gefangen wird.

Das Prüfgas in Quelle 65 ist vorzugsweise Heliurr und befindet sich vorzugsweise unter einem Druck vor 0,07 bis 0,2 atü. In der beschriebenen Ausführungsforrr ist die Quelle 88 eine Quelle für Druckluft. Ersichtlicr kann auch ein anderes billiges Druckgas verwende werden. Auf jeden Fall berindet sich das Druckgas ir der Quelle 88 vorzugsweise unter einem Druck vor etwa 3,1 atü.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Prüfen von Prüflingen, die kein abgeschlossenes Volumen umschließen, auf Lecks, bei dem der Prüfling auf einer Seite mit einem Prüfgas beaufschlagt wird und auf der anderen Seite an ein Analysegerät derart angeschlossen wird, daß durch den Prüfling hindurchtretendes Prüfgas vom Analysegerät angezeigt wird, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die erstgenannte Seite des Prüflings (10) mit einer fest bemessenen Menge Prüfgas beaufschlagt und diese anschließend von der Prüfgasquelle (65) getrennt wird, so daß auch bei Bruch des Prüflings (tO) das Analysegerät nur die begrenzte Prüfgasmenge erhält.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Prüfgasquelle, einer Halterung für den Prüfling, in der eine Kammer vorgesehen ist, die durch den Prüfling geschlossen wird und die an die Prüfgasquelle über ein erstes Ventil angeschlossen ist, sowie eine zweite Kammer, die ebenfalls durch den Prüfling geschlossen wird und die über ein zweites Ventil an das Analysegerät angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventile derart gekoppelt sind, daß das erste (63) geschlossen ist, wenn das zweite geöffnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Prüfgasquelle (65) angeschlossene Kammer (41) über ein drittes Ventil (67) an eine Druckgasquelle (88) angeschlossen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen der Halterung (24, 31) mit einer öffnungseinrichtung (50) für das erste (63) und/oder dritte (67) Ventil gekoppelt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (41) wahlweise an die Prüfgasquelle (65) oder an die Druckgasquelle (88) anschließbar ist

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Analysegerät ein Massenspektrometer ist.