DE2261448C3 - Vorrichtung zum Prüfen der Dichtheit eines röhrenförmigen Körpers mit einem Prüfgas - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen der Dichtheit eines röhrenförmigen Körpers mit finer Anordnung zur Beaufschlagung eines begrenzten Teils der Außenfläche des Körpers mit einem früfgas, insbesondere Helium, und mit einem Dctek· zur Anzeige des durch die Wand des Körpers kinditrchgetretcncn Heliums (Schweizer Archiv — Februar 1961).

Bei einer ähnlichen solchen Vorrichtung (z. B. US-PS 3 342 990) wird das Helium durch eine bewegliche Düse auf die Außenfläche des Körpers geblasen. Da das Helium als sehr flüchtiges Gas sich sofort in der umgebenden Atmosphäre verteilt, kann aber der Druck des Heliums auf der Außenfläche des Körpers nicht kontrolliert werden, unterschiedliche Druckdifferenzen zwischen der Außenfläche und der Innenfläche der Wandung des Korpers köiinen deshalb zu unbrauchbaren Meßergebnissen führen. Hinzu kommt, daß die Zuführung des Heliums durch eine einfache Düse bei automatischer Prüfung röhrenförmiger Körper in schneller Taktfolge unzureichend ist.

Erfindungsgemäß sollen darum diese Nachteile beseitigt und eine Vorrichtung geschaffen werden, mit der röhrenförmige Körper in schneller Taktfolge automatisch überprüft werden können.

Diese Aufgabe läßt sich mit Maßnahmen, wie sie im deutschen Gebrauchsmuster 1 903 765 beschrieben sind, nicht lösen. Hiernach ist eine Vorrichtung bekannt, bei der das dem Innern des röhrenförmigen Körpers zugeführtc und durch dessen Wandung austretende Helium von einem längs des Körpers verschieblichen Ringraum ausgenommen und aus diesem abgesaugt wird. Der Ringraum wird von einer dem Körper umschließenden Manschette gebildet. Ringdichtungen am Ende von Endflanschen liegen auf dem Körper auf. Diese Vorrichtung läßt nur eine verhältnismäßig geringe Arbeitsgeschwindigkeit zu. Die zu erhaltenden Meßergebnisse sind darüber hinaus nicht absolut sicher, weil bei Verschleiß der Dichtungen aus dem Körper austretendes Helium über die undichten Stellen der Dichtung in den Ringraum eingesaugt wird. Das kann selbst bei einwandfreien Rohren zu falschen Meßergebnissen führen.

Auch mit Maßnahmen etwa nach der US-Patentschrift 3 474 ö62 ist ein automatisches Prüfen einer Vielzahl «on in schneller Taktfolge der Vorrichtung zugeführtcn rohrförmigen Körpern nicht möglich, da dort ebenfalls Dichtungen zwischen den zu überprüfenden K.irpcrn und einem diese umschließenden Ringraum vorgesehen sind, aus dem gegebenenfalls aus dem Körper austretendes Helium abgesaugt w>rd.

Die obengenannte Aufgabe kann aber überraschend einfach crfindungsgemäß dadurch gelöst werden, daß die Anordnung zur Beaufschlagung des Körpers mit Prüfgas eine mittige Ring/.one für die Zufuhr des Prüfgases und beidseits daran anschließende Ringzonen zum Abführen des überschüssigen Priifgases besitzt und daß jede der drei Zonen in axialer Richtung von Radialflanschen begrenzt ist, die jeder eine öffnung für den Durchtritt des Körpers aufweisen, und daß die Anordnung auf dem Körper längsverschiebbar ausgebildet ist.

Es wird also auf eine Abdichtung der das Helium führenden Zone verzichtet, wodurch deshalb auch ohne Umbau zürn Prüfen von rohrförmigen Körpern verschiedener Abmessungen die Vorrichtung verwendet werden kann.

Als Vorteil ergibt sieh darüber hinaus, daß beim Prüfen eines röhrenförmigen Körpers nit verhältnismäßig großem gleichmäßigen Prüfgasdruck gearbeitet werden kann. Dieser ist größer als bei bekannten Vorrichtungen, weil in der mittleren Ring/.one ein höherer Druck aufrechterhalten werden kann. Dieser Druck bleibt konstan¹. während die Anordnung längs des röhrenförmigen Körpers verschoben wird, so daß

alle Bereiche des Korpers unter gleichen Bedingungen geprüft werden.

Die Vorrichtung eignet sich insbesondere für die automatische Prüfung röhrenförmiger Körper, die der Vorrichtung in schneller Taktfolge zuget'ühr; werden, denn die Verschiebung der ringförmigen Anordnung kann verhältnismäßig schnell erfolgen, weil Reibung··, erluste /wischen dem sich durchcüe Öffnungen in den Ringflanschen erstreckenden Körper und den Ringflanschen infolge des Fehlens von Dichtungen nicht auftreten, nie Aufre«^-hterhaltunu des Drucks in der mittleren ringförmigen Zone e..u-;-seits durch entsprechende Zufuhr von P ruf gas und andererseits durch Absaugung des Piiifgases über die an die mittlere Zone anschließenden Zonen bietet keine Probleme.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung soll nun an Hand der Zeichnung die Erfindung näher erläutern

t - zeigt

Fiel einen schematischen teügeschnittcren Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Prüfen der Dichtheit,

Fig. 2 einen analogen Teilschnitt und die bewegliche Prüfgasbkisanordnung in der einen ihrer beiden Grenzstellungen in Längsrichtung,

F i g. 3 einen vertikalen schematischen Querschnitt der Linie 3-3 in Fi g. 1.

Die beschriebene Ausführungsform befaßt s^:ch mi; der Kontrolle der Dichtheit eines Rohres T mit zylindrischem Schachtteil a, das in einem Spitzende b um: einem Muffentnüe c endet. Als Prüfaas wird Helium verwendet.

Diis /u untersuchende Rohr wird zwischen die bewegliche P'atie 1 und die feve Platte 2 einer Presse mit !miiziinialer Achse X-X gebracht, die sich beispielsweise an eine Fabrikationsstraße anschließt Die Scheibe 2 besitzt eine öffnung3, die die \ erbinduug üMt den weiter unten zu beschreibenden Fmrichtungen der Erzeugung von Vakuum im Rohr und /um Messen herstellt. Das Rohr wird zwischen den Scheiben durch F.ndstückc4 und 5 gehalten, die auf diesen Scheiben sitzen und deren Abmessungen auf die der zu prüfenden Rohre abgestimmt sind. Diese Enden tragen Dichtungsgarnituren 6 und 7. welche dicht d^;c'-c Endstücke und die Enden des Rohres beaufscblagen sullen. Sie bestehet· ius Butylkautschuk oder i-irem ähnlichen hcliunuii durchlässigen Material. Du Garnitur 7 auf der Spitzcndesei'e des Rohres ist aufblähbar.

/wischen den beiden Endstücken 4 und? ist in Wechsoltranslaiion entsprechend der Achse A'-.V in beiden Richtungen eine bewegliche Anordnung Γ für das spe'sen mit Helium und d2· Absaugen überschüssigen Heliums angebracht. Diese Anordnung umfaßt einen kieisförmigen Kasten 8 mit radialem U-Querschnitt. dct aus einer zylindrischen Wandung und zwei Wangen besteht, und es ermöglicht, sie mit dieser Wechsclbevegung zu beaufschlagen. Nach dem Beispiel ist der Kasten 8 starr an einem Vertikalarm 9 (F i g. 1,3) befestigt, der selbst fest an einem Wagen 10 ist. der auf einer horizontalen festen Schiene 1 parallel zu X-X unter der Wirkung einer beliebigen nicht dargestellten Antriebseinrichtung beweglich ist.

Im Innern des Kasten 8 bestimmt ein fest mit diesem Kasten verbundener starrer Hohlring 12 eine Mitielringkammcr 13 für das Aufblasen von Helium, die in dit ,em Ring untergebracht ist; weiterhin sind zwei seitliche Umfangsnuten 14 zu beiden Seiten dieses Ringes vorgesehen, die radial gegen die Achse X-X offen sind und die für das Ansaugen übersehüssigen Heliums bestimmt sind.

In die ringförmige Riasmittelkammer 13 mündet eine Hcliumzuführungsleaung 15, die fest mit der beweglichen Anordnung/.' verbunden ist und über nicht dargestellte Organe mit einer Heliumquelle in

ίο Verbindung s'.eht. Der Druck des in die Kammer 13 eingeführten Heliums ist nicht kritisch; er kann beispielsweise 0,4 Bar betragen. Diese Ringkammer 13 für die Gaszufühning hat einen festen Durchmesser für einen Durehmesserbereich der Rohre T. Sie mündet radial gegenüber dem Rohr T über eine Anzahl von Bohrungen 16, die in ihrem Innenteil vorgesehen sind; diese Bohrungen haben einen Durchmesser von etwa 1 mm; sie sind unter gleichem Winkelabstand auf dieser Wandung verteilt. Lediglich beispielsweise

»o sei gesagt, daß nach dieser beschriebenen Ausführuiigsform. die für die Untersuchung der Rohre ausgelegt ist. der Nominaldurchmesser zwischen 150 und 300 mm etwa schwankt, wobei die An/ah! dieser Bohrungen vorzugsweise bei 10 liegt.

Die beiden seitlichen Nuten 14 sind zwischen din radialen Flügeln des Kastens 8 und des Ringes 12 ausgespart. Diese Flüge! sind mit Bunden 17 aus Kautschuk, also 4 in der Anzahl, vorgesehen und dazu bestimmt, die Dichtigkeit zwischen Rohr T einerseits und dem mittigen Ringraum 18 andererseits sicherzustellen, in welchen die Bohrungen 16 münden. Andererseits sorgen sie für die Dichtheit gegenüber den seitlicncn Nuten 14 Diese Ringscheiben haben einen Innendurchmesser, der um 2 mm vvenigsic ns größer als der maximale Außendurchmesser der /u untersuchenden Rohre T ist.

Der Kasten 8 ist mit einer zylindrischen Verlängerung f9 versehen, die in einer elastischen Dichtung 20 endet, die die in der E:\tremlage auf der Muffenseile der beweglichen Anordnung in der in F i g. 2 dargestellten Lage dazu bestimmt ist. sich dicht gegen den Flansch der Muffe d des Rohtes abzustützen und bildet so eine vierte dichte Kammer 21. welche Helium über cirse von dei Hauptspeiseleitung 15 aus abgehende Zweigleitung 22 erhalten kann.

Schließlich ist der zylindrische Boden des kre^;sför-HiLJiLη Kastens 8 von U-Profil in seinem oberen Teil von zwei Löchern 23 an der Stelle der Saugnuten 14 durchbohrt und diese Löcher münden in einem r.iit einem nicht dargestellten Exhauster versehenen Abzug 24. der selbst mit der Umgebung über ein ebenfalls nicht dargestelltes flexibles Rohr verbunden ist. Die so gebildete Anordnung U ist beweglich längs des Rohres Γ zwischen zwei Extremstellungen, einer (Fig. 2). in der die Dichtungsgarnitur 20 gegen den Wulst d der Rohrmuffe nut' dei Seite der Platte 1 gedruckt wird, der anderen nicht dargestellten, in der der gciade Flansch des Kastens 8 gegen das Ende der festen Scheibe 2 gedrückt wird.

Zusätzlich zum oben beschriebenen Teil umfaßt die Installation, über ein Rohr 25 anaeschlos-.enen an das Innere des Rohres T. und zwar iibei tlic zentrale Bohrung E der Platte 2, einen Pumpteil, der sich hinter einem Schieber 26 befindet, sowie einem Meßteil, der abgezweigt vor diesem Schieber 26 angeordnet und selbst durch einen anderen Schieber 27 gesteuert ist.

Beispielsweise umfaßt die Installation für das

Pumpen hinter dem Schieber 26 eine Unlcrdruekeinrichtung 28, die ein Vakuum in der Größenordnung von 10 ^:! Torr ergibt und die Wirkung einer in Reihe geschalteten Paletten- oder Schaukelpuinpc 29 ergänzt und ein Vakuum in der Größenordnung von 1 Torr schafft.

Der Mcßleil umfaßt selbst hinter dem Schieber 27 eine Membrain 30, die durch eine Drosselung oder eine starre von einem Loch mit 4 mm Durchmesser etwa gebildete Scheibe gebildet und dazu bestimmt ist, zwei Zone:n unterschiedlichen Drucks zu trennen, einen Zylinderraum 31 für das Auffangen von Helium, der beispielsweise durch eine Leitung großen Querschnitts gebildet ist und dann einen Hcliumdctektor 32 bekannter Art. der beispielsweise aus einer Masscnspektographanalyse-Einriehtung besieht und dazu bestimmt ist, eine Anzeige für das Vorhandensein von Helium zu geben; und weist schließlich eine kleine Vakuumpumpe 33 auf.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende:

Das zu untersuchende Rohr T wird an seinen Ort gebracht und dann zwischen den Scheiben 1 und 2 verspannt. Am Ende des Vorschubs der beweglichen Platte 1 wird die Dichtungsgarnitur 7 auf der Spitzendeseite gebläht.

Es wird dann das Rohr unter Unterdruck durch die Palettenpumpe 29 bei offenem Schieber 26 gesetzt, bis der Druck auf 1 Torr gesunken ist; in diesem Augenblick wird das Relais durch die Unterdruckgruppe 28 erfaßt, die das Vakuum herstellt, bis der Druck auf 1~³ Torr vermindert ist. Während dieses Zeitraums wird die bewegliche Anordnung translatorisch gegen das Muffenende des Rohres T verschoben. Der Schieber 26 wird dann geschlossen, um die Hauptpumpgruppe (28, 29) vom Rest der Vorrichtung zu isolieren; der Schieber 27 wird dann geöffnet, um die Verbindung zwischen dem Inneren des Rohres und dem Heliumdetektor 32 herzustellen. Es erfolgt dann eine Doppelspülung (zwei Hin- und Hergänge) der beweglichen Anordnung E, welche gegen die Wandung des Rohres gegen seinen gesamten Umfang Heliumstrahlen durch die Köcher 16 richtet und dies viermal für jede Stelle seiner Oberfläche. Gleichzeitig mit Auslösung der Bewegung der beweglichen Anordnung saugt die sich dauernd drehende Pumpe 33 gegen den Detektor 32 sämtliches über die Wandung des so kontrollierten Rohres während zweier Hin- und Hergänge der beweglichen Anordnung etwa eingefangenes Helium.

Weist die Wandung dieses Rohres lokalisierte Mikrorisse auf, so durchsetzt ein Teil des Heliums diese Wandung über diese Mikrorisse; das im Überschuß in diesen beiden Nuten 14 vorhandene Helium wird durch den Abzug 24 abgesaugt

Weist die Wandung des Rohres keinen Mikroriß auf, so tritt das gesamte durch die Kammer 13 geblasene Hetium in die Nuten 14 und) wird vom Abzug abgesaugt

Die Membran 30 und der Raum 31 ermöglichen es, aus dem Innern des Rohres T alles aufgefangene Helium gegen den Detektor 32 zu isolieren und es bei einem Druck zu sammeln, der verträglich mit einer günstigen Betriebsweise des Detektors und für die gewünschte HeKumkonzentration ist, bevor der Druck im Rohr aufgrund »Seigerns« der Innenwandung dieses Rohres wieder ansteigt und somit das Evakuieren durch die Pumpen 28 und 29 unterbricht: hierbei bricht die Atmosphäre in diesem Rohr zusammen. Unter »Seigern« versteht man das Phänomen, wonach die in Schalen oder Krusten eingeschlossenen Gase und verschiedene Oxyde der Innenschicht des Rohres sich freimachen und über die Porositäten wandern, wenn das geschaffene Vakuum einen ausreichenden Unterdruck in der Hauptkammer des Rohres aufweist.

Der Druck im Detektor 32 kann aufgrund der beschriebenen Ausbildung auf etwa 10* Torr gehalten weiden. Anders ausgedrückt, die Membran 30 und die Kammer 31 halten die Isolierung des Dctcktors 32 oberhalb der füt die Messung notwendigen Zeit, bevor sich noch die für die Messung schädlichen, auf die Steigerung zurückzuführenden Einflüsse einstellen.

Wichtig ist, daß der Detektor 32 unter einem sehr starken Unterdruck und bei minimaler Heliumkonzcntration arbeitet; fehlen diese Voraussetzungen, so ergibt sich keinerlei Anzeige. Die Rolle von diaphragma oder Membran 30 besteht also darin, eine große Druckdifferenz zwischen dem Detektor 32 und dem Hohlraum des zu untersuchenden Rohres T zu halten. So wird der Detektor gegen ein eventuelles »Seigern« geschützt. Die Rolle der Kammer 31 besteht darin, das Gleichgewicht der Drücke einerseits und der Membran 30 andererseits zu verzögern. Der große Querschnitt erlaubt es ihr, die eventuelle Diffusion des Heliun.o der Membran 30 gegen den Detektor 32 nicht zu verzögern.

Ausgezeichnete Ergebnisse wurden bei einer stündlichen Heliummenge von etwa 80 Liter bei einem Druck von etwa 0,4 Bar erhalten; wobei die bewegliche Anordnung sich bei einer Geschwindigkeit von lm/sec verschob.
Es wurde festgestellt, daß:

ohne die Kombination der Membran 30 und der Kammer 31 der Detektor nichts anzeigt; für sämtliche der untersuchten Rohre, selbst wenn gewisse Rohre Risse zeitigen, gibt der Detektor keinerlei Signal;

ohne die Membran 30 ist der Detektor 32 nicht gegen »Seigern« geschützt; ohne die Kammer 31 verfügt der Detektor nicht über eine ausreichende Heliummenge, um eine Anzeige zu geben;

ohne die bewegliche Anordnung E, die es ermöglicht, das die Rohrwandung durchsetzende Helium von dem Helium zu trennen, welches die Rohrwandung nicht durchsetzt und letzteres zu evakuieren gestattet würde für sämtliche untersuchten Rohre, sogar die gesunden Rohre, der Detektor 32 ein Signal für das Vorhandensein von Rissen geben. Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß die Vorrichtung nach der Erfindung es ermöglicht, die Rohe T innerhalb sehr kurzer Zeit zu untersuchen um so den Fabrikationskadenzen folgen zu könnet und anzuzeigen, ob die Rohre gesund sind oder nicht Selbstverständlich fallen für den Fall eines röhren förmigen Körpers ohne Muffe die Verlängerung 1! und die Garnitur 20 fort.

Als Variante ist die Installation offensichtlich ge

eignet, durch die gewünschten Auslegungen auf de

Muffenseite den gleichen Heliumdichtigkeitstest au

jede andere Kaminer außer einem Rohr anzuwender

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Prüfen der Dichtheit eines löhrenförmigen Körpers mit einer Anordnung lur Beaufschlagung eines begrenzten Teils der Außenfläche des Körpers mit einem Prüfgas, insbesondere Helium, und mit einem Detektor zur Anzeige des durch die Wand des Körpers hindurchgetretenen Heliums, dadurch ge-io kennzeichnet, daß die Anordnung (£) zur Beaufschlagung des Körpers (T) mit Prüfgas eine mittige Ringzone (13) für die Zufuhr des Prüfgases und beidseits daran anschließende Ringzonen (14) zum Abführen des überschüssigen Prüfgases besitzt und daß jede der drei Zonen (13, 14) in axialer Richtung von Radialflanschen (17) begrenzt ist, die jeder eine öffnung für den Durchtritt des Körpers (T) aufweisen, und daß die Anordnung (E) auf dem Körper (T) längsverschieb- ao bar ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (E) einen Ringkasten (8) mit U-förmigem radialem Längsschnitt umfaßt, in den als mittige Zone (13) ein hohler, an eine Heliumquelle angeschlossener Ring (12) befestigt ist, der radiale öffnungen (16) besitzt, die die minige Zone (13) mit einem vom Ring (12) umschlossenen Ringraum (18) verbinden, und in dem die beiderseits des Rings (12) angeordneten Zonen (14) als radial zui Achse der Anordnung (E) offene Ringnuten ausgebildet sind, die über Öffnungen (23) mit einer Einrichtung zum Absaugen des Heliums in Verbindung stehen.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I oder 2, insbesondere zum Prüfen eines Muffenrohres, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (E) eirc Verlängerung (19) aufweist, die eine Ringkammer ',2I) bildet, welche in einer F.ndstelking der Anordnung (E) die Muffe überdeckt und durch eine Zweigleitung mit dei HeIiumquellc verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (32) in einer Zweigleitung zwischen dem zu prüfenden Körper (7) und einem Aggregat (28, 29) /um Erzeugen eines Vakuums im Körper (T) angeordnet ist und daß dem Detektor (32) in Reihe ein Isolierschieber (27), eine Membran (30) und eine Kammer (31) mit großem Querschnitt vorgeschaltet sowie ein Aggregat (33) zum Er/euaen eines Vakuums 11 achgeschaltet sind.

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