DE2334886A1 - Verfahren zum betrieb eines lecksuchers und vorrichtung dazu - Google Patents
Verfahren zum betrieb eines lecksuchers und vorrichtung dazuInfo
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Description
73.021
LEYBOLDJ-HERAEUS GMBHo & CO. KG,
Köln-Bayental
Verfahren zum Betrieb eines Lecksuchers und Vorrichtung dazu
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zunu Betrieb eines Lecksuchers
, bei dem ein oder mehrere Prüflinge entweder an das
Vakuumsysystem des Lecksuchers angeschlossen oder in einen an das Vakuumsystem des Lecksuchers angeschlossenen Probenraum
eingebracht werden» Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
.
Zur Lecksuche an Apparaturen, die auf Dichtigkeit geprüft werden müssen, sind verschiedene Methoden bekannt. Als
empfindliches, oft angewendetes Verfahren, ist die Lecksuche mit Hilfe eines Massenspektrometer mit Vakuumpumpstand bekannt»
Das Spektrometer wird dabei fest auf eine bestimmte Massen, z„Bo H, eingestellt, und der Prüfling wird mit dem
Vakuumsystem des Spektrometers verbunden und von außen mit
dem Testgas, z.B. Helium, besprüht ο Eindringendes Testgas
wird dann vom Spektrometer nachgewiesen, so daß die Undichtigkeit lokalisiert und quantitativ gemessen werden kann. Die
Prüfung auf Dichtigkeit kann auch so erfolgen,daß der Prüfling mit Testgas gefüllt wird und in das Vakuumsystem
eingebracht wird (vorteilhaft bei kleinen Prüflingen)»Außerdem besteht die Möglichkeit, daß der unter Überdruck mit Testgas
gefüllte Prüfling mit einer Schnüffelsonde, die mit dem Spektrometer verbunden ist, abgeschnüffelt wird.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich auf die beiden
zuerst genannten Methoden der Lecksuche; Evakuieren des Prüflings am Lecksuehpumpstand und Beaufschlagen des Prüflings
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von außen mit Testgas oder Füllung des Prüflings mit Testgas und Einbringung in das Vakuumsystem des Lecksuchers. Die
Grenzen der Lecksuche zu kleinsten Undichtigkeiten hin sind hauptsächlich bestimmt durch die Nachweisempfindlichkeit der
Meßzelle für das Testgas (z.B. Massenspektrometer) und durch das Untergrundsignal, welches der Lecksucher schon im Leerzustand
(ohne Prüfling) anzeigt, Die Nachweisempfindlichkeit der Meßzelle
kann durch geeignete elektrische Verstärkung sehr hoch gemacht werden» Ebenso kann das Untergrundsignal, soweit es
elektrischen Ursprungs ist (Rauschen, Drift u,a.) durch geeignete Maßnahmen klein gemacht werdenο Stammt das Untergrundsignal
jedoch von im Lecksucher vorhandenem Testgas, so ist eine Unterscheidung von Testgas, das durch den Prüfling in die
Apparatur gelangt, nicht mehr möglich, Ein solcher Untergrund bedeutet demnach eine unüberwindbare Grenze bei der Messung
immer kleinerer Undichtigkeiten. Man dann davon ausgehen, daß das Untergrundsignal durch Abpumpen der Testgasreste im
Vakuumsystem mit der Zeit abnimmt. Es wird jedoch deutlich, daß gerade die Forderung, sehr kleine Leckraten in sehr kurzer
Zeit zu messen, in sich kontrovers ist,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Lecksuchers, bei dem ein oder mehrere Prüflinge
entweder an das Vakuumsystem des Lecksuchers angeschlossen oder in einen an das Vakuumsystem des Lecksuchers angeschlossenen
Probenraum eingebracht werden, anzugeben, bei dem die Entstehung
eines Testgas-Untergrundsignals im Lecksucher weitgehend
verhindert wird, so daß eine sehr schnelle Prüfung auf sehr kleine Leckraten möglich wird.
Zur weiteren Erklärung der Erfindung sollen die physikalischen
Zusammenhangt bei der Entstehung eines Testgas-Untergrundsignals
in Lecksuchern näher erläutert werden» Das zum Betrieb des
Lecksuchers erforderliche Vakuum muß beim Wechsel des Prüflings mindestens am Ort des Prüflings unterbrochen w=r'eri3: ; es
muß Druckausgleich auf Atmosphärendruck herbeigeführt wercen.
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Dies geschieht üblicherweise dadurch, daß der eigentliche Lecksucher durch ein Ventil abgetrennt wird, während der
Probenraum durch ein anderes Ventil belüftet wird. Ein drittes Ventil öffnet sich nach dem Anschluß eines neuen Prüflings
zu einer Vorpumpe. Diese evakuiert denProbenraum, bevor sich das Ventil zum Lecksucher wieder öffnet und die Lecksuche
beginnt.
Die Ventile eines Lecksuchers, der das beschriebene Programm in einer sehr kurzen Taktzeit - z.B. 15 Sekunden - durchlaufen
soll, müssen für hohe Schalthäufigkeiten ausgelegt sein. Das
bedeutet, daß nach dem Stand der Technik nur Elastomer-Dichtungen als VEntilsitzdichtungen infrage kommen. Elastomere
haben jedoch die Eigenschaft, in sie hineindiffundierte Gase unter Vakuum langsam wieder abzugeben. Diese Eigenschaft ist
die Ursache für einen Testgasuntergrund in Lecksuchern.
Das Testgas gelangt dabei aus Spuren, die im Belüftungsgas enthalten sind, während der Belüftungsphase in die Dichtungen.
Dieser Sachverhalt soll am Beispiel des Heliums der Luft für einen Helium-Lecksucher erklärt werden:
Der Heliumanteil natürlicher Luft beträgt etwa 5,2 ppm. Das entspricht exnem Heliumpartialdruck von etwa 4 χ 10 Torr
oder einer Teilchenzahldichte von 10 cm . Nehmen wir das
3
Volumen des Probenraumes zu 200cm' an, so befinden sich nach dem Fluten des Probenraumes mit atmosphärischer Luft ca. 2 x 10 HeHunatome im Probenraum- Das bedeutet eine Fläi stoßrate von etwa 3 χ 1018 Cm2S*1 (bei 30°).
Volumen des Probenraumes zu 200cm' an, so befinden sich nach dem Fluten des Probenraumes mit atmosphärischer Luft ca. 2 x 10 HeHunatome im Probenraum- Das bedeutet eine Fläi stoßrate von etwa 3 χ 1018 Cm2S*1 (bei 30°).
Nehmen wir die zum Probenraum hin exponierte Oberfläche der
2
Elastomer-Dichtungen zu 3 cm an, so erfolgen in jeder Sekunde
Elastomer-Dichtungen zu 3 cm an, so erfolgen in jeder Sekunde
19
10 Stöße von Heliumatomen auf die Dichtungsoberfläche.
10 Stöße von Heliumatomen auf die Dichtungsoberfläche.
— 11 Andererseits bedeutet z.B. eine Leckrate von 3 χ 10 Torr l/s
- die bei einer empfindlichen Lecksuche nachgewiesen werden
9 -1 soll - einen Teilchenstrom von etwa 10 s . Für unser Beispiel
-H-
n&ohtragiioh I
ädrLJ 409885/0099
10
heißt das, wenn nur jedes 10 te Heliumatom, das beim Belüften die Dichtungen trifft, in die Dichtung hineindiffundiert und bei der Prüfung unter Vakuum wieder aus der Dichtung heraustritt, so zeigt der Lecksucher bereits eine Leckrate von 3 χ 10
teiligt ist,
heißt das, wenn nur jedes 10 te Heliumatom, das beim Belüften die Dichtungen trifft, in die Dichtung hineindiffundiert und bei der Prüfung unter Vakuum wieder aus der Dichtung heraustritt, so zeigt der Lecksucher bereits eine Leckrate von 3 χ 10
teiligt ist,
von 3 χ 10 Torr l/s. an, ohne daß der Prüfling daran be-
Man kann experimentell zeigen, daß weit mehr als nur jedes
10
10 -te Testgasteilchen in den Dichtungen "scecken" bleibt, jedoch klingt die Konzentration beim Abpumpen nach einer e-Funktion ab, so daß der größte Teil schon nach einigen Sekunden abgepumpt ist» Störend wird der Untergrund im beschriebenen Beispiel erst, wenn man nach ca» 10 Sekunden Abpumpzeit auf Leckraten etwa kleiner 3 χ 10 Torr l/s. prüfen will. Dazu wäre man erst nach mehr als etwa 1 Minute Abpumpzeit in der Lage ο
10 -te Testgasteilchen in den Dichtungen "scecken" bleibt, jedoch klingt die Konzentration beim Abpumpen nach einer e-Funktion ab, so daß der größte Teil schon nach einigen Sekunden abgepumpt ist» Störend wird der Untergrund im beschriebenen Beispiel erst, wenn man nach ca» 10 Sekunden Abpumpzeit auf Leckraten etwa kleiner 3 χ 10 Torr l/s. prüfen will. Dazu wäre man erst nach mehr als etwa 1 Minute Abpumpzeit in der Lage ο
Aufgrund dieser Erkenntnis wird zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagen, daß bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art der oder die an das Vakuumsystem des Lecksuchers angeschlossenen Prüflinge bzw» der Probenraum nach einer Leckprüfung
mit testgasfreiem Gas geflutet wird* Aufgrund dieser
Maßnahme kann weitgehend verhindert werden, daß störendes Testgas - wenn auch nur in Spuren - in den Lecksucher oder den
Probenraum eindringt. Eine Diffusion von Testgas während dieser Phase in Teile des Lecksuchers (z.B. in Dichtungen)
ist also vermieden.
Dieses Ziel wird noch wirkungsvoller erreicht, wenn während des Wechsels der Prüflinge ein aus dem Anschlußflansch für
den Prüfling bzw» aus dem Probenraum nach außen strömender testgasfreier Gasstrom aufrecherhalten wird. Selbst die äußere
Dichtung des Anschlußflansches für den Prüfling bzw. die Dichtung
der Einfüllöffnung des Probenraumes wird dadurch während des Wechsels der Prüflinge nur von testgasfreiem Gas bestrichen,
so daß ein Eindiffundieren von störenden Gasen vermieden ist.
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Besonders vorteilhaft haben sich die vorgeschlagenen Maßnahmen bei einem automatischen Betrieb des Lecksuchers erwiesen, wobei
eine Vielzahl von Prüflingen in möglichst kurzer Zeit untersucht werden muß, Z1B. konnten einer Probenraumgröße von
0,2 ltr.Taktzeiten von weniger als 10 Sekunden erreicht werden.
Mit bisher bekannten Lecksuchern waren Leckprüfungen mit derart hohen Taktgeschwindigkeiten und derart hohen Empfindlichkeiten
(Leckraten unter 10~ Torr l/s.) nicht möglich»
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert
werden=
Die Figur 1 zeigt einen Vakuumbehälter 1, an den über die Ventile 2, 3 und M- mit den Elastomerdichtungen 5,6,7 ein
Vakuumpumpsatz 8, ein Lecksucher 9 (z»B. ein Massenspektrometer)
mit seiner Anzeigevorrichtung 10 und ein Behälter 11 mit testgasfreiem Gas angeschlossen ist. Der Behälter 1 weist
einen weiteren Anschlußstutzen 12 mit einem Flansch 13 auf, an den nicht dargestellte Prüflinge angeschlossen werden
können. Die Dichtung des Flansches 13 ist mit 14- bezeichnet.
Der von dem Anschlußstutzen 12gebildete Raum 15 kann
aber auch als Probenraum ausgebildet sein, d„h. kleine Prüflinge
können in diesem Raum 15 eingebracht werden und nach dem Verschließen der Einfüllöffnung 16 - auf Lecks geprüft
werden»
Der Probenraum 15 ist von dem Raum des Behälters 1, an dem die Ventile 2, 3 und H angeschlossen sind (Ventilraum 17) durch eine
geeignete Sperre 18 getrennt»Diese Sperre kann z.B» aus
einer Sintermetallplatte oder einem Sieb oder rostartigem Gebilde bestehen. Dieser Rost 18 hat - wie weiter unten noch
näher erläutert wird - die Funktion einer Wirbelsperre und kann gleichzeitig als Auflagefläche für kleine Prüflinge verwendet
werden=
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Vor der Inbetriebnahme des dargestellten Lecksuchers wird der Vakuumbehälter 1 so lange über das Ventil 2 evakuiert,
bis störende Testgasreste Cz,B. Helium) aus den Elastomerdichtungen
5, 6, 7 und lu herausdiffundiert sind, also der
Lecksucher 9 keinen wesentlichen Untergrund mehr anzeigt. Danach werden die Ventile 2 und 3 geschlossen und das bisher
geschlossene Ventil 4 geöffent, so daß testgasfreies Gas
(z.B. Stickstoff) in den Vakuumbehälter 1 einströmen kann. Während der Zeit-, in der die Prüflinge entweder an den
Flansch 13 angeschlossen werden oder in den Probenraum 15 eingebracht werden, kann ein Strom von Belüftungsgas aufrechterhalten
werden, so daß Fremdgase, die eventuell Testgas enthalten, nicht in den Behälter 1 eindringen können. Häufig
genügt es aber schon, den Behälter 1 lediglich mit dem testgasfreien
Gas üfter das Ventil zu fluten und dieses Ventil 4 zu schließen, sobald Atmosphärendruck im Behälter 1 erreicht
ist» Durch den -als Wirbel sperre wirkenden Rost 18 wird
dann erreicht, iaß zumindest der VEntilraum 17 und damit
die Elastomerdichtungen 5,6,7 von Fremdgasen freigehalten
werden.
Sobald die Prüflinge entweder an den Flanschanschluß 13 angeschlossen oder in den Probenraum 15 untergebracht sind,
wird der Behälter 1 über das Ventil 2 evakuiert. Danach erfolgt der eigentliche LeckprüfVorgang, indem das Ventil 3 geöffnet
wird. Nach dem PrüfVorgang werden die Ventile 2 und 3 geschlossen
und der Behälter 1 - wie bereits beschrieben - mit testgasfreiem Gas aus dem Behälter 1 geflutet. Die
Steuerung der Ventile 2, 3 und 4 kann automatisch erfolgen, Die dazu notwendigen, an sich bekannten Steuerelemente sind
der Übersichtlichkeit wegen in der Figur nicht dargestellt.
409885/0099
Claims (5)
- 233A886 - f ~ANSPRÜCHEVerfahren zum Betrieb eines Lecksuchers, bei dem ein oder mehrere Prüflinge entweder an das Vakuumsystem des Lecksuchers angeschlossen oder in einen an das Vakuumsystem des Lecksuchers angeschlossenen Probenraum eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüflinge bzw. der Probenraum (IS) nach einer Prüfung mit testgasfreiem Gas geflutet wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Wechsels der Prüflinge ein aus dem Anschlußflansch für die Prüflinge bzw. aus demProbenraum nach außen strömender testgasfreier Gasstrom aufrechterhalten wird ο
- 3. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch oder 2, gekennzeichnet durch einen Behälter 1, an den jeweils über ein Ventil (2,3 bzw» Ό eine Vakuumpumpe (8), ein Lecksucher (9) und ein BEhälter (11) mit testgasfreiem Gas angeschlossen sind, wobei der Behälter (1) außerdem einen Anschlußstutzen (12) für die Prüflinge aufweist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (12) als Probenraum (15) für kleine Prüflinge ausgebildet ist»
- 5. Vorrichtung nach Anspruch *+, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenraum (15) zum VEntilraum (17) hin durch eine Wirbelsperre (18) begrenzt ist.6„ Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Lecksucher ein Massenspektrometer dient„40988S/0099Leerseite
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732334886 DE2334886A1 (de) | 1973-07-09 | 1973-07-09 | Verfahren zum betrieb eines lecksuchers und vorrichtung dazu |
| FR7423866A FR2237190A1 (en) | 1973-07-09 | 1974-07-09 | Method of using leakage detector system - involves using gas which is free of test gas to flood test chamber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732334886 DE2334886A1 (de) | 1973-07-09 | 1973-07-09 | Verfahren zum betrieb eines lecksuchers und vorrichtung dazu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2334886A1 true DE2334886A1 (de) | 1975-01-30 |
Family
ID=5886380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19732334886 Withdrawn DE2334886A1 (de) | 1973-07-09 | 1973-07-09 | Verfahren zum betrieb eines lecksuchers und vorrichtung dazu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2334886A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4394398C2 (de) * | 1992-09-01 | 1996-09-19 | Ridenour Ralph Gaylord | Leckgas-Sensorsystem |
-
1973
- 1973-07-09 DE DE19732334886 patent/DE2334886A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4394398C2 (de) * | 1992-09-01 | 1996-09-19 | Ridenour Ralph Gaylord | Leckgas-Sensorsystem |
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