DE2418795A1 - Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines lecksuchers - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines lecksuchers

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DE2418795A1
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Joachim Marx
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/202Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material using mass spectrometer detection systems

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Lecksuchers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Lecksuchers mit einer Testkanmer, die einen mit rindestens eine Dicht ring versehenen Flansch zum Verschließen der Testkammer mit einem Deckel oder zum Anschluß eines Prüflings aufweist und die mit weiteren Anschlüssen für eine Vakuumpumpe sowie für eine das Vorhandensein von Testgas anzeigende Einrichtung, vorzugsweise ein auf das Testgas eingestelltes Massenspektrometer, versehen ist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine für dieses Betriebsverfahren besonders geeignete Vorrichtung.
  • Lecksuchverfahren mit Hilfe einer Testkananer, an die ein Massenspektrometer und ein Vakuumpumpstand anschließbar sind, wurden bereits vorgescnlagen (P 23 34 886.9) Die Prüfung auf Dichtheit großer Prüflinge erfolgt in der Weise, daß derPrüfling über ein Flanschsystem an die Testkamner angeschlossen wird.
  • Danach erfolgt eine Evakuierung sowohl des Prüflings als auch der Testkammer. Wird dann der Prüfling von außen mit Testgas besprüht, dann dringt im Falle eines Lecks Testgas in die Testkmmer, an die das auf das Testgas eingestellte Massenspektrometer angeschlossen ist Vom Massenspektrometer bzw. der Anzeigeeinrichtung des Massenspektrometers erfolgt dann die Meldung, daß der Prüfling ein Leck aufweist Der Anzeigewert ist ein Maß für die Größe der Undichtigkeit.
  • Die Prüfung kleiner Prüflinge auf Dichtigkeit kann auch so erfolgen, daß der bzw. aie Prüflinge mit Testgas gefüllt, nermetisch verschlossen und in die Testkamw.cr eingebracht werden. Nach dem Verschluß der Testkammer z.B. mit einem Blindflansch erfolgt wieder die Evakuierung aer Testkammer. Im Falle eines Lecks dringt Testgas in die Testkammer und wird vom Massenspektrometer registriert. Nach diesem Verfahren werden z.B. elektronische oder elektrotechnische Bauteile, wie heliumgefüllte Reed-Relais, auf Dichtigkeit geprüft. Bei diesen Elementen besteht die Forderung, daß sie so dicht sind, daß kein Sauerstoff aus der Atmosphäre in das geschlossene System eindringen kann.
  • Da die Forderungen an die Dichtigkeit derartiger Elemente oft sehr hoch sind, müssen kleinste Testgasmengen, in der Regel Helium, nachgewiesen werden können. Das ist aber nur möglich, wenn der Helium-Partialdruck in der Testkammer nach möglichst kurzer Pumpzeit sehr niedrig ist Wie sich gezeigt hat, bleibt immer ein Heliumrestdruck bestehen, der durch Heliumabgabe der Dichtmaterialien in der Regel Elastomer-Dichtungen, hervorgerufen wird Dieses Helium gelangt in die Dichtungen während der Zeit der Belüftung der Testkammer aus dem natürlichen Heliumgehalt der atmosphärischen Luft in Höhe von 5 ppm.
  • Unter Vakuum geben die Elastomerdichtungen die in sie hineindiffundierten Gase langsam wieder ab, so daß das Spektrometer stets einen relativ hohen Testgasuntergrund anzeigt. Ein Ersatz der Elastomer-Dichtungen durch nicht so stark gas ende Metalldichtungen ist nicht möglich, da Metalldichtungen nicht oder nur in einem sehr geringer. Maße wiederverwendbar sind. Insbesondere bei automatisch betriebenen Lecksuchern mit kurzen Taktzeiten können desnalb nur Elastomerdichtungen verwendet werden Es wurde zwar bereits vorgeschlagen, die Testkammer nach Jeder Leckprüfung mit testgasfreiem Gas zu fluten. Diese Maßnahme hat jedoch nicht den gewünschten Erfolg gebracht, da sich nicht vermeiden läßt, daß der Dichtring des Testkammerflansches während der Zeit des Öffnens der Testkammer mit atmosphärischer Luft in Berührung kommt und dabei Helium aufnimmt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Lecksuchers mit einer Testkammer, die einen mit mindestens einem Dichtring versehenen Flansch zum Verschließen der Testkammer mit einem Deckel oder zum Anschluß einesPrüflings aufweist und die mit weiteren Anschlüssen für eine Vakuumpumpe sowie für eine das Vorhandensein von Testgaanzeigende Einrichtung, vorzugsweise ein auf das Testgas eingestelltes Massenspektrometer, versehen ist, anzugeben, bei dem ein Eindringen von Test gas in den Dichtring des Testkammerflansches während der Belüftung der Testkammer nicht mehr stattfindet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß während der Entfernung des Testkammerdeckels bzw. während des Wechsels des Prüflings der Dichtring des Flansches mit testgasfreiem Gas besprüht wird. Dadurch kommt der Dichtring des Testkammerflansches auch während der Öffnungsphase nicht mehr mit Testgas in Berührung, so daß ein Hineindiffundieren von Testgas in den Dichtungsring nicht mehr möglich ist Eine weitere vorteilhafte Verfahrensmaßnahme besteht darin, die Testkammer nach jeder Leckprüfung in an sich bekannter Weise mit testgasfreiem Gas zu fluten Diese Maßnahme verhindert während der bffnungsphase ein Eindringen von Test gas in die Dichtungen der VEntile, über die die Vakuumpumpe und das Massenspektrometer mit der Testkammer verbunden sind.
  • Dabei ist vorteilhaft, wenn während der dffnungsphase ein nach außen gerichteter testgasfreier Gasstrom aufrechterhalten wird Ein Eindringen von Testgas in die Testkammer ist dadurch ausgeschlossen.
  • Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bestehend aus einer Testkammer mit einem mindestens einen Dichtring aufweisenden Flansch und mit weiteren Anschlüssen für eine Vakuumpumpe sowie für eine das Vorhandensein von Test gas anzeigende Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch im Bereich seines Dichtringes einen im wesentlichen auf den Dichtring gerichteten Spalt aufweist, der mit einem Behälter mit testgasfreiem Gas in Verbindung steht. Eine derartig ausgebildete Vorrichtung ermöglicht es, während der Öffnungsphase einen testgasfreien Gasschleier über den Dichtungsring aufrechtzuerhalten, so daß ein Hineindiffundieren von Testgas in den Dichtring verhindert ist Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden.
  • Die Figur zeigt die Testkammer 1, welche den Flanschanschluß 2 aufweist mit dessen Hilfe die Testkammer 1 mit dem Deckel 3 verschlossen werden kann. Dieser Deckel 3 wird dann verwendet, wenn kleine Prüflinge auf Dichtheit geprüft werden, die in der Testkammer 1 untergebracht werden können. Bei der Prüfung von großen Prüflinge auf Dichtheit wird anstelle des Deckels 3 ein nicht dargestellter Flansch des Prüflings mit dem Flanschanschluß 2 der Testkammer verbunden Die Testkammer 1 ist über die Ventile 4,5 und 6 mit den Elastomerdichtungen 7,8 und 9 an einen Behälter 10 mit testgasfreiem Gas, an eine Vakuumpumpe 11 und an ein Massenspektrometer 12 anschließbar, dessen Anzeigevorrichtung mit 13 bezeichnet ist.
  • Der Flanschanschluß 2 ist zweiteilig ausgebildet. Er besteht aus dem fest mit der Testkammer 1 verbundenen Ring 14, der an seiner Innenseite die ringförmige Erhöhung 15 mit der Nut 16 für den Dichtring 17 aufweist. Der zweite Ringteil i8 des Flanschanschlusses 2 ist im Querschnitt L-förmig ausgebildet und mit dem äußeren Teil des Ringes 14 mit Hilfe der Schrauben 19 verbunden. Die Dimensionen des Ringes 18 sind derart gewählt, daß zwischen den beiden Ringen 14 und 18 die Ringkammer 20 besteht, und daß der innenliegende Teil des Ringes 18 die Erhöhung 15 zum Teil überdeckt und mit ihr den auf den Dichtring 17 gerichteten Spalt 21 bildet. Auf seiner Oberseite weist der Ring 18 die Nut 22 für den Dichtring 23 auf. Die Ringe 14 und 18 bilden gemeinsam einen stufenförmigen Flanschanschluß 2 mit jeweils einem Dichtring auf einer Stufe DieserStufenform istdie Form des Deckels 3 angepaßte Der Ringraum 20 steht über die Leitung 24 und das Ventil 25 mit dem Behälter 10 für testgasfrtçs Gas in Verbindung. Das Ventil 25 ist als Zweiwegeventil ausgebildet Es kann deshalb ebenfalls eine Verbindung zwischen dem Ringraum 20 und der Vakuumpumpe 11 über die Leitung 26 hergestellt werden Das Testen von Prüflingen mit der beschriebenen Einrichtung läuft folgendermaßen ab: Vor der Inbetriebnahme der Einrichtung wird die Testkammer 1 solange über das Ventil 5 evakuiert, bis störende Testgasreste (zero Helium) aus den Elastomerdichtungen 7, 8, 9, 17 und 23 herausdiffundiert sind, also der Lecksucher 12 keinen wesentlichen Untergrurdmehr anzeigt. Danach werden die Ventile 5 und 6 geschlossen und das bisher geschlossene Ventil 4 geöffnet, so daß testgasfreies Gas (z.B. Stlckstoff) in die Testkammer einströmen kann. Dann wird der Deckel 3 abgenommen und Prüflinge in die Testkammer 1 eingebracht(oder ein großer Prüfling am Flansch 2 angeschlossen). Während dieser Offnungsphase wird testgasfreies Gas in die Ringkammer 20 eingelassen, so daß ständig ein Testgasschleier durch den Spalt 21 dringt und den Dichtring 17 vor atmosphärischer Luft schützt.
  • Nach dem Verschließen der Test kammer 1 mit Hilfe des Deckels 3 erfolgt der eigentliche Leckprüfvorgang, indem das Ventil 4 geschlossen und die Ventile 5,und 6 geöffnet werden Gleichzeitig wird das Ventil 25 derart umgeschaltet,daß der Ringraum 20 mit der Vakuumpumpe 11 in Verbindung steht, so daß eventuell in den Raum zwischen den Dichtringen 17 und 23 gelangende Reste atmosphärischer Luft abgepumpt werden. Nach dem Leckprüfvorgang erfolgt wieder das Fluten der Kammer 1 mit testgasfreiem Gas über das Ventil 4 und gleichzeitig das Umschalten des VEntils 25, so daß wieder testgasfreies Gas in die Ringkammer 20 strömen kann. Die Steuerung der Ventile kann automatisch erfolgen. Die dazu notwendigen an sich bekannten Steuerelemente sind der Übersichtlichkeit wegen in der Figur nicht dargestellt.
  • Aus dem vorstehenden geht hervor, daß eine Kontaminierung zumindest des Dichtringes 17 sowie der Dichtringe 7, 8 und 9 mit atmosphärischer Luft während der Leckprüfvorgänge und während der Offnungsphasen nicht möglich ist.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es deshalb extrem empfindlich und extrem schnelle Leckprüfungen vorzunehmen.
  • Bei einer Testkammergröße von 0,2 Ltr. konnten Taktzeiten von weniger als 5 Sek., wobei auf Leckraten kleiner 10 10 Torr x Ltr./ Sek. geprüft wurde, erreicht werden.

Claims (1)

  1. ANSPRÜCHE
    9 Verfahren zum Betrieb eines Lecksuchers mit einer Testkammer, die einen mit mindestens einem Dichtring versehenen Flansch zum Verschließen der Testkammer mit einem Deckel oder zum Anschluß eines Prüflings aufweist und die mit weiteren Anschlüssen für eine Vakuumpumpe sowie für eine das 'Vorhandensein von Testgas anzeigende Einrichtung, vorzugsweise ein auf das Testgas eingestelltes Massenspektrometer versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß während der Entfernung des Testkammerdeckels (3) bzw während -des Wechsels des Prüflings der Dichtring (17) des Flansches (2) mit testgasfreiem Gas.besprüht wird 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Testkammer (1) nach jeder Leckprüfung mit testgasfreiem Gas geflutet --wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Offnungsphase ein nach außen gerichteter testgasfreier Gasstrom aufrechterhalten wird 4. Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bestehend aus einer Testkammer mit einem mindestens einen Dicht ring aufweisenden Flansch und mit weiteren Anschlüssen für eine Vakuumpumpe sowie für eine das Vorhandensein von Testgas anzeigende Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (2) im Bereich seines Dichtringes (17) einen im wesentlichen auf den Dichtring (17) gerichteten Spalt (21) aufweist, der mit einem Behälter (10) mit testgasfreiem Gas in Verbindung steht.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (2) aus zwei Ringen (14, 18) besteht, deren Dimensionen derart gewählt sind, daß eine Ringkammer (20) und ein im wesentlichen auf den Dichtring (17) gerichteter Spalt (21) entstehen.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß @ur Ring (14) mit dem Gehäuse der Testk@m@@r@(@) ver@@@@@en ist, welcher an seiner Inne@seite eine ringför@ige Er-Höhung (15) mit einer Nut (16) für den Dichtring (17) aufweist, daß der zweite Ring (18) im Querschnitt L-förmig ausgebildet und mit dem äußeren Teil des Ringes (14) verbunden ist, wotei die Dimensionen des Ringes (18) derart gewählt entsteht, und daß der innenliegende Teil des Ringes (18) die Erhöhung (15) zum Teil überdeckt und mit -ihr den auf den Dichtring (17) gerichteten Spalt (21) bildet 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (18) auf seiner Oberseite eine Nut (22) für einen weiteren Dichtring (23) aufweist 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (20) mit Hilfe des Ventils (25) mit dem Behälter (10) für testgasfreies Gas verbindbar ist 9 Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet das Ventil (25) als Zweiwegeventil ausgebildet ist und daß die Ringkammer (20) außerdem noch mit Hilfe des Ventils (25) mit der Vakuumpumpe (11) verbindbar ist.
    10. Verfahren zur Duchführung von Leckprüfungen mit Hilfe einer Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (20) während der Phase der Öffnung der Testkammer (1) mit dem Behälter (10) für testgasfreies Gas und während der Schließphase der Testkammer mit der Vakuum pumpe (11) verDunden wird
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