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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es deshalb extrem empfindlich
und extrem schnelle Leckprüfungen vorzunehmen.
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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.