DE2728838C3

DE2728838C3 - Verfahren und Vorrichtung zur integralen Lecksuche

Info

Publication number: DE2728838C3
Application number: DE19772728838
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Phys. 5062 Hoffnungsthal Baechler; Gottfried Dipl.-Ing. 5154 Quadrath-Ichendorf Lentges
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1977-06-27
Filing date: 1977-06-27
Publication date: 1980-02-07
Also published as: DE2728838B2; DE2728838A1

Description

Die Erfindung b-itrifft ein Verfahren zur integralen Vakuumlecksuche an Prüflingen, wie Behältern, Fässern oder dergleichen, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es ist immer häufiger erwünscht. Behälter dieser Art unmittelbar nach ihrer Herstellung einer sorgfältigen Lecksuche zu unterziehen. Der technische und zeitliche Aufwand für diese Lecksuche ist um so höher, je größer die Produktionskapazität ist und je empfindlicher die Lecksuche sein soll.

Es ist bekannt, Prüflinge der erwähnten Art integral auf Lecks zu untersuchen. Bei der integralen Lecksuche wird der Prüfling in eine Testkammer eingebracht, dann werden der Prüfling und die Testkflmmer mit Hilfe eines Evakuierungssystems derart evakuiert, daß an den Wandungen des Prüflings ein Differenzdruck entsteht; danach wird auf der Seite mit dem höheren Druck Testgas eingelassen, und die auf der Seite mit dem niedrigeren Druck vorhandenen Gase werden dann mit Hilfe eines testgasempfindlichen Detektors untersucht.

Eine Vorrichtung zur integralen Lecksuche ist z. B. aus der DE-OS 24 03 360 vorbekannt. Bei dieser Vorrichtung werden mit einem Flanschanschluß versehene Prüflinge zuwächst mit ihrer Öffnung nach unten an eine der Evakuierung des Prüflings dienende Leitung angeschlossen. Dann wird über den Prüfling eine Haube gestülpt, so daß eine abgeschlossene Testkammer entsteht, die über eine weitere Anschlußleitung evakuiert wird. Danach wird an dem Prüfling ein integraler Lecksuchvorgang vorgenommen.

Diese vorbekannte Vorrichtung ist für die Verwendung in Produktionsanlagen mit hoher Produktionskapazität völlig ungeeignet. Unter hoher Produktionskapazität soll hier die Herstellung von einigen Behältern pro Minute verstanden werden. Bereits das Anflanschen des zu prüfenden Behälters an das Evakuierungssystem würde ein Mehrfaches dieser Zeit benötigen. Da außerdem die Öffnung des Prüflings mit Anschlußele* menten versehen wird, die das Saugvermögen des Evakuierungssystems drosseln, ist die Zeit, die nöiwem dig ist, Um sowohl den Prüfling als äiieh das Innere der Testkammer auf eitlen Vorgegebenen Druck zu evakuieren, relativ groß. Schließlich besteht die Gefahr,

daß beim getrennten — wenn auch gleichzeitigen — Evakuieren des Prüflings und des restlichen Inhalts der Testkammer ein maximaler Differenzdruck überschritten wird, dem die häufig aus Kunststoff oder dünnen Stahlblechen bestehenden Wandungen des Prüflings nicht standhalten. Ein derartiges Überschreiten des zulässigen Differenzdruckes würde z. B. immer dann erfolgen, wenn die Testkammer nicht dicht verschlossen wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe ι ο zugrunde, ein Verfahren zur integralen Lecksuche anzugeben, das zum pinen schnelle Taktzeiten zuläßt und bei dem zum anderen die Gefahr der Überschreitung eines zulässigen Differenzdruckes nicht mehr besteht Außerdem soll eine technisch einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren geschaffen werden.

Erfirtdungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Piüfling offen in die Testkammer eingebracht wird, daß Testkammer und Prüfling gemeinsam bis zu einem vorgegebenen Druck evakuiert werden, daß dann mit Hilfe einer von außerhalb der T'stkammer betätigbaren, auf den Prüfling aufsetzbaren Anschlußeinrichtung sowohl eine vakuumdichte Trennung des Innenraumes des Prüflings vom Innenraum der Testkammer als auch der Anschluß des Prüflings an eine Testgasquelle oder an den Testgasdetektor erfolgt und daß dann die für die Lecksuche notwendigen Drücke erzeugt und nachfolgend der eigentliche Lecksuchvorgang durchgeführt wird. Bei diesem Verfahren ist es also ίο nicht mehr erforderlich, den Prüfling vor dem Einbringen in die Testkammer in aufwendiger Weise ar. eine Evakuierungseinrichtung anzuflanschen. Nach dem Verschließen der Testkammer ist die öffnung des Behälters nicht von Anschlußeinrichtungen verengt, so J5 daß ein optimal schnelles Evakuieren des Prüflings möglich ist Da Prüfling und Testkammer gleichzeitig evakuiert werden, besteht keine Gefahr der Überschreitung des zulässigen Differenzdruckes. Das schnelle Evakuiere- von Prüfling und Testkammer auf relativ niedrige Drücke hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß hohe Anforderungen an die Empfindlichkeit der Lecksuche gestellt werden können, da die integrale Lecksuche um so empfindlicher ist, je niedriger das Druckniveau ist, bei der die Lecksuche durchgeführt wird.

Weitere vorteilhafte Verfahrensmerkmale bestehen darin, daß zur Belüftung der Testkammer und des Prüflings nach dem eigentlichen Lecksuchvorgang zunächst der Differen::druck ausgeglichen wird, dann die Verbindung zwischen dem Innenraum des Prüflings und dem Innenraum der Testkammer hergestellt wird und danach beide Räume gleichzeitig belüftet werden. Diese Maßnahmen haben wieder den Vorteil, daß unzulässige Differenzdrucküberschreitungen nicht auftreten. Für den Fall, daß das Testgas für den Lecksuchvorgang in den Prüfling eingelassen wurde, besteht auch noch der Vorteil, daß beim Belüften vermieden wird, daß größere Mengen Testgas aus dem Prüflingsinnenraum in die Testkammer gelangen können.

Eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung umfaßt in an sich bekannter Weise eine Testkammer, ein Evakuierungssystem, eine Testgasquelle und einen Testgasdetektor und ist darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, daß eine del' Wandungen der Testkammer eine bei geschlossener Testkammer von außen betätigbare Anschlußeinrich^ tung aufweist, die sowohl dem Anschluß einer Leitung an den Innenraum des Prüflings als auch der dichten Trennung des Innenraums des Prüflings von d-:m rnnenraum der Testkammer dient Die Anschlußeinrichtung kann an beliebiger Stelle der Testkammerwandungen angeordnet sein. Sie wird zweckmäßig dort angeordnet, wo sich nach dem Transport des Prüflings in die Testkammer die öffnung des Prüflings befindet

Besteht die Testkammer aus einem Boden mit abnehmbarer Haube, dann kann die Anschlußeinrichtung z. B. ohne weiteres an der Haube angeordnet sein. Die Beweglichkeit der Haube ist dadurch kaum behindert, da lediglich Leitungen mit kleinem Querschnitt (Testgaseinlaß oder Anschluß an den Testdetektor) damit verbunden werden müssen. Evakuierungsleitungen mit großem Querschnitt, die die Flexibilität der Haube stark beeinträchtigen würden, sind dann zweckmäßig am festen Boden der Testkammer angeschlossen.

Die Aiischlußeinrichtung besteht zweckmäßig aus einem gasdicht durch die Testk^^merwandung hindurchgeführten Stempel mit einem flanschartigen Dichtelement zum Aufsatz auf den Prüfling. Bei Prüflingen mit stabilen Wandungen kann die no'wendige Dichtheit durch einen bestimmten Anpreßdruck erzeugt werden. Hat der Prüfling jedoch relativ instabile Wandungen, dann ist der Stempel zweckmäßig hohl ausgebildet und für die Aufnahme eines Gestänges bestimmt, mit dem dem Dichtelement zugeordnete Verriegelungsmittel betätigt werden können.

Die Erfindung soll anhand von in den Figuren t und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläuter werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung und

F i g. 2 einen Schnitt durch die AnschluDeinrichtung.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 umfaßt eine Testkammer 1, die von einem festen Boden 2 Uijd einer darauf mit Hilfe der Dichtung 3 vakuumdicht aufsetzbaren Haube 4 gebildet wird. An den Boden der Kammer ist über ein Ventil 5 die Vakuumpumpe 6 und über ein Ventil 7 der schematisch als Block dargestellte Testgasdetektor 8 angeschlossen. Außerdem ist durch den Boden 2 hindurch eine drehbare Welle 9 dicht hindurchgeführt, die auf der Innenseite der Testkammer 1 einen Teller 10 mit Rippe 11 zum Aufsetzen des Prüflings 12 trägt. Die Rippen ermöglichen es, daß sich der integrale Lecksuchvorgang auch auf die Bodenfläche des Prüflings 12 erstreckt.

In der oberen Wandung der Haube 4 ist die allgemein mit 13 bezeichnete Anschlußeinrichtung vorgesehen. Diese besteht aus eir.am, mit Hilfe der Dichtung 14 vakjumdicht durch die Haubenwandung hindurchgeführten Stempel 15 und einer aus einem Kolben 16 und einem Zylinder 1/ bestehenden Betätigungfeinrichtung. An den hohl ausgebildeten Stempel 15 ist über ein Ventil

18 die schematisch als Block dargestellte Testgasquelle

19 angeschlossen. Darüber hinaus ist beim dargestelltem Ausführungsbeispiel noch über das Ventil 20 eine Druckgasquelle 20a (für testgasfreies Gas) angeschlos= sen. An seinem unteren Ende trägt der Stempel 15 ein flanschariiges Dichtelement 21, mit dem die Öffnung 22 des Prüflings 12 gegenüber dem übrigen Inhalt der Testkammer 1 verschlossen werden kanii. Gleichzeitig wird dann eine Verbindung des Innenraums des Prüflings 12 mit den zur Testgasquelle 19 bzw. Druckgasqüelle 20a führenden Leitungen hergestellt.

Mit der dargestellten Vorrichtung kann die integrale Lecksuche folgendermaßen durchgeführt werden:

Der Prüfling 12 wird in nicht näher dargestellter Weise — zweckmäßig mit Hilfe automatisch arbeiten·' der Transporteinrichtungen auf den Teller 10 aufgesetzt und dann die Haube 4 zur Bildung der Testkammer über den Prüfling 12 gestülpt. Der Stempel 15 befindet sich dabei in seiner oberen Stellung. Die Ventile 5,7> 18 und 20 sind dabei geschlossen. Unmittelbar nach dem Verschluß der Testkammer wird das Ventil 5 geöffnet, so daß der Prüfling 12 und die Testkammer 1 gleichzeitig evakuiert werden. Während dieser Zeit kann — falls notwendig — durch Drehen des Tellers 10 eine Zuordnung der Öffnung 22 des Prüflings 12 zur Anschlußeinrichtung 13 bzw. zum Dichtelement 21 vorgenommen werden. Ist im Prüflingsinnenraum das Druckniveau erreicht, bei dem Testgas eingelassen werden soll, fährt der Stempel 15 nach unten und trennt damit den Innenraum des Prüflings 12 von dem restlichen Innenraum der Testkammer 1. Danach wird das Ventil 5 noch für die Zeit offen gelassen, die notwendig ist, um das für die Lecksuche notwendige Vakuum in der Testkammer zu erzeugen. Danach wird das Ventil 5 geschlossen und das Ventil 18 für den Einlaß von Testgas in den Prüfling 12 geöffnet. Gleichzeitig kann darüber das Ventil 20 Druckgas bis zum erforderlichen Prüfdifferenzdruck eingelassen werden. Dieses Druckgas kann der weiteren Erhöhung des Differenzdruckes und der Einsparung von Testgas dienen. Nach diesen Verfahrensschritten wird das Ventil 7 geöffnet und dadurch der Testgasdetektor 8 zugeschaltet. Ist im Behälter 12 ein Leck vorhanden, dann dringt Testgas in die Testkammer 1 ein und wird vom Detektor 8 registriert

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die integrale Lecksuche an den Wandungen des Prüflings 12 von innen nach außen. Das kann auch umgekehrt durchgeführt werden, indem Detektor 8 und Test- bzw. Druckgasquelle 19 bzw. 20a vertauscht werden. Die Lecksuche erfolgt dann in der Weise, daß Testkammer 1 und Prüfling 12 in der beschriebenen Weise gemeinsam

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Danach wird der Prüfling 12 mit Hilfe des Stempels 15 verschlossen und in die Testkammer zur Erzeugung des notwendigen Diffe^-enzdruckes Test- und Druckgas eingelassen. Mit Hilfe des in diesem Fall über den hohlen Stempel 15 angeschlossenen Testgasdetektor 8 erfolgt dann die Leckprüfung.

In der F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Anschlußeinrichtung 13 nochmals vergrößert dargestellt, und zwar in der Stellung, in der das Dichtelement

21 auf den Prüfling 12 mit der Öffnung 22 aufgesetzt ist. Daraus ist ersichtlich, daß der Stempel 15 mit Hilfe der pneumatisch betätigbäreri Zylindefkolbeneinrichtung (16,17) auf und ab bewegbar ist. Der Stempel 15 ist hohl ausgebildet und mündet in das Innere des Behälters 12. Über den Anschlußstutzen 23 kann deshalb — je nach dem wie der LecksUchvöfgäng erfolgt — die Zufuhr von Testgas und gegebenenfalls Druckgas oder der Anschluß des Testgasdetektofs erfolgen* Im Stempel 15 ist die Stange 24 untergebracht, der an ihrem oberen Ende die ebenfalls pneumatisch betätigbare Zylinderkolbeneinrichtung 25, 26 zugeordnet ist, so daß die Stange 24 relativ zum Stempel 15 auf und ab bewegbar ist.

Mit ihrem unterem Ende steht die Stange 24 mit mehreren an ihrem oberen Ende um die Achse 30 schwenkbar gelagerten, hakenförmigen Hebel 27, die an ihrer unteren Seite nach außen gerichtete Abschnitt 28 aufweisen. Durch Federdruck (die Federn sind nicht dargestellt) werden diese Hebel in der dargestellten Stellung gehalten, wenn die Stange 24 ihre obere Stellung einnimmt. Bewegt sich die Stange 24 nach unten, dann drückt das untere Ende der Stange 24 auf die inneren Vorsprünge 29 an den Hebel 27 und drückt die Hebel 27 derart nach außen, daß sich die Abschnitte 28 von unten gegen die Wandung des Prüflings 12 legen und dadurch den für die Abdichtung des Dichtelementes 21 notwendigen Anpreßdruck erzeugen. Die Abdichtung ist als Doppeldichtung mit den beiden Dichtringen 31 und 32 ausgebildet, die in Nuten am Dichtelement 21 angeordnet sind.

Auch die Abdichtung des Stempels 15 gegenüber der Haube 4 ist als Doppeldichtung ausgebildet. Die Dichtringe 14a und 14t bilden eine Kammer 34, die über den Ansohlußstutzen 35 evakuierbar ist. Eine derartige Doppeldichtung mit Zwischenabsaugung ist besonders wirksam. Weiterhin weist der Stempel 15 selbst noch eine Doppelwandung auf, wodurch die Kammer 36 gebildet wird. Diese steht über eine öffnung 37 im Dichtelement 21 mit dem von den Dichtringen 31 und 32 gebildeten Raum 39 in Verbindung. Auch ist in der im Bereich der Kammer 34 befindlichen äußeren Wandung

Öffnungen 37 und 38 bewirken, daß auch die dem Verschluß der Öffnung 22 dienende Dichtung eine Zwischenabsaugung hat und damit besonders wirksam ist

Das untere Ende des Stempels 15 weist noch einen Zentrierstutzen 40 auf, der bei auf den Prüfling 12 aufgesetzter Stellung in die öffnung 22 hineinragt. In diesem Stutzen sind Schlitze 41 vorgesehen, durch die die Hebel 27 hindurchgreifen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur integralen Vakuum-Lecksuche an Prüflingen, wie Behältern, Fässern oder dergl„ bei dem der Prüfling in eine Testkammer eingebracht wird, dann der Prüfling und die Testkammer mit Hilfe eines Evakuierungssystems derart evakuiert werden, daß an den Wandungen des Prüflings ein Differenzdruck entsteht, danach auf die Seite mit dem höheren Druck Testgas eingelassen wird und die auf der Seite mit dem niedrigeren Druck vorhandenen Gase mit Hilfe eines testgasempfindlichen Detektors untersucht werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfling (12) offen in die Testkammer (1) eingebracht wird, daß Testkam- is mer und Prüfling gemeinsam bis zu einem vorgegebenen Druck evakuiert werden, daß dann mit Hilfe einer von außerhalb der Testkammer betätigbaren, auf dem Prüfling aufsetzbaren Anschlußeinrichtung (13) sovrohl eine vakuumdichte Trennung des Innenrautsis des Prüflings vom Innenraum der Testkammer als auch der Anschluß des Prüflings an eine Testgasquelle (19) oder an den Testgasdetektor (8) erfolgt, und daß dann die für die Lecksuche notwendigen Drücke erzeugt und nachfolgend der eigentliche Lecksuchvorgang durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Belüftung von Testkammer (1) und Prüfling (12) nach dem Lecksuchvorgang zunächst der Differenzdruck ausgeglichen wird, dann die Jo Verbindung zwischen dem Innenraum des Prüflings und dem Innenraum der Testkammer hergestellt wird und danach beüe Räu:ae gleichzeitig belüftet werden.

3. Vorrichtung zur Durchfü rung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise eine Testkammer (1), ein Evakuierungssystem (6), eine Testgasquelle (19) und einen Testgasdetektor (8) umfaßt und daß eine der Wandungen der Testkammer eine bei *o geschlossener Testkammer von außen betätigbare Anschlußeinrichtung (13) aufweist, die sowohl dem Anschluß einer Leitung an den Innenraum des Prüflings (12) als auch der dichten Trennung des Innenraums des Prüflings von dem Innenraum der Testkammer dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Testkammer (1) von einem Boden (2) mit abnehmbarer Haube (4) gebildet wird und daß die Anschlußeinrichtung (13) in der Haube v> angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden (2) der Testkammer (1) das Evakuierungssystem (6) angeschlossen ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden (2) der Testkammer (1) ein Anschluß für den Testgaseinlaß vorgesehen ist und daß die in der Haube vorgesehene Anschlußeinrichtung (13) mit dem Testgasdetektor (8) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennleichnet, daß die Anschlußeinrichtung (13) zusätzlich iriit einem Vorratsbehälter (20a) für testgasfreies Druckgas verbünden ist.

9, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußeinrichtung (13) einem gasdicht durch die Testkäimmerwan» dung hindurchgeführten Stempel (15) mit einem flanschaftigen Dichtelement (21) zum Aufsatz auf den Prüfling (12) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (15) hohl ausgebildet ist und daß darin ein Gestänge (24) für dem Dichtelement (21) zugeordnete Verriegelungsmittel (27 bis 30) untergebracht ist.

It. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmittel (27 bis 30) mit Hilfe dec Gestänges (24) naca außen spreizbare, in die Öffnung (22) des Prüflings (12) einführbare Hebel (27) aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung des Stempels (15) gegenüber der Haube (4) und/oder zur Abdichtung des Dichtelementes auf dem Prüfling (12) eine Doppeldichtung mit Zwischenabsaugung vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (15) doppelwandig ausgebildet ist und daß über den von der Doppelwandung gebildeten Raum (36) die Zwischenabsaugung erfolgt.