DE2827537A1

DE2827537A1 - Betriebsverfahren fuer eine einrichtung zur lecksuche, gasanalyse o.dgl. und dazu geeignete einrichtung

Info

Publication number: DE2827537A1
Application number: DE19782827537
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Phys Dr Reich
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1978-06-23
Filing date: 1978-06-23
Publication date: 1980-01-10
Also published as: US4262522A

Description

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LEYBOLD-HERAEUS GMBH & CO KG 5000 Köln-Bayental

Betriebsverfahren für eine Einrichtung zur Lecksuche, Gasanalyse oder dgl. und dazu geeignete Einrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung für die Lecksuche, Gasanalyse oder dgl., bei der der Transport der zu untersuchenden Gase von einem oder mehreren Orten zum Lecksucher, Gasanalysator oder dgl. in einem oder mehreren Sondenschläuchen erfolgt, welcher oder welche in eine Kammer münden, die über eine Drosselstelle mit dem Lecksucher oder Gasanalysator verbunden ist und an die eine Vakuumpumpe oder Förderpumpe angeschlossen ist.

Eine Einrichtung dieser Art, bei der nur ein Sondenschlauch vorgesehen ist, ist aus der DE-OS 24 41 124 (-GB-PS 14 89 953) bekannt. Sie hat den Vorteil einer kurzen Ansprechzeit und einer hohen Nachweisempfindlichkeit.

Beim Arbeiten mit Lecksucheinrichtungen oder Gasspüreinrichtungen ist es häufig notwendig, diese mit unterschiedlich langen Sondenschläuchen zu betreiben, da der Lecksucher häufig nicht naha η den zu untersuchendenBehälter oder an die interessierenden Stellen herangebracht werden kann. Auf dem Markt befindliche Lecksucheinrichtungen werden deshalb in der Regel mit mehreren unterschiedlich langen Sondenschläuchen angeboten. Weiterhin kann es notwendig

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sein (z.B. bei der gleichzeitigen Untersuchung mehrerer Schweißnähte) , unterschiedlich viele gleich oder unterschiedlich lange Sondenschläuche an einen Gasanalysatcr anzuschließen und gleichzeitig die durch diese Schläuche strömenden Gase zu untersuchen.

Beim Arbeiten mit vorbekanntenEinrichtungen dieser Art besteht der Nachteil, daß die z.B. mit unterschiedlich langen oder mit unterschiedlich vielen Sondenschläuchen gewonnenen Ergebnisse nicht miteinander vergleichbar sind, d.h., daß z.B. beim Arbeiten mit unterschiedlich langen Schläuchen gleiche Leckraten oder Gaskonzentrationen unterschiedlich angezeigt werden. Will man deshalb z.B. mit unterschiedlich langen oder unterschiedlich vielen Schläuchen vergleichbare Meßergebnisse erzielen, dann ist es nach jedem Wechsel notwendig, die Lecksucheinrichtung zu eichen, was insbesondere zeitaufwendig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches die Gasanalyse oder die Lecksuche unabhängig von der Länge oder Anzahl der verwendeten Sondenschläuche macht.

Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lecksucheinrichtung bei der Verwendung unterschiedlich langer oder unterschiedlich vieler Sondenschläuche derart getrieben wird, daß der Druck in der dem Lecksucher oder Gasanalysator vorgelagerten Kammer konstant bleibt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die dem Lecksucher oder Gasanalysator pro Zeiteinheit zugeführte Menge des zu untersuchenden Gases - unabhängig

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von der Länge oder der Anzahl der Sondenschläuche - stets gleich ist, so daß insgesamt die Empfindlichkeit des Lecksuchgerätes unabhängig von der Länge oder der Anzahl der Sondenschläuche ist.

Vorzugsweise ist de± Lecksucher als Massenspektrometer-Lecksucher ausgebildet. Die Erfindung kann aber auch bei Gasanalysatoren, Lecksuchern oder dgl., welche nichtmit einem Massenspektrometer arbeiten, erfolgreich angewendet werden.

Das Ziel - Zuführung gleicher Gasmengenraten - kann mit unterschiedlichen Mitteln erreicht werden. Eine vorteilhafte Lösung besteht darin, daß zur Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes in der Kammer bei der Verwendung unterschiedlich langer oder unterschiedlich vieler Sondenschläuche das Saugvermögen der an die Kammer angeschlossenen Vakuumpumpe geregelt wird. Das kann z.B. durch Regelung der Vakuumpumpe selbst oder mit Hilfe eines in der Verbindungsleitung zwischen Kammer und der Vakuumpumpe befindlichen regelbaren Drosselventils geschehen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, Sondenschläuche mit unterschiedlichen Durchmessern zu verwenden, und zwar derart, daß der Durchmesser von längeren Sondenschläuchen größer ist als der Durchmesser von kürzeren Sondenschläuchen.Werden unterschiedlich viele Sondenschläuche benutzt, dann kann das erfindungsgemäße Ziel dadurch erreicht werden, daß die Summe der Leitwerte der Sondenschläuche stets gleich bleibt, oder besser, daß die durch die unterschiedlich vielen Schläuche jeweils strömenden Gesamtgasmengenraten gleich ist. Außerdem ist es möglich, die Sondenschläuche selbst über ein regelbares Drosselventil an die Kammer anzuschließen.

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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden.

In allenFiguren ist als Einrichtung 1 , der Gas zuzuführen ist, beispielsweise ein Lecksuchgerät dargestellt. In diesem befindet sich z.B. das Massenspektrometer 2,das auf die Art des verwendeten Testgases (Helium, Argon, Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe oder dgl.) eingestellt ist. Dem Massenspektrometer 2 unmittelbar vorgelagert ist die Drosselstelle 3, die bei den dargestellten Ausführungsbeispielen von einem porösen Körper gebildet wird. Statt des porösen Körpers kann auch eine Blende, eine Membran oder eine Düse vorgesehen sein. Wenn die Drosselstelle regelbar ausgebildet ist, dann besteht die Möglichkeit, damit eine bestimmte gewünschte Empfindlichkeit vorab einzustellen.

Die Drosselstelle 3 trennt denRaum, in dem sich das Massenspektrometer 2 befindet, von einem Raum bzw. einer Kammer 4 ab, welche über die Leitung 5 an die Vakuumpumpe 6 angeschlossen ist. Die mit Hilfe der Vakuumpumpe 6 im Bereich eines auf Lecks zu prüfenden Behälters'7 (mit dem beispielsweise dargestellten Leck 8) angesaugten Gase werden der Kammer 4 über Sondenschläuche zugeführt. Als besonders zweckmäßig hat sich herausgestellt, wenn die Kammer 4 ein möglichst kleines Volumen (zweckmäßig weniger

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als drei cm . bei einem Sondenschlauchdurchmesser von ca. 0,5 bis 1 mm und einer Sondenschlauchlänge von ca. 3 bis 6 m)hat. Dadurch kann selbst bei relativ langen Sondenschläuchen die Ansprechzeit klein (im Bereich einiger Zehntel von Sekunden) gehalten werden.

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Bei der Einrichtung nach Figur 1 sind drei Sondenschläuche 9, 10, und 11 vorgesehen. Diese weisen (im einzelnen nicht ersichtlich) unterschiedliche Längen auf und können wahlweise einzeln über die Kupplungseinrichtung 12 an die Kammer 4 angeschlossen werden. Je nach Länge der Sondenschläuche weissidiese unterschiedliche Durchmesser auf, und zwar derart, daß die längeren Schläuche jeweils einen größeren Durchmesser haben als die kürzeren Schläuche. Dadurch kann erreicht werden, daß trotz unterschiedlich langer Sondenschläuche der Druck in der Kammer 4 konstant bleibt.

Beim Ausführungsbeispiel nachFigur 1 ist die Kammer 4 mit Hilfe des Ventils 13 von dem Raum, in dem sich das Massenspektrometer befindet, abtrennbar. Ein solches Absperrventil hat den Vorteil, daß die Pumpe 6 bei Außerbetriebnahme abgeschaltet werden kann, ohne daß der Druck im Raum mit dem Massenspektrometer 2 ansteigt, wenn der Druck in der Kammer 4 größer wird.

Bei·der Durchführung einer Lecksuche wird die Kammer 4 vor der Drosselstelle 3 bei geöffentern Ventil 13 auf einem bestimmten Druck, der niedriger als Atmosphärendruck ist, gehalten. Dadurch wird durch-die angeschlossene Sonde (beim dargestelltenAusführungsbeispiel ist der Sondenschlauch 9 an die Kammer 4 angeschlossen) ständig Gas angesaugt, das denSondenschlauch mit hoher Geschindigkeit durchströmt. Mit dem freien Ende des Sondenschlauchs 9 wird dann der Behälter 7 abgetastet. Weist dieser z.B. das Leck 8 auf, dann dringt daraus Testgas nach außen, das in dem Moment, wenn das freie Ende der Sonde in dem Bereich dieses Lecks gebracht wird, auch durch den Sondenschlauch bis zur Drosselstelle 3 gelangt. Ein Teil dieses Gases gelangt durch die Drosselstelle

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zum Massenspektrometer 2. Der andere Teil wird von der Vakuumpumpe 6 abgefördert.

Statt des Sondenschlauches 9 können die Sondenschläuche 10 oder 11, die andere Längen haben an die Kammer 4 angeschlossen werden Da die Durchmesser dieser Sondenschläuche so gewählt sind, daß sich der in der Kammer 4 herrschende Druck nicht ändert, ändert sich auch die Empfindlichkeit der Lecksucheinrichtung nicht.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind die Sondenschläuche 9,10 und 11 mit der Kammer 4 über die Ventile 14,15 und 16 verbunden. Bei diesem Ausführungsheispiel können z.B. die Durchmesser der unterschiedlich langen Sondenschläuche 9,10,11 gleich sein. Um bei einer solchenEinrichtung in der Kammer 4 unabhängig von der Sondenschlauchlänge einen konstanten Druck aufrechterhalten zu können, ist es notwendig, ein regelbares Drosselventil 17 zwischen dem jeweils angeschlossenen Sondenschlauch und der Kammer 4 vorzusehen. Dieses ist dann so zu regeln, daß der gewählte Druck in der Kammer 4 unabhängig von dem angeschlossenen Sonden-■ schlauch konstant bleibt. Das kann z.B. über die als Block dargestellte Regeleinrichtung 18 geschehen, mit deren Hilfe in Abhängigkeit vom Druck in öerKammer 4 das Drosselventil 17 geregelt wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist ein regelbares Drosselventil 19 in der zur Vakuumpumpe 6 führenden Anschlußleitung 5 vorgesehen. Dieses kann ebenfalls in Abhängigkeit vom Druck in der Kammer 4 gesteuert werden, so daß der in der Kammer 4 herrschende Druck unabhängig von der Wahl des Sondenschlauches konstant gehalten werdenkann.

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In Figur 3 ist noch ein Testleck 20 dargestellt, das über ein Ventil 21 direkt an den Raum, in dem sich das Massenspektrometer befindet, anschließbar ist. Während der Zeit des Testens oder Eichens ist eine Abtrennung der Kammer 4 erforderlich, was mit Hilfe des Ventils 13 geschehen kann.

Bei den Ausführungsbeispielen nach der Figur 1 und 2 ist das Ventil 13 - bezogen auf die Richtung der zum Massenspektrometer 2 strömenden Gase - vor der Drosselstelle 3. und beimAusführungsbeispiel nach Figur 3 hinter der Drosselstelle 3 angeordnet. Die Anordnung nach den Figuren 1 und 2 hat den Vorteil, daß die Drosselstelle 3 z.B. beim Wechsel der Sondenschläuche und dem dadurch bedingten Ansteigen des Druckes der Kammer 4 vor Verschmutzungen geschützt ist. Nachteilig ist, daß das zwischen dem Ventil 13 und der Drosselstelle 3 eventuell noch befindliche Testgas nicht sofort abströmen kann, so daß die Anzeige des Lecksuchgerätes nicht sofort auf Null zurückgeht. Das ist jedoch beim Ausführungsbeispiel· nach Figur 3 der Fall. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht wiederum der Nachteil, daß z.B. bei einem Sondenschlauchwechsel der Druck zwischen der Drosselstelle 3 und dem Ventil 13 auf Atmosphärendruck ansteigt und nach dem Wechsel nur langsam reduziert werden kann, da die Evakuierung dieses Raumes bei geschlossenem Ventil 13 nur mit Hilfe der Vakuumpumpe 6 möglich ist. In beiden Fällen ist es deshalb wesentlich, daß die Drosselstelle 3 und das VEntil 13 möglichst eng nebeneinander liegen und einen möglichst geringen Totraum bilden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn beide Elemente 3 und 13 eine Baueinheit bilden.

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In der Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt,bei dem gleichzeitig mehrere, hier drei Sondenschläuche 9,9' und 9" an die Kammer 4 angeschlossen werden können, um gleichzeitig drei Schweißnähte 22 des Rohres 23 auf Lecks untersuchen zu können. Wird bei einer Vorrichtung dieser Art die Anzahl der angeschlossenen Sondenschläuche verändert, dann muß - der Erfindung folgend wieder dafür gesorgt werden, daß der Druck in der Kammer 4 konstant bleibt. Das kann z.B. wieder mit Hilfe des Regelventils 17 und der Regeleinrichtung 18 - wie eingezeichnet - geschehen. Ein'e andere Möglichkeit besteht darin, die Summe der Leitwerte der jeweils angeschlossenen Sondenschläuche konstant zu halten.

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Claims

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ANSPRÜCHE

Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung für die Lecksuche an Behältern, für die Gasanalyse oder dgl., bei dem der Transport der zu untersuchenden Gase von einem oder mehreren Orten zum Lecksucher, Gasanalysator oder dgl. in einem oder mehreren Sondenschläuchen erfolgt, welcher oder welche in eine Kammer münden, die über eine Drosselstelle mit dem Lecksucher oder Gasanalysator verbunden ist und an die eine Vakuumpumpe oder Förderpumpe angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung bei Verwendung unterschiedlich langer oder unterschiedlich vieler Sondenschläuche (9,10,11 bzw. 9,9",9") derart betrieben wird, daß der Druck in der Kammer (4) konstant bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den oder die verwendeten Schläuche jeweils strömenden Gasmengenraten stets gleich sind.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes in der Kammer (4) bei der Verwendung unterschiedlich langer oder mehrerer Sondenschläuche (9, 10,11 bzw. 9, 9'9") das Saugvermögen der Vakuum- oder Förderpumpe (6) geregelt wird.
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes in der Kammer (4) bei der Verwendung unterschiedlich langer oder mehrerer Sondenschläuche (9,10,11 bzw. 9,9',9") mittels eines Drosselventils (17) bewirkt wird, über das der oder die jeweiligen Sondenschläuche (9,10,11 bzw. 9, 9', 9") an die Kammer (4) angeschlossen ist bzw. sind.

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5. Für die Anwendung des Betriebsverfahrens nach Anspruch 1 oder 2 geeignete Einrichtung mit mehreren, wahlweise einzeln oder in Gruppen an die demLecksucher oder Gasanalysator unmittelbar vorgelagerte Kammer anschließbaren Sondenschläuchen dadurch gekennzeichnet, daß die Sondenschläuche (9,10,11 bzw. 9, 9',9") hinsichtlich ihres Durchmessers derart bemessen sind, daß der Kammerdruck stets gleich ist.
6. Für die Anwendung des Betriebsverfahrens nach Anspruch 3 geeignete Einrichtung mit mehreren unterschiedlich langen oder unterschiedlich vielen, wahlweise an die dem Lecksucher oder Gasanalysator unmittelbar vorgelagerte Kammer anschließbaren Sondenschläuchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum- oder Förderpumpe (6) über ein regelbares Drosselventil

(19) an die Kammer (4) angeschlossen ist.
7. Für die Anwendung des Betriebsverfahrens nach Anspruch 4 geeignete Einrichtung mit mehreren unterschiedlich langen oder unterschiedlich vielen wahlweise an die dem Lecksucher oder Gasanalysator unmittelbar vorgelagerte Kammer anschließbaren Sondenschläuchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem jeweiligen Sondenschlauch (9,10,11 bzw. 9,9',9") und der Kammer (4) ein regelbares Drosselventil (17) vorgesehen ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Kammer (4) möglichst klein,

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vorzugsweise kleiner als 3cm , ist.

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9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtrennung der Kammer (4) vom Lecksucher oder vom Gasanalysator ein Ventil (13) vorgesehen ist, das entweder unmittelbar vor oder unmittelbar hinter der Drosselstelle (3) angeordnet ist.
10.Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (13) und die Drosselstelle (3) zu einem Bauteil integriert sind.
11.Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (3) einstellbar ist.
12.Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere unterschiedlich lange Sondenschläuche (9,10,11) ständig an die Lecksucheinrichtung angeschlossen und jeweils über ein Ventil (14,15,16) mit der Kammer (4) verbindbar sind.
13.Einrichtungnach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Lecksucher oder Gasanalysator ein Massenspektrometer vorgesehen ist.

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