DE2912100C2 - Vorrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit von Hohlkörpern - Google Patents

Description

gekennzeichnet durch eine Ausgleichseinrichtung (9) für den Gasüberdruck im Hohlkörper (4) mit einem Ventil (13) und einem Zeitrelais (18), wobei

— das Ventil (13)

— mit der Drucküberwachungseinrichtung (12) zur Überwachung des Gasdruckes im Hohlkörper (4),

— mit Atmosphäre und,

— mit dem Innenraum des Hohlkörpers (4) verbunden ist,

— der Ausgang des Zeitrelais (18) mit einem Steuereingang des Ventils (13),

— der Eingang des Zeitrelais (18) mit der Kammer

— die Kammer (1) mit der Einrichtung (11) zur Erzeugung des Gasdruckgefälles verbunden ist, und

— das Zeitrelais (18) die Verbindung (Düse 19) des Ventils (13) mit der Atmosphäre nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach Anlegen des Gasdruckgefälles an die Wände des Hohlkörpers (4) schließt.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen, aus der US-PS 39 87 664 bekannten Art.

Grundforderungen, die an Vorrichtungen zur Prüfung der Dichtigkeit von Hohlkörpern gestellt werden, sind eine hohe Genauigkeit der Prüfung unmittelbar so nach der Herstellung, z. B. bei erhöhter Temperatur durch Gießen, Schweißen und dergleichen, und ein einfacher Aufbau.

Eine aus der US-PS 33 14 283 bekannte Einrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit von Hohlkörpern arbeitet nach dem Prinzip des Vergleichs des auf Dichtigkeit zu prüfenden Hohlkörpers mit einem absolut dichten (Vergleichs-)Körper. Bei dieser Vorrichtung werden der Prüf- und der Vergleichskörper gleichzeitig der Einwirkung von Druckluft unterworfen. Wenn der Luftdruck in beiden Körpern einen Sollwert erreicht, werden sie von der Druckluftleitung abgeschaltet. Danach wird die während einer vorgegebenen Zeitspanne entstandene Luftdruckdifferenz in den Hohlkörpern gemessen. 1st der zu prüfende Hohlkörper dicht, so ist der Druckunterschied in beiden Hohlkörpern gleich Null. Ist er nicht dicht, nimmt der Druck im zu prüfenden Hohlkörper ab, wobei die Geschwindigkeit des Druckabfalles von der

Größe der Undichtigkeit abhängig ist

Bei der bekannten Vorrichtung muß der Vergleichskörper abgedichtet werden, das heißt, es 'müssen Dichtungsmittel zum Abdichten sämtlicher im Erzeugnis vorhandenen Löcher sowie Sperrventile vorgesehen werden, die das Erzeugnis von der Druckluftleitung abschalten und den Vergleichskörper bei in diesem herrschendem Druck abdichten. Zweitens muß für den Vergleichskörper eine eigene Druckluftleitung vorgesehen sein.

Da sowohl der zu prüfende als auch der Vergleichskörper abgedichtet werden müssen und beiden Druckluft zugeführt werden muß, ist die Vorrichtung verhältnismäßig kompliziert Zur genauen Prüfung der Dichtigkeit ist es außerdem erforderlich, daß Vergleichs- und zu prüfender Körper gleiche Temperatur haben. Unter Betriebsverhältnissen ist diese Forderung nicht erfüllbar.

Die aus der US-PS 39 87 664 bekannte gattungsgemäße Vorrichtung dient zur Dichtigkeitsprüfung von Erzeugnissen, deren Temperatur von der Umgebungstemperatur abweicht Sie arbeitet nach dem Prinzip der Fehlerakkumulation und nach einem manometrischen Druckmeßverfahren: Der zu prüfende Hohlkörper wird in einer dichten Kammer untergebracht, dem Erzeugnis wird Druckluft zugeführt und nach der Druckänderung in der Kammer wird während einer bestimmten Zeit der Überdruck remessen, aus dem der Grad der Undichtigkeit ermittelt wird.

Die Einrichtung zur Erzeugung eines Gasdruckgefälles an den Wänden des Hohlkörpers steht mit dem Hohlraum und die Gasdrucküberwachungseinrichtung über ein Zeitrelais mit der Kammer in Verbindung. Die Information über den Kammerdruck wird vom Ausgang der Überwachungseinrichtung einem Eingang eines EDV-Systems zugeführt, dessen anderem Eingang die Information über die Temperatur des zu prüfenden Hohlkörpers zugeführt wird.

Ein Ausgleich eines durch erhöhte oder erniedrigte Temperatur des zu prüfenden Hohlkörpers verursachten Meßfehlers ist jedoch praktisch nur bei einmaliger Kontrolle möglich. Eine kontinuierliche Kontrolle heißer Erzeugnisse mit Hilfe der bekannten Vorrichtung führt zur Erwärmung der Kammerwände, die wiederum die Gastemperatur in der Kammer während der Messung beeinflußt. Diese Erhöhung der Gastemperatur wird weder in der Gasdrucküberwachungseinrichtung noch im EDV-System berücksichtigt, wo nur auf die Temperaturkorrektur des Erzeugnisses selbst Rücksicht genommen wird. Durch diesen Zusammenhang kommt es zu einem zusätzlichen Temperaturfehler.

Die Dichtigkeitsprüfung nach dem Druck des aus dem Hohlkörper in die Kammer übergeströmten Gases erfordert außerdem eine sorgfältige Abdichtung sowohl der Löcher des Erzeugnisses als auch der Kammer selbst.

In der bekannten Vorrichtung wird der Temperaturfehler durch Temperaturmessung des Erzeugnisses und Einführung einer berechneten Korrektur in das Endergebnis der Druckmessung in der Kammer berücksichtigt, so daß eine komplizierte elektronische Datenverarbeitungsanlage notwendig ist.

Der Einfluß der Verformung des Erzeugnisses selbst auf die Prüfgenauigkeit wird durch eine besondere Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Drukkes innerhalb des Hohlkörpers ausgeschaltet, um ein konstantes Volumen des Hohlkörpers während der Prüfung zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor-

richtung zur Prüfung der Dichtigkeit von Hohlkörpern zu schaffen, bei der der Ausgleich von Fehlern, die durch einen Unterschied der Temperatur des Hohlkörpers von der der Umgebung sowie durch Verformung des Hohlkörpers und der ihn abdichtenden Elemente verursacht werden, eine Steigerung der Prüfgenauigkeit gewährleistet, ohne die Drucküberwachungseinrichtung für das Gas, von dem der Hohlkörper durchströmt wird, zu komplizieren.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst

Dabei ist aus der DE-AS 12 43 420 die Verwendung von Zeitverzögerungsrelais bei einer Prüfeinrichtung zum Bestimmen des Undichtigkeitsgrades druckbetätigter Vorrichtungen an sich bekannt Diese dienen dort jedoch zur Steuerung des Prüfablaufs und nicht zur Vermeidung von Temperaturfehlern.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Dichtigkeitsprüfung von Hohlkörpern, deren Temperatur von der der Umgebung abweicht, gewährleistet eine hohe Prüfgenauigkeit sowohl bei einmaliger als auch bei kontinuierlicher Prüfung. Die Anforderungen an die Abdichtung der Kammer selbst (geringe Leckverluste aus der Kammer beeinträchtigen die Prüfgenauigkeit nicht) und an die Gasdrucküberwachungseinrichtung im ganzen (keine Temperaturänderung und Berücksichtigung der Prufergebniskorrektur erforderlich) werden beträchtlich vereinfacht Die durch die Wandverformung des Hohlkörpers bedingten Fehler erfordern keine besonderen Vorkehrungen zu ihrem Ausgleich, weil alle möglichen Fehler gleichzeitig durch die Verbindung des Innenraumes des Hohlkörpers mit der Atmosphäre nach der Abdichtung der Kammer mit dem darin untergebrachten Hohlkörper ausgeglichen werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit von Hohlkörpern mit einem Zweimembranventil und einer Kammer mit Prüfkörper in schematischer Darstellung (Längsschnitt der Kammer),

F i g. 2 eine Prüfeinrichtung mit einem Dreimembranventil.

Die Vorrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit von Hohlkörpern enthält eine Kammer 1 (F i g. 1), mit einem Deckel 2 und einem Boden 3. In der Kammer 1 ist ein auf Dichtigkeit zu prüfender Hohlkörper 4 untergebracht, der bei der Unterbringung in der Kammer 1 mit Elementen zum Abdichten von Löchern hermetisch abgedichtet wird, die hier in Form von auf dem Deckel 2 und dem Boden 3 angeordneten Gummischeiben 5 ausgeführt sind. Zum Abdichten der Kammer 2 selbst ist eine Gummidichtung 6 zwischen Boden 3 und Deckel 2 vorgesehen.

Eine der Gummischeiben 5 ist mit einem Loch 7 ausgebildet, das mit einer im Deckel 2 der Kammer 1 angebrachten Bohrung 8 fluchtet, die zum Herstellen einer Verbindung des Hohlraumes vom Hohlkörper 4 mit einer Ausgleichseinheit 9 für den Gasüberdruck im Hohlkörper 4 bestimmt sind. Im Deckel 2 der Kammer 1 ist weiter eine Bohrung 10 ausgebildet, die zur Verbindung der Kammer 1 selbst mit einer Einrichtung Ii zur Erzeugung eines Gasdruckgefälles an den Wänden des Hohlkörpers 4 einer Drucküberwachungseinrichtung 12 des Gases, von dem der Hohlkörper 4 bei Undichtigkeit durchströmt wird, und der Ausgleichseinheit 9 bestimmt ist.

Die Ausgleichseinheit 9 für den Gasüberdruck im Hohlkörper 4 enthält ein Venth 13, das in der beschriebenen Variante mit drei Hohlräumen 14,15 und 16 ausgeführt ist die durch Membranen 17 mit untereinander

ä verbundenen Mittelpunkten gebildet sind. Die Ausgleichseinheit 9 enthält weiter ein Zeitrelais 18 mit pneumatischem Ein- und Ausgang, wobei der Eingang des Zeitrelais 18 mit der Kammer 1 und der Ausgang mit dem Hohlraum 14 des Ventils 13, der ein Steuereingang des Ventils 13 ist, in Verbindung steht

Der Hohlraum 16 des Ventils 13 ist mit dem Hohlraum des Hohlkörpers 4, der Gasdrucküberwachungseinrichtung 12 und über eine Düse 19 mit Atmosphäre verbunden. In der beschriebenen Variante steht der Hohlraum 15 des Ventils 13 über eine Drossel 20 mit der Einrichtung 11 zur Erzeugung des Gasdruckgefälles und über eine Drossel 21 mit Atmosphäre in Verbindung. Diese Verbindung ist für die Erzeugung eines Gasstaus im Hohlraum 15 des Ventils 13 notwendig, der eine bestimmte Stellung der festen Mittelbereiche der Membranen 17 in bezug auf die Düse 19 bedingt Der gleiche Effekt kann mit Hilfe einer im Hohlraum 16 untergebrachten Feder erreicht werden.

In der beschriebenen Variante der Vorrichtung enthält die Drucküberwachungseinrichtung 12 des Gases, von dem der Hohlkörper 4 durchströmt wird, eine Fühlereinheit 22, deren Eingang mit dem Hohlraum 16 des Ventils 13 in Verbindung steht. Je nach der Anzahl von Gruppen, in die die Aussortierung nach dem Undichtigkeitsgrad der Erzeugnisse erfolgt, ist die Fühlereinheit 22 mit einer entsprechenden Anzahl von Ausgängen ausgeführt, die an die Eingänge der Speichereinheit 23 der Überwachungseinrichtung 12 angeschlossen sind. An einen der Eingänge der Speichereinheit 23 ist mit seinem Ausgang ein Zeitrelais 24 angeschlossen, dessen Eingang mit der Kammer 1 verbunden ist. In der Speichereinheit 23 ist ein Eingang 25 vorgesehen, durch den die Information gelöscht wird. Die Ausgänge der Speichereinheit 23 sind an den Eingang einer Logikeinheit 26 angeschlossen, von deren Ausgang in der beschriebenen Variante eines der drei Signale 27, 28, 29 je nach Lecksicherheit oder Undichtigkeitsgrad des Hohlkörpers 4 abgegriffen wird.

Mit der Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung von Hohlkörpern kann sowohl eine autonome automatische Dichtigkeitsprüfanlage, die in einzelnen Arbeitsplätzen Verwendung findet, als auch eine Anlage, die in einer automatischen technologischen Taktstraße zur hundertprozentigen Dichtigkeitsprüfung der Erzeugnisse und

so Aussortierung nach Undichtigkeitsgrad zum Einsatz gelangt geschaffen werden. Dazu müssen die Signale 27, 28 und 29 mit Stellmechanismen, die die Erzeugnisse sortieren oder markieren, verbunden werden.

Es ist eine weitere, der oben beschriebenen ähnliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich.

Der Unterschied besteht darin, daß die Ausgleichseinheit 9 (F i g. 2) für den Gasüberdruck im Hohlkörper 4 ein Ventil 30 mit einer dritten Membran 31 mit einem festen Mittelbereich enthält, der mit den festen Mittelbereichen der Membranen 17 verbunden ist, die einen vierten Hohlraum 32 bildet. In der beschriebenen Variante steht der Hohlraum des Hohlkörpers 4 mit den Hohlräumen 16 und 32 des Ventils 30 in Verbindung. Der Hohlraum 32 ist ferner über die Düse 33 des Ventils 30 mit der Fühlereinheit 22 der Gasdrucküberwachungseinrichtung 12 verbunden.
Die Vorrichtune wirkt wie folet:

Der auf Dichtigkeit zu prüfende Hohlkörper 4 (Fig. 1) wird auf den Boden 3 gestellt und mit dem Deckel 2 abgedeckt. Mit den Gummischeiben 5, die sich auf dem Boden 3 und dem Deckel 2 befinden, wird der Innenraum des Hohlkörpers 4 und mit der Gummischeibe 6, die sich sowohl auf dem Boden 3 als auch auf dem Deckel 2 befinden kann, die Kammer 1 hermetisch abgedichtet.

Nach der Abdichtung des Hohlkörpers 4 und der Kammer 1 wird dieser ein Druckgas — z. B. Luft — von der Einrichtung 11 zur Erzeugung des Gasdrucks zugeführt. Gleichzeitig wird die Druckluft den Eingängen der Zeitrelais 18, 24 und über die Drossel 20 der Kammer 15 des Ventils 13 zugeführt. Ist der Hohlkörper 4 dicht, tritt die Luft nicht durch seine Wände aus der Kammer 1 in seinen Innenraum 4 ein.

Wenn die Temperatur des Hohlkörpers 4 sich von der der Umgebung unterscheidet, kann nach der Abdichtung des Hohlraumes des Hohlkörpers 4 sein Innendruck bis zur Gleichgewichtseinstellung zu- bzw. abnehmen. Hat z. B. der Hohlkörper 4 eine in bezug auf die Umgebungstemperatur höhere Temperatur, gelangt Luft mit Umgebungstemperatur vor seiner Aufnahme in die Kammer 1 in sein Inneres. Nach dem Verschließen der Löcher des Hohlkörpers 4 wird daher der Luftdruck in diesem bis zur vollständigen Durchwärmung der in seinem inneren befindlichen Luft zunehmen.

Bei der Abdichtung der Löcher des Hohlkörpers 4 mit den Gummischeiben 5 wird außerdem Gummi ins Innere des Hohlkörpers 4 eingedrückt, was zur Verkleinerung des Innenvolumens und somit zur Drucksteigerung innerhalb des Hohlkörpers 4 führt.

Falls ein Hohlkörper mit elastischen Wänden geprüft wird, nimmt sein Innenvolumen bei der Druckluftzufuhr zur Kammer 1 durch die Wandverformung ab. Dadurch wird ebenfalls der Druck innerhalb des Hohlkörpers 4 gesteigert

Um den Einfluß der Temperatur des Hohlkörpers 4, der Verformung der Gummischeiben 5 und der Wandverformung des Hohlkörpers 4 auf die Anzeigen der Gasdrucküberwachungseinrichtung 12 auszuschalten, wird der Innenraum des Hohlkörpers 4 mit der Ausgleichseinheit 9 für den Gasüberdruck im Hohlkörper 4 verbunden, d. h. der Gasüberdruck wird aus dem Innenraum des Hohlkörpers 4 über die Düse 19 und Kammer 16 des Ventils 13 ins Freie geblasen.

In der Ausgangsstellung steht die Kammer 16 über die Düse 19 des Ventils 13 mit der Atmosphäre in Verbindung, weil ein konstanter Druck in der Kammer 15 herrscht, und weil die auf den Membranen 17 befindlichen festen Mittelbereiche unterschiedliche Wirkflächen haben. Die Düse 19 bleibt solange offen, bis der Luftdruck in der Kammer 14 dem Atmosphärendruck gleich ist

Wie oben erwähnt, wird der Druck in der Kammer 15 des Ventils 13 durch ihre Verbindung über die Drossel 20 mit der Einrichtung 11 zur Erzeugung des Gasdruckgefälles erreicht Die Kammer 15 steht außerdem über die Drossel 21, die gemeinsam mit der Drossel 20 einen in bezug auf den Druck in der Einrichtung 11 niedrigeren Druck in der Kammer 16 gewährleistet, mit der Atmosphäre in Verbindung.

Das Zeitrelais 18 sendet ein Signal aus, wenn der durch erhöhte (erniedrigte) Temperatur des Hohlkörpers 4, Verformung der Gummischeiben 5 und Wandverformung des Hohlkörpers 4 bedingte Druck im Innenraum des Hohlkörpers 4 nicht dem Atmosphärendruck gleich wird. Das Ausgangssignal des Zeitrelais 18 kommt in der Kammer 14 des Ventils 13 an. Dabei übersteigt der Luftdruck in der Kammer 14 den in der Kammer 15, wodurch sich die Düse 19 des Ventils 13 schließt und der Innenraum des Hohlkörpers 4 von der Atmosphäre getrennt wird.

Bei einem dichten Hohlkörper 4 wird der Druck in diesem nach dem Schließen der Düse 19 des Ventils 13 nicht schwanken (zunehmen). Bei einem dichten Hohlkörper 4 wird also der Fühlereinheit 22 kein Eingangssignal zugeführt, weil der Druck innerhalb des Hohlkörpers 4 vor dem Schließen der Düse 19 des Ventils 13 dem Atmosphärendruck gleich war.

Bei einem undichten Hohlkörper 4 wird der Druck innerhalb des Hohlkörpers 4 nach der Schließung seiner Löcher, des Deckels 2 sowie nach der Druckluftzufuhr an die Kammer 1 und nach dem Schließen der Düse 19 des Ventils 13 aufgrund des Lufteindringens aus der Kammer 1 durch undichte Stellen zunehmen. Diese Änderung des Luftdruckes wird auf den Eingang der Fühlereinheit 22 übertragen. Das am Eingang der Fühlereinheit 22 angekommene Signal wird von den Fühlern wahrgenommen, deren Anzahl durch die Anzahl der Gruppen, in die die geprüften Hohlkörper 4 ausgemustert werden, gegeben ist. Erfolgt die Ausmusterung z. B. in drei Gruppen: brauchbare Erzeugnisse, Erzeugnisse mit kleinem Leck und Erzeugnisse mit großem Leck, so enthält die Fühlereinheit 22 zwei Fühler, von deren Ausgang Signale der Speichereinheit 23 zugeführt werden. Dabei treten Signale an den Ausgängen der Fühler nach Erreichen eines vorher eingestellten-Luftdruckes innerhalb des Hohlkörpers 4 für jeden Fühler auf. Durch die Einstellung dieser Werte werden die Grenzen der Aussortierung festgelegt.

Die Ausgangssignale von den Fühlern werden dem Eingang der Speichereinheit 23 zugeführt und in dieser Einheit 23 für die Zeit bis zur Verwirklichung der Aussortierung mit den entsprechenden (nicht dargestellten) Stellmechanismen gespeichert.

Nach Verlauf von einer vorgegebenen, für die Prüfung angewiesenen Zeit tritt ein Signal am Ausgang des Zeitrelais 24 auf, dessen Eingang mit der Kammer 1 verbunden ist Die Zeitzählung beginnt also nach der Druckluftzufuhr an die Kammer 1. Das Ausgangssignal des Zeitrelais 24 w^;rd ebenfalls in der Speichereinheit 23 gespeichert Gleichzeitig gibt das Ausgangssignal des Zeitrelais 24 das Ausladen des geprüften Erzeugnisses 4 aus der Kammer 1 und Beladen des nächsten frei.

In der Speichereinheit 23 werden also die Ausgangssignale der Fühlereinheit 22 und des Zeitrelais 24 gespeichert Aus der Speichereinheit 23 werden die Ausgangssignale dem Eingang der Recheneinheit 26 zugeführt, die die an ihrem Eingang angekommenen Signale auswertet und eines der drei Signale, die die Güte des geprüften Hohlkörpers 4 kennzeichnen: Signal 27 — brauchbar, Signal 28 — kleines Leck und Signal 29 — großes Leck, zum Ausgang aussendet

In einer automatischen Anlage werden die Signale 27, 28, 29 den Stellmechanismen zugeführt, die markieren, sortieren oder in Gruppen nach Undichtigkeitsgrad ausmustern können. Nach der Verarbeitung der Signale der Recheneinheit 26 durch die Stellmechanismen kommt ein Signal, das die Information löscht, in der Speichereinheit 23 an. Danach kann sich der Prüfzyklus des nächsten Hohlkörpers 4 wiederholen.

Die Vorrichtung der F i g. 2 arbeitet ähnlich wie die der Fig. 1.

Ein Unterschied besteht darin, daß der Innenraum des Hohlkörpers 4 mit der Fühlereinheit 22 (Fig.2) über

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das Ventil 30 verbunden wird, nachdem in dieser ein I

Signal vom Zeitrelais 18 angekommen ist, das der Kammer 14 des Ventils 30 zugeführt wird. Bei Nichtvorhandensein dieses Signals schließt der feste Mittelbereich der Membran 31 die Düse 33, die die Fühlereinheit 22 mit der Kammer 32 verbindet, die mit dem Innenraum des Hohlkörpers 4 in Verbindung steht. Bei Nichtvorhandensein des Signals vom Zeitrelais 18 wird der Eingang der Fühlereinheit 22 nicht mit dem Innenraum des Hohlkörpers 4 verbunden.

Nachdem ein Signal am Ausgang des Zeitrelais 18 aufgetreten war, kommt es in der Kammer 14 des Ventils 30 an und verursacht die Verschiebung der festen Mittelbereiche der Membranen 17 und 31 in eine Stellung, bei der sich die Düse 19 schließt. Somit wird die Verbindung des Innenraumes des Hohlkörpers 4 mit der Atmosphäre unterbrochen, die Düse 33 öffnet sich und der die Verbindung des Innenraums des Hohlkörpers 4 wird mit der Fühlereinheit 22 verbunden.

20 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Prüfen der Dichtigkeit von Hohlkörpern, mit

   — einer Kammer (1) zur Aufnahme des zu prüfenden Hohlkörpers (4), die mit Elementen (5) zum Abdichten von Löchern (7) im Hohlkörper (4) versehen ist,

   — einer Einrichtung (11) zur Erzeugung eines Gasdruckgefälles an den Wänden des Hohlkörpers (4) und

   — einer Drucküberwachungseinrichtung für ein Gas, von dem der Hohlkörper (4) bei Undichtigkeit durchströmt wird,