DE2928336B1

DE2928336B1 - Leckraten-Messeinrichtung

Info

Publication number: DE2928336B1
Application number: DE2928336A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl-Phys Bernhardt
Original assignee: PFEIFFER VAKUUMTECHNIK
Current assignee: PFEIFFER VAKUUMTECHNIK
Priority date: 1979-07-13
Filing date: 1979-07-13
Publication date: 1980-12-18
Also published as: GB2054871B; FR2461249A1; FR2461249B1; US4320653A; GB2054871A; DE2928336C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Messung der Leckrate von evakuierbaren Prüflingen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Messen von Leckraten nach der Druckanstiegsmethode ist ein altes wohlbekanntes Verfahren, welches häufig zur Feststellung der integralen Leckrate, insbesondere von Vakuumbehältern, verwendet wird. Es ist einfach und liefert bei richtiger Anwendung recht genaue Werte. Der Prüfling wird evakuiert und dann abgesperrt. Der Druck wird gemessen, und nach Ablauf einer bestimmten Zeit wird der Druck wieder gemessen. Es läßt sich dann aus Volumen des Prüflings, Druckanstieg und Zeit die Leckrate in mbar ■ 1/sec errechnen.

Das Verfahren wird jedoch ungenau, wenn in dem Prüfling noch Flüssigkeiten und/oder Dämpfe vorhanden sind. Um zu richtigen Ergebnissen der Druckmessung zu kommen, muß man die Partialdrücke der Dämpfe eliminieren, indem man zwischen Prüfling und Druckmeßgerät eine Kühlfalle einsetzt. Eine solche Kühlfalle ruft aber eine starke Strömung von Dämpfen aus dem Prüfling heraus hervor, und der Dampfstrom reißt eindiffundiertes Gas mit fort, das sich vor dem Druckmeßgerät ansammelt. Damit wird ein höherer Gasdruck gemessen, als im Prüfling vorhanden ist. Temperaturschwankungen im Prüfling verursachen außerdem starke Änderungen der Dampf partialdrücke.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, das unter Ausschaltung der Dampfpartialdrücke der im System befindlichen Dämpfe richtige Meßergebnisse für den Luftpartialdruck ermöglicht. Die Lösung der Aufgabe erfolgt auf die im Patentanspruch 1 angegebene Art und Weise. Anhand des in der Zeichnung der Figur aufgeführten Beispieles soll die Einrichtung und das Verfahren näher beschrieben werden. Der Prüfling 6 mit dem Volumen Vi ist über

to eine Leitung, welche durch das Ventil 1 abgesperrt werden kann, mit der Vakuumpumpe 7 verbunden. Vor und hinter dem Ventil 1 ist je ein Abzweig vorgesehen, welche über die Ventile 2 und 3 mit dem Meßbehälter 4 mit dem Volumen V₂ verbunden sind. An dem Meßbehälter 4 ist ein Kühlfinger 8 angeschweißt und das Druckmeßgerät 5 angeschlossen. Das Volumen des Kühlfingers 8 ist klein gegen das Volumen des Meßbehälters 4, um Druckverfälschungen durch tiefe Temperaturen klein zu halten. Anstelle des Kühlfingers 8 kann eine Absorptionsfalle 10, die über ein Ventil 9 mit dem Meßbehälter 4 verbunden ist, zur Partialdruckerniedrigung der Dämpf e verwendet werden.

Wenn die Partialdruckerniedrigung durch Abkühlung von Teilen des Meßbehälters erfolgt, wird zur Feststellung der Leckrate zunächst das ganze System bei geöffneten Ventilen 1, 2 und 3 mit Hilfe der Vakuumpumpe 7 evakuiert. Die Ventile 1 und 3 werden dann geschlossen. Wenn zwischen dem Prüfling 6 und dem Meßbehälter 4 Druckausgleich entstanden ist, wird zum Zeitpunkt ft auch das Ventil 2 geschlossen. Danach wird der Kühlfinger 8 am Meßbehälter 4 mit Hilfe eines Kühlmittels von außen soweit abgekühlt, daß alle Dämpfe innerhalb des Meßbehälters 4 kondensieren und das Meßgerät 5 als Minimaldruck Fi nur noch den Druck der bei der Temperatur des Kühlmittels nicht kondensierten Gase, das ist im wesentlichen nur noch der Luftpartialdruck, anzeigt. Danach wird der Kühlfinger 8 wieder auf Umgebungstemperatur gebracht. Das Ventil 3 wird bei laufender Vakuumpumpe 7 geöffnet und der Meßbehälter 4 und das Meßgerät 5 werden auf den Enddruck Pe der Vakuumpumpe 7 evakuiert. Dann wird das Ventil 3 wieder geschlossen und danach das Ventil 2 geöffnet. Nach erfolgtem Druckausgleich wird zum Zeitpunkt t₂ das Ventil 2 geschlossen. Nun wird der Kühlfinger 8 abgekühlt und der Minimaldruck Pi am Vakuummeter abgelesen.

Erfolgt die Partialdruckerniedrigung mit Hilfe der Absorptionsfalle 10, dann wird wie folgt verfahren: Bei geschlossenen Ventilen 1 und 2 und geöffneten

so Ventilen 3 und 9 werden zunächst Meßgerät 5, Meßbehälter 4 und Absorptionsfalle 10 durch die Vakuumpumpe 7 auf den Enddruck Pe evakuiert. Dann werden die Ventile 3 und 9 geschlossen, und das Ventil 2 wird geöffnet. Wenn zwischen dem Prüfling 6 und dem Meßbehälter 4 Druckausgleich entstanden ist, wird zum Zeitpunkt ft das Ventil 2 geschlossen. Danach wird das Ventil 9 geöffnet. Somit können die im Meßbehälter 4 vorhandenen Dämpfe in der Absorptionsfalle 10 ■ absorbiert werden. Das Meßgerät 5 zeigt als Minimaldruck Fi nur noch den Druck der nicht absorbierten Gase, das ist im wesentlichen nur noch der Luftpartial- -; druck, an. Danach wird das Ventil 3 geöffnet und'· Meßröhre 5, Meßbehälter 4 und Absorptionsfalle 10* werden durch die Vakuumpumpe 7 auf den Enddruck Pe evakuiert. Dann werden die Ventile 3 und 9 geschlossen" und das Ventil 2 wird geöffnet. Nach erfolgtem"" Druckausgleich wird zum Zeitpunkt t₂ das Ventil 2^: wieder geschlossen. Danach wird das Ventil 9 geöffnet. ■

ORlGtNAUNSPECTED

Nun kann nach Absorption der Dämpfe der Minimaldruck P₂ am Vakuummeter 5 abgelesen werden.

Nach beiden Verfahren (Erniedrigung der Dampfpartialdrücke durch Abkühlung von Teilen des Meßbehälters und durch eine Absorptionsfalle) errechnet man die Leckrate nach folgender Formel:

Q =

+ VJ-P₁-V₁-Pe-V₂

Pi -

Pe =

Vx =

V₂ =

h =

Druck zur Zeit t₂ Enddruck im Meßsystem Volumen des Prüflings Volumen des Meßbehälters ii = Zeitintervall

h - U

Dabei bedeuten:

Q = Leckrate

P\ = Druck zur Zeit t\

Ist das Volumen V₂ des Meßbehälters 4 klein gegen das Volumen V₁ des Prüflings 6, dann vereinfacht sich die Formel auf:

Q =

U-U

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung der Leckrate von evakuierbaren Prüflingen, in denen sich Flüssigkeiten und/oder deren Dämpfe befinden, durch die Druckanstiegsmethode mit Hilfe von Absolutdruckmessungen, wobei störende Dampfdrücke durch Abkühlung oder geeignete Absorptionsmittel klein gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Ermittlung der Leckrate erforderlichen Druckmessungen an zwei nacheinander entnommenen Gasproben, deren Zusammensetzungen denjenigen im Prüfling entsprechen, in einem mit Ventilen absperrbaren und an den zu messenden Prüfling angeschlossenen Meßbehälter erfolgen, wobei die Partialdrücke der enthaltenen Dämpfe in Teilen des Meßbehälters so weit erniedrigt werden, daß sie klein sind gegen den mit der Pumpe erreichbaren Enddruck.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der jeweiligen Probeentnahme der Meßbehälter über ein Ventil mit Hilfe einer Vakuumpumpe evakuiert wird.

_3. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Partialdruckerniedrigung der vorhandenen Dämpfe durch Abkühlung von Teilen des Meßbehälters erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Partialdruckerniedrigung der vorhandenen Dämpfe durch Absorptionsmittel erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Evakuieren des Meßbehälters dessen gekühlte Teile auf Raumtemperatur erwärmt werden.