DE3038089A1

DE3038089A1 - Verfahren zum ermitteln der stationaeren leckrate

Info

Publication number: DE3038089A1
Application number: DE19803038089
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 6050 Offenbach Hettinger; Rolf Dr. 6451 Bruchköbel Schräwer; Horst Prof. Dr. 6100 Darmstadt Schönewald
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1980-10-09
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1982-05-19

Description

Kennwort: Lecksuche
Verfahren zum Ermitteln der stationären Leckrate Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der stationären Leckrate L mvon Festkörpern, bei dem die durch den Festkörper hindurchdiffundierte Gasmenge gemessen wird.
Derartige Festkörper sind zum Beispiel glasfaserverstärkte Kunststoffrohre, auf deren Außenseite ein Vakuum aufrecht erhalten wird, und deren Innenseite von einem Gas beaufschlagt wird. Ein Teil dieses Gases diffundiert durch das Rohr in das Vakuum, welches dadurch allmählich zerstört wird. Derartige Rohre bilden beispielsweise das Verbindungsglied zwischen Innen- und Außenbehälter in doppelwandigen vakuumisolierten Gefäßen zur Aufbewahrung tiefsiedender verflüssigter Gase. Die stationäre Leckrate Lcomuß ermittelt werden, um eine präzise Angabe darüber machen zu können, wann das Vakuum erneuert werden muß.
Während Lecksuchgeräte auf normale Lecks schnell ansprechen und die Leckrate exakt messen, sind die Verhältnisse bei der Gasdiffusion durch Festkörper komplizierter. Die pro Zeiteinheit durch den Festkörper diffundierende Gasmenge steigt nämlich zunächst an und es kann viele Stunden dauern, bis sich ein stationärer Wert einstellt. Die Ermittlung der stationären Leckrate Lcowird dann sehr zeitintensiv, was die Kontrolle von Serienteilen überaus erschwert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln der stationären Leckrate L von Festkörpern zu schaffen, welches es ermöglicht, die stationäre Leckrate L bereits nach kurzer Meßdauer, also lange bevor sich der stationäre Wert einstellt, anzugeben.
Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Mathematik der Transportvorgänge von Gasen in Festkörpern ist bekannt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, aufgrund charakteristischer Meßwerte, die nach kurzer Zeit anfallen, auf den stationären Wert zu schließen. Mit Hilfe einer relativ einfachen Elektronik kann man diesen charakteristischen Meßwert erfassen und zur Festlegung des stationären Signals heranziehen.
Die Zeichnungen verdeutlichen die Erfindung und enthalten ein Ausführungsbeispiel.
Es zeigen: Fig.1 das Detail eines Festkörpers, dessen stationäre Leckrate I ermittelt werden soll, Fig.2 den Verlauf der Leckrate über der Zeit, Fig.3 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig.4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Blockschaltbild, Fig.5 ein Detail von Fig.4.
Fig.1 zeigt ein Stück einer Rohrwand aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Auf einer Seite der Rohrwand befindet sich Vakuum, auf der anderen ein Prüfgas, welches in das Vakuum diffundiert.
Fig.2 zeigt die Leckrate durch das Rohr von Fig.1 in Abhängigkeit von der Zeit. Um den stationären Wert L zu erreichen, sind ungefähr 0,7 t* (dimensionslose, charakteristische Größe) notwendig. Eine für den Meßvorgang entscheidende Zeit wird aber schon bei 0,1 t* erreicht, und zwar ist zu diesem Zeitpunkt der Leckratengradient maximal. Die gemessene Leckrate LM ist das 0,244-fache von L 03 Der kontinuierlich anfallende Meßwert der Elektronik wird derart verarbeitet, daß die erste oder zweite Ableitung nach der Zeit gebildet wird. Erreicht die erste Ableitung ein Maximum, oder die zweite Ableitung einen Nulldurchgang, so ist die vorstehend beschriebene Zeit 0,1 t* erreicht, und die Messung kann abgebrochen werden.
Die Beziehung L4 T LM gilt für die meisten Feststoffe, insbesondere für glasfaserverstärkte Kunststoffe. Auf der Entdeckung dieser Beziehung beruht die Erfindung.
Die in Fig.3 dargestellte Vorrichtung zeigt einen Prüfling 1 unter Vakuum mit einem angeschlossenen Lecksucher 2 (Leckdetektor). Der Prüfling 1 befindet sich in einem Behälter der Prüfgas enthält, welches aus dem Testbehälter 3 stammt. Das Vakuum wird durch eine Vakuumpumpe 4 gezogen. Erfindungsgemäß ist an den Lecksucher 2 eine Auswerteeinheit 6 angeschlossen, an die eine Anzeigeeinheit 7 angeschlossen ist.
Die Fig.4 und 5 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form von Blockschaltbildern. Die Auswerteeinheit kann z.B. ein Mikroprozessor sein, der die anfallenden Meßwerte in Abhängigkeit von der Zeit verarbeitet. Mit ihrer Hilfe liefert das momentane Meßsignal (Leckrate) eine eindeutige Aussage bezüglich des stationären Endwertes.
Die Auswerteeinheit kann fest mit dem Lecksucher gekoppelt werden und den Prüfvorgang selbständig beenden. Bei der Vorrichtung gemäß Fig.5 wird mit dem Differenzierglied 8 die zweite Ableitung gebildet und mit dem Komparator 9 der Nulldurchgang festgestellt.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Ermitteln der stationären Leckrate L# von Festkörpern, bei dem die durch den Festkörper hindurchdiffundierte Gasmenge gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dl daß von dem Meßwert solange die erste Ableitung dt d2L oder die zweite Ableitung ar gebildet wird, bis die erste Ableitung einen Maximalwert, bzw. die zweite Ableitung den Wert Null annimmt, wobei die diesem Wert zugehörige Leckrate LM ein bestimmter Bruchteil der stationären Leckrate L# ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Verhältnis von LM : Loo von angenähert 1 : 4.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert der durch den Festkörper hindurchdiffundierten Gasmenge in eine elektrische Größe umgesetzt und von dieser mittels einer Auswerteeinheit die erste oder zweite Ableitung gebildet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, enthaltend ein konventionelles Lecksuchgerät mit einer Anzeige- oder Ausgabeeinheit, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Lecksucher (2) und der Anzeige,bzw.Ausgabeeinheit (7) befindliche Auswerteeinheit (6).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit aus einem Differenzierglied (8) und einem Komparator (9) besteht.