DE3106981C2 - Vorrichtung zum Prüfen von Bauteilen auf Dichtheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen mittels Luft von Bauteilen, insbesondere einer Serienproduktion auf Dichtheit, mit einer oder mehreren Einrichtungen zum Abdichten des zu prüfenden Bauteils und zum Bilden einer abgeschlossenen Prüfkammer, mit einer Einrichtung zum Befüllen dieser Prüfkammer mit Prüfluft und mit einer an diese Prüfkammer anschließbaren Einrichtung zum Messen und Anzeigen der Änderung- des Druckes und/oder des Durchflusses der Prüfluft in der bzw. in die Prüfkammer während einer vorgegebenen Prüfzeit, die bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes der Änderung eine Ausschußmeldung gibt.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die ein sogenanntes Trockenlecktesten mit Luft ausführt, erlaubt es, in der Serienproduktion vollautomatisch die auf einer Fördereinrichtung befindlichen Bauteile auf Dichtheit zu prüfen, beispielsweise Zylinderköpfe, Kurbelgehäuse, Getriebegehäuse, Pumpen und ähnliches. Die zu messenden Bauteile haben einwandfrei sauber und auch trocken zu sein, um exakte Meßerge'onisse zu ermöglichen. Aus diesem Grunde werden die Bauteile nach dem Bearbeiten, bevor sie dem Lecktest unterzogen werden, gewaschen und getrocknet. Um ein wirksames Waschen durchzuführen, ist häufig ein Warmwasehen mit einer Lauge von ca. 60° notwendig. Bei den bekannten Trockenlecktestverfahren mit Luft als Prüfmedium mußte ferner sichergestellt werden, daß das zu prüfende Bauteil keine gegenüber der Umgebungstemperatur bzw. der Prüfluft abweichende Temperatur auf-

!0 weist, da in diesem Fa'l eine TemperaturverÄiiderung der Prüfluft in der Prüfkammer während der Prüfzeit auftreten kann, die zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führt. Eine Temperaturänderung der Prüfluft in der Prüfkammer ist nämlich mit einer Druckänderung

»5 der Prüfluft in der Prüfkammer verbunden, die die Einrichtung zum Messen nicht von einer durch ein Leck bedingten Änderung unterscheiden kann. Um den dadurch bedingten möglichen Fehler auszuschalten ist es bekannt, der Warmwascheinrichtung eine Kiltwascheinrichtung nachfolgen zu lassen, an die sich Gebläsetrockner anschließen. Außerdem folgt dann noch eine Pufferzone in dem Transportweg der Bauteile, so daß diese mit großer Wahrscheinlichkeit bei dem Lecktesten bereits die Umgebungstemperatur erreicht haben.

Die zusätzliche Kaitwascheinrichtung und auch die Pufferzone erfordern einen zusätzlichen baulichen Aufwand, der die Gesamtvorrichtung verteuert. Zusätzlich ist die Trocknung schwieriger, da das Trocknen bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden muß.

Temperaturunterschiede zwischen der Umgebungstemperatur bzw. der Temperatur der Prüfluft und den Prüflingen können auch auftreten, wenn diese in einem anderen Raum oder im Freien gelagert werden und erst zum Durchführen der Dichtheitsprüfung in den Raum mit der Lecktestvorrichtung gebracht werden.

Um den durch eine Temperaturdifferenz zwischen den Prüflingen und der Prüfluft verursachten Schwierigkeiten Rechnung zu tragen, ist es bereits bekannt (VFI 4/78, S. 22 bis S. 26), die Vakuumprüfung bei einem niedrigen Druckpegel durchzuführen wobei der Vakuumpegel so abgeschätzt werden soli, daß die Temperaturdifferenz gemessen und der Druck abgesenkt werden, bis der durch die Temperaturänderung bedingte Effekt nachweislich geringer als das zulässige Leck ist Ein derartiges Verfahren ist einerseits nur beschränkt einsatzfähig und andererseits relativ ungenau, da nicht eine Temperaturabweichung an einem einzelnen Prüfling berücksichtigt wird, sondern vielmehr eine Schätzung zugrundegelegt wird.

so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Temperaturunterschiede zwischen den zu prüfenden Bauteilen und der Prüfluft keinen Einfluß auf das Meßergebnis und die Ausschußmeldung haben, so daß Temperaturunterschiede bei der Prüfung zugelassen werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens ein dem zu prüfenden Bauteil zustellbarer Temperaturfühler und wenigstens ein die Temperatur der zuströmenden Prüfluft erfassender Temperaturfühler vorgesehen sind, wobei mittels einer Auswerteschaltung abhängig von der gemessenen Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturfühlern und abhängig von Vergleichswerten, die vorher an einem entsprechenden, eine bekannte Dichtheit aufweisenden und auf vorgegebene Temperaturdifferenzen zur Temperatur der zuströmenden Hrüfiuft aufgeheizten Bauteils ermittelt wurden, die Ausschußmeldung und/oder die Anzeige

korrigiert werden.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die Anzeige und/oder die Ausschußmeldung entsprechend Temperaturänderungen der Prüfluft in der Prüfkammer korrigiert werden, so daß eine bestimmte Temperatur des Prüflings nicht mehr eine Voraussetzung für ein exaktes Messen ist, wobei auch die hintereinander ausgemessenen Prüflinge untereinander verschiedene Temperaturen aufweisen können. Dies führt zu dem Vorteil, daß der Gesamtaufwand für eine Anlage verringert werden kann, da eventuell eine Kaltwascheinrichtung und/oder eine Pufferzone entfallen können. Der Aufwand für das Erfassen der Temperaturänderung der Prüfluft in der Prüfkammer wird klein gehalten, da sich dieser Aufwand auf zwei Temperaturfühler und eine Auswerteschaltung reduziert Versuche haben gezeigt, daß die vor Beginn der Meßphase gemessene Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des zu prüfenden Bauteils und der zuströmenden Prüfluft eine ausreichend genaue Aussage über die Temperaturänderung der Prüfluft in der Prüfkammer während der Prüfzeit ermöglicht, so daß es ausreicht, mit dieser Temperaturdifferenz eine Korrektur der Ausschußmeldung und/oder der Anzeige durchzuführen.

Bei einer praktischen Ausführungsform wird der eine Temperaturfühler zum Messen der Temperatur der Umgebung des Bauteils vorgesehen. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Umgebungstemperatur der Temperatur der zuströmenden Prüfluft entspricht, die gegebenenfalls auch direkt gemessen werden kann. Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auswerteschaltung mehrere, abhängig von der gemessenen Temperaturdifferenz ansteuerbare Grenzwertschalter enthält, die nach den ermittelten Vergleichswerten auf die temperaturabhängig korrigierte Anzeige und/oder Ausschußmeldung eingestellt sind. Bei dieser Ausführungsform wird vorgesehen, daß eine Korrektur in von der Anzahl der Grenzwertschaiter bestimmten Stufen erfolgt. Dies ist ohne weiteres möglich, da die auftretenden Temperaturdifferenzen insbesondere dann, wenn eine Warmwascheinrichtung mit 60⁰C benutzt wird, nur eine Schwankung von maximal 40° aufweisen, so daß mit 10 oder 20 Grenzwertschaltern eine ausreichende Genauigkeit innerhalb dieses Temperaturbereiches erhalten werden kann.

Wenn eine einfachere Gerätehandhabung und Bedienung gewünscht ist, so ist es zweckmäßig, wenn in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Auswerteschaltung einen Mikroprozessor enthält, in welchem die ermittelten Vergleichswerte abgespeichert sind. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Korrektur stufenlos auch über einen höheren Bereich der Temperaturdifferenz durchzuführen.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen weiter erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Prinzipschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.2 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Auswerteschaltung mit stufenweiser Korrektur und

Fig.3 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform mit stufenloser Korrektur.

Ein zu prüfendes Bauteil 3, beispielsweise ein Zylinderblock einer Serienproduktion, wird auf einer nicht dargestellten Fördereinrichtung durch die Vorrichtung zum Durchführen eines Trockenlecktestens mit Luft, insbesondere taktweise vorbeigeführt. Die Vorrichtung ist in nicht dargestellter Weise mit Einrichtungen versehen, die automatisch die an dem Bauteil vorhandenen öffnungen abdichten und damit mit Hilfe des Bauteils eine abgeschlossene Prüfkammer bilden und außerdem eine Verbindung zu einer Luftversorgungsleitung 6 hersteilen. In der Luftversorgungsleitung 6 ist ein Druckregler 7 angeordnet, dem ein Anzeigemanometer 8 folgt. Auf das Anzeigemanometer 8 folgt in der Druckleitung ein vorzugsweise elektromagnetisches Füllventil 9, das von einem elektronischen Lecktestgerät 10 gesteuert wird. Zwischen dem Füllventil 9 und dem zu prüfenden Bauteil 3 ist in der Luftversorgungsleitung 6 eine Abzweigung vorgesehen, die zu einem an das Lecktestgerät 10 angeschlossenen Druckaufnehmer 11 führt, der ständig ein dem absoluten Druck in dem zu prüfenden Bauteil 3 proportionales Signal an das Lecktestgerät 10 abgibt.

Die Vorrichtung arbeitet dabei in drei Phasen. In der ersten Phase wird das zu prüfende und in nicht dargestellter Weise abgedichtete Bauteil über das Füllventil 9 mit dem eingestellten Prüfdruck beaufsviagt. Anschließend wird das Füllventil 9 zeitabhängig ge ;teuert von dem Lecktestgerät 10 geschlossen. Während einer anschließenden, einstellbaren Zeitphase, muß sich die L uft in dem Prüfling stabilisieren, während der sogenannten Abgleichphase. Bei großen Prüfvolumina und hohen Prüfdrücken kann die Abgleichzeit dadurch verkürzt werden, daß der Luftdruck in dem zu prüfenden Bauteil zu Beginn der Abgleichphase von dem Fülldruck auf den Testdruck reduziert wird. Durch getrennte Druckregler und Zeitrelais für Füllen und Abgleichen kann die kürzest mögliche Abgleichzeit eingestellt werden. Das Messen erfolgt dann in einer anschließenden Meßphase. In dieser Meßphase gibt der Druckaufnehmer 11 ständig ein dem Druck in dem zu prüfenden Bauteil 3, d. h. in der Prüfkammer, proportionales Signal an das Lecktestgerät. Zu Beginn der Meßphase speichert das Lecktestgerät 10 den dem Druck in dem zu prüfenden Bauteil 3 proportionalen Wert in einem elektronischen Speicher und setzt ihn zu Null. Eine Druckveränderung während der Meßphase wird unmittelbar in mm WS an einer digitalen Anzeige 12 angezeigt. Falls aus dem zu prüfenden Bauteil 3 durch eine undichte Stelle Luft entweicht, fällt der Druck in ihm ab. Wenn der in dem Lecktestgerät durch ein Potentiometer eingestellte Ausschußpunkt innerhalb der Prüfzeit erreicht wird, erfolgt eine Ausschußmeldung, beispielsweise über eine Signalleuchte 13. Das Lecktestgerät 10 ist mit einer weiteren Signalleuchte 14 versehen, die das Meßergebnis »gut« anzeigt.

Außerdem ist noch eine Signalleuchte 15 vorgesehen, die anzeigt, ob der Prüfdruck vorhanden ist. Schließlich sind noch Signalleuchten 16, 17 und 18 vorhanden, die die drei Testphasen anzeigen, nämlich das Füllen, das Abgleich:;] and das Messen. Diese drei Testphasen sind über drei separate Digital-Zeitrelais unabhängig einzeln einstellbar. Dabei ist auch für das Einrichten ein f.inzeltaktbetrieb der drei Testphasen möglich.

Bei der vorstehenden Beschreibung der Funktion ist davon ausgegangen, daß an dem Druckaufnehmer 11 nur die dem Druck proportionalen Signale an das Lecktestgerät abgegeben werden, die durch ein Entweichen von Luft an einer undichten Stelle verursacht werden. Wenn jedoch die Prüfluft in der Prüfkammer während der Meßphase eine Temperaturänderung erfährt, ist der von dem Druckaufnehrrer 11 gemessene Druck auch von dieser Temperaturänderung abhängig. Um diesen n:cht von einem Leck verursachten Einfluß auszuschließen, wird eine zusätzliche Korrektur vorgenommen.

Hierzu sind an das Lecktestgerät 10 zwei Temperaturfühler 1 und 2, beispielsweise Thermoelemente, angeschlossen. Der Temperaturfühler 1 ist dem zu prüfenden Bauteil 3 zustellbar, beispielsweise in Verbindung mit einer eine öffnung dieses Bauteils abdichtenden, nicht dargestellten Einrichtung. Dieser Temperaturfühler 1 mißt die Temperatur des Bauteils 3. Der Temperaturfühler 2, der vorzugsweise in der Nähe des Bauteils 3 angeordnet wird, mißt die Umgebungstemperatur. Die von den beiden Temperaturfühlern 1 und 2 gemessene Temperaturdifferenz bildet ein Signal, das als Korrektursignal in das Lecktestgerät 10 eingegeben wird. Die gemessenen Temperaturdifferenzen werden Vergleichswerten gegenübergestellt, die an einem entsprechenden Bauteil 3 mit entsprechenden oder den glei- r, chen Temperaturfühlern 1 und 2 gemessen wurden, wobei dieses für die Vergleichsweise bestimmte Bauteil einerseits eine bekannte Dichtheit oder Undichtheil aufweisen muß und andererseits auf bestimmte Temperaturdifferenzen aufgeheizt wird.

Bei Versuchen wurde ein dichtes Bauteil, dessen Dichtheit bei gleicher Bauteiltemperatur und Umgebungstemperatur festgestellt wurde, so aufgeheizt, daß zu Beginn der Meliphase zwischen der Umgebung und dem Bauteil eine bestimmte Temperaturdifferenz bestand. Die in der Meßphase festgestellte Druckänderung beruhte dann ausschließlich auf der Temperaturänderung des Bauteils und damit der Prüfluft in der Prüfkammer. Die Versuche haben gezeigt, daß die bei verschiedenen Temperaturdifferenzen festgestellten jo Druckänderungen in der Prüfzeit praktisch eine lineare Kurve ergeben. Bei einem weiteren Versuch wurde das gleiche Bauteil mit einer definierten Undichtheit versehen, beispielsweise einer Bohrung an einer der Abdichteinrichtungen. Auch dieses Bauteil wurde so aufgeheizt, daß zu Beginn der Meßphase eine bestimmte Temperaturdifferenz zur Umgebung bestand. Die dann an dem Lecktestgerät gemessene Druckänderung wurde durch das definierte Leck und die Temperaturänderung der Prüfluft in der Prüfkammer verursacht. Die Verusche haben ergeben, daß die bei verschiedenen Temperaturdifferenzen vorgenommenen Messungen ebenfalls lineare Kurven ergeben, die im wesentlichen parallel zu der ersten Kurve, d. h. der Kurve bei dichtem Bauteil 3, verlaufen. Diese Versuche führten zu dem Ergebnis, daß die gemessene Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Bauteils und der Umgebungstemperatur mit hoher Genauigkeit einem bestimmten Verlauf der temperaturabhängigen Druckänderung der Prüfluft in der Prüfkammer zugeordnet ist, so daß es während der Messung ausreicht, diese jeweils gemessene Temperaturdifferenz mit der Temperaturdifferenz an dem ausgemessenen Bauteil definierter Dichtheit zu vergleichen, um eine von der Temperaturänderung des Bauteils abhängige Korrektur des Meßergebnisses vornehmen zu können. Es genügt deshalb, mittels einer einfachen Auswerteschaliung diese Temperaturdifferenz heranzuziehen, um die Ausschußmeldung und die Anzeige der Druckänderung zu korrigieren.

Bei einer einfachen Ausführungsform (F i g. 2) ist vorgesehen, daß das Lecktestgerät mit einer dem möglichen Temperaturbereich angepaßten Anzahl von Korrekturpotentiometern 4 ausgerüstet wird, die abhängig von der gemessenen Temperaturdifferenz z/Tzwischen der Umgebungstemperatur Tu und der Temperatur des Bauteils 37g über einen Schwellenschalter 19 angesteuert werden und die dann den Ausschußpunkt festlegen. Diese KorrekturDOtentiometer 4 sind vorher mittels Versuchen an einem entsprechenden Bauteil 3 definierter Dichtheit bei durch unterschiedliches Aufheizen erhaltenen Druckänderungen abgeglichen worden. Bei dieser Ausführungsform wird eine stufenweise Korrektur entsprechend der Anzahl der Korrekturpotentiometcr 4 erhalten.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 wird das aus der Temperaturdifferenz z/Taus Umgebungstemperatur Ti 1 und Temperatur des Bauteils Th erhaltene Signal einem Mikroprozessor 5 zugeführt, in welchem die aus einer auf bestimmte Ternperaturdifferenzen aufgeheizten Bauteil 3 definierter Dichtheit erhaltenen Verglcichswcrtc abgespeichert sind. Der Mikroprozessor 5 gibt dann an die Ausschiulianzeige nur die Druckänderung während der Meßphase weiter, die von einem möglichen Leck abhängig ist, unabhängig davon, welche Temperaturdifferenz zwischen dem Bauteil und der Umgebung gegeben ist. An der Anzeige 12 erscheint zweckmäßig die gesamte Druckänderung.

Durch diese Art der Messung wird es möglich, die gesamte Anlage für das Lecktesten dadurch zu vereinfachen, daß auf ein Kaltwaschen und ein Trocknen in kaltem Zustand ebenso wie auf eine Pufferzone verzichtet werden kann. Dennoch sind die Meßergebnisse genauer, da mögliche Fehler der vorausgegangenen Behandlungen bezüglich der Einhaltung einer exakten Temperatur des zu prüfenden Bauteils auf das Meßergebnis keinen Einfluß haben. Auch können z. B. bei einer Einzelprüfung Bauteile korrekt geprüft werden, die aus einem anderen Raum oder aus dem Freien kommen, ohne daß sie durch Zwischenlagern o. dgl. an die Temperatur der Umgebung des Lecktestgerätes angeglichen werden müssen.

Das grundsätzlich gleiche Prinzip, nämlich das Korrigieren der Meßwerte und der Ausschußmeldung abhängig von der gemessenen Temperaturdifferenz zwischen dem zu prüfenden Bauteil und der Umgebungstemperatur, iäßt sich auch bei Vorrichtungen einsetzen, die nach dem Differenzdruck oder dem Durchflußverfahren arbeiten.

Wenn im Vorstehenden von der zu messenden Umgebungstemperatur gesprochen wird, so geschieht das unter der Voraussetzung, daß die Temperatur der zuströmenden Prüfluft der Umgebungstemperatur entspricht. Bei einer praktischen Vorrichtung kann selbstverständlich auch die Temperatur der Prüfluft, auf die es ja letztendlich ankommt, direkt gemessen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Prüfen mittels Luft von Bauteilen, insbesondere einer Serienproduktion, auf Dichtheit, mit einer oder mehreren Einrichtungen zum Abdichten des zu prüfenden Bauteils und zum Bilden einer abgeschlossenen Prüfkammer, mit einer Einrichtung zum Befüllen dieser Prüfkammer mit Prüfluft und mit einer an diese Prüfkammer anschließbaren Einrichtung zum Messen und Anzeigen der Änderung des Druckes und/oder des Durchflusses der Prüfluft in der bzw. in die Prüfkammer während einer vorgegebenen Prüfzeit, die bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes der Änderung eine Ausschußmedlung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein dem zu prüfenden Bauteil zustellbarer Temperaturfühler (1) und wenigstens ein die Temperatur der zuströmenden Prüfluft erfassender Temperaturfühler (2) vorgesehen sind, wobei mittels einer Auswerteschaltung abhängig von dtp gemessenen Temneraturdifferenz zwischen den Temperaturfühlern (1 und 2) und abhängig von Vergleichswerten, die vorher an einem entsprechenden, eine bekannte Dichtheit aufweisenden und auf vorgegebene Temperaturdifferenzen zur Temperatur der zuströmenden Prüfluft aufgeheizten Bauteils ermittelt wurden, öie Ausschußmeldung und/oder die Anzeige korrigiert werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Temperaturfühler (2) zum Messen der Temperatur der Umgebung des Bauteils (3) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung mehrere, abhängig von der gemessen, η Temperaturdifferenz ansteuerbare Grenzwertschalter (4) enthält, die nach den ermittelten Vergleichswerten auf die Temperatur abhängig korrigierte Anzeige und/oder Ausschußmeldung eingestellt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung einen Mikroprozessor (5) enthält, in welchem die ermittelten Vergleichswerte abgespeichert sind.