DE3426677C2

DE3426677C2 - Verfahren zur Leckprüfung eines Bauteils

Info

Publication number: DE3426677C2
Application number: DE19843426677
Authority: DE
Inventors: Heinz Dieter 6980 Wertheim Bürger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1988-07-28
Also published as: DE3426677A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Leckprüfung eines Bauteils, insbesondere eines geschlossenen Behälters, das auf der einen Wandseite mit einem Druck und auf der anderen Wandseite mit einem Feinvakuum beaufschlagt wird, dessen Verschlechterung ein Maß für ein Leck bildet. Erfindungsgemäß wird auf der Druckseite eine Prüfflüssigkeit aufgebracht, die beim Durchtritt durch ein Leck verdampft und den Druck auf der Vakuumseite wesentlich deutlicher beeinträchtigt, als es ein Prüfgas könnte. Als Prüfflüssigkeit kommen insbesondere Wasser und Flüssiggase in Frage. Die Leckprüfung kann mit einer Imprägnierung des Bauteils verbunden werden, indem der Prüfflüssigkeit ein Feststoff in gelöster Form zugegeben wird, der sich in den Leckkanälen verfestigt.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Leckprüfung eines Bauteils, das auf der einen Seite mit einem Druck und auf der anderen Seite mit einem Feinvakuum beaufschlagt wird, dessen Verschlechterung ein Maß für ein Leck bildet.

Eine bekannte Methode zur Leckprüfung eines Bauteils, z. B. eines allseits geschlossenen Behälters, verwendet ein Spürgas, ζ. B. Helium, das auf eine Wandseite des Bauteils, entweder in den Behälter oder außen auf den Behälter, aufgebracht wird und das sich auf der anderen Wandseite auch in großer Verdünnung mit Hilfe eines Massenspektrometers noch nachweisen läßt. Diese Methode bringt zwar sehr zuverlässige Ergebnisse auch bei kleinen Lecks, sie ist jedoch verhältnismäßig teuer, und zwar sowohl, was den apparativen Aufwand (Massenspektrometer, Hochvakuumpumpen) als auch was die Betriebsmittel (Helium) angeht. Eine einfachere und billigere Methode zur Leckprüfung eines solchen Bauteils beruht auf dem Druckausgleich, der sich durch ein Leck hindurch zwischen einer Hochdruckseite und einer Feinvakuumseite einstellt. Hier wird, wie z. B. in der DE-PS 26 10 800 beschrieben, also entweder der Druckabfall auf der Druckseite oder die Verschlechterung des Vakuums auf der Vakuumseite als Maß für ein Leck ermittelt. Die Empfindlichkeit dieser Methode hängt stark von der Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Bauteils während der Messung ab. Diese Druckdifferenz kann aber aus statischen Gründen nicht beliebig erhöht werden, selbst wenn, wie in der genannten DE-PS beschrieben, der Vakuumraum mit einem gasdurchlässigen Stützmaterial gefüllt wird. Damit bleiben Feinlecks unerkannt, die die genannte Druckdifferenz nicht erkennbar verringern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Leckprüfung eines Bauteils anzugeben, das mit geringerem apparativen Aufwand aJs die Spürgasmethode eine hohe Empfindlichkeit besitzt, d. h. auch auf Feinlecks anspricht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Druckseite eine Prüfflüssigkeit auf das Bauteil aufgebracht wird, die beim Durchtritt durch ein Leck auf der Vakuumseite verdampft.

Als Prüfflüssigkeit kommt in erster Linie Wasser in Frage, dem eine reibungsmindernde Substanz, wie z. B. Polyäthylenoxid, zugesetzt werden kann. Es ist aber auch möglich, als Prüfflüssigkeit eine organische monomere Flüssigkeit, wie z. B. Isobutan oder Methylmethacrylat, zu verwenden. Schließlich ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, das Bauteil in einem Arbeitsgang zu imprägnieren, indem der Prüfflüssigkeit ein Feststoff in gelöster Form zugesetzt wird, der sich in den Leckkanälen verfestigt

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der einzigen Zeichnung näher erläutert, die den zeitlichen Verlauf des Vakuumdrucks bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der wenig beachteten Tatsache, daß eine verdampfende Flüssigkeit, die durch ein Leck hindurchgetreten ist, ein Vakuum wesentlich deutlicher beeinflußt als ein Gas, das durch dasselbe Leck bei derselben Druckdifferenz hindurchtritt.

Als Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei die Dichtheitsprüfung eines geschlossenen Behälters, z. B. einer Dose, herangezogen. Dieser Behälter kann in einer einfachen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorab mit der Prüfflüssigkeit, also z. B. Wasser, gefüllt worden sein. Der Druck im Behälter kann beispielsweise auf Atmosphärendruck (10⁵ Pa) festgelegt werden. Der Behälter wird dann in einen Rezipienten gebracht.

Daraufhin wird der Rezipient evakuiert, so daß der Druck im Rezipienten von Atmosphärendruck bis auf einen Druckbereich zwischen etwa 1 und 0,1 Pa (Zeitraum A in der Figur) absinkt. Je nach der eingesetzten Pumpe und der Größe der vorhandenen Lecks wird dieser Zustand früher oder später erreicht, z. B. nach 5 Sekunden. Mit dem zunehmenden Feinvakuum wird die Prüfflüssigkeit in die Leckkanäle hineingedrückt und tritt nach einer gewissen Zeit (Zeitraum B) auf der Vakuumseite in Dampfform aus. Da das Dampfvolumen wesentlich größer als das Volumen der gleichen Menge Flüssigkeit ist, macht sich dies durch einen sprunghaften Anstieg des Drucks auf der Vakuumseite (in Richtung auf eine Verschlechterung des Vakuums) deutlich bemerkbar. So kann der Druck bei einem beispielhaften Leck von 1 auf 30 Pa ansteigen, während bei Verwendung eines Prüfgases in dem Behälter dasselbe Leck nur zu einem unmerklichen Druckanstieg führen würde. Die Höhe dieses Anstiegs hängt wieder einerseits von der Pumpleistung der Vakuumpumpe und andererseits von der Größe des Lecks ab.

Setzt man der Prüfflüssigkeit einen Feststoff in gelöster Form zu, der sich in den Leckkanälen verfestigt, dann dient das erfindungsgemäße Verfahren zugleich der Imprägnierung. Man beobachtet dann nach dem plötzlichen Anstieg des Drucks am Ende des Zeitraums B einen erneuten Abfall auf den von der Vakuumpumpe vorgegebenen Grenzdruck (Zeitraum C).

Die absoluten Werte des Drucks oder der Druckabfall- bzw. Anstiegsgeschwindigkeit im Verlauf der Kur-

ve gemäß der Figur sind zwar signifikant für die Größe des Lecks, jedoch schlecht quantifizierbar. In der Praxis genügt, es meist zu wissen, ob im Verlauf der Kurve ein deutlicher Druckanstieg (am Ende des Zeitraums B) auftritt, um Auskunft über die Dichtheit des Bauteils zu bekommen. Hat die Prüfflüssigkeit imprägnierende Wirkung, dann genügt es oft sogar, zu überprüfen, ob der Druck schließlich, d. h. z. B. nach 15 Sekunden, auf den Betriebsdruck der Pumpe absinkt Ist dies der Fall, kann man sicher davon ausgehen, daß entweder gar kein ι ο Leck vorgelegen hat oder dieses inzwischen verstopft wurde.

Man kann die Meßeropfindlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens noch dadurch erhöhen, daß man dem Wasser eine reibungsmindernde Substanz, wie z. B. Polyäthylenoxid, zusetzt Auch andere Prüfflüssigkeiten als Wasser sind denkbar. So kann eine organische monomere Fiüssigkeit wie z. B. Isobutan oder Methylmethacrylat, verwendet werden.

In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hat sich die Verwendung eines Ionisationsmanometers für die Druckmessung auf der Vakuumseite als besonders vorteilhaft herausgestellt, da dieses Meßgerät die Dampfmoleküle zerschlägt und damit das Dampfvolumen vergrößert. Als Imprägnierzusatz kann beispielsweise ein Salz in der Prüfflüssigkeit Wasser (Wasserglas), ein Wachs in Benzin als Prüfflüssigkeit oder allgemein ein gelöster Polymerstoff Verwendung finden.

Im Rahmen der Erfindung kann der Druck der Prüfflüssigkeit auch anders, insbesondere größer als Atmesphärendruck, gewählt werden. Auch kann das Verfahren mit einer Vorstufe zur Ermittlung von Groblecks kombiniert werden, bei der der Behälter zuerst mit einem Gas, z. B. Luft, unter Druck gefüllt wird. Ist dann auf der Vakuumseite bei abgeschalteter Vakuumpumpe eine Verschlechterung des Feinvakuums, oder bei eingeschalteter Vakuumpumpe ein unnormaler Druckverlauf festzustellen, dann läßt dies auf das Vorhandensein eines Groblecks schließen, so daß die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hinfällig wird. Es ist auch möglich, ein Grobleck quantitativ einzugrenzen, indem man nacheinander mehrere verschiedene Gase auf der Druckseite aufbringt, also z. B. erst Luft und dann für mittelgroße Lecks Helium oder Freon.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich in wenigen Sekunden mit geringem apparativen Aufwand Feinlecks in der Größenordnung von 10-⁴WaU feststellen und ggf. sogleich verstopfen. Dies sind Werte, die sich bisher nur mit der teueren Spürgasmethode erreichen ließen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich halbautomatisch oder vollautomatisch abwickeln. Im ersteren Fall werden in einem fest vorgegebenen Zeitschema zuerst Gase und dann die Prüfflüssigkeit in den Behälter eingebracht, während die Bedienungsperson nur an einem Manometer bei Vorliegen eines deutlichen Druckanstiegs das entsprechende Bauteil als undicht einstufen muß. Im zweiten Fall kann durch automatische Auswertung der Vakuummeßwerte auch der Beitrag der Bedienungsperson automatisiert werden.

Die Erfindung ist auch nicht auf geschlossene Behälter als Prüfobjekte beschränkt, sondern überall dort anwendbar, wo es möglich ist, die beiden Seiten einer Wand mit unterschiedlichen Drücken und Medien zu beaufschlagen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Leckprüfung eines Bauteils, das auf der einen Seite mit einem Druck und auf der anderen Seite mit einem Feinvakuum beaufschlagt wird, dessen Verschlechterung ein Maß für ein Leck bildet, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Druckseite eine Prüfflüssigkeit auf das Bauteil aufgebracht wird, die beim Durchtritt durch ein Leck verdampft

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Prüfflüssigkeit Wasser verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser reibungsmindernde Substanzen, wie z. B. Polyäthylenoxid, zugesetzt werden.

s. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Prüfflüssigkeit eine organische monomere Flüssigkeit wie z. B. Isobutan oder Methylmethacrylat verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfflüssigkeit einen Feststoff gelöst enthält, der sich in den Leckkanälen verfestigt.

• 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmessung auf der Vakuumseite mit Hilfe eines Ionisationsmanometers erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite des Bauteils zuerst mit einem Gas und dann mit der Prüfflüssigkeit beaufschlagt wird.

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