DE3739166C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leck-Prüfgerät für ein zu prüfendes, dichtend verschlossenes, Gas enthaltendes Hohlteil, mit einem das Hohlteil aufnehmenden, flüssigkeitsgefüllten Behälter, wobei in der Flüssigkeit oberhalb des Hohlteils eine dieses überdeckende Haube positionierbar ist, die mit einem ge­ schlossenen, die aufsteigenden Gasblasen sammelnden Meßrohr versehen ist, in das eine mit einem steuerbaren Entlüftungs­ ventil versehene Entlüftungsleitung mündet.

Ein derartiges Leck-Prüfgerät ist aus der US-PS 35 16 284 bekannt. Bei der bekannten Anordnung werden aufsteigende, durch eine Glocke gesammelte Gasblasen durch ein Meßrohr geleitet und mittels einer Anordnung mit einem optischen Strahlengang gezählt. Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß durch das Zählen der Blasen kein quantitativ exaktes Meßergebnis zu erreichen ist, da die Blasengröße und damit die Menge der entweichenden Luft von einer Vielzahl von Faktoren wie Druck, Art der Flüssigkeit, Oberflächenspannung, geometrische Anordnung, Gestalt des Lecks usw. abhängig ist. So könnte u. U. ein sehr kleines Leck, das eine Vielzahl sehr kleiner Blasen erzeugt, ein gravierenderes Meßergebnis auf­ weisen als ein größeres Leck, das eine geringere Anzahl größerer Blasen erzeugt.

Weiterhin ist aus der DE-PS 32 07 595 ein Leck-Prüfgerät bekannt, bei dem ein als Schauglas dienendes Glasröhrchen in eine im wesentlichen plattenförmige Haube eingesetzt ist. In diesem Glasröhrchen sammeln sich die im Laufe der Zeit aus dem auf Dichtheit zu prüfenden Hohlteil austretenden Luftblasen, die das zu Beginn im Glasröhrchen enthaltende Wasser verdrängen. Mit Hilfe dieser Vorrichtung läßt sich nur ein Langzeitverlust als solcher erkennen, und es können keine quantitativen Aussagen über die Leckrate gemacht werden. Für die Serienprüfung von Hohlteilen, beispielsweise Motor- und Getriebegehäuse, Wasser- und Ölkühler ist diese bekannte Anordnung daher ungeeignet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Leck-Prüfgerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem ein automatisierbarer Prüfvorgang möglich ist, durch den sich die Leckrate quantitativ mit großer Genauigkeit bestimmen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Hohlteil durch eine pneumatische Druckquelle mit einem fest­ legbaren Prüfdruck beaufschlagbar ist, und daß das Meßrohr mit einem Drucksensor oder mit einem Füllstandssensor versehen ist, der mit einem elektrischen Steuergerät zur Anzeige und/oder Registrierung der vom Sensor erfaßten Werte verbunden ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Leck-Prüfgerät kann durch exakte, quantitative Bestimmung der aufsteigenden Gasblasen die Größe des Lecks bzw. der Undichtigkeit sehr genau bestimmt werden. Die Blasengröße, die nicht zuletzt auch von der Temperatur abhängt, spielt dabei keine Rolle, da das Volumen bzw. das Gas sämtlicher aufsteigender Gasblasen zu einem Gesamtvolumen addiert wird, das über eine Pegelmessung oder eine Druckmessung erfaßt werden kann. Das Meßrohr kann vor Einleitung eines neuen Meßvorgangs entlüftet werden, so daß es sich wieder mit Flüssigkeit füllt und definierte Ausgangs­ bedingungen hergestellt werden. Diese Entlüften ist steuer­ bar und kann somit in den automatisierten Programmablauf integriert werden. Das Sensorsignal wird ebenfalls im Steuer­ gerät verarbeitet, so daß die Leckrate automatisch angezeigt bzw. registriert wird. Aufgrund der Entlüftungsleitung spielt es keine Rolle, ob man die Haube vor dem Meßvorgang entnimmt oder nicht. Auch eine Manipulation der Haube unter Wasser zum Herausbringen des Gases aus dem Meßrohr erübrigt sich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Leck-Prüfgeräts möglich.

Die Mündung der Entlüftungsleitung ist zweckmäßigerweise im mittleren bis oberen Bereich des Meßrohrs angeordnet, wobei das Meßrohr in der Meßstellung wenigstens zum Teil in die Flüssigkeit eintaucht, damit diese bei der Entlüftung in einfacher Weise in das Meßrohr eindringen kann.

Zur automatischen Abdichtung und Beaufschlagung des Hohlteils mit dem Druck der Druckquelle weist die Verschließvorrichtung zweckmäßigerweise mindestens ein gegen wenigstens eine Öffnung des Hohlteils verfahrbares Dichtglied auf, das mit Dichtflächen und/oder Dichtflanschen versehen ist. Durch einen das Dicht­ glied steuernden Stellantrieb kann dieser Vorgang automatisiert werden. Durch einen Kanal in einem der Dichtglieder, der mit der Druckquelle verbunden ist, wird beim Abdichten des Hohl­ teils gleichzeitig eine Verbindung zur Druckquelle hergestellt.

Ebenfalls zur Automatisierung trägt ein mit der Haube oder dem Behälter verbundener Stellantrieb bei, durch den die Haube in die Prüfposition und aus dieser heraus bewegbar ist. Dies kann durch Bewegung der Haube bei feststehendem Behälter oder durch Bewegung des Behälters bei feststehender Haube erfolgen.

Zur Vereinfachung der Messung ist die den Sensor und das Steuergerät umfassende Meßeinrichtung mit einer Null-Nor­ mierungseinrichtung ausgestattet, um eine automatische Null-Einstellung bei Beginn der Messung zu erhalten.

Wenigstens die Meßeinrichtung kann auch zur autarken Strom­ versorgung mit einer Batterie versehen sein, so daß ein Umsetzen der Meßeinrichtung von einer stationären Meß­ station zur anderen auf einfache Weise möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Weise ein zu prüfendes Hohlteil während des Prüfvorgangs sowie eine schaltungsmäßige Darstellung der erforderlichen Ein­ richtungen zur Steuerung und Messung.

Ein als offene Wanne ausgebildeter Behälter 10 ist mit einer Flüssigkeit 11, beispielsweise Wasser, gefüllt. In der Flüssigkeit 11 befindet sich eine Verschließvorrichtung 12 für einen auf Dichtigkeit zu prüfenden Hohlkörper 13. Die Verschließvorrichtung 12 besteht dabei im wesent­ lichen aus einem Rahmen 14, von dem aus zwei Dicht­ glieder 15 über nicht näher dargestellte Stellantriebe gegen Öffnungen des Hohlkörpers 13 verfahrbar sind und diese mittels Dichtflächen und/oder Dichtflanschen 16 abdichten. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Dichtglieder 15 dargestellt, die von zwei gegenüberliegenden Seiten gegen den Hohlkörper 13 verfahrbar sind. Im einfachsten Falle, sofern nur eine Öffnung vorgesehen ist, genügt selbstverständlich auch ein einziges Dichtglied, während die Zahl der Dichtglieder bei kompliziert geformten Hohl­ teilen auch wesentlich größer sein kann, wobei die Dicht­ glieder dann von allen möglichen Seiten gegen den Hohl­ körper bewegt werden können. Jedes dieser Dichtglieder kann auch gleichzeitig mehrere Öffnungen dichtend ver­ schließen.

Eine im einfachsten Fall als Luftdruckquelle ausgebildete pneumatische Druckquelle 17 ist über einen als einstell­ bares Druckregelventil 18 ausgebildeten Druckregler und über ein in Reihe dazu geschaltetes Absperrventil 19 mit einem im rechten Dichtglied 15 verlaufenden Kanal 20 ver­ bunden, über den die Druckquelle 17 mit dem Innenraum des Hohlkörpers 13 verbindbar ist. Wird dieses Dichtglied 15 dichtend gegen den Hohlkörper 13 gefahren, so wird gleichzeitig die Verbindung zum Absperrventil 19 bzw. zur Druckquelle 17 hergestellt.

Eine den Hohlkörper 13 bzw. darüber hinaus die Verschließ­ vorrichtung 12 überdeckende Haube 21 verjüngt sich konisch nach oben, wobei am höchsten Punkt, an dem sich aufsteigende Luftblasen sammeln, ein Meßrohr 22 angeordnet ist. Die Gestalt der Haube 21 ist prinzipiell frei wählbar, sie muß lediglich alle vom Hohlkörper 13 aus etwa aufsteigende Luftblasen erfassen können und sich an wenigstens einer Stelle so verjüngen, daß sich diese Gasblasen dort sammeln und vollständig dem Meßrohr 22 zugeführt werden können.

Am oberen Ende des Meßrohrs 22 ist ein Drucksensor 23 angebracht, der zusammen mit einem elektrischen Steuer­ gerät 24 eine Meßeinrichtung für den Druck im Meßrohr 22 bildet. Im oberen Bereich des Meßrohrs 22 mündet eine Entlüftungsleitung 25, in die ein Entlüftungsventil 26 geschaltet ist.

Das vorzugsweise eine Mikroprozessor-Steuerung aufweisende Steuergerät 24 dient zur Erfassung sowie zur Anzeige und/oder Registrierung der Meßwerte des Drucksensors 23. Darüber hinaus kann dieses Steuergerät 24 auch einen automatischen Leck-Prüfvorgang steuern, indem auch die Ventile 19, 26 und die Bewegung der Dichtglieder 15 von diesem Steuer­ gerät 24 aus steuerbar sind. Weiterhin wird von diesem Steuergerät 24 über einen Stellantrieb 27 die Absenkung und Anhebung des Behälters 10 gesteuert.

Der durch das Druckregelventil 18 einstellbare Prüfdruck kann über ein Druckmeßgerät 28 überwacht werden, das selbstverständlich auch im Steuergerät 24 integriert sein kann.

Zur Vorbereitung der Leck-Prüfung befindet sich zunächst die Verschließvorrichtung 12 außerhalb des Behälters 10 oder in diesem befindet sich noch keine Flüssigkeit. Der zu prüfende Hohlkörper 13 wird in die Verschließvorrichtung 12 eingesetzt und dann seine Öffnung durch Ausfahren der Dichtglieder 15 luftdicht verschlossen. Nun wird der Be­ hälter 10 mit der Flüssigkeit 11 durch Betätigung des Stellantriebs 27 in die dargestellte Position gefahren, in der der Hohlkörper 13 vollständig mit Flüssigkeit um­ geben ist. Alternativ hierzu kann auch die Verschließvor­ richtung 12 in den feststehenden Behälter abgesenkt werden, oder nach Betätigung der Dichtglieder 15 wird Flüssigkeit in den Behälter 10 eingelassen.

Nun wird die Haube 21 gemäß der Darstellung oberhalb des Hohlkörpers 13 durch Absenken oder Verschwenken positio­ niert. Dies kann selbstverständlich auch gleichzeitig oder vor dem Einbringen des Hohlkörpers 10 in die Flüssig­ keit 11 erfolgen. Durch Stöße, Schütteln, Vibration od.dgl. werden etwa noch an der Oberfläche des Hohlkörpers 13 haftende Luftblasen abgelöst, die nach oben steigen und von der Haube 21 gesammelt werden, sofern sich diese zu diesem Zeitpunkt bereits über dem Hohlkörper 13 befindet.

Durch Öffnen des Absperrventils 19 wird der Innenraum des Hohlkörpers 13 mit dem durch das Druckregelventil 18 vorgegebenen Druck beaufschlagt. Durch Betätigung des Entlüftungsventils 26 wird das Meßrohr 22 entlüftet, das heißt, der Wasserpegel im Meßrohr steigt bis zur Füllstands­ höhe der Flüssigkeit 11. Mit dem Schließen des Entlüftungs­ ventils 26 oder schon vorher wird auch das Absperrventil 19 geschlossen. Nun beginnt der eigentliche Meßvorgang, wozu der zu diesem Zeitpunkt durch den Drucksensor 23 erfaßte Druckwert auf den Wert Null normiert wird.

Weist der Hohlkörper 13 eine undichte Stelle auf, so ent­ weichen aus dieser Luftblase, wobei die entweichende Luftmenge von der Größe des Lecks und dem Prüfdruck bestimmt wird, der vorzugsweise ein Überdruck ist. In Abhängigkeit der Meßzeit sinkt nun der Flüssigkeitspegel im Meßrohr 22 ab, wobei über die gemessene Druckänderung das Volumen der ausgetretenen Luftblasen bestimmt wird. Die Dichtheit wird dabei üblicherweise in cm³/min gemessen, so daß während einer festen Meßzeit gemessen werden muß.

Das Meßrohr 22 und nach Wunsch auch der Drucksensor 23 können auch vollständig in der Flüssigkeit 11 eingetaucht sein. Sofern die Mündung der Entlüftungsleitung 25 unter­ halb des Flüssigkeitspegels liegt, dringt selbstverständlich Flüssigkeit in die Entlüftungsleitung 25 ein.

Alternativ zur Messung mittels eines Drucksensors kann die Pegelabsenkung im Meßrohr 22 auch direkt über eine Füllstandsmeßvorrichtung erfaßt werden. Derartige Füllstands­ meßvorrichtungen sind vielfach bekannt und arbeiten nach unterschiedlichen Prinzipien. So sind Füllstandsmeßvorrich­ tungen bekannt, die optisch, akustisch, induktiv oder kapazitiv arbeiten oder durch Messung der Lage eines Schwimm­ körpers oder über Widerstandsmessung einer in die Flüssig­ keit eintauchenden Elektrode. An der übrigen Anordnung des Prüfgeräts ändert sich dadurch nichts.

Für manche Anwendungen kann es sich auch als vorteilhaft erweisen, den Drucksensor 23 mit einem individuellen Auswerte­ gerät zu verbinden, das eine autarke Stromversorgung über Batterien aufweist. In diesem Falle kann bei fest installier­ ten Behältern und Verschließvorrichtungen 12 entweder die Haube 21 mit der Meßvorrichtung von Behälter zu Behälter weiterbewegt werden, oder auch nur die Meßvorrichtung, wenn auch die Hauben fest installiert sind. Die Entlüftungs­ vorrichtung kann in diesem freibeweglichen Gerät integriert sein.

Claims (10)

1. Leck-Prüfgerät für ein zu prüfendes, dichtend verschlossenes, Gas enthaltendes Hohlteil, mit einem das Hohlteil aufnehmenden, flüssigkeitsgefüllten Behälter, wobei in der Flüssigkeit oberhalb des Hohlteils eine dieses überdeckende Haube positionierbar ist, die mit einem geschlossenen, die aufsteigenden Gasblasen sammelnden Meßrohr versehen ist, in das eine mit einem steuerbaren Entlüftungsventil versehene Entlüftungsleitung mündet, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlteil (13) durch eine pneumatische Druckquelle (17) mit einem festlegbaren Prüfdruck beaufschlagbar ist, und daß das Meßrohr (22) mit einem Drucksensor (23) oder mit einem Füllstandssensor versehen ist, der mit einem elek­ trischen Steuergerät (24) zur Anzeige und/oder Registrierung der vom Sensor (23) erfaßten Werte verbunden ist.

2. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung im mittleren bis oberen Bereich des Meßrohrs (22) angeordnet ist und daß das Meßrohr (22) in der Meßstellung wenigstens zum Teil in die Flüssigkeit (11) eintaucht.

3. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Hohlteil (13) abdichtende Verschließvorrichtung (12) mindestens ein gegen wenigstens eine Öffnung des Hohlteils (13) verfahrbares Dichtglied (53) aufweist, das mit Dichtflächen und/oder Dichtflanschen (16) versehen ist.

4. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Bewegung des Dichtgliedes (15) steuernder Stellantrieb vorgesehen ist.

5. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein die Druckquelle (17) mit dem Innenraum des Hohlteils (13) verbindender Kanal (20) im Dichtglied (15) oder in einem der Dichtglieder angeordnet ist.

6. Leck-Prüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß ein die Bewegung der Haube in die Prüfposition und aus dieser steuernder Stellantrieb (27) mit der Haube (21) oder dem Behälter (10) verbunden ist.

7. Leck-Prüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Sensor (23) und das Steuer­ gerät (24) umfassende Meßeinrichtung mit einer Null-Normie­ rungseinrichtung ausgestattet ist.

8. Leck-Prüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Steuergerät Steuer­ ausgänge zur Betätigung des Entlüftungsventils (26) und/oder eines Absperrventils (19) in einer Druckzuführungsleitung zum Innenraum des Hohlteils (13) und/oder der Stellantriebe (27) aufweist.

9. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen automatisierten Ablauf des Leck-Prüfvorgangs gestattender Mikrorechner im Steuergerät (24) vorgesehen ist.

10. Leck-Prüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine autarke Stromversorgung über eine Batterie.