DE3828588C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dichtheits­ prüfung eines Bauteils, insbesondere eines Prüfbehälters, demgemäß ein Prüfgas auf eine Seite des Bauteils geleitet wird und der Raum auf der anderen Seite evakuiert und an einen Prüfgasdetektor angeschlossen wird.

Derartige Verfahren, bei denen als Prüfgas insbesondere Helium verwendet wird, sind in der Praxis weit verbreitet. Bei Ver­ wendung einer Molekularpumpe zur Evakuierung des Behälterinne­ ren und eines Massenspektrometers zum Nachweis der Heliumatome lassen sich auch sehr kleine Lecks zuverlässig nachweisen. Mit abnehmender Leckrate, d. h. zunehmender Nachweisempfind­ lichkeit, verfälschen solche Heliumatome die Messung, die nicht durch ein Leck in den Behälter oder das Messenspektro­ meter eingedrungen sind, sondern bereits vor Beginn der Mes­ sung dort vorhanden waren. Helium lagert sich aufgrund seiner stabilen und symmetrischen Elektronenhülle zwar kaum an me­ tallischen Oberflächen ab, diffundiert aber in organische Materialien, wie z. B. Dichtungsringe, hinein und läßt sich nur langsam daraus wieder herauslösen. Die Folge ist, daß bei einem von Atmosphärendruck an evakuierten Prüfling der soge­ nannte Heliumuntergrund nur langsam abnimmt. Die Folge davon sind entweder sehr lange Pumpzeiten, die mit kurzen Taktzeiten einer industriellen Fertigung nicht vereinbar sind, oder über­ dimensionale Pumpstände, die die Kostenseite belasten.

Man könnte daran denken, vor der eigentlichen Messung den Prüfling und die Meßapparatur mit einem neutralen Gas wie z. B. Stickstoff durchzuspülen, jedoch enthält ein solches Gas meist selbst so viele Heliumatome wie prozentual in der norma­ len Atmosphärenluft vorhanden sind, so daß extrem niedrige Leckraten auch nach mit einem solchen Spülen nicht erfaßt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Dichtheits­ prüfung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ohne überdimensionale Pumpstände der Heliumuntergrund, der bei Nachweis sehr niedriger Leckraten störend ins Gewicht fällt, in kurzer Zeit abgebaut werden kann.

Gemäß der Erfindung wird der Raum auf der genannten anderen Seite des Bauteils vor der eigentlichen Dichtheitsprüfung vorübergehend mit einem Wasserbehälter verbunden, in dem sich von gelösten Gasen befreites Wasser befindet.

Vorzugsweise wird der Prüfbehälter vor der Verbindung mit dem Wasserbehälter auf einen Druck zwischen 1 und 0,01 mbar, vor­ zugsweise 0,1 mbar, evakuiert.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß Wasser durch Evakuieren und Aufheizen relativ leicht von gelösten Gasen befreit werden kann. Der eintretende Effekt ist überra­ schenderweise stärker, als eine überschlägige Berechnung der Verdünnung es erwarten läßt. Offenbar "vertreiben" die Wasser­ moleküle die Heliumatome von den verseuchten organischen Ober­ flächen.

In der schematischen einzigen Figur ist ein Be­ hälter 1 gezeigt, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einem Heliumlecktest unterzogen wird.

Der Behälter ist über ein Ventil 2 an eine zweistufige Pump­ anordnung angeschlossen, die beispielsweise aus einer Moleku­ larpumpe 3 und einer mechanischen Vorpumpe 4 besteht. Zwi­ schen den beiden Pumpen ist über eine Spiromolekularpumpe 5′ und ein Ventil 9 ein Massenspektrometer 5 angeschlossen, das selektiv die Heliumatome nachweist.

Ebenfalls an den Prüfbehälter ist über ein weiteres Ventil 6 ein Wasserbehälter 7 angeschlossen, der mit entgastem reinen Wasser zum Teil gefüllt ist und dessen Gasraum mittels einer über ein Ventil 11 angeschlossenen Hilfsvakuumpumpe 8 eva­ kuierbar ist.

Das Wasser im Wasserbehälter 7 ist durch Evakuieren und ggfs. Erhitzen entgast worden.

Ehe es zur eigentlichen Dichtheitsprüfung kommt, wird der Prüfbehälter 1 über die Pumpen 3 und 4 auf z. B. 0,1 mbar eva­ kuiert. Der Druck im Wasserbehälter 7 wird zugleich mithilfe der Hilfsvakuumpumpe 8 auf einen festen Wert zwischen 20 und 50 mbar eingestellt. Dieser Druck wird durch eine (nicht dar­ gestellte) elektrische Heizung des Behälters und eine Tau­ punktmessung definiert. Dann wird das Ventil 6 geöffnet, so daß Wasserdampf in den Prüfbehälter eindringen kann. Der Druck im Prüfbehälter steigt dadurch kurzzeitig an, z. B. auf 23 mbar, sinkt aber schnell wieder ab, wenn die Pumpen 3 und 4 tätig sind. Auf diese Weise werden ggfs. noch im Prüfbehälter 1 oder den Leitungen und Ventilen vorhandene Heliumatome rasch entfernt. Gegebenenfalls ist es günstig, die Zuschaltung des Wasserbehälters nicht für eine feste Zeitdauer, sondern so lange aufrechtzuerhalten, bis der im Massenspektrometer 5 gleichzeitig gemessene Helium-Untergrund einen Schwellwert unterschreit. Nun wird das Ventil 6 zum Wasserbehälter ge­ schlossen, und mit einer Heliumsprühpistole 10 wird der Behäl­ ter außen überstrichen. Schon kleinste Lecks, die bisher im Untergrund oder Rauschen verschwanden, werden jetzt im Massen­ spektrometer 5 nachgewiesen.

Die Erfindung ist nicht auf das Überprüfen geschlossener Be­ hälter beschränkt wie oben beschrieben, sondern allgemein anwendbar auf die Dichtheitsprüfung von Bauteilen, bei denen Helium auf eine Seite aufgesprüht wird und auf der anderen Seite ein Heliumnachweis stattfindet. Gleichermaßen ist die Erfindung anwendbar auf einen mit Prüfgas gefüllten geschlos­ senen Behälter, der in eine Prüfglocke gebracht wird. Ehe die Glocke auf das Vorhandensein von Prüfgas untersucht wird, "spült" man diese Glocke mit Dampf wie oben beschrieben.

Claims (3)

1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Bauteils, insbeson­ dere eines Prüfbehälters, demgemäß ein Prüfgas auf eine Seite des Bauteils geleitet wird und der Raum auf der anderen Seite evakuiert und an einen Prüfgasdetektor angeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum auf der genannten anderen Seite des Bauteils (1) vor der eigentlichen Dichtheitsprüfung vorübergehend mit einem Wasserbehälter (7) verbunden wird, in dem sich von gelösten Gasen befreites Wasser befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum auf der anderen Seite des Bauteils (1) vor der Verbindung mit dem Wasserbehälter (7) auf einen Druck zwischen 1 und 0,01 mbar, vorzugsweise 0,1 mbar, evakuiert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wasser im Wasserbehälter (7) vorher durch Eva­ kuieren und ggfs. Erhitzen entgast wird.