DE4320363A1

DE4320363A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern

Info

Publication number: DE4320363A1
Application number: DE19934320363
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fuhrmann
Original assignee: W Von Der Heyde Maschinen GmbH
Current assignee: W Von Der Heyde Maschinen GmbH
Priority date: 1993-06-19
Filing date: 1993-06-19
Publication date: 1994-12-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern.

Um die Dichtheit eines Hohlkörpers zu untersuchen, hat man bis lang den Prüfling mit Luft gefüllt und diesen einem definierten Differenzdruck ausgesetzt. Im Falle eines Lecks konnten dann Druckveränderungen nachgewiesen werden, die je nach Größe des Lecks unterschiedlich stark waren. Diese Prüfmethode hat jedoch den Nachteil, daß sich die erfaßbaren Druckunterschiede nur sehr langsam einstellten und die Messung temperatur- und volumenab hängig war.

Um diese Nachteile zu beseitigen, hat man den Prüfling auch mit einem Testgas wie Helium gefüllt, das mittels spezifischer und empfindlicher Meßmethoden nachgewiesen werden konnte. Beispiels weise hat man die von einem Leck herrührenden Partialdruckverän derungen mit einem Heliummassenspektrometer erfaßt. Aber auch diese Methode hat ihre Grenzen, weil der Einsatz von Helium hohe Kosten verursacht und im Falle eines größeren Lecks die Prüfkam mer mit dem Prüfgas kontaminiert wird, so daß nachfolgende Mes sungen stets beeinträchtigt wurden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah ren und eine Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern bereitzustellen, wodurch eine kostengünstige, schnelle und emp findliche Prüfung möglich wird.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß man ein aus verschiedenen Gasen bestehendes Prüfgas verwendet und dieses einer Gastrennung unterzieht, einen Teil der entstehenden Gaskomponenten in den Hohlkörper leitet und einen anderen Teil der Gaskomponenten der den Hohlkörper umgebenden Prüfkammer zu führt und anschließend die Gaszusammensetzung auf der Seite des niedrigeren Druckes analysiert.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als Prüfgas Luft verwendet. In diesem Fall läßt sich das Prüfgas z. B. in Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und gegebenenfalls andere Luftbestandteile zerlegen, die z. B. über massenspektrome trische Analysen einzeln oder in Kombination nachweisbar sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet kostengünstig, da kein Fremdgas als Testgas zugeführt wird. Es bietet weiterhin den Vorteil, daß praktisch untergrundfrei gemessen werden kann. Durch die Trennung des Prüfgases in Testgas und Belüftungsgas entstehen zwei Gaskomponenten, wobei das Testgas gerade dieje nigen Gase enthält, die dem Belüftungsgas entzogen werden.

Im Falle einer Kontamination der Prüfkammer mit einer Prüfgas komponente ist es möglich, diese Komponente bei der folgenden Prüfung nicht mehr als Testgas zu verwenden und auf eine andere Kombination umzuschalten. So können in beliebiger Reihenfolge Prüfgaskomponenten nacheinander als Testgas verwendet werden, ohne daß die Nachweisempfindlichkeit sinkt und Produktionstakt verlorengeht.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Vor richtung zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern dargestellt. An hand dieser wird im folgenden die Erfindung näher erläutert.

Das Prüfgas 7 (z. B. Luft) gelangt hierbei über ein Ventil 8 zu einem Separator 4, der für die eine Trennung des Prüfgases sorgt. Als Separator 4 kann beispielsweise eine Luftzerlegungs einrichtung mit Molekularsieb-Trennverfahren oder einem Adsorp tionskatalysator-Verfahren verwendet werden. Im Separator 4 wird das Prüfgas in einzelne Gaskomponenten zerlegt. Wird Luft als Prüfgas verwendet, bestehen die Gaskomponenten z. B. aus Stick stoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Ammoniak, Ozon, Edelgasen oder anderen jeweils vorkommenden Luftbestandteilen. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, die als Prüfgas eingesetzte Luft im wesentli chen in zwei Gaskomponenten zu trennen, beispielsweise in

Stickstoff und Restluft
Kohlendioxid und Restluft
Sauerstoff und Restluft oder
einzelne Edelgase und Restluft.

Nach erfolgter Gastrennung werden die ausgewählten Gaskomponen ten über eine Leitung 5 in den Innenraum 9 der Prüfkammer 2 ge leitet. Über die Leitung 10 und die Pumpe 11 wird die Prüfkammer 2 zuvor evakuiert, so daß nach Öffnen des Ventils 12 das Gas als Belüftungsgas einströmen kann. Über eine Leitung 13 und eine Pumpe 14 wird auch der Hohlkörper 1 evakuiert. In diesen gelangt über eine Leitung 6 der andere Teil der Gaskomponenten, der als Testgas dient.

Je nach Art des als Hohlkörper 1 verwendeten Prüflings wird zwi schen dem Innenraum 9 der Prüfkammer 2 und dem Innenraum 15 des Hohlkörpers 1 ein Differenzdruck Δp eingestellt. Der Druck im Hohlkörper 1 ist im hier gezeigten System größer als derjenige in der Prüfkammer 2. So strömt Gas im Fall eines Lecks im Prüf ling aus dem Innenraum 15 in die Prüfkammer 2. Findet in der an gegebenen Weise ein Gasübergang statt, ändert sich auch die Gas zusammensetzung in der Prüfkammer 2. Diese Änderung läßt sich mittels geeigneter Testgas-Meßeinrichtungen 3 erfassen, bei spielsweise mittels eines Massenspektrometers, eines Infrarot- Meßsystems, eines Wärmeleitungsmeßsystems oder eines Ionisa tionsverfahrens. Hierbei werden qualitative und quantitative Unterschiede insbesondere über Partialdruckveränderungen ermit telt.

In einem anderen, hier nicht näher dargestellten Fall, ist es auch möglich, den Differenzdruck Δp so zu wählen, daß der Druck im Hohlkörper 1 niedriger ist als derjenige in der Prüfkammer 2. In diesem Fall wird die Gaszusammensetzung im Hohlkörper 1 ana lysiert.

Eine Auswertung kann z. B. bezogen auf die jeweiligen Massen peaks, z. B. auf die

Molekülmasse 4 (Helium)
Molekülmasse 28 (Stickstoff)
Molekülmasse 32 (Sauerstoff)
Molekülmasse 40 (Argon) und
Molekülmasse 44 (Kohlendioxid)

erfolgen.

Um die Prüfsicherheit und die Meßgenauigkeit zu erhöhen, ist es ferner möglich, nicht nur einzelne Massenpeaks, sondern Kombina tionen verschiedener Molekülmassen und die Verhältnisse der Mo lekülmassen zueinander auszuwerten. Dabei kann die Nachweis empfindlichkeit in dem Maße erhöht werden, wie es gelingt, das Untergrundspektrum im Meßraum abzusenken.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich im Grunde für alle be liebigen Hohlkörper einsetzen. Es eignet sich insbesondere zur Dichtheitsprüfung von Fässern, Kompressoren, Rädern, Dosen, Drehmomentwandlern, Ölwannen sowie allgemein von gas-, dampf- und flüssigkeitsführenden Systemen und Bauteilen.

Eine Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern umfaßt im wesentlichen eine Prüfkammer 2 zur Aufnahme des Hohlkörpers 1 sowie eine mit der Prüfkammer 2 verbundene Gasmeßeinrichtung 3 sowie einen Separator 4, der über eine Leitung 5 mit der Prüf kammer 2 und über eine Leitung 6 mit dem Hohlkörper 1 verbunden ist. Darüber hinaus können Meß- und Regeleinrichtungen vorhanden sein, die auch einen automatischen Betrieb der Vorrichtung er möglichen.

Claims

1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern mittels Prüfgas, bei dem der Hohlkörper innerhalb einer Prüfkammer einem Differenzdruck ausgesetzt wird, so daß Gas im Falle einer Undichtheit des Hohlkörpers auf die Seite des niedri geren Druckes strömen kann, dadurch gekennzeichnet, daß man ein aus verschiedenen Gasen bestehendes Prüfgas verwendet und dieses einer Gastrennung unterzieht, einen Teil der ent stehenden Gaskomponenten in den Hohlkörper leitet und einen anderen Teil der Gaskomponenten der den Hohlkörper umgeben den Prüfkammer zuführt und anschließend die Gaszu sammensetzung auf der Seite des niedrigeren Druckes analy siert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Prüfgas Luft verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid oder andere Luftbe standteile von dem Prüfgas abtrennt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man zur Analyse der Gaszusammensetzung ein Testgasnachweissystem wie z. B. ein Massenspektrometer ver wendet und einzelne Massenpeaks sowie Kombinationen ver schiedener Molekülmassen und die Verhältnisse der Molekül massen zueinander auswertet.

5. Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern mittels eines aus verschiedenen Gasen bestehenden Prüfgases, beste hend aus einer Prüfkammer (2) zur Aufnahme des Hohlkörpers (1) sowie einer mit der Prüfkammer (2) verbundenen Gasmeß einrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung des aus verschiedenen Gasen bestehenden Prüfgases ein Sepa rator (4) vorgesehen ist, der über eine Leitung (5) mit der Prüfkammer (2) und über eine Leitung (6) mit dem Hohlkörper (1) verbunden ist.

6. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Dichtheits prüfung von Fässern, Kompressoren, Rädern, Dosen, Drehmo mentwandlern, Ölwannen sowie allgemein von gas-, dampf- und flüssigkeitsführenden Systemen und Bauteilen.