DE4494302C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Um die Dichtheit eines Hohlkörpers zu untersuchen, hat man bislang 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 volumenabhängig 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. Beispielsweise hat man die von einem Leck herrührenden Partialdruckveränderungen mit einem Heliummassenspektrometer erfaßt. (Vakuum-Technik, 29. Jahrgang, Heft 4, S. 105-113). Aber auch diese Methode hat ihre Grenzen, weil der Einsatz von Helium hohe Kosten verursacht und im Falle eines größeren Lecks die Prüfkammer mit dem Prüfgas kontaminiert wird, so daß nachfolgende Messungen stets beeinträchtigt wurden.

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

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Prüfgas Luft eingesetzt wird. Gegenüber herkömmlichen Prüfgasen bietet Luft einen erheblichen Kostenvorteil und vereinfacht das Verfahren insgesamt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Testgas aus dem Prüfgas Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid oder andere Luftbestandteile abgetrennt werden und als Belüftungsgas Restluft verwendet wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es insbesondere bei einem Grobleck und einer Kontamination der Prüfkammer mit einer Prüfgaskomponente möglich, die betreffende Komponente bei der folgenden Prüfung nicht mehr im Testgas zu verwenden und auf eine andere Kombination umzuschalten. So können in beliebiger Reihenfolge verschiedene Testgase verwendet werden, ohne daß die Nachweisempfindlichkeit sinkt und Produktionstakt verlorengeht.

In Fig. 1 ist eine besondere Ausführungsform der Erfindung anhand einer bevorzugten Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern dargestellt. Anhand 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 eine Trennung des Prüfgases sorgt. Als Separator 4 kann beispielsweise eine Luftzerlegungseinrichtung mit Molekularsieb-Trennverfahren oder einem Adsorptionskatalysator-Verfahren verwendet werden. Im Separator 4 wird das Prüfgas in einzelne Gaskomponenten zerlegt. Wird Luft als Prüfgas verwendet, bestehen die Gaskomponenten z. B. aus Stickstoff, Sauer­ stoff, Kohlendioxid, 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 ausgewählte Gaskompo­ nenten über eine Leitung 5 in den Innenraum 9 der Prüf­ kammer 2 geleitet. 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 Lei­ tung 6 der andere Teil des Prüfgases, der als Testgas dient.

Je nach Art des als Hohlkörper 1 verwendeten Prüflings bzw. je nach Prüfspezifikation wird zwischen dem Innen­ raum 9 der Prüfkammer 2 und dem Innenraum 15 des Hohlkör­ pers 1 ein Differenzdruck Δp eingestellt. Der Druck im Hohlkörper 1 ist im hier gezeigten System größer als der­ jenige in der Prüfkammer 2. So strömt Gas im Fall eines Lecks im Prüfling aus dem Innenraum 15 in die Prüfkammer 2. Findet in der angegebenen Weise ein Gasübergang statt, ändert sich auch die Gaszusammensetzung in der Prüfkammer 2. Diese Änderung läßt sich mittels gasselektiver Testgas-Meßeinrichtungen 3 erfassen, beispielsweise mittels eines Massenspektrometers, eines Infrarot-Meß­ systems, eines Wärmeleitungsmeßsystems oder eines Ionisa­ tionsverfahrens. Hierbei werden qualitative und quanti­ tative Unterschiede insbesondere über Partialdruckverän­ derungen ermittelt.

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 Gaszusammen­ setzung im Hohlkörper 1 analysiert.

Eine Auswertung kann z. B. bezogen auf die jeweiligen Mas­ senpeaks, 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 Kombinationen verschiedener Molekülmassen und die Verhältnisse der Molekülmassen zueinander auszuwerten. Dabei kann die Nachweisempfindlichkeit in dem Maße erhöht werden, wie es gelingt, das Untergrundspektrum im Meßraum abzusenken.

Das erfindungsgemäße Prüfverfahren läßt sich im Grunde für alle beliebigen Gegenstände einsetzen. Es eignet sich insbesondere zur Dichtheitsprüfung von Fässern, Korn­ pressoren, Rädern, Dosen, Drehmomentwandlern, Ölwannen sowie allgemein von gas-, dampf- und flüssigkeitsführen­ den Systemen und Bauteilen. Sofern der zu prüfende Gegen­ stand selbst keinen Hohlkörper darstellt, ist es möglich, ihn hierzu zu erweitern; so daß beispielsweise auch flä­ chige oder anders geformte Bauteile geprüft werden kön­ nen.

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 Prüfkammer 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 ermög­ lichen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern mit Hilfe eines Prüfgases, bei dem ein Hohlkörper einem Differenzdruck zwischen seiner Innenseite und seiner Außenseite ausgesetzt wird, so daß Gas im Falle einer Undichtigkeit des Hohlkörpers auf die Seite des niederen Druckes strömen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgas, das verschiedene Gase enthält, in mindestens zwei separate Gasbestandteile getrennt wird, von denen danach der eine Bestandteil als Testgas und der andere Bestandteil als Belüftungsgas verwendet wird, und daß das Vorhandensein von Teilen des als Testgas eingesetzten Bestandteiles auf der Seite des niedrigeren Druckes, auf der sich das Belüftungsgas befindet, analysiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Prüfgas Luft eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Testgas aus dem Prüfgas Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid oder andere Luftbestandteile abgetrennt werden und daß als Belüftungsgas Restluft verwendet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse der Gaszusammensetzung mittels einer Testgasnachweisvorrichtung, wie z. B. einem Massenspektrometer, vorgenommen wird, wobei einzelne Massenpeaks sowie Kombinationen verschiedener Molekülmassen und die Verhältnisse der Molekülmassen zueinander ausgewertet werden.

5. Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern mittels eines aus verschiedenen Gasen bestehenden Prüfgases, bestehend aus einer Prüfkammer (2) zur Aufnahme des Hohlkörpers (1) sowie einer mit der Prüfkammer (2) verbundenen Gasmeßeinrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung des aus verschiedenen Gasen bestehenden Prüfgases ein Separator (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 Dichtheitsprüfung von Fässern, Kompressoren, Rädern, Dosen, Drehmomentwandlern, Ölwannen sowie allgemein von gas-, dampf- und flüssigkeitsführenden Systemen und Bauteilen.