DE602004010257T2 - Verfahren und vorrichtung zum erfassen von grossen leckagen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum erfassen von grossen leckagen Download PDF

Info

Publication number
DE602004010257T2
DE602004010257T2 DE602004010257T DE602004010257T DE602004010257T2 DE 602004010257 T2 DE602004010257 T2 DE 602004010257T2 DE 602004010257 T DE602004010257 T DE 602004010257T DE 602004010257 T DE602004010257 T DE 602004010257T DE 602004010257 T2 DE602004010257 T2 DE 602004010257T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
trace gas
test line
permeable element
vacuum pump
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE602004010257T
Other languages
English (en)
Other versions
DE602004010257D1 (de
Inventor
Charles Boston PERKINS
Pieter N. Plympton PALENSTIJN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Varian Inc
Original Assignee
Varian Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Varian Inc filed Critical Varian Inc
Publication of DE602004010257D1 publication Critical patent/DE602004010257D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE602004010257T2 publication Critical patent/DE602004010257T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/202Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material using mass spectrometer detection systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft die Erfassung von Lecks in Gegenständen und im Besonderen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Helium-Leck-Erfassung über einen großen Bereich von Leckraten einschließlich von großen Lecks.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Helium-Massenspektrometer-Leckerfassung ist eine allgemein bekannte Leckerfassungstechnik. Helium wird als ein Spurengas verwendet, das durch die kleinsten der Lecks in einem dichten Prüfling hindurchtritt. Nach dem Hindurchtreten durch ein Leck wird eine Testprobe, die Helium-enthält, in ein Leckerfassungsinstrument eingesaugt und gemessen. Eine wesentliche Komponente des Instruments ist eine Massenspektrometerzelle, die das Helium erfasst und misst. Die eingegebene Testprobe wird ionisiert und der Massenanalyse durch die Spektrometerzelle unterzogen, um die Heliumkomponente zu trennen. Bei einem Verfahren wird ein Prüfling mit Helium beaufschlagt. Eine Schnüffelsonde, die mit dem Testanschluss der Leckerfassungsvorrichtung verbunden ist, wird um die Außenseite des Prüflings herum bewegt. Das durch die Lecks in dem Prüfling hindurchtretende Helium wird durch die Sonde angesaugt und durch die Leckerfassungsvorrichtung gemessen. Bei einem anderen Verfahren wird das Innere des Prüflings mit dem Testanschluss der Leckerfassungsvorrichtung verbunden und evakuiert. Das auf die Außenseite des Prüflings gesprühte Helium wird durch ein Leck eingesaugt und durch die Leckerfassungsvorrichtung gemessen.
  • Eine der mit der Helium-Massenspektrometer-Leckerfassung verbundenen Schwierigkeiten ist, dass der Einlass der Massenspektrometerzelle auf einem relativ niedrigen Druck, üblicherweise 2 × 10–4 Torr, gehalten werden muss. In einer sogenannten herkömmlichen Leckerfassungsvorrichtung muss der Testanschluss, der mit dem Prüfling oder mit der Schnüffelsonde verbunden wird, auf einem relativ niedrigen Druck gehalten werden. Aus diesem Grund ist der Vakuumpumpzyklus relativ lang. Des Weiteren kann es bei der Prüfung von undichten oder großvolumigen Teilen schwierig oder unmöglich sein, das erforderliche Druckniveau zu erreichen. Wenn das erforderliche Druckniveau erreicht werden kann, ist der Pumpzyklus übermäßig lang.
  • Entsprechend dem Stand der Technik wurden Techniken vorgeschlagen, um diese Schwierigkeit zu überwinden. Eine Gegenstrom-Leckerfassungsvorrichtung, die in dem U.S.-Patent Nr. 3,690,151 , erteilt am 12. September 1972 an Briggs, offenbart ist, verwendet eine Technik des Rückflusses von Helium durch eine Diffusionspumpe zu dem Massenspektrometer. Der Testanschluss der Leckerfassungsvorrichtung kann bei dem Druck der Diffusionspumpen-Vorleitung betrieben werden. Ein ähnliches Verfahren nutzt den Rückfluss von Helium durch eine Turbomolekularpumpe. Eine Technik zur Erfassung eines groben Lecks wird in dem U.S.-Patent Nr. 4,735,084 , erteilt am 5. April 1988 an Fruzzetti, offenbart. Das Spurengas wird in einer Rückwärtsrichtung durch eine oder zwei Stufen einer mechanischen Vakuumpumpe hindurchgeführt. Diese Techniken haben ermöglicht, dass der Druck des Testanschlusses höher als bei herkömmlichen Leckerfassungsvorrichtungen ist. Dennoch kann das Erreichen des höheren Testanschlussdruckes bei der Prüfung von großen Volumen, schmutzigen Teilen oder Teilen mit großen Lecks schwierig sein.
  • Ein vereinfachtes schematisches Diagramm einer dem Stand der Technik entsprechenden Leckerfassungsvorrichtung zur Prüfung auf große Lecks wird in der 1 dargestellt. Ein Prüfling 10 wird an einem Einlassflansch 12 befestigt. Der Einlassflansch 12 bildet einen Testanschluss der Leckerfassungsvorrichtung und ist über ein Testventil 32 und eine Differenzdrucköffnung 30 mit einer Testleitung 14 verbunden. Die Leckerfassungsvorrichtung umfasst eine Vorpumpe 16, eine Vorvakuumpumpe 18, eine Turbomolekularpumpe (Turbopumpe) 20 sowie ein Massenspektrometer 22. Eine Vorleitung 24 der Turbopumpe 20 ist mit der Testleitung 14 verbunden und das Massenspektrometer 22 ist mit dem Einlass der Turbopumpe 20 verbunden. Eine Mittelstufenleitung 26 der Turbopumpe 20 kann mit der Testleitung 14 verbunden werden. Die Vorpumpe 16 unterzieht die Testleitung 14 und den Prüfling 10 dem Vorvakuumpumpen von dem Umgebungsdruck und unterstützt ebenfalls die Turbopumpe 20. Helium, das in den Testanschluss von dem Prüfling 10 eintritt, fließt in einer Gegenstrom- oder Rückwärtsrichtung durch die Turbopumpe 20 und in das Massenspektrometer 22. Das Massenspektrometer 22 erfasst das Helium und zeigt eine Helium-Leckrate an. Eine alternative dem Stand der Technik entsprechende Nicht-Gegenstrom-Konfiguration verwendet eine direkte Verbindung 34 zwischen der Testleitung 14 und dem Einlass des Massenspektrometers 22.
  • Bei der Prüfung auf große Lecks, wobei der Testanschlussdruck höher als der zulässige Vorleitungsdruck der Turbopumpe 20 sein kann, wird die Vorvakuumpumpe 18 in Leckerfassungsvorrichtungen, die dem Stand der Technik entsprechen, mit einer Vorvakuumleitung 28 und einem Vorvakuumventil 36 eingesetzt. Eine Öffnung 30 arbeitet derart, dass das meiste des Gases zu der Vorvakuumpumpe 18 fließt, während ein Bruchteil des Gases zu der Vorpumpe 16 fließt, wobei Helium in einer Rückwärtsrichtung durch das Massenspektrometer 22 hindurchgeführt wird. Ein Umgehungsventil 38 wird verwendet, um die Öffnung 30 zu umgehen. Die Prüfung mit zwei Pumpen und einer Differenzdrucköffnung ist von Natur aus unzuverlässig, da die Öffnung zum Beispiel teilweise durch Verunreinigungen verstopft werden kann, was zu fehlerhaften Messwerten führt. Darüber hinaus erhöhen die Kosten der Vorvakuumpumpe und der dazugehörigen Hardware erheblich die Kosten.
  • Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 352 371 , veröffentlicht am 31. Januar 1990, offenbart eine Helium-Leckerfassungsvorrichtung, die eine Ionenpumpe enthält, die mit einer Sonde in der Form eines Quarzglaskapillarrohrs verbunden ist. Das Quarzglasrohr wird auf eine Temperatur zwischen 300°C und 900°C erhitzt und wird dadurch permeabel für Helium. Das U.S.-Patent Nr. 5,325,708 , erteilt am 5. Juli 1994 an De Simon, offenbart eine Helium-Erfassungseinheit, die eine Quarzkapillarmembran, einen Heizfaden zum Beheizen der Membran sowie eine Ionenpumpe nutzt. Das U.S.-Patent Nr. 5,661,229 , erteilt am 26. August 1997 an Bohm et al., offenbart eine Leckerfassungsvorrichtung mit einem Polymer- oder beheizten Quarz-Fenster zum selektiven Hindurchführen von Helium zu einem gasverbrauchenden Vakuummesser.
  • Sämtliche der dem Stand der Technik entsprechenden Leckerfassungsvorrichtungen weisen einen oder mehrere Nachteile auf, die begrenzte Druckbereiche, Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen und/oder hohe Kosten einschließen. Dementsprechend besteht ein Bedarf für verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung eines Lecks.
  • US 6014892 offenbart eine Spurengas-Leckerfassungsvorrichtung, die ein Pumpenprobenahmeelement zur Stichprobenprüfung des Flusses in einem Rohr enthält. Das Probenahmeelement kann eine poröse Membran sein, die ermöglicht, dass Gase, einschließlich des Spurengases, hindurch diffundieren.
  • US 4773256 offenbart eine Installation zur Erfassung eines Lecks von Spurengas, die eine Turbomolekular-Sekundärpumpe enthält. Die Turbomolekular-Sekundärpumpe kann eine Zwischen-Einlassöffnung enthalten.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks nach Anspruch 1 bereitgestellt.
  • Das permeable Element kann permeabel für Helium sein. In einigen Ausführungsformen weist das permeable Element ein Quarzelement auf. Die Vorrichtung kann weiterhin ein Heizelement in thermischem Kontakt mit dem Quarzelement sowie eine Steuereinheit aufweisen, die so aufgebaut ist, um das Heizelement zu steuern. In weiteren Ausführungsformen weist das permeable Element ein Polymerelement auf.
  • Entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum- Erfassen eines Lecks nach Anspruch 7 bereitgestellt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, die durch Bezugnahme hierin eingeschlossen sind, und wobei:
  • 1 ein Blockdiagramm einer dem Stand der Technik entsprechenden Doppelpumpen-Leckerfassungsvorrichtung zur Prüfung auf ein großes Leck ist;
  • 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 3 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erfassung eines Lecks in der Vorrichtung von 2 ist;
  • 4 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 5A ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 5B ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist; und
  • 5C ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird in 2 dargestellt. Ein Prüfling 110, der ein Testvolumen 111 besitzt, wird an einem Einlassflansch 112 befestigt. Der Einlassflansch 112 bildet einen Testanschluss einer Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks und ist durch ein Testventil 136 mit einer Testleitung 114 verbunden. Eine Vorpumpe 116 besitzt einen mit der Testleitung 114 verbundenen Einlass zum Pumpen der Testleitung 114 und des Testvolumens 111. Die Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks enthält des Weiteren eine Turbopumpe 120, ein Massenspektrometer 122, ein Vorleitungsventil 124, ein Mittelstufenventil 138, ein für Spurengas permeables Element 130, eine Steuereinheit 132 und dazugehörige Leitungen. Das Massenspektrometer 122 besitzt einen Einlass 162, der mit einem Einlass der Vakuumpumpe 120 verbunden ist. Eine Vorleitung 140 der Turbopumpe 120 ist durch das Vorleitungsventil 124 mit der Testleitung 114 verbunden. Eine optionale Mittelstufenleitung 142 der Turbopumpe 120 ist durch das Mittelstufenventil 138 mit der Testleitung 114 verbunden.
  • Die Turbopumpe 120 kann durch eine Diffusionspumpe, eine so genannte Hybridturbopumpe oder eine Molekular-Drag-Pumpe, ersetzt werden. Eine Mittelstufenverbindung wird an einer Diffusionspumpe nicht verwendet. In einer Hybridturbopumpe werden eine oder mehrere der axialen Pumpstufen durch Scheiben ersetzt, die sich bei hoher Geschwindigkeit drehen und als Molekular-Drag-Stufen fungieren. Diese Konfiguration wird in dem U.S.-Patent Nr. 5,238,362 , erteilt am 24. August 1993 an Casaro et al., offenbart. In jedem Fall ist die Vakuumpumpe durch eine relativ hohe Rückfluss-Strömungsrate für leichte Gase, wie beispielsweise Helium, sowie durch eine relativ niedrige Rückfluss-Strömungsrate für schwere Gase gekennzeichnet, so dass Helium durch die Vakuumpumpe in einer Rückwärtsrichtung von der Vorleitung 140 zu dem Massenspektrometer 122 hindurchgeführt wird und andere Gase im Wesentlichen blockiert werden.
  • Das für Spurengas permeable Element 130 ist durch eine Leitung 148 zwischen der Testleitung 114 und dem Einlass 162 des Massenspektrometers 122 verbunden. Das permeable Element 130 ist ein Material, das für das in der Leckerfassungsvorrichtung verwendete Spurengas, üblicherweise Helium, unter speziellen Bedingungen permeabel ist. Das permeable Element 130 lässt das Spurengas im Wesentlichen hindurchtreten oder eindringen, während es andere Gase, Flüssigkeiten und Partikel im Wesentlichen blockiert. Das permeable Element 130 fungiert demzufolge als ein Spurengasfenster im Sinne des Ermöglichens des Hindurchführens des Spurengases, während andere Gase, Flüssigkeiten und Partikel blockiert werden.
  • Das permeable Element 130 kann in einer Halterung 150 eingeschlossen sein, die mit der Leitung 148 so verbunden ist, dass Gas, das durch die Leitung 148 zu dem Massenspektrometer 122 hindurchgeführt wird, durch das permeable Element 130 hindurchgeführt wird. Das permeable Element 130 kann beispielsweise die Form einer Scheibe aufweisen.
  • Quarz- oder Kieselglas ist ein Beispiel für ein Material, das permeabel für Helium ist. Genauer gesagt, variiert die Helium-Permeabilität von Quarz mit der Temperatur. Bei erhöhten Temperaturen in dem Bereich von 300°C bis 900°C weist Quarz eine relativ hohe Helium-Permeabilität auf. Bei Raumtemperatur weist Quarz eine relativ niedrige Helium-Permeabilität auf. Die Leckerfassungsvorrichtung kann mit einem Heizelement in thermischem Kontakt mit dem permeablen Quarzelement 130 bereitgestellt sein. Das Heizelement kann durch eine Steuereinheit eingeschaltet werden, um die Helium-Permeabilität von dem permeablen Quarzelement 130 zu erhöhen. Durch Steuern der Temperatur des permeablen Elementes 130 wird ein Helium-Fenster bereitgestellt. Bei einer relativ hohen Temperatur (zum Beispiel 300°C bis 900°C) ist die Helium-Permeabilität hoch und das Helium-Fenster ist geöffnet. Bei einer relativ niedrigen Temperatur (zum Beispiel bei Raumtemperatur) ist die Helium-Permeabilität niedrig und das Helium-Fenster ist geschlossen. Weitere geeignete für Spurengas permeable Elementmaterialien umfassen Polymere, wie beispielsweise Tetrafluorethylen, das unter dem Handelsnamen Teflon bekannt ist.
  • Die Arbeitsweise der in 2 dargestellten Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks wird unter Bezugnahme auf den Ablaufplan von 3 beschrieben. In Schritt 200 wird der Prüfling 110 (2) an dem Testanschluss der Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks befestigt. Genauer gesagt, wird der Prüfling 110 an dem Einlassflansch 112 befestigt. In Schritt 202 wird das Testventil 136 geöffnet und der Prüfling 110 wird mit der Vorpumpe 116, üblicherweise beginnend vom atmosphärischen Druck, gepumpt. In Schritt 204 wird das Heizelement eingeschaltet und das Vorleitungsventil 124 sowie das Mittelstufenventil 138 werden geschlossen. Dadurch wird auf effiziente Weise verhindert, dass Helium das Massenspektrometer 122 durch die Turbopumpe 120 erreicht, und die Helium-Permeabilität des permeablen Elementes 130 erhöht. Folglich kann das Helium von der Testleitung 114 durch das permeable Element 130 zu dem Massenspektrometer 122 fließen. Das permeable Element 130 verhindert, dass andere Gase und Verunreinigungen in. das Massenspektrometer 122 eintreten. Demzufolge kann die Leckprüfung beginnen, sobald die Vorpumpe 116 mit dem Pumpen des Testvolumens beginnt. In Leckerfassungsvorrichtungen, die dem Stand der Technik entsprechen, kann die Leckprüfung erst beginnen, wenn ein ausreichend niedriger Testleitungsdruck für eine ordnungsgemäße Arbeitsweise der Turbopumpe und des Massenspektrometers erzeugt wurde. Dieser Vorteil ist für viele Anwendungen wichtig. Wenn das Druckniveau in einem Massenspektrometer 122 zu hoch wird, öffnet sich automatisch das Vorleitungsventil 124 und das Testventil 136 schließt sich für eine kurze Zeitdauer, um die Vorpumpe 116 wieder zu verbinden und um das gewünschte Druckniveau wieder herzustellen.
  • In Schritt 206 wird basierend auf der durch das permeable Element 130 aufgenommenen Menge an Helium eine Feststellung dahingehend vorgenommen, ob der Prüfling 110 ein großes Leck aufweist. Wenn ein großes Leck erfasst wird, wird der Prüfling 110 derart klassifiziert, dass er den Test nicht bestanden hat, und der Test wird beendet.
  • Wenn in Schritt 206 kein großes Leck erfasst wird, wird das Heizelement in Schritt 208 abgeschaltet und die Leckerfassungsvorrichtung wird für die Erfassung von mittleren oder kleinen Lecks konfiguriert. Das Mittelstufenventil 138 wird für die Erfassung von mittleren Lecks geöffnet und das Vorleitungsventil 124 wird für die Erfassung von kleinen Lecks geöffnet. In einigen Fallen können sowohl das Mittelstufenventil 138 als auch das Vorleitungsventil 124 geöffnet werden. In diesem Modus wird das Helium in der Testleitung 114 durch die Turbopumpe 120 in einer Rückwärtsrichtung von der Vorleitung 140 und/oder der Mittelstufenleitung 142 zu dem Massenspektrometer 122 hindurchgeführt. Dieser Modus ermöglicht, dass die Testleitung 114 bei dem Vorleitungsdruck der Turbopumpe 120 arbeiten kann. In Schritt 210 wird eine Feststellung dahingehend vorgenommen, ob der Prüfling 110 ein mittleres oder kleines Leck aufweist. Die Erfassung eines mittleren oder kleinen Lecks basiert auf der Menge an Helium, das von der Testleitung 114 durch die Turbopumpe 120 zu dem Massenspektrometer 122 hindurchgeführt wird. Wenn in Schritt 210 ein mittleres oder kleines Leck erfasst wird, wird der Prüfling als ein Leck aufweisend klassifiziert und besteht den Lecktest nicht. Wenn in Schritt 210 kein Leck erfasst wird, besteht der Prüfling den Lecktest.
  • Das permeable Element 130 kann aus einem beliebigen Material hergestellt werden, das permeabel für das Spurengas, üblicherweise Helium, ist und kann eine beliebige Form oder Abmessung aufweisen. Beispiele von geeigneten Materialien umfassen Quarz und permeable Polymere. Wenn Quarz verwendet wird, beheizt ein Heizelement das Quarzmaterial, um die Helium-Permeabilität zu erhöhen, wobei die meisten anderen Gase, Wasserdampf und Partikel selektiv blockiert werden. Der Quarz weist eine konstante Permeabilität für eine gegebene Temperatur auf. Die Temperatur kann eingestellt werden, um die Permeabilität und demzufolge die Empfindlichkeit zu steuern. In dem Fall eines permeablen Polymers ist kein Heizelement erforderlich. Das permeable Element kann an dem Einlass des Massenspektrometers angebracht werden. Das Helium, das durch das permeable Element eindringt, wird durch das Massenspektrometer erfasst, und das Signal wird in ein Leck-Maß umgewandelt. Das permeable Element kann bei Vakuum, atmosphärischem Druck oder bei einem Druck arbeiten, der geringfügig höher als der atmosphärische Druck ist. Das permeable Element kann in einer Atmosphäre, die Gase, Partikel enthält, sowie in einer feuchten Umgebung arbeiten. Das permeable Element ermöglicht die Erfassung von großen Lecks in einer Helium-Leckerfassungsvorrichtung mit einer einzigen Vorvakuumpumpe.
  • Eine Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, wird in 4 dargestellt. Gleiche Elemente in den 2 und 4 besitzen dieselben Referenznummern. In der Ausführungsform von 4 ist das für Spurengas permeable Element 130 zwischen der Testleitung 114 und der Vorleitung 140 der Turbopumpe 120 verbunden. Ein Umgehungsventil 160 ist zwischen der Vorleitung 140 und der Testleitung 114 verbunden. Das permeable Element 130 wird umgangen, wenn das Ventil 160 geöffnet ist. In Betrieb wird Helium in der Testleitung 114 durch das permeable Element 130 zu der Vorleitung 140 der Turbopumpe 120 hindurchgeführt. Das Helium wird anschließend in einer Rückwärtsrichtung durch die Turbopumpe 120 zu dem Einlass 162 des Massenspektrometers 122 hindurchgeführt und durch das Massenspektrometer 122 gemessen. In weiteren Ausführungsformen kann eine Kombination aus einem für Spurengas permeablen Element 130 und einem Umgehungsventil 160 mit der Mittelstufenleitung 142 (2) der Turbopumpe 120 verbunden sein oder kann direkt mit dem Einlass 162 des Massenspektrometers 122 verbunden sein.
  • Eine Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, wird in 5A dargestellt. Gleiche Elemente in den 2, 4 und 5A besitzen dieselben Referenznummern. In der Ausführungsform von 5A ist die Vorleitung 140 der Turbopumpe 120 mit der Vorpumpe 116 verbunden und die Testleitung 114 ist mit einer separaten-Vorvakuumpumpe 170 verbunden. Das für Spurengas permeable Element 130 ist zwischen dem Einlass 162 des Massenspektrometers 122 und der Testleitung 114 verbunden. Das Umgehungsventil 160 ist parallel zu dem permeablen Element 130 gekoppelt.
  • Eine Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, wird in 5B dargestellt. Gleiche Elemente in den 2, 4, 5A und 5B besitzen dieselben Referenznummern. In der Ausführungsform von 5B ist das für Spurengas permeable Element 130 zwischen der Testleitung 114 und der Vorleitung 140 der Turbopumpe 120 verbunden. Das Umgehungsventil 160 ist parallel zu dem permeablen Element 130 gekoppelt.
  • Eine Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, wird in 5C dargestellt. Gleiche Elemente in den 2, 4, 5A und 5C besitzen dieselben Referenznummern. In der Ausführungsform von 5C ist das für Spurengas permeable Element 130 zwischen der Testleitung 114 und der Mittelstufenleitung 142 der Turbopumpe 120 verbunden. Das Umgehungsventil 160 ist parallel zu dem permeablen Element 130 gekoppelt.
  • Die vorstehenden Ausführungsformen illustrieren, dass das permeable Element 130 an verschiedenen Stellen in der Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks eingesetzt werden kann, um unterschiedliche Leckerfassungsempfindlichkeiten zu erreichen. Ein optionales Umgehungsventil kann parallel zu dem permeablen Element 130 gekoppelt sein. Die Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks kann eine einzelne Vorpumpe oder eine Vorpumpe und eine separate Vorvakuumpumpe nutzen. In weiteren Ausführungsformen können permeable Elemente an mehr als einer Stelle in der Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks eingesetzt werden.
  • Nachdem nun mehrere Aspekte von wenigstens einer Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben wurden, ist für eine Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet der Technik schnell offensichtlich, dass verschiedene Änderungen, Modifizierungen und Verbesserungen vorgenommen werden können. Dementsprechend sind die vorstehende Beschreibung sowie die Zeichnungen lediglich im Sinne eines Beispiels zu verstehen.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Erfassung eines Lecks, die aufweist: eine Testleitung (114), die so aufgebaut ist, um eine Probe (110) aufzunehmen, die ein Spurengas enthält; ein Massenspektrometer (122), das so aufgebaut ist, um das Spurengas zu erfassen, und das einen Einlass (162) zum Aufnehmen des Spurengases besitzt; eine erste Vakuumpumpe (120), die eine relativ hohe Rückfluss-Strömungsrate für leichte Gase und eine relativ niedrige Rückfluss-Strömungsrate für schwere Gase besitzt, wobei die erste Vakuumpumpe einen Pumpeneinlass und eine Vorleitung (140) besitzt, wobei der Pumpeneinlass mit dem Einlass (162) des Massenspektrometers (122) verbunden ist; ein Vorleitungsventil (124), das zwischen der Vorleitung der ersten Vakuumpumpe und der Testleitung (114) verbunden ist; ein für ein Spurengas permeables Element (130), das eine kontrollierbare Spurengas-Permeabilität besitzt und zwischen der Testleitung (114) und dem Einlass (162) des Massenspektrometers (122) verbunden ist, wobei das für das Spurengas permeable Element (130) zulässt, dass das Spurengas hindurchfährt, und das andere Gase, Flüssigkeiten und Teilchen blockiert; eine zweite Pumpe (116, 170), die einen Einlass besitzt, der mit der Testleitung verbunden ist; und eine Steuereinheit (132), die so aufgebaut ist, um die Spurengas-Permeabilität des permeablen Elements (130) zu erhöhen und das Vorleitungsventil (124) bei relativ hohen Drücken in der Testleitung zu verschließen, und so aufgebaut ist, um die Spurengas-Permeabilität des permeablen Elements (130) zu verringern und das Vorleitungsventil (124) bei relativ niedrigen Drücken in der Testleitung zu öffnen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das permeable Element (130) ein Quarzelement aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das permeable Element (130) ein Quarzelement aufweist, wobei die Vorrichtung weiterhin ein Heizelement in thermischem Kontakt mit dem Quarzelement aufweist, und wobei die Steuereinheit (132) so aufgebaut ist, um das Heizelement zu steuern.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Vakuumpumpe (120) eine Turbomolekularpumpe aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Vakuumpumpe (120) eine Diffusionspumpe aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Vakuumpumpe (120) eine Hybridvakuumpumpe aufweist, die axiale Pumpstufen und eine oder mehrere Molekular-Drag-Stufen umfasst.
  7. Verfahren zum Erfassen eines Lecks, das aufweist: Pumpen von Gas von einem Testvolumen (111) durch eine Testleitung (114); Hindurchführen, bei relativ hohen Drücken in der Testleitung, eines ersten Teils des gepumpten Gases durch ein für Spurengas permeables Element (130) zu einem Massenspektrometer (122), wobei das für Spurengas permeable Element (130) ermöglicht, dass das Spurengas hindurchfährt und andere Gase, Flüssigkeiten und Teilchen blockiert werden; und Hindurchführen, bei relativ niedrigen Drücken in der Testleitung, eines zweiten Teils des gepumpten Gases in einer Rückwärtsrichtung durch eine Vakuumpumpe (120) zu dem Massenspektrometer (122), wobei die Vakuumpumpe eine relativ hohe Rückfluss-Strömungsrate für leichte Gase und eine relativ niedrige Rückfluss-Strömungsrate für schwere Gase besitzt; und wobei ein Hindurchführen des ersten Teils des gepumpten Gases durch das für das Spurengas permeable Element (130) ein Erhöhen der Permeabilität des permeablen Elements und ein Schließen eines Vorleitungsventils (124), das zwischen einer Vorleitung der Vakuumpumpe (120) und der Testleitung (114) verbunden ist, aufweist, und wobei ein Hindurchführen des zweiten Teils des gepumpten Gases in einer Rückwärtsrichtung durch die Vakuumpumpe (120) ein Verringern der Permeabilität des permeablen Elements und ein Öffnen des Vorleitungsventils (124) aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Kontrollieren des permeablen Elements (130) ein Beheizen des permeablen Elements (130) aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, das weiterhin ein Detektiergas aufweist, das durch das für das Spurengas permeable Element (130) unter relativ hohen Drücken in der Testleitung (114) gerichtet ist, um ein großes Leck zu identifizieren.
DE602004010257T 2003-06-11 2004-06-10 Verfahren und vorrichtung zum erfassen von grossen leckagen Expired - Lifetime DE602004010257T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US47757803P 2003-06-11 2003-06-11
US477578P 2003-06-11
PCT/US2004/018615 WO2004111599A1 (en) 2003-06-11 2004-06-10 Method and apparatus for large leak testing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE602004010257D1 DE602004010257D1 (de) 2008-01-03
DE602004010257T2 true DE602004010257T2 (de) 2008-10-02

Family

ID=33551731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE602004010257T Expired - Lifetime DE602004010257T2 (de) 2003-06-11 2004-06-10 Verfahren und vorrichtung zum erfassen von grossen leckagen

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7204127B2 (de)
EP (1) EP1631807B1 (de)
JP (1) JP4431145B2 (de)
CN (1) CN100529705C (de)
DE (1) DE602004010257T2 (de)
WO (1) WO2004111599A1 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004111598A1 (en) * 2003-06-11 2004-12-23 Varian, Inc. Methods and apparatus for detection of large leaks in sealed articles
US7892084B2 (en) * 2003-09-12 2011-02-22 Video Gaming Technologies System and method for simulating the outcome of an electronic game as a keno game
US7500381B2 (en) * 2006-08-31 2009-03-10 Varian, Inc. Systems and methods for trace gas leak detection of large leaks at relatively high test pressures
US7497110B2 (en) * 2007-02-28 2009-03-03 Varian, Inc. Methods and apparatus for test gas leak detection
US20080202210A1 (en) * 2007-02-28 2008-08-28 Varian, Inc. Test gas leak detection using a composite membrane
JP4941275B2 (ja) * 2007-12-20 2012-05-30 富士通株式会社 防水試験装置、防水試験方法および防水試験プログラム
CN101614564B (zh) * 2009-07-28 2011-02-09 上海市建筑科学研究院(集团)有限公司 一种室内高大空间自然通风量测试装置及方法
CN103069261B (zh) * 2010-07-05 2016-02-10 国立大学法人山口大学 漏泄检查装置及漏泄检查方法
US8453493B2 (en) 2010-11-02 2013-06-04 Agilent Technologies, Inc. Trace gas sensing apparatus and methods for leak detection
US9038441B2 (en) * 2012-01-20 2015-05-26 TLI Enterprises, Inc. High speed helium leak detection system and method
DE102013218506A1 (de) * 2013-09-16 2015-03-19 Inficon Gmbh Schnüffellecksucher mit mehrstufiger Membranpumpe
DE102013219464A1 (de) * 2013-09-26 2015-03-26 Inficon Gmbh Evakuierung einer Folienkammer
DE102015222213A1 (de) * 2015-11-11 2017-05-11 Inficon Gmbh Druckmessung am Prüfgaseinlass
CN109323815A (zh) * 2017-07-31 2019-02-12 深圳市远望工业自动化设备有限公司 具有气体回收机构的质谱检漏设备及质谱检漏方法
CN107367359B (zh) * 2017-07-31 2019-04-19 哈尔滨电机厂有限责任公司 大型汽轮发电机真空衰减试验检测分析装置
FR3070489B1 (fr) * 2017-08-29 2020-10-23 Pfeiffer Vacuum Detecteur de fuites et procede de detection de fuites pour le controle de l'etancheite d'objets a tester
FR3072774B1 (fr) * 2017-10-19 2019-11-15 Pfeiffer Vacuum Detecteur de fuites pour le controle de l'etancheite d'un objet a tester
CN116430916B (zh) * 2023-06-08 2023-09-29 北京科技大学 基于渗透法精确控制小腔体气体压强集成装置及测试方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1648648C3 (de) * 1967-04-12 1980-01-24 Arthur Pfeiffer-Hochvakuumtechnik Gmbh, 6330 Wetzlar Anordnung zur Lecksuche nach dem Massenspektrometer-Prinzip
US3591827A (en) * 1967-11-29 1971-07-06 Andar Iti Inc Ion-pumped mass spectrometer leak detector apparatus and method and ion pump therefor
US3690151A (en) * 1968-07-25 1972-09-12 Norton Co Leak detector
FR2604522B1 (fr) * 1986-09-26 1989-06-16 Cit Alcatel Installation de detection de fuite a gaz traceur et procede d'utilisation
DE3775213D1 (de) * 1987-03-27 1992-01-23 Leybold Ag Lecksuchgeraet und betriebsverfahren dazu.
FR2666410B1 (fr) * 1990-09-05 1993-10-08 Alcatel Cit Detecteur de fuite haut flux a trois filtres moleculaires.
US5625141A (en) * 1993-06-29 1997-04-29 Varian Associates, Inc. Sealed parts leak testing method and apparatus for helium spectrometer leak detection
DE4326265A1 (de) * 1993-08-05 1995-02-09 Leybold Ag Testgasdetektor, vorzugsweise für Lecksuchgeräte, sowie Verfahren zum Betrieb eines Testgasdetektors dieser Art
FR2734633B1 (fr) * 1995-05-24 1997-06-20 Cit Alcatel Installation pour detecter la presence d'helium dans un circuit de fluide
FR2761776B1 (fr) * 1997-04-03 1999-07-23 Alsthom Cge Alcatel Detecteur de fuite a gaz traceur

Also Published As

Publication number Publication date
US20050199042A1 (en) 2005-09-15
EP1631807B1 (de) 2007-11-21
CN1720433A (zh) 2006-01-11
EP1631807A1 (de) 2006-03-08
CN100529705C (zh) 2009-08-19
DE602004010257D1 (de) 2008-01-03
JP2007500364A (ja) 2007-01-11
JP4431145B2 (ja) 2010-03-10
US7204127B2 (en) 2007-04-17
WO2004111599A1 (en) 2004-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004010257T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum erfassen von grossen leckagen
EP0615615B1 (de) Lecksucher für vakuumanlagen sowie verfahren zur durchführung der lecksuche an vakuumanlagen
EP0432305B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Leckprüfung
DE1937271A1 (de) Lecksuchgeraet
EP2516981B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur leckbestimmung
EP1238253B1 (de) Verfahren zur lecksuche und lecklokalisierung sowie zur durchführung dieser verfahren geeignete vorrichtungen
DE4326265A1 (de) Testgasdetektor, vorzugsweise für Lecksuchgeräte, sowie Verfahren zum Betrieb eines Testgasdetektors dieser Art
DE3421533A1 (de) Gegenstrom-leckdetektor mit kuehlfalle
JP4431144B2 (ja) 密封品における大規模漏れの検出方法および装置
EP0242684B1 (de) Lecksuchgerät mit Detektor und Testleck
DE4442174A1 (de) Lecksuchgerät mit Vakuumpumpen und Betriebsverfahren dazu
DE102010033373A1 (de) Lecksuchgerät
DE102015222213A1 (de) Druckmessung am Prüfgaseinlass
WO2000022398A1 (de) Folien-lecksucher
DE10156205A1 (de) Testgaslecksuchgerät
EP3435053A1 (de) Verfahren zur lokalisierung von leckstellen
DE4228149A1 (de) Vakuum-Meßgerät für die integrale Dichtigkeitskontrolle mit leichten Gasen
EP1119754B1 (de) Verfahren und einrichtung zur testgas-lecksuche
DE19962006A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Folien-Lecksuchers sowie für die Durchführung dieses Verfahrens geeigneter Folien-Lecksucher
EP1240491B1 (de) Verfahren zum betrieb eines folien-lecksuchers sowie für die durchführung dieses verfahrens geeigneter folien-lecksucher
DE102013000086A1 (de) Dichtigkeitsprüfvorrichtung und Verfahren zur Ausführung mit einer solchen
EP1860419B1 (de) Vorrichtung zur Leckdetektion
EP0584584A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis eines leichten Testgases in einer Flüssigkeit
EP0130305A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Lecksuche an Turbinengehäusen
DE102021134647A1 (de) Vakuumlecksucher mit Ansprüh-Membran-Testleck und Verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Ref document number: 1631807

Country of ref document: EP

Representative=s name: GRUENECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHAEUSSER,