DE602004013199T2

DE602004013199T2 - System und verfahren zur bestimmung der lecksicherheit eines objekts

Info

Publication number: DE602004013199T2
Application number: DE602004013199T
Authority: DE
Inventors: Per Jenneus; Fredrik Enquist
Original assignee: Adixen Sensistor AB
Current assignee: Inficon AB
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2024-12-03
Also published as: US7448256B2; EP1709412B1; EP1709412A1; ATE392606T1; US20070157704A1; WO2005054806A1; DE602004013199D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Feststellen der Leckdichtheit eines Objekts gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Feststellen der Leckdichtheit eines Objekts gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Hintergrund der Erfindung
Die Feststellung der Leckdichtheit eines Objekts kann aus verschiedenen Gründen notwendig oder wünschenswert sein. Beispielsweise kann ein Testen auf Leckdichtheit aufgrund von Umweltbelangen oder für die Qualitätskontrolle erforderlich sein. Die Anzahl von industriellen Produkten und Einrichtungen, die auf Leckage getestet werden müssen, hat in den letzten Jahren stark zugenommen, wobei dies vor allem mit höheren Anforderungen an Umweltbelange und verbesserte Qualität in Verbindung steht.
Typische Beispiele für Produkte, die auf Leckage getestet werden müssen, sind Teile von Kühlsystemen für den kommerziellen und den häuslichen Gebrauch und den Gebrauch in Automobilen sowie alle Arten von Flüssigkeit und Gas führenden Teilen in der Automobilindustrie, wie zum Beispiel Kraftstofftanks und Aluminiumräder.
Es gibt viele verschiedene Verfahren, die zum Detektieren von Fluidleckagen in einem Objekt verwendet werden können. Die beiden am häufigsten verwendeten Verfahren sind der Blasentest mit Seifenlösung bzw. das Eintauchen in Wasser, bei denen das Objekt in Seifenlösung bzw. Wasser eingetaucht wird und Blasen dann eine Leckage anzeigen. Diese beiden Verfahren sind einfache, kostengünstige Verfahren, besitzen jedoch eine begrenzte Ansprechempfindlichkeit und eine starke Abhängigkeit von Bedienungspersonal. Fortschrittlichere Verfahren beinhalten Druckabfalltechniken sowie die im folgenden beschriebenen Tracergas-Techniken.
Alle vorstehend genannten Verfahrensweisen basieren auf dem Prinzip, daß das zu testende Objekt oder ein Umgebungsraum des Objekts mit einem Gas mit Druck beaufschlagt wird, wobei es sich häufig um Luft handelt, und daß das Gas durch jegliche Leckage hindurchströmt. Wenn das Gas auf die Seite des niedrigen Drucks entweicht, wird es in einer beliebigen Weise detektiert. Die Detektion kann durch visuelles Detektieren von Blasen oder mittels irgendeines Instruments erfolgen, das den Druck, die Strömung oder das tatsächliche Vorhandensein des austretenden Gases detektiert.
Bei der Verwendung von Verfahren für Leckagetests auf der Basis von Tracergas-Techniken wird ein Tracergas zum Detektieren einer Leckage verwendet. Derartige Verfahren verwenden im allgemeinen ein Gas oder ein Gasgemisch, das nach der Leckage mittels eines Detektionsinstruments detektiert werden kann. Das am häufigsten verwendete Tracergas ist heutzutage Helium, das typischerweise mittels eines Massenspektrometers detektiert wird. Andere übliche Tracergase sind Kältemittel, Schwefelhexafluorid und Kohlendioxid.
Bei einigen Tracergas-Verfahren wird irgendeine Art von Kammer oder Umschließung um das vollständige Objekt oder um einen Teil des zu testenden Objekts herum angeordnet. Das Tracergas wird dann entweder innerhalb des Objekts oder innerhalb der Umschließung zugeführt. Auf diese Weise wird die Umschließung entweder zum Sammeln von jeglichem aus dem Objekt durch Leckage entweichenden Tracergas verwendet oder wird mit Tracergas gefüllt, so daß jegliches durch Leckage austretende Tracergas aus der Umschließung in das Objekt gelangt und sich jegliches Leckagegas im Inneren des getesteten Objekts sammelt. Der Ort, an dem das Tracergas zugeführt wird, d. h. innerhalb des Objekts oder innerhalb der Umschließung, und somit die Richtung jeglicher Leckströmung des Tracergases wird von Fall zu Fall entschieden und hängt von dem zu testenden Objekt ab.
Ein für die vorliegende Erfindung relevantes, heutzutage verwendetes übliches Verfahren zum Detektieren der Leckage eines beliebigen Tracergases nach außen in die Umschließung oder in das Objekt hinein ist das sogenannte Akkumulationsverfahren. Aus Gründen der Vereinfachung werden die Prinzipien dieses Verfahrens im folgenden nur in Bezug auf ein Füllen des Objekts mit Tracergas sowie die Detektion von jeglichem Leckagegas in der Umschließung beschrieben, jedoch ist dieses Verfahren selbstverständlich auch zum Füllen der Umschließung mit Tracergas und zum Detektieren jeglichen Leckagegases ins Innere des Objekts geeignet.
Bei dem Akkumulationsverfahren kann sich jegliches Tracergas, das durch Leckage aus dem mit Tracergas gefüllten Objekt austritt, während einer vorbestimmten Zeit, die als Akkumulationszeit bezeichnet wird, in der Umschließung ansammeln. Die Konzentration des Tracergases in der Umschließung nimmt im Verlauf der Zeit zu und ist von der Leckageströmung des Tracergases sowie von dem Volumen des Hohlraums in der Umschließung abhängig, in dem sich das Tracergas sammeln kann. Das Volumen des Hohlraums wird im folgenden als totes bzw. leeres Volumen bezeichnet.
Die Konzentration des Tracergases in dem toten Volumen entwickelt sich gemäß der nachfolgenden Gleichung
wobei die Abkürzungen folgendes bedeuten:

C_tracer: = durchschnittliche Tracergas-Konzentration in dem toten Volumen
t_acc: = Akkumulationszeit
C_mixtracer: = Tracergas-Konzentration in einem Tracergas-Gemisch (wenn ein Tracergas-Gemisch verwendet wird)
V_test: = totes Volumen, in dem das durch Leckage austretende Tracergas gesammelt wird
F_leck: = Leckströmung.

Wie aus dieser Gleichung ersichtlicht, ist die durchschnittliche Tracergas-Konzentration bei dem Akkumulationsverfahren in direkter Weise von dem toten Volumen abhängig.
Eine hohe Ansprechempfindlichkeit und eine hohe Testgeschwindigkeit sind normalerweise die wichtigsten Faktoren, die von dem verwendeten Verfahren beim Bestim men der Tracergas-Leckage erzielt werden sollten. Aus der vorstehenden Gleichung ist erkennbar, daß der wesentliche Parameter, der die Ansprechempfindlichkeit sowie auch die Testgeschwindigkeit bei Verwendung des Akkumulationsverfahrens einschränkt, das tote Volumen ist. Zum Erzielen einer möglichst hohen Ansprechempfindlichkeit sowie einer möglichst hohen Testgeschwindigkeit sollte somit das tote Volumen möglichst klein sein.
Für Leckagetests unter Verwendung des Akkumulationsverfahrens kann das tote Volumen streng geometrisch reduziert werden, indem eine Umschließung gebaut wird, die enger um das Testobjekt herum gepaßt ist. Die Kosten für eine geometrische Volumenreduzierung steigen jedoch bei einem kleineren Volumen rasch an, insbesondere, wenn die Geometrie des Testobjekts komplex ist.
Ein weiterer Weg zum Reduzieren des toten Volumens für Leckagetests unter Verwendung des Akkumulationsverfahrens besteht in der Reduzierung des Gasgesamtdrucks in dem Volumen. Dies ist allgemein als Vakuumkammer-Test bekannt, wobei dieser in Verbindung mit Massenspektrometern häufig verwendet wird, die für Vakuumkammer-Tests gut geeignet sind, da sie mit einem hohen Vakuum arbeiten und daher direkt bei der Vakuumkammer angewendet werden können. Das tote Volumen sinkt proportional zu dem Absolutdruck in der Kammer. Die Konzentration des Tracergases in dem toten Volumen entwickelt sich dann gemäß folgender Gleichung:
Dabei haben die Abkürzungen folgende Bedeutung:

C_tracer: = durchschnittliche Tracergas-Konzentration in dem toten Volumen
t_acc: = Akkumulationszeit
C_mixtracer: = Tracergas-Konzentration in einem Tracergas-Gemisch (wenn ein Tracergas-Gemisch verwendet wird)
V_test: = totes Volumen, in dem sich das durch Leckage austretende Tracergas sammelt
P_test: = absoluter Druck in dem toten Volumen
P_atm: = Atmosphärendruck (oder Umgebungsdruck)
F_leck: = Leckströmung.

Wie aus der vorstehenden Gleichung ersichtlich, ist der Einfluß des toten Volumens durch das Verhältnis zwischen dem Druck in dem toten Volumen und dem Druck der Umgebung reduziert worden. Das tote Volumen, das nach der Reduzierung des Gasgesamtdrucks in dem Volumen auftritt, wird im folgenden als effektives totes Volumen bezeichnet.
Systeme zum Reduzieren des toten Volumens durch Vermindern des Drucks in der Kammer verwenden im allgemeinen ausreichend niedrige Druckwerte, um sicherzustellen, daß die Gasmoleküle in dem toten Volumen der Kammer eine Mobilität mit hoher Geschwindigkeit aufweisen. Ein derartiger Druck wird im folgenden als hohes Vakuum bezeichnet. Durch Vorsehen eines hohen Vakuums in der Kammer bewegen sich die Gasmoleküle mit hoher Geschwindigkeit von der Leckagestelle zu dem Detektor. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines hohen Vakuums besteht darin, daß das effektive tote Volumen häufig so klein ist, daß eine Akkumulation nicht erforderlich ist.
Systeme mit hohem Vakuum benötigen jedoch fortschrittlichere Pumpen und Ventile, die sowohl empfindlich als auch teuer sind. Außerdem hat die Erfahrung gezeigt, daß derartige Systeme in normalen industriellen Umgebungen sehr schwierig und teuer in der Unterhaltung sind. Darüber hinaus sind Massenspektrometer, die für die Detektion beim Vakuumkammer-Test häufig verwendet werden, sehr teuer und kompliziert und somit auch teuer in der Unterhaltung. Aus diesem Grund sind sowohl die Kapitalinvestitionen als auch die Wartungskosten für Vakuumkammer-Tests hoch.
Im Vergleich dazu sind Systeme zum Testen bei Atmosphärendruck kostengünstiger in der Herstellung und der Unterhaltung. Dies ist durch die Tatsache bedingt, daß teure Vakuumpumpen und Ventile nicht erforderlich sind und daß auch kostengünstigere elektronische Leckagedetektoren anstatt der hochkomplizierten Massenspektrometer verwendet werden können. Das Testen bei Atmosphärendruck ist jedoch mit einer niedrigen Testgeschwindigkeit und einer relativ geringen Ansprechempfindlichkeit verbunden, wenn das tote Volumen nicht reduziert ist.
Da die Kosten für eine durch die Geometrie erzielte Volumenreduzierung des toten Volumens in der Umschließung hoch sind, wie dies vorstehend erwähnt wurde, ist das Testen bei Atmosphärendruck im allgemeinen nicht geeignet für das Feststellen einer Leckage bei den niedrigen Leckagegrenzwerten, die von der Kühlindustrie definiert sind, und ist auch nicht für große Objekte geeignet, wie zum Beispiel Kraftstofftanks und Aluminiumräder.
Das am häufigsten verwendete Tracergas, Helium, ist ein relativ teures Gas und stellt keinen erneuerbaren natürlichen Rohstoff dar. Darüber hinaus ist es allgemein bekannt, daß beim Verschütten von Helium in oder um Testgerätschaften herum, das Helium die Tendenz hat, auf Oberflächen haften zu bleiben, so daß hierdurch in verstärktem Ausmaß Hintergrundsignale oder falsche Leckagesignale erzeugt werden. Das Verschütten von Helium kann somit zu minutenlangen oder sogar stundenlangen Wartezeiten bis zum Verschwinden des Gases führen, bevor die Testgerätschaften wieder verwendet werden können.
Bei der Ausführung von Leckagetests unter Verwendung des Akkumulationsverfahrens bei niedrigem Druck, d. h. hohem Vakuum, ist es somit möglich, eine relativ hohe Testgeschwindigkeit sowie eine relativ hohe Ansprechgeschwindigkeit zu erzielen, wobei dann jedoch die Gerätschafts- und Unterhaltskosten hoch sind. Ein Leckagetest unter Verwendung des Akkumulationsverfahrens bei Atmosphärendruck ist im Vergleich zum Leckagetest bei niedrigem Druck mit geringeren Kosten, ist jedoch auch mit einer niedrigeren Testgeschwindigkeit sowie einer niedrigeren Ansprechempfindlichkeit verbunden.
Es besteht somit ein Bedarf für ein verbessertes System und ein verbessertes Verfahren zum Erzielen einer hohen Testgeschwindigkeit und einer hohen Ansprechempfindlichkeit sowie zum Erzielen von niedrigen Gerätschafts- und Unterhaltskosten zum Feststellen der Leckdichtheit, wenn das zu testende Objekt in einer Umschließung eingeschlossen ist und ein Tracergas verwendet wird.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Systems zum Feststellen der Leckdichtheit eines Objekts mit einem ersten Hohlraum, wobei das System folgendes aufweist: eine geschlossene Kammer mit einem zweiten Hohlraum, wobei die Kammer derart angeordnet ist, daß sie das Objekt innerhalb von dem zweiten Hohlraum umschließt; eine Absaugeinrichtung, die zum Verringern des Drucks in einem von dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum in Bezug auf den Umgebungsdruck ausgebildet ist; eine Zuführungseinrichtung zum Zuführen eines Tracergases in den einen der Hohlräume, der den höheren Druck aufweist; und eine Detektionseinrichtung, die auf das Tracergas anspricht.
Erreicht wird dieses Ziel mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruchs 1.
Auf dieser Basis weist das System ferner eine Einführungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, ein von dem Tracergas verschiedenes Transportgas in den einen der Hohlräume einzuführen, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist; wobei die Absaugeinrichtung ferner dazu ausgebildet ist, ankommendes Gas auf den Umgebungsdruck der Kammer zu komprimieren; und wobei die Detektionseinrichtung dazu ausgebildet ist, über die Absaugeinrichtung mit dem einen der Hohlräume, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, in Verbindung zu treten sowie für den Betrieb bei dem Umgebungsdruck der Kammer ausgebildet ist; und wobei es sich bei dem Tracergas um Wasserstoff handelt, so daß es auf diese Weise möglich ist, eine relativ hohe Testgeschwindigkeit und hohe Ansprechempfindlichkeit sowie auch niedrige Gerätschafts- und Unterhaltskosten zu erzielen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Feststellen der Leckdichtheit eines Objekts mit einem ersten Hohlraum, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Einschließen des Objekts in einem zweiten Hohlraum einer geschlossenen Kammer; mittels einer Absaugeinrichtung erfolgendes Herstellen eines niedrigeren Drucks im Inneren von einem von dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum in Bezug auf den Umgebungsdruck; Zuführen eines Tracergases mittels einer Zuführungseinrichtung in den einen der Hohlräume, der den höheren Druck hat; und Detektieren des Tracergases in dem einen der Hohlräume, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, mittels einer Detektionseinrichtung, die auf das Tracergas anspricht.
Erreicht wird dieses Ziel mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruchs 13.
Auf dieser Basis ist bei dem Verfahren ferner vorgesehen, daß dem Schritt des Detektierens des Tracergases folgende Schritte vorausgehen:
ein Schritt, in dem ein von dem Tracergas verschiedenes Transportgas in den einen der Hohlräume, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, mittels einer Einführungseinrichtung eingeführt wird, um jegliches Tracergas in dem einen der Hohlräume, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, über die Absaugeinrichtung in Richtung auf die Detektionseinrichtung zu transportieren;
ein Schritt, in dem das an der Absaugeinrichtung ankommende Gas auf den Umgebungsdruck der Kammer komprimiert wird; und
ein Schritt, in dem das komprimierte Gas durch die Absaugeinrichtung zu der Detektionseinrichtung gepumpt wird, wobei der Schritt des Detektierens des Tracergases das Detektieren bei dem Umgebungsdruck der Kammer umfaßt und wobei es sich bei dem Tracergas um Wasserstoff handelt, so daß es auf diese Weise möglich ist, eine relativ hohe Testgeschwindigkeit und hohe Ansprechempfindlichkeit sowie ferner auch niedrige Gerätschafts- und Unterhaltkosten zu erzielen.
Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen. Es versteht sich jedoch, daß die Zeichnungen lediglich zum Zweck der Erläuterung dienen und nicht als Definition der Grenzen der Erfindung zu verstehen sind, bezüglich derer auf die beigefügten Ansprüche verwiesen wird. Ferner versteht es sich, daß die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und daß diese die hier erläuterten Ausbildungen und Verfahrensweisen lediglich in ihrer Konzeption veranschaulichen sollen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente in den diversen Ansichten bezeichnen, zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung, das zur Verwendung bei einem sogenannten Akkumulationsverfahren geeignet ist;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung, das zur Verwendung bei einem sogenannten Stabilzustand-Analyseverfahren geeignet ist;
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung, das zur Verwendung bei einem sogenannten Akkumulationsverfahren geeignet ist; und
4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der Erfindung, das zur Verwendung bei einem sogenannten Stabilzustand-Analyseverfahren geeignet ist.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein System 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das System 1 dazu ausgebildet ist, zum Feststellen der Leckdichtheit oder der Undurchlässigkeit eines Objekts 2 mit einem ersten Hohlraum 3 verwendet zu werden. Das erste Ausführungsbeispiel des Systems 1 ist für die Verwendung bei einem Tracergas-Verfahren geeignet, bei dem das zu testende Objekt in einer Kammer oder einer Umschließung angeordnet ist. Insbesondere ist das System 1 für die Verwendung bei dem eingangs beschriebenen Akkumulationsverfahren geeignet. Das System 1 besitzt eine geschlossene Kammer oder Umschließung 4 mit einem zweiten Hohlraum 5, eine Absaugeinrichtung 6, eine Zuführungseinrichtung 7 zum Zuführen eines Tracergases 8, eine auf das Tracergas 8 ansprechende Detektionseinrichtung 9 sowie eine Einführungseinrichtung 10 zum Einführen eines Transportgases.
Die Kammer 4 ist dazu ausgebildet, das auf Leckage zu testende Objekt 2 innerhalb von dem zweiten Hohlraum 5 zu umschließen, der somit eine derartige Größe und Formgebung aufweist, daß er zum Aufnehmen des zu testenden Objekts 2 in der Lage ist. Wenn sich das Objekt 2 innerhalb des zweiten Hohlraums 5 befindet, ist auch ein gewisser Leerraum, d. h. ein gewisses totes Volumen, in dem zweiten Hohlraum 5 vorhanden, bei dem es sich gemäß den vorstehenden Erläuterungen um den Hauptparameter handelt, der die Testgeschwindigkeit und die Ansprechempfindlichheit bei dem Akkumulationsverfahren einschränkt.
Wie im folgenden noch ausführlicher beschrieben wird, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch nicht notwendig, eine Kammer zu bauen, die enger um das zu testende Objekt herum paßt, oder einen sehr niedrigen Druck, d. h. ein hohes Vakuum, innerhalb von Teilen des Systems zum Reduzieren des toten Volumens zu verwenden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Systems 1 ist die Absaugeinrichtung 6 dazu ausgebildet, den Druck in dem zweiten Hohlraum 5 in Bezug auf den Umgebungsdruck der Kammer 4 zu vermindern, der jedoch üblicherweise gleich dem Druck im Inneren des zweiten Hohlraums 5 vor dem Absaugvorgang ist, um dadurch das tote Volumen zumindest in einem gewissen Ausmaß zu vermindern.
Vorzugsweise ist die Absaugeinrichtung 6 dazu ausgebildet, den Druck in dem zweiten Hohlraum 5 vorzugsweise auf einen Wert von 0,1 mbar bis 250 mbar zu reduzieren, so daß sich ein effektives totes Volumen in dem zweiten Hohlraum 5 ergibt, das 4 bis 1000 mal kleiner ist als ein tatsächliches geometrisches totes Volumen in dem zweiten Hohlraum 5. Die Absaugeinrichtung 6 weist eine Pumpe 13, bei der es sich um einen herkömmlichen Typ, beispielsweise eine Membranpumpe handeln kann, sowie einen Einlaß 11 und einen Auslaß 12 auf.
Ferner ist die Pumpe 13 dazu ausgebildet, jegliches von dem zweiten Hohlraum 5 durch den Einlaß 11 ankommende Gas auf den Umgebungsdruck der Kammer 4 zu komprimieren und dann jegliches komprimiertes Gas durch den Auslaß 12 nach außen zu pumpen. Normalerweise handelt es sich bei dem Umgebungsdruck der Kammer 4 um den Atmosphärendruck.
Wahlweise kann die Absaugeinrichtung 6 auch eine zusätzliche Pumpe 14 und ein Pumpenventil 15 aufweisen. Die zusätzliche Pumpe 14 ist auch mit dem zweiten Hohlraum 5 verbunden, um die Pumpzeit zu vermindern, die zum Reduzieren des Drucks in dem zweiten Hohlraum 5 auf einen gewünschten Druck erforderlich ist, wobei sie vorzugsweise mit dem Einlaß 11 verbunden ist. Das Pumpenventil 15 ist dazu ausgebildet, den Einfluß der zusätzlichen Pumpe 14 zu regulieren.
Beispielsweise kann es sich bei der zusätzlichen Pumpe 14 um eine kostengünstige Pumpe handeln, die in der Lage ist, eine Reduzierung des Drucks auf einen Wert in dem Bereich von 50 mbar bis 950 mbar zu schaffen. Ein Beispiel für eine derartige Pumpe ist eine sogenannte Venturieffekt-Pumpe, jedoch können selbstverständlich auch andere Arten von Pumpen geeignet sein.
Zum Ermöglichen der Detektion von jeglichen Leckagen ist die Zuführungseinrichtung 7, wie zum Beispiel ein Zylinder mit komprimiertem Gas mit einer daran angeschlossenen Strömungsreguliervorrichtung, dazu ausgebildet, ein detektierbares Tracergas 8 oder ein das Tracergas 8 enthaltende Gasgemisch dem ersten Hohlraum 3 zuzuführen. Erfindungsgemäß wird Wasserstoff als Tracergas verwendet. Der verwendete Wasserstoff ist vorzugsweise in einem Tracergas-Gemisch enthalten, das 5% Wasserstoff und 95% Stickstoff enthält, das im Vergleich zu dem am häufigsten verwendeten Tracergas Helium generell wesentlich kostengünstiger ist.
Darüber hinaus hat Wasserstoff etwa die Hälfte der Viskosität und die Hälfte der Masse im Vergleich zu Helium und ist daher für diese Art von Leckagetest geeignet. Außerdem ist Wasserstoff ein erneuerbarer natürlicher Rohstoff. Darüber hinaus hat es sich herausgestellt, daß die vorstehend geschilderten Probleme in Verbindung damit, daß Helium bei einem unbeabsichtigten Verschütten tendenziell auf Oberflächen vorhanden bleibt, bei der Verwendung von Wasserstoffpraktisch nicht vorhanden sind. Die Verwendung von Wasserstoff als Tracergas anstelle von Helium bedeutet somit wesentlich kürzere Reinigungszeiten und führt damit zu einer Steigerung der durchschnittlichen produktiven Zeit des Systems.
Üblicherweise wird das Tracergas 8 mit Druck beaufschlagt, um einen Leckstrom des Tracergases 8 von dem ersten Hohlraum 3 in den zweiten Hohlraum zu unterstützen, falls irgendwelche Leckagen in dem Objekt 2 vorhanden sind.
Die Detektionseinrichtung 9 spricht auf das Tracergas 8 an und ist dazu ausgebildet, jegliches Tracergas 8 in dem zweiten Hohlraum 5 zu detektieren, d. h. jegliches Tracergas 8, das durch Leckage aus dem getesteten Objekt 2 ausgetreten und in den zweiten Hohlraum 5 eingetreten ist. Vorzugsweise weist die Detektionseinrichtung 9 einen Detektor 16 mit einem Fühler 17 auf, der vorzugsweise dazu ausgebildet ist, in dem Auslaß 12 der Absaugeinrichtung 6 angeordnet zu werden.
Der Fühler 17 ist dazu ausgebildet, Gas in dem Auslaß 12 entweder aufzunehmen oder zu detektieren, und ist zum Beispiel in Form eines Abtastschlauchs oder eines Sensors ausgebildet, der mit dem Detektor 16 in Verbindung steht. Somit ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Detektionseinrichtung 9 dazu ausgebildet, durch die Absaugeinrichtung 6 mit dem zweiten Hohlraum 5 in Verbindung zu treten.
Da die Pumpe 13 dazu ausgebildet ist, das von dem zweiten Hohlraum 5 ankommende Gas auf den Umgebungsdruck der Kammer 4 zu komprimieren und das auf den Umgebungsdruck komprimierte Gas durch den Auslaß 12 nach außen zu pumpen, wird der Fühler 17 bei Umgebungsdruck betrieben. Wie vorstehend erwähnt, handelt es sich bei dem Umgebungsdruck üblicherweise um den Atmosphärendruck, und auf Atmosphärendruck arbeitende Detektoren sind wesentlich einfacher und weniger kompliziert als Detektionseinrichtungen, die bei einem hohen Vakuum arbeiten, wie zum Beispiel Massenspektrometer.
Die Tatsache, daß der Detektor 16 trotz der Tatsache auf dem Atmosphärendruck arbeiten kann, daß der Druck in dem zweiten Hohlraum 5 niedriger ist als der Atmosphärendruck, ermöglicht ferner die Verwendung von vielen Arten von Leckagedetektoren bei Anwendungen, in denen diese bisher nicht verwendet werden konnten.
Der Umstand, daß kein sehr niedriger Druck, d. h. kein hohes Vakuum, in dem System 1 zur Anwendung kommt, ermöglicht ferner nicht nur die Verwendung von kostengün stigeren und weniger komplizierten Detektionseinrichtungen, sondern beispielsweise auch von Pumpen, Ventilen und Kammerdichtungen in dem System 1, die im Vergleich zu denen, die bei Systemen mit einem hohen Vakuum verwendet werden, kostengünstiger und weniger kompliziert sind. Der Kapitaleinsatz, die Betriebskosten und die Kosten für die Unterhaltung des Systems gemäß der Erfindung sind somit im Vergleich zu Systemen, die bei sehr niedrigen Druckwerten betrieben werden, sehr niedrig.
Selbst wenn das tote Volumen in dem zweiten Hohlraum 5 durch Reduzieren des Drucks vermindert wird, so wird es gemäß der Erfindung, wie diese im folgenden beschrieben wird, nicht auf ein sehr niedriges Volumen reduziert, d. h. ein hohes Vakuum gebracht, so daß das tote Volumen nicht in einem derartigen Ausmaß reduziert wird, daß eine zufriedenstellend hohe Testgeschwindigkeit erzielt wird. Damit die Testgeschwindigkeit noch weiter gesteigert werden kann, ist die Einführungseinrichtung 10 in dem System 1 vorgesehen.
Die Einführungseinrichtung 10 ist dazu ausgebildet, eine kontinuierliche Strömung eines Transportgases in den zweiten Hohlraum 5 einzuführen, um jegliches Tracergas 8 in dem zweiten Hohlraum 5 in Richtung auf die Detektionseinrichtung 9 zu befördern. Die Einführungseinrichtung 10 ist somit dazu ausgebildet, die Zeit zu reduzieren, die erforderlich ist, bis jegliches Tracergas 8 in dem zweiten Hohlraum 5 die Detektionseinrichtung 9 erreicht, so daß sie somit auch zum Steigern der Testgeschwindigkeit in der Lage ist.
Da das Akkumulationsverfahren eine Akkumulationszeit beinhaltet, ist die Einführungseinrichtung 10 bei dem ersten Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, das Transportgas während eines gesteuerten Zeitintervalls nach der Akkumulationszeit einzuführen, um jegliches akkumulierte Gas in dem zweiten Hohlraum 5 in Richtung auf die Detektionseinrichtung 9 zu transportieren. Die Einführungseinrichtung 10 weist einen Einlaß 23 für das Transportgas und eine Strömungsreguliereinrichtung 18 auf, um die Strömung des Transportgases regulieren zu können. Beispielsweise handelt es sich bei dem Transportgas um Luft oder Stickstoff.
Normalerweise wird direkt von der Umgebung des Systems 1 entnommene Luft als Transportgas verwendet. Zum Eliminieren von jeglichem Tracergas 8, das während eines früheren Tests oder unbeabsichtigterweise durch Leckage in die Umgebungsluft ausgetreten ist, und/oder von anderen Verunreinigungen aus dem Transportgas, das in den zweiten Hohlraum 5 eingeführt werden soll, kann die Einführungseinrichtung 10 wahlweise auch ein Filter 24 aufweisen, das sich in dem Einlaß 23 befindet, um derartige Verunreinigungen zu eliminieren. Das Filter 24 impliziert, daß Wasserstoff, bei dem es sich um das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Tracergas handelt, in der als Transportgas verwendeten Umgebungsluft zu Wasser oxidiert. Ein Beispiel eines derartigen Filters 24 ist ein katalytisches Filter.
Wenn das am häufigsten verwendete Tracergas Helium anstelle von Wasserstoff verwendet wird, ist es nicht möglich, ein derartiges Filter zum Eliminieren von Heliumrückständen in der Umgebungsluft zu verwenden, da Helium ein inertes Gas ist. Die Verwendung von Wasserstoff anstatt Helium beinhaltet somit, daß kontaminierendes Tracergas unter Verwendung eines solchen Filters, wie es vorstehend beschrieben worden ist, in einfacher und rascher Weise aus der Umgebungsluft oder dem Transportgas eliminiert werden kann. Tracergas-Rückstände in der Umschließung sind ein in der Technik allgemein bekanntes Problem.
Weiterhin wird das Transportgas in den zweiten Hohlraum 5 durch einen Einlaß 21 eingeleitet, der sich zwischen der Strömungsreguliereinrichtung 18 und der Kammer 4 befindet. Bei dem Transportgas handelt es sich um ein anderes Gas als das Tracergas 8, damit das Tracergas 8 detektiert werden kann, wobei die Detektionseinrichtung nicht auf das Transportgas anspricht.
Zum Ermöglichen einer Akkumulation während der Akkumulationszeit weist das System 1 ferner ein erstes Ventil 19 in dem Einlaß 21 und ein zweites Ventil 20 in einem Auslaß 22 auf, der sich zwischen der Kammer 4 und dem Einlaß 11 der Absaugeinrichtung 6 befindet. Alternativ hierzu können das erste Ventil 19 und das zweite Ventil 20 in anderen Teilen des Systems 1 vorgesehen sein, beispielsweise in der Strömungsreguliereinrichtung 18 bzw. der Absaugeinrichtung 6.
Aufgrund der Tatsache, daß das System 1 die Einführungseinrichtung 10 aufweist, können somit eine zufriedenstellend hohe Testgeschwindigkeit und Ansprechempfindlichkeit ohne Reduzierung des toten Volumens durch Reduzieren des Drucks in dem zweiten Hohlraum 5 auf einen sehr niedrigen Druck, d. h. ein hohes Vakuum, oder durch geometrische Anpassung der Kammer 4 an das Objekt 2 erzielt werden.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Systems 1, das zur Verwendung bei einem Tracergas-Verfahren geeignet ist, bei dem das zu testende Objekt in einer Kammer oder Umhüllung angeordnet ist. Insbesondere ist das zweite Ausführungsbeispiel zur Verwendung bei einem Leckagetest unter Anwendung eines sogenannten Stabilzustand-Analyseverfahrens anstelle des Akkumulationsverfahrens geeignet.
Bei dem Stabilzustand-Analyseverfahren wird das gesamte Leckagegas in einer kontinuierlichen Strömung des Transportgases gesammelt, und die Konzentration des Tracergases in einer Probe wird dann durch das Verhältnis zwischen der Leckströmung und der Transportströmung gemäß der nachfolgenden Gleichung bestimmt:
Dabei haben die Bezeichnungen folgende Bedeutung:

C_sampletracer: = durchschnittliche Konzentration des Tracergases in einer Probe
F_leck: = Leckströmung
F_transport: = Transportströmung
C_tracer: = Tracergas-Konzentration in einem Tracergas-Gemisch (wenn ein Tracergas-Gemisch verwendet wird).

Somit ist bei dem Stabilzustand-Analyseverfahren die Probenkonzentration nicht direkt von dem toten Volumen abhängig. Die Zeitdauer, die zum Herstellen einer stabilen Situation, d. h. einer stabilen Konzentration des Tracergases in der Transportströmung erforderlich wird, ist jedoch von dem toten Volumen der Umschließung abhängig, wie dies durch folgende Gleichung beschrieben wird.
Dabei haben die Bezeichnungen folgende Bedeutung:

t_ss: = erforderliche Zeit zum Erzeugen einer stabilen Konzentration in der Transportströmung
V_test: = totes Volumen, in dem sich jegliches durch Leckage austretende Tracergas sammelt
F_transport: = Transportströmung.

Somit ist das tote Volumen auch bei dem Stabilzustand-Analyseverfahren ein wichtiger Parameter, der die Testgeschwindigkeit begrenzt. Ein Verringern des Drucks in dem zweiten Hohlraum 5 führt zu einem reduzierten effektiven toten Volumen, so daß die bis zum Erreichen von stabilen Bedingungen erforderliche Zeit vermindert wird und dadurch die Testgeschwindigkeit insgesamt erhöht wird. Alternativ hierzu erlaubt das kleine effektive tote Volumen eine Reduzierung der Transportströmung, so daß sich eine höhere Ansprechempfindlichkeit ergibt.
Das zweite Ausführungsbeispiel des Systems 1 ist dem ersten Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der Einführungseinrichtung 10, des ersten Ventils 19 und des zweiten Ventils 20 ähnlich. Die Einführungseinrichtung 10 ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ebenfalls dazu ausgebildet, eine kontinuierliche Strömung eines Transportgases während eines gesteuerten Zeitintervalls einzuführen, jedoch nicht nach einer Akkumulationszeit, da das Stabilzustand-Analyseverfahren keine Akkumulationszeit aufweist. Das erste und das zweite Ventil 19, 20 sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht vorhanden.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Systems 1, das zur Verwendung bei einem Leckagetest unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Akkumulationsverfahrens ausgebildet ist. Das dritte Ausführungsbeispiel ähnelt dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß das dritte Ausführungsbeispiel zum Prüfen auf Leckage aus dem zweiten Hohlraum 5 in den ersten Hohlraum 3 anstatt aus dem ersten Hohlraum 3 in den zweiten Hohlraum 5 ausgebildet ist.
Daher ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Absaugeinrichtung 6 dazu ausgebildet, den Druck in dem ersten Hohlraum 3 in Bezug auf den Umgebungsdruck zu reduzieren, wobei dieser üblicherweise jedoch gleich dem Druck in dem ersten Hohlraum 3 vor dem Absaugvorgang ist, um dadurch das tote Volumen zu reduzieren, in dem sich jegliches aus dem zweiten Hohlraum 5 durch Leckage austretendes Gas sammelt.
Um auf Leckage von dem zweiten Hohlraum 5 in den ersten Hohlraum 3 prüfen zu können, ist die Zuführungseinrichtung 7 dazu ausgebildet, das Tracergas 8 in den zweiten Hohlraum 5 einzuführen, und die Detektionseinrichtung 9 ist dazu ausgebildet, jegliches Tracergas in dem ersten Hohlraum 3 zu detektieren. Die Detektionseinrichtung 9 ist ferner dazu ausgebildet, durch die Absaugeinrichtung 6 mit dem ersten Hohlraum 3 in Verbindung zu treten.
Weiterhin ist die Einführungseinrichtung 10 dazu ausgebildet, das Transportgas in den ersten Hohlraum 3 in Richtung auf die Detektionseinrichtung 9 einzuführen. Der Einlaß 21 befindet sich bei dem dritten Ausführungsbeispiel zwischen der Strömungsreguliereinrichtung 18 und dem Objekt 2, und der Auslaß 22 befindet sich zwischen dem Objekt 2 und dem Einlaß 11 der Absaugeinrichtung 6.
4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des Systems 1, das zur Verwendung bei einem Leckagetest unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Stabilzustand-Analyseverfahrens ausgebildet ist. Das vierte Ausführungsbeispiel ähnelt dem dritten Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der Einführungseinrichtung 10, des ersten Ventils 19 und des zweiten Ventils 20. Die Einführungseinrichtung 10 ist bei dem vierten Ausführungsbeispiel ebenfalls zum Einführen einer kontinuierlichen Strömung eines Transportgases während eines gesteuerten Zeitintervalls ausgebildet, jedoch nicht nach einer Akkumulationszeit, da das Stabilzustand-Analyseverfahren keine Akkumulationszeit aufweist. Das erste und das zweite Ventil 19, 20 sind bei dem vierten Ausführungsbeispiel nicht vorhanden.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel des Systems 1 (nicht gezeigt) ist zur Ausführung eines Leckagetests unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Akkumulationsverfahrens ausgebildet. Das fünfte Ausführungsbeispiel ähnelt dem dritten Ausfüh rungsbeispiel mit Ausnahme der Einführungseinrichtung 10. Bei dem fünften Ausführungsbeispiel ist die Einführungseinrichtung 10 dazu ausgebildet, eine gesteuerte Menge des Transportgases in den ersten Hohlraum 3 einzuführen, um jegliches akkumulierte Tracergas 8 in dem ersten Hohlraum 3 auf einen kurzen und konzentrierten Impuls zu komprimieren.
Ferner ist die Einführungseinrichtung 10 dazu ausgebildet, die gesteuerte Menge während eines ersten Teils des gesteuerten Zeitintervalls zum Einführen von Transportgas einzuführen. Die Einführungseinrichtung 10 ist auch dazu ausgebildet, eine kontinuierliche Strömung des Transportgases in den ersten Hohlraum 3 während eines zweiten Teils des gesteuerten Zeitintervalls einzuführen, um den während des ersten Teils erzeugten Impuls zu der Detektionseinrichtung 9 zu transportieren.
Alternativ hierzu ist die Absaugeinrichtung 6 dazu ausgebildet, während eines Absaugzeitintervalls Gas aus dem ersten Hohlraum 3 abzusaugen, um den Impuls zu der Detektionseinrichtung 9 zu transportieren.
Das fünfte Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise für die Leckageprüfung von rohrartigen Objekten geeignet, jedoch könnte es auch für Objekte mit anderen Formgebungen verwendet werden. Selbst wenn ein Ausführungsbeispiel, das dem fünften Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme ähnlich ist, daß das System zum Schaffen einer Leckströmung von dem ersten Hohlraum 3 in den zweiten Hohlraum 5 anstatt von dem zweiten Hohlraum 5 in den ersten Hohlraum 3 ausgebildet ist, hier nicht beschrieben wird, so stellt dies dennoch eine alternative Ausführungsform dar.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise verwendbar, wenn ein sogenanntes Akkumulationsverfahren zum Feststellen der Leckdichtheit eines Objekts 2 mit einem ersten Hohlraum 3 angewendet werden soll. Gemäß dem Verfahren wird das zu prüfende Objekt 2 in einen zweiten Hohlraum 5 einer geschlossenen Kammer 4 angeordnet und in diesem eingeschlossen.
Durch die Absaugeinrichtung 6 wird dann ein niedrigerer Druck im Inneren des zweiten Hohlraums 5 in Bezug auf den Umgebungsdruck der Kammer 4 hergestellt, bei dem es sich jedoch normalerweise um den gleichen Druck wie den Druck im Inneren des zweiten Hohlraums 5 vor dem Absaugvorgang handelt, um das effektive tote Volumen zu reduzieren, in dem sich durch Leckage austretendes Tracergas 8 sammelt. Vorzugsweise ist der Druck in dem Hohlraum 5 nach Abschluß des Absaugvorgangs auf einen Wert von 0,1 mbar bis 250 mbar reduziert, wobei dies bedeutet, daß das effektive tote Volumen im Vergleich zu dem tatsächlichen geometrischen Volumen um das Vierfache bis Tausendfache reduziert ist.
Um jegliche Leckagen detektieren zu können, wird dann ein detektierbares Trancergas 8 mittels der Zuführungseinrichtung 7 in den ersten Hohlraum 3 zugeführt. Das Tracergas 8 wird üblicherweise mit Druck beaufschlagt. Wenn irgendwelche Leckagen in dem Objekt 2 vorhanden sind, kommt es dann zu einem Leckstrom des Tracergases 8 in dem zweiten Hohlraum 5 aufgrund der vorhandenen Druckdifferenz. Gemäß der Erfindung wird Wasserstoff als Tracergas verwendet.
Jegliches durch Leckage austretende Tracergas 8 kann sich während einer Akkumulationszeit durch Schließen eines in einem Einlaß 21 befindlichen Ventils 19 sowie eines in einem Auslaß 22 befindlichen zweiten Ventils 20 in dem zweiten Hohlraum 5 sammeln.
Selbst wenn das tote Volumen in dem zweiten Hohlraum 5 durch Reduzieren des Drucks vermindert wird, so wird dieser gemäß der im folgenden beschriebenen Erfindung dennoch nicht auf einen sehr niedrigen Druck, d. h. ein hohes Vakuum, reduziert, und daher wird das tote Volumen nicht in einem derartigen Ausmaß vermindert, so daß der wichtige Parameter der Testgeschwindigkeit zufriedenstellend hoch ist. Zum noch weitergehenden Erhöhen der Testgeschwindigkeit wird eine kontinuierliche Strömung eines Transportgases nach der Akkumulationszeit von der Einführungseinrichtung 10 während eines gesteuerten Zeitintervalls in den zweiten Hohlraum 5 eingeführt. Jegliches in dem zweiten Hohlraum 5 akkumulierte Tracergas 8 wird dann über die Absaugeinrichtung 6 durch das Transportgas in Richtung auf die Detektionseinrichtung 9 transportiert, die auf das Tracergas 8 anspricht.
Vor dem Einführen des Transportgases können Verunreinigungen wahlweise unter Verwendung eines Filters durch Oxidation eliminiert werden. Das Einführen des Transportgases reduziert die erforderliche Zeitdauer, die jegliches Tracergas 8 in dem zweiten Hohlraum 5 bis zum Erreichen der Detektionseinrichtung 9 benötigt, und dies bedeutet somit, daß die Testgeschwindigkeit erhöht wird. Die Strömung des Transportgases wird durch die Strömungsreguliereinrichtung 18 reguliert.
Jegliches durch Leckage austretende Tracergas 8, das durch einen Einlaß 11 der Absaugeinrichtung 6 bei der Absaugeinrichtung 6 ankommt, wird durch eine Pumpe 13 auf den Umgebungsdruck der Kammer 4 komprimiert, durch einen Auslaß 12 der Absaugeinrichtung 6 nach außen gepumpt und durch die Detektionseinrichtung 9 auf dem Umgebungsdruck detektiert. Bei dem Umgebungsdruck handelt es sich üblicherweise um den Atmosphärendruck.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise angewendet werden, wenn ein sogenanntes Stabilzustand-Analyseverfahren zum Bestimmen der Leckdichtheit eines Objekts 2 mit einem ersten Hohlraum 3 angewendet werden soll. Das zweite Ausführungsbeispiel ähnelt dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß es keinen Schritt zum Akkumulieren von Tracergas 8 aufweist. Somit wird das Transportgas eingeführt, ohne daß diesem Vorgang irgendeine Akkumulation von Tracergas vorausgeht.
Ferner wird das Ausmaß der Leckdichtheit des geprüften Objekts dann bestimmt, wenn eine stabile Konzentration des Tracergases 8 in der Strömung des Transportgases erreicht ist, d. h. die Leckdichtheit wird von der Detektionseinrichtung 9 durch Detekieren der Konzentration des Tracergases 8 in der Strömung des Transportgases bestimmt, wenn eine stabile Konzentration des Tracergases vorliegt.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise verwendet werden, wenn ein sogenanntes Akkumulationsverfahren zum Feststellen der Leckdichtheit eines Objekts 2 mit einem ersten Hohlraum 3 angewendet werden soll. Das dritte Ausführungsbeispiel ähnelt dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß es eine Leckage von dem zweiten Hohl raum 5 in den ersten Hohlraum 3, anstatt von dem ersten Hohlraum 3 in den zweiten Hohlraum 5 vorsieht.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird daher der Druck im Inneren des ersten Hohlraums 3 vermindert, und das Tracergas 8 wird dem zweiten Hohlraum 5 zugeführt. Jegliches durch Leckage austretende Tracergas 8 wird in dem ersten Hohlraum 3 durch die Detektionseinrichtung 9 detektiert, die mit dem ersten Hohlraum 3 durch die Absaugeinrichtung 6 in Verbindung steht, und das Transportgas wird nach dem Schritt der Akkumulation in den ersten Hohlraum 3 eingeführt.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise verwendet werden, wenn ein sogenanntes Stabilzustand-Analyseverfahren zum Bestimmen der Leckdichtheit eines Objekts 2 mit einem ersten Hohlraum 3 angewendet werden soll. Das vierte Ausführungsbeispiel ähnelt dem zweiten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß es eine Leckströmung von dem zweiten Hohlraum 5 in den ersten Hohlraum 3, anstatt von dem ersten Hohlraum 3 in den zweiten Hohlraum 5 vorsieht.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiels wird somit der Druck im Inneren des ersten Hohlraums 3 vermindert, und das Tracergas 8 wird in dem zweiten Hohlraum 5 zugeführt. Jegliches durch Leckage austretende Tracergas 8 wird in dem ersten Hohlraum 3 durch die Detektionseinrichtung 9 detektiert, die mit dem ersten Hohlraum 3 über die Absaugeinrichtung 6 in Verbindung steht, und das Transportgas wird in den ersten Hohlraum 3 eingeführt.
Bei einem fünften Ausführungsbeispiel ähnelt das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dem dritten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß eine gesteuerte Menge von Transportgas während eines ersten Teils des gesteuerten Zeitintervalls zum Einführen des Transportgases eingeführt wird, so daß ein kurzer und konzentrierter Impuls des akkumulierten Tracergases 8 erzeugt wird. Während eines zweiten Teils des gesteuerten Zeitintervalls wird eine kontinuierliche Strömung von Transportgas eingeführt, so daß der während des ersten Teils erzeugte Impuls in Richtung auf die Detektionseinrichtung transportiert wird.
Alternativ hierzu wird der Impuls während eines Absaugvorgangs während eines Absaugzeitintervalls mittels der Absaugeinrichtung 6 in Richtung auf die Detektionseinrichtung transportiert. Das fünfte Ausführungsbeispiel wird vorzugsweise für die Leckageprüfung von rohrartigen Objekten verwendet.
Auf den ersten Teil des gesteuerten Zeitintervalls kann unmittelbar der zweite Teil des gesteuerten Zeitintervalls folgen, oder es kann ein zusätzlicher Teil zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil vorgesehen sein, während dessen die Kammer 4 geschlossen ist.
Bei einer Alternative des fünften Ausführungsbeispiels weist das Verfahren wenigstens zwei Schritte des Einführens von Transportgas während eines gesteuerten Zeitintervalls auf, wobei diese Schritte nacheinander ausgeführt werden. Wenn der Impuls mittels der Absaugeinrichtung in Richtung auf die Detektionseinrichtung transportiert wird, dann weist das Verfahren auch ein Absaugzeitintervall für jeden Schritt der Einführung von Transportgas auf.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Umfang der nachfolgenden Ansprüche variiert werden. Beispielsweise kann es sich um einen Teil eines Objekts handeln, das das zu testende Objekt bildet, und der Umgebungsdruck der Kammer kann auch ein anderer Druck als der Atmosphärendruck sein. Weiterhin kann die Einführungseinrichtung dazu ausgebildet sein, das Transportgas während mehr als einem gesteuerten Zeitintervall einzuführen. Die Absaugeinrichtung kann andere Arten von Pumpen als die speziell erwähnten umfassen, und die Detektionseinrichtung kann in anderer Weise als die genannten Detektionseinrichtungen ausgeführt sein. Das erste und das zweite Ventil können zum Beispiel in der Strömungsreguliereinrichtung bzw. der Absaugeinrichtung vorgesehen sein, anstatt separate Elemente des Systems zu bilden.
Vorstehend sind zwar grundlegende neuartige Merkmale der Erfindung in Anwendung bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel von dieser dargestellt und beschrieben worden, jedoch versteht es sich, daß verschiedenartige Weglassungen und Substitutionen sowie Änderungen in der Form und den Details der dargestellten Vorrichtungen sowie in der Arbeitsweise von diesen von den Fachleuten vorgenommen werden können, ohne daß man den Umfang der Erfindung verläßt. Beispielsweise sollen ausdrücklich alle Kombinationen von diesen Elementen und/oder Verfahrensschritten, die im wesentlichen die gleiche Funktion in im wesentlichen derselben Weise ausführen und dadurch gleichartige Resultate erzielen, im Umfang der Erfindung liegen.
Ferner ist darauf hinzuweisen, daß Konstruktionen und/oder Elemente und/oder Verfahrensschritte, die in Verbindung mit irgendeiner offenbarten Ausführungsform oder irgendeinem offenbarten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und/oder beschrieben worden sind, in jede andere offenbarte oder beschriebene oder vorgeschlagene Ausführungsform entsprechend einer generellen Wahlmöglichkeit hinsichtlich der Ausführung integriert werden können. Es ist daher beabsichtigt, daß die Erfindung lediglich durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt wird.

Claims

System (1) zum Feststellen der Leckdichtheit eines Objekts (2) mit einem ersten Hohlraum (3), wobei das System (1) folgendes aufweist: eine geschlossene Kammer (4) mit einem zweiten Hohlraum (5), wobei die Kammer (4) derart angeordnet ist, daß sie das Objekt (2) innerhalb von dem zweiten Hohlraum (5) umschließt; eine Absaugeinrichtung (6), die zum Verringern des Drucks in einem von dem ersten Hohlraum (3) und dem zweiten Hohlraum (5) in bezug auf den Umgebungsdruck ausgebildet ist; eine Zuführungseinrichtung (7) zum Zuführen eines Tracergases (8) in den einen der Hohlräume (3, 5), der den höheren Druck aufweist; und eine Detektionseinrichtung (9), die auf das Tracergas (8) anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das System (1) ferner eine Einführungseinrichtung (10) aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein von dem Tracergas (8) verschiedenes Transportgas in den einen der Hohlräume (3, 5) einzuführen, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, daß die Absaugeinrichtung (6) ferner dazu ausgebildet ist, ankommendes Gas auf dem Umgebungsdruck der Kammer (4) zu komprimieren, daß die Detektionseinrichtung (9) dazu ausgebildet ist, über die Absaugeinrichtung (6) mit dem einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, in Verbindung zu treten sowie für den Betrieb bei dem Umgebungsdruck der Kammer (4) ausgebildet ist, und daß es sich bei dem Tracergas (8) um Wasserstoff handelt.
System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungseinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, das Transportgas während mindestens eines gesteuerten Zeitintervalls in den einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, einzuführen.
System (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungseinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, das Transportgas während des mindestens einen gesteuerten Zeitintervalls in einer kontinuierlichen Strömung in den einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, einzuführen.
System (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungseinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, während eines ersten Teils des mindestens einen gesteuerten Zeitintervalls eine kontrollierte Menge des Transportgases in den einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, einzuführen.
System (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungseinrichtung (10) ferner dazu ausgebildet ist, eine kontinuierliche Strömung des Transportgases während eines zweiten Teils des mindestens einen gesteuerten Zeitintervalls in den einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, einzuführen.
System (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung (6) ferner dazu ausgebildet ist, Tracergas (8) aus dem einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, während eines Absaug-Zeitintervalls in Richtung auf die Detektionseinrichtung (9) abzusaugen.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Transportgas um Luft oder Stickstoff handelt.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System (1) ferner ein erstes Ventil (19) aufweist, das sich in einem Einlaß (21) von dem einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, sowie ein zweites Ventil (20) aufweist, das sich in einem Auslaß (22) von dem einen der Hohlräume (3, 5) befindet, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System (1) ferner ein Filter (24) in einem Einlaß (23) der Einführungseinrichtung (10) aufweist.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hohlraum (3) auf den niedrigeren Druck gebracht ist.
System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hohlraum (5) auf den niedrigeren Druck gebracht ist.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (2) ein Rad aus Aluminium oder ein Rad aus einer Aluminiumlegierung ist.
Verfahren zum Feststellen der Leckdichtheit eines Objekts (2) mit einem ersten Hohlraum (3), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Einschließen des Objekts (2) in einem zweiten Hohlraum (5) einer geschlossenen Kammer (4); – mittels einer Absaugeinrichtung (6) erfolgendes Herstellen eines niedrigeren Drucks im Inneren von einem von dem ersten Hohlraum (3) und dem zweiten Hohlraum (4) in bezug auf den Umgebungsdruck; – Zuführen eines Tracergases (8) mittels einer Zuführungseinrichtung (7) in den einen der Hohlräume (3, 5), der den höheren Druck hat; und – Detektieren des Tracergases (8) in dem einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, mittels einer Detektionseinrichtung (9), die auf das Tracergas (8) anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schritt des Detektierens des Tracergases (8) folgende Schritte vorausgehen: – ein Schritt, in dem ein von dem Tracergas (8) verschiedenes Transportgas in den einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, mittels einer Einführungseinrichtung (10) eingeführt wird, um jegliches Tracergas (8) in dem einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, über die Absaugeinrichtung (6) in Richtung auf die Detektionseinrichtung (9) zu transportieren; – ein Schritt, in dem das an der Absaugeinrichtung (6) ankommende Gas auf den Umgebungsdruck der Kammer (4) komprimiert wird; und – ein Schritt, in dem das komprimierte Gas durch die Absaugeinrichtung (6) zu der Detektionseinrichtung (9) gepumpt wird; – daß der Schritt des Detektierens des Tracergases (8) das Detektieren bei dem Umgebungsdruck der Kammer (4) umfaßt und daß es sich bei dem Tracergas (8) um Wasserstoff handelt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt, in dem das Transportgas in den einen der Hohlräume (3, 5) eingebracht wird, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, während mindestens eines gesteuerten Zeitintervalls ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt, in dem das Transportgas während des mindestens einen gesteuerten Zeitintervalls in den einen der Hohlräume (3, 5) eingeführt wird, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, ferner das Einführen des Transportgases in einer kontinuierlichen Strömung beinhaltet, um Transportgas (8) in dem einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, in Richtung auf die Detektionseinrichtung (9) zu transportieren.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt, in dem das Transportgas während des mindestens einen gesteuerten Zeitintervalls in den einen der Hohlräume (3, 5) eingeführt wird, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, ferner das Einführen einer gesteuerten Menge von Transportgas während eines ersten Teils des mindestens einen gesteuerten Zeitintervalls aufweist, um angesammeltes Tracergas (8) in dem einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, zu komprimieren und dadurch einen kurzen und konzentrierten Impuls zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einführens des Transportgases in den einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, während des mindestens einen gesteuerten Zeitintervalls ferner das Einführen des Transportgases in einer kontinuierlichen Strömung während eines zweiten Teils des mindestens einen gesteuerten Zeitintervalls aufweist, um den Impuls in Richtung auf die Detektionseinrichtung (9) zu befördern.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner einen Schritt aufweist, in dem Transportgas durch die Absaugeinrichtung (6) aus dem einen der Hohlräume (3, 5), der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, während mindestens eines gesteuerten Absaugzeitintervalls abgesaugt wird, um den Impuls in Richtung auf die Detektionseinrichtung (9) zu befördern.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schritt des Einführens eines von dem Tracergas (8) verschiedenen Transportgases in den einen der Hohlräume, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist, ein Schritt vorausgeht, in dem Tracergas (8) in dem einen der Hohlräume (3, 5) gesammelt wird, der auf den niedrigeren Druck gebracht ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einführens eines Transportgases ferner das Eliminieren von Verunreinigungen in dem Transportgas unter Verwendung eines Filters (24) vor dem Einführen aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt, in dem ein niedrigerer Druck im Inneren von dem einen des ersten und des zweiten Hohlraums (3, 5) hergestellt wird, das Herstellen des niedrigeren Drucks in dem ersten Hohlraum (3) beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt, in dem ein niedrigerer Druck im Inneren von dem einen des ersten und des zweiten Hohlraums (3, 5) hergestellt wird, das Herstellen des niedrigeren Drucks in dem zweiten Hohlraum (5) beinhaltet.