EP1309843A1 - Verfahren und vorrichtung zur dichtheitsprüfung eines gasgenerators - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur dichtheitsprüfung eines gasgenerators

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EP1309843A1
EP1309843A1 EP01969533A EP01969533A EP1309843A1 EP 1309843 A1 EP1309843 A1 EP 1309843A1 EP 01969533 A EP01969533 A EP 01969533A EP 01969533 A EP01969533 A EP 01969533A EP 1309843 A1 EP1309843 A1 EP 1309843A1
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EP
European Patent Office
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gas generator
helium
filled
gas
test chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01969533A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Abelen
Andreas Seiler
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Inficon GmbH Deutschland
Original Assignee
Inficon GmbH Deutschland
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating 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
    • G01M3/22—Investigating 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 for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/226—Investigating 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 for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators
    • G01M3/229—Investigating 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 for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators removably mounted in a test cell

Definitions

  • the invention relates to a method for leak testing a gas generator, in particular for airbags, in which the gas generator with a pressurized gas mixture, i.a. Helium is filled, the gas generator filled with the gas mixture is introduced into a test chamber, the test chamber is evacuated, helium escaping from a possibly existing leak is determined with the aid of a sensor and the signal supplied by the sensor is used to determine the tightness / leakage of the gas generator becomes.
  • the invention also relates to a device suitable for carrying out this method.
  • the leak test following the vaccination or bombing takes place within a test chamber, which is evacuated to a certain pressure after the test specimen has been introduced. If there is a leak, part of the helium present in the test object in low concentration penetrates outside into the test chamber and is detected using the sensor, usually a mass spectrometer.
  • Gas generators especially for airbags, have to meet high safety requirements. This applies in particular to their service life. Before being used, they are checked for leaks, which typically must not exceed IGT 8 mbar / s. For this purpose, a relatively small amount of helium (eg 5%) is added to the compressed gas (usually C0 2 ) with which the gas generators are filled. This is followed by the integral leak detection described. In order to reach detection limits of this magnitude, it is necessary to evacuate the test chamber to relatively low pressures after introducing a gas generator. To achieve this goal, vacuum pumps with sufficiently low final pressures must be used. In addition, manufacturers of gas generators are demanding short cycle times. This can only be achieved if the vacuum pumps used also have a high pumping speed. It was therefore previously necessary to use relatively expensive pumping stations in leak detectors for gas generators that meet the requirements for low final pressures and high pumping speeds.
  • the object of the present invention is to make the highly sensitive leak detection on gas generators, in particular for airbags, more economical.
  • the helium content in the gas mixture of a gas generator according to the invention is between 80 and almost 100%, preferably between 90 and almost 100%. It is particularly advantageous if the gas generator is filled exclusively with helium.
  • test chamber is used to carry out the leak detection, which has at least one flexible wall.
  • test chambers of this type the test chamber dead volume - test chamber volume after evacuation and during helium detection - is minimized.
  • the required pumping speed can be significantly reduced and further cost advantages can be achieved.
  • test chambers with flexible walls as are known, for example, from DE-A-196 42 099, could not be used for leak detection on gas generators, since the required detection limit could not be achieved.
  • the figure shows a gas generator 1 containing at least 50% helium, which was introduced into a film test chamber 2, as is known from DE-A-196 42 099.
  • the film test chamber 2 comprises a frame construction (frames 3 and 4) in which films 5 and 6 are clamped.
  • the foils 5, 6 are equipped in the area of the test specimen 1 with means (for example pore foil sections 7, 8) which ensure a coherent space 11 between the foils 5, 6 on the one hand and the test specimen 1 on the other.
  • the space between the foils 5, 6 is evacuated.
  • the foils 5, 6 rest against the test object 1 and form a test space 12 which comprises the intermediate space 11 formed by the means 7, 8 and the volume of the test object 1.
  • the test room is evacuated via a central connection 13, which e.g. can be designed as a hose connection 14 and is connected to the line 18.
  • the means 7, 8 forming the intermediate space do not extend into the edge area of the foils 5, 6, so that the outer sealing of the test space is achieved in that the foils 5, 6 immediately contact one another after an evacuation begins in the edge area. Further evacuation and the leak test are carried out via connection 13.
  • test chamber 12 A pressure is generated in the test chamber 12 which is sufficiently low to allow test gas located within the test object 1 to escape, in the event of a leak.
  • the test gas is detected in a manner known per se with a test gas sensitive detector connected to the intermediate space 11 / test space 12. This and all other devices that serve to operate the film test chamber 2 are known and are therefore not shown.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Gasgenerators (1), insbesondere für Airbags, bei welchem der Gasgenerator (1) mit einem unter Druck stehenden Gasgemisch, u. a. Helium, gefüllt wird, der mit dem Gasgemisch gefüllte Gasgenerator (1) in eine Prüfkammer (2) eingebracht wird, die Prüfkammer (2) evakuiert wird, aus einem gegebenenfalls vorhandenen Leck austretendes Helium mit Hilfe eines Sensors festgestellt wird und das vom Sensor gelieferte Signal zur Feststellung der Dichtheit/Undichtheit des Gasgenerators (1) verwendet wird; um insbesondere das Ziel einer kostengünstigeren Lecksuche zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass der Gasgenerator (1) mit einem Gasgemisch gefüllt wird, dessen Helium-Anteil mindestens 50 % beträgt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung eines Gasgenerators
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Gasgenerators, insbesondere für Airbags, bei welchem der Gasgenerator mit einem unter Druck stehenden Gasgemisch, u.a. Helium, gefüllt wird, der mit dem Gasgemisch gefüllte Gasgenerator in eine Prüfkammer eingebracht wird, die Prüfkammer evakuiert wird, aus einem gegebenenfalls vorhandenen Leck austretendes Helium mit Hilfe eines Sensors festgestellt wird und das vom Sensor gelieferte Signal zur Feststellung der Dichtheit/Undichtheit des Gasgenerators verwendet wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine für die Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Um hohle geschlossene Gegenstände integral auf Lecks zu untersuchen, ist es bekannt, diese mit Helium zu "impfen" oder zu "bomben" . Dieses geschieht dadurch, dass entweder in den Prüfling vor seinem Verschluss Helium in geringer Konzentration eingebracht wird (impfen) o- der dass der Prüfling vor einer Leckprüfung einem höh- len Heliumdruck ausgesetzt wird. Ist ein Leck vorhanden, dringt eine kleine Menge Helium in den Prüfling ein (bomben) .
Die sich an das Impfen oder Bomben anschließende Leckprüfung erfolgt innerhalb einer Prüfkammer, die nach dem Einbringen des Prüflings auf einen bestimmten Druck evakuiert wird. Durch ein gegebenenfalls vorhandenes Leck dringt ein Teil des im Prüfling in geringer Konzentration vorhandenen Heliums nach außen in die Prüfkammer ein und wird mit Hilfe des Sensors, üblicherweise ein Massenspektrometer, nachgewiesen.
Gasgeneratoren, insbesondere für Airbags, müssen hohen Sicherheitsanforderungen genügen. Dieses gilt insbesondere für ihre Standzeit. Sie werden vor ihrem Einsatz auf Lecks untersucht, die typischerweise nicht größer sein dürfen als IGT8 mbar/s. Dazu wird dem Druckgas (üblicherweise C02) , mit dem die Gasgeneratoren gefüllt werden, eine relativ geringe Menge Helium (z.B. 5 %) beigegeben. Danach erfolgt die beschriebene integrale Lecksuche. Um Nachweisgrenzen dieser Größenordnung zu erreichen, ist es erforderlich, die Prüfkammer nach dem Einbringen eines Gasgenerators auf relativ niedrige Drücke zu evakuieren. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen Vakuumpumpen mit ausreichend niedrigen Enddrücken eingesetzt werden. Zusätzlich besteht bei den Herstellern von Gasgeneratoren die Forderung nach kurzen Taktzeiten. Diese können nur erreicht werden, wenn die verwendeten Vakuumpumpen zusätzlich ein großes Saugvermögen haben. Es war deshalb bisher notwendig, in Lecksuchgeräten für Gasgeneratoren relativ teure Pumpstände einzusetzen, die die Forderungen nach niedrigen Enddrücken und hohem Saugvermögen erfüllten.
Schließlich erfordern die sehr kleinen Heliummengen, die im Falle eines Lecks in der Wandung des Gasgenerators in die Prüfkammer eindringen, hochempfindliche Sensoren. Der Einsatz von teuren Massenspektrometern war bisher notwendig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die hochempfindliche Lecksuche an Gasgeneratoren, insbesondere für Airbags, kostengünstiger zu gestalten.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Dadurch, dass die Heliumkonzentration im zu prüfenden Gasgenerator hoch ist, steht im Falle eines Lecks in der Wandung des Gasgenerators mehr Helium für die Feststellung des Vorhandenseins des Lecks zur Verfügung. Um die geforderten Nachweisgrenzen zu erreichen, können Pumpen mit geringerer Kompression und/oder geringerem Saugvermögen verwendet werden. Die Erzielung schnellerer Taktzeiten ist möglich. Insgesamt ergeben sich durch die Erfindung erhebliche Kostenvorteile.
Als nicht nur in Bezug auf die Lecksuche vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn der Heliumanteil im Gasgemisch eines erfindungsgemäßen Gasgenerators zwischen 80 und nahezu 100% beträgt, vorzugsweise zwischen 90 und nahezu 100 % . Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Gasgenerator ausschließlich mit Helium gefüllt ist.
Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung zweckmäßig, wenn zur Durchführung der Lecksuche eine Prüfkammer verwendet wird, die mindestens eine flexible Wand aufweist. Beim Einsatz von Prüfkammern dieser Art ist das Prüfkammertotvolumen - Prüfkammervolumen nach der Evakuierung und während der Helium-Detektion - minimiert. Dadurch können das benötigte Pumpen-Saugvermögen weiterhin deutlich reduziert und weitere Kostenvorteile erreicht werden. Bisher konnten Prüfkammern mit flexiblen Wandungen, wie sie beispielsweise aus der DE-A-196 42 099 bekannt sind, für die Lecksuche an Gasgeneratoren nicht eingesetzt werden können, da die erforderliche Nachweisgrenze nicht realisierbar war.
Weiter Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbei- spieles erläutert werden.
Die Figur zeigt einen mindestens 50 % Helium enthaltenden Gasgenerator 1, der in eine Folienprüfkammer 2 eingebracht wurde, wie sie aus der DE-A-196 42 099 bekannt ist. Die Folienprüfkammer 2 umfasst eine Rahmenkonstruktion (Rahmen 3 und 4) , in die Folien 5 und 6 eingespannt sind. Die Folien 5, 6 sind im Bereich des Prüflings 1 mit Mitteln (z.B. Porenfolienabschnitte 7, 8) ausgerüstet, die einen zusammenhängenden Zwischenraum 11 zwischen den Folien 5, 6 einerseits und dem Prüfling 1 andererseits sicherstellen. Um den zur Dichtheitsprüfung des Prüflings 1 notwendigen Testraum 12 zu bilden, wird der Raum zwischen den Folien 5, 6 evakuiert. Dadurch legen sich die Folien 5, 6 dem Prüfling 1 an und bilden einen Testraum 12, der den von den Mitteln 7, 8 gebildeten Zwischenraum 11 und das Volumen des Prüflings 1 umfasst.
Die Evakuierung des Testraumes erfolgt über einen zentralen Anschluss 13, der z.B. als Schlauchanschluss 14 ausgebildet sein kann und mit der Leitung 18 in Verbindung steht. Die den Zwischenraum bildenden Mittel 7, 8 erstrecken sich nicht bis in den Randbereich der Folien 5, 6, so dass die äußere Abdichtung des Testraumes dadurch erfolgt, dass sich die Folien 5, 6 nach einer beginnenden Evakuierung im Randbereich einander unmittelbar anlegen. Die weitere Evakuierung und die Prüfung auf Dichtheit erfolgen über den Anschluss 13.
Im Testraum 12 wird ein Druck erzeugt, der ausreichend niedrig ist, um - für den Fall des Vorhandenseins eines Lecks - innerhalb des Prüflings 1 befindliches Testgas austreten zu lassen. Das Testgas wird in an sich bekannter Weise mit einem an den Zwischenraum 11 / Testraum 12 angeschlossenen testgasempfindlichen Detektor nachgewiesen. Dieser sowie alle weiteren Einrichtungen, die dem Betrieb der Folienprüfkammer 2 dienen, sind bekannt und deshalb nicht dargestellt.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung eines GasgeneratorsPATENTANSPRUCHE
1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Gasgenerators (1), insbesondere für Airbags, bei welchem der Gasgenerator (1) mit einem unter Druck stehenden Gasgemisch, u. a. Helium, gefüllt wird, der mit dem Gasgemisch gefüllte Gasgenerator (1) in eine Prüfkammer (2) eingebracht wird, die Prüfkam- mer (2) evakuiert wird, aus einem gegebenenfalls vorhandenen Leck austretendes Helium mit Hilfe eines Sensors festgestellt wird und das vom Sensor gelieferte Signal zur Feststellung der Dichtheit/Undichtheit des Gasgenerators (1) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (1) mit einem Gasgemisch gefüllt wird, dessen Helium-Anteil mindestens 50 % beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (1) mit einem Gasgemisch gefüllt wird, dessen Helium-Anteil zwischen 80 und 100 %, vorzugsweise zwischen 90 und nahezu 100 %, liegt.
3. Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Gasgenerators (1) , insbesondere für Airbags, bei welchem der Gasgenerator (1) mit einem unter Druck stehenden , Helium enthaltenden Gas, gefüllt wird, der mit dem Gasgemisch gefüllte Gasgenerator (1) in eine Prüfkammer (2) eingebracht wird, die Prüfkammer (2) evakuiert wird, aus einem gegebenenfalls vorhandenen Leck austretendes Helium mit Hilfe eines Sensors festgestellt wird und das vom Sensor gelieferte Signal zur Feststellung der Dichtheit/Undichtheit des Gasgenerators (1) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (1) zu 100 % mit Helium gefüllt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Prüfkammer (2) verwendet wird, die mindestens eine flexible Wand (5, 6) aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lecksuche in einer Folienprüfkammer durchgeführt wird, wie sie aus der DE- A-196 42 099 bekannt ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Dichtheitsprüfung eines Gasgenerators (1) , insbesondere für Airbags, bei welchem der Gasgenerator (1) mit einem unter Druck stehenden Helium enthaltenden Gas, gefüllt wird, der mit dem Gasgemisch gefüllte Gasgenerator (1) in eine Prüfkammer (2) eingebracht wird, die Prüfkammer (2) evakuiert wird, aus einem gegebenenfalls vorhandenen Leck austretendes Helium mit Hilfe eines Sensors festgestellt wird und das vom Sensor gelieferte Signal zur Feststellung der Dichtheit/Undichtheit des Gasgenerators (1) verwendet wird, wobei der Gasgenerator (1) mit einem Gasgemisch gefüllt wird, dessen Helium-Anteil mindestens 50 % beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Prüfkammer (2) mit flexiblen Wandungen (5, 6) aufweist.
7. Mit einem Gasgemisch, u.a. Helium, gefüllter Gasgenerator, insbesondere für Airbags, dadurch gekennzeichnet, dass der Helium-Anteil mindestens 50 % beträgt .
8. Gasgenerator nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Helium-Anteil zwischen 80 und nahezu 100 %, vorzugsweise 90 und nahezu 100 % liegt.
9. Mit einem Helium enthaltenden Gas gefüllter Gasgenerator, dadurch gekennzeichnet, dass er zu 100 % mit Helium gefüllt ist.
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