Lecktestqerät
Die Erfindung betrifft ein Lecktestgerät mit einer Prüfkammer zur Aufnahme eines Prüflings und einem mit der Prüfkammer über gasführende Komponenten verbundenen Testgassensor zur Ermittlung von aus dem Prüfling austretendem Testgas.
Lecktestgeräte arbeiten in der Weise, dass ein detektierbares Testgas verwendet wird, um festzustellen, ob ein Testobjekt, beispielsweise ein Behälter oder eine Leitung, gasdicht ist. Als Testgassensor werden häufig Massenspektrometer eingesetzt, die im Stande sind, verschiedene Gase zu erkennen. Massenspektrometer benötigen zu ihrem Betrieb aber ein Hochvakuum. Sie erfordern somit eine sehr aufwendige Vakuumpumpvorrichtung. Als Alternative
zur Verwendung eines Massenspektrometers kann ein gasselektiver Testgassensor eingesetzt werden, der speziell nur auf das Testgas reagiert und den Partialdruck des Testgases misst. Ein Beispiel für einen derartigen Testgassensor ist der Wise-Sensor. Dieser enthält ein beheiztes Quarzfenster, das nur für das Testgas Helium oder Wasserstoff durchlässig ist. In einem geschlossenen Hohlraum, in den das Testgas durch das Quarzfenster hindurch eindringt, befindet sich eine Druckmesseinrichtung, insbesondere eine Kaltkathodeneinrichtung. Da in den Hohlraum keine anderen Gase als das Testgas (Helium) gelangen, gibt das Messsignal des Drucksensors Aufschluss über die Heliumkonzentration an der Sensorfläche.
Bei Testgassensoren tritt das Problem der Verseuchung des Sensors mit einer zu hohen Beaufschlagung mit dem nachzuweisenden Gas (Testgas) auf. Mit zunehmender Verseuchung wird der Sensor gegen das Testgas unempfindlich, so dass keine aussagekräftigen Ergebnisse erhalten werden.
In einer Umgebung, in der Lecktestversuche stattfinden, sind gelegentlich Wolken von Testgas vorhanden, die im Räume schweben und geruchsmäßig nicht identifizierbar sind. Über unvermeidliche Undichtigkeiten und Permeation an Ventilen und Schlauchverbindungen des Lecktestgerätes würde der Testgassensor in einer mit Testgas angereicherten Industrieumgebung beeinträchtigt, sodass keine genauen Messungen mehr möglich wären.
In DE 10 2010 007 417 AI (Inficon GmbH) ist ein Lecktestgerät beschrieben, das außerhalb des Testgassensors ein mit einem nicht-kontaminierten Spülgas gefülltes Reservoir aufweist, das dann mit dem Testgassensor verbunden wird, wenn in einem Bereitschaftsmodus die Testgaskonzentration an dem Testgassensor einen Grenzwert übersteigt. Dadurch kann lediglich eine vorübergehende Spülung des Testgassensors erreicht werden, jedoch kein prozesssicherer Dauerbetrieb des Testgassensors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Testgassensor zu schaffen, der auch in kontaminierten Umgebungen prozesssicher eingesetzt werden kann.
Erfindungsgemäß ist der Testgassensor zusammen mit den gasführenden Komponenten in einem mit Frischluft unter Druck durchspülten Behälter angeordnet, wobei in den Behälter eindringendes Testgas in die Umgebung abgeführt wird.
In dem Behälter wird, ähnlich wie in einem Reinraum, ein Überdruck erzeugt, der verhindert, dass Umgebungsluft in den Behälter eindringt. Der Behälter sollte grundsätzlich gegen die Umgebung abgedichtet sein, jedoch werden an die Qualität der Abdichtung keine allzu großen Anforderungen gestellt. Die Abdichtung dient in erster Linie der Aufrechterhaltung eines Überdrucks der Frischluft im Innern des Behälters, so dass äußere Atmosphäreneinflüsse nicht auf das Innere des Behälters einwirken. Unter Frischluft wird Außenluft verstanden, die entfernt von der Prüfkammer und dem Behälter angesaugt wird. Die Prüfkammer und der Behälter sind in der Regel in einer Fabrikhalle angeordnet, deren Luft mit dem Testgas (Helium) verseucht sein kann, ohne dass dies bemerkt wird. Die Frischluft wird daher nicht in der gleichen Halle angesaugt, sondern als Außenluft aus dem Freien.
Die gasführenden Komponenten können Ventile, Schläuche, Filter und ähnliche Teile sein. Bei solchen Komponenten können nun Undichtigkeiten auftreten. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das häufig verwendete Testgas Helium ein sehr "dünnes" Gas ist, das kleinste Spalte durchdringt. Das aus dem Testgassensor und den gasführenden Komponenten austretende Testgas wird durch die permanente Durchspülung des Behälters mit Frischluft abgeführt, so dass in dem Behälter eine Frischluftatmosphäre permanent aufrecht erhalten wird.
Als Testgassensor wird vorzugsweise ein Wise-Sensor oder Quarzfenstersensor benutzt wie er in EP 1295117 Bl beschrieben ist. Ein solcher Sensor enthält eine selektive, für ein bestimmtes Testgas durchlässige Membran und hinter der Membran einen Drucksensor. Ein Vorteil besteht darin, dass kein Hochvakuum erforderlich ist, wie bei einem Massenspektrometer.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Referenzleitung zum Zuführen von Gas zu dem Testgassensor einen in dem Behälter angeordneten Einlass aufweist. In diesem Fall braucht die Referenzleitung, durch die unverseuchtes Gas angesaugt wird, nicht aus dem Behälter herausgeführt zu werden.
Der Testgassensor benötigt eine Pumpe zum Abführen von Gas nach dem Passieren des Testgassensors. Zweckmäßigerweise ist diese Pumpe außerhalb des Behälters angeordnet. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Pumpe ohne einen Eingriff in den Behälter ausgewechselt werden kann und dass eine freie Wahl der Pumpe für den Anwender besteht.
Der Behälter, der von Frischluft durchströmt wird, enthält einen Frischlufteinlass und einen Luftauslass. An dem Luftauslass ist vorzugsweise ein Drosselelement vorgesehen um in dem Behälter einen Überdruck gegenüber der Umgebung aufrechtzuerhalten.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Lecktestgerätes nach der vorliegenden Erfindung.
Das Lecktestgerät weist eine Prüfkammer 10 zur Aufnahme eines Prüflings 11 auf. Der Prüfling 11 ist ein Hohlkörper, der mit dem Testgas (Helium) gefüllt wird. Die Prüfkammer 10 ist nach außen abgedichtet. Sie ist an eine Druckluftquelle 12 angeschlossen, um zum Spülen zeitweilig Druckluft in die Prüfkammer einzuleiten. Nach dem Spülen herrscht in der Prüfkammer atmosphärischer Druck. In der Prüfkammer befinden sich Ventilatoren 13 zur Umwälzung und Durchmischung des in der Prüfkammer befindlichen Gases. Bei dem Prüfvorgang wird der Prüfling 11 an eine Testgasquelle 14 über eine Leitung
15 angeschlossen, sodass im Innern des Prüflings ein Überdruck gegenüber der Umgebung des Prüflings erzeugt wird.
Aus der Prüfkammer 10 führt eine Messgasleitung 18, die ein steuerbares Ventil VI enthält, zu einem Anschluss 19 des Testgassensors 20. Dieser weist ein Sensorgehäuse 21 auf, das mit einem abnehmbaren Deckel 22 dicht verschlossen ist. In dem Sensorgehäuse befindet sich eine selektive, für das Testgas durchlässige Membran 23, die einen dahinter befindlichen Hohlraum begrenzt. In diesem Hohlraum befindet sich eine Druckmesseinrichtung 24, z. B. eine Kaltkathodeneinrichtung. Gas, das durch die Messleitung 18 in das Sensorgehäuse 21 eintritt, wird auf das Vorhandensein von Testgas hinter der Membran 23 überprüft und ein entsprechender Messwert, der von der Druckmesseinrichtung 24 erzeugt wird, wird einer Elektronik 25 zugeführt, deren Ausgangssignal die Testgaskonzentration angibt.
Der gesamte Testgassensor 20, einschließlich der zugehörigen gasführenden Komponenten, wie Ventile, Filter, Wanddurchführungen u.dgl., ist in einem geschlossenen Behälter 30 angeordnet. Dieser Behälter weist einen Frischlufteinlass 31 auf, dem unter Druck stehende Frischluft zugeführt wird. Unter Frischluft wird nicht die Umgebungsluft verstanden, die mit Testgas verseucht sein kann, sondern aus dem Freien zugeführte Frischluft. An der dem Frischlufteinlass 31 gegenüberliegenden Wand des Behälters befindet sich ein Luftauslass 32, der eine Drosselvorrichtung 33 enthält. Die Drosselvorrichtung 33 bewirkt, dass im Innern des Behälters 30 stets ein gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhter Druck aufrecht erhalten wird.
Das Sensorgehäuse 21 ist an eine saugende Pumpe 34 angeschlossen, die das zu untersuchende Gas durch das Sensorgehäuse 21 - und damit entlang der Membran 23 - zieht. Die Pumpe 34 ist außerhalb des Behälters 30 angeordnet und kann somit ohne einen Eingriff in den Behälter 30 frei gewählt oder ausgetauscht werden.
An den Einlass 19 ist außer der Messleitung 18 noch eine Referenzleitung 26 angeschlossen, die ein Ventil V2 enthält. Der Einlass 27 der Referenzleitung 26
befindet sich im Innern des Behälters 30. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Referenzleitung stets mit Frischluft gespeist wird. Die Referenzleitung dient zur Überwachung des Untergrundes des Testgassensors. Sie ermöglicht auch ein permanentes Spülen des Sensors bei geöffnetem Ventil V2 und gesperrtem Ventil VI der Messleitung 18.
Die Ventile VI und V2 werden abwechselnd betätigt. Bei einem Messvorgang ist das Ventil VI geöffnet und das Ventil V2 gesperrt. Die Steuerung der Ventile erfolgt durch eine (nicht dargestellte) Steuervorrichtung, ähnlich wie in DE 10 2010 007 417 AI.
Der Behälter 30 muss zwar generell dicht sein, jedoch werden an die Qualität der Abdichtung keine höheren Anforderungen gestellt. Der Überdruck gegenüber der Umgebung sorgt dafür, dass aus der Umgebung kein Gas in den Behälter eindringen kann.
Das Lecktestgerät arbeitet im Dauerbetrieb. Verseuchungen der Umgebungsluft mit Testgas können die Messung nicht verfälschen.