EP4689589A1 - Prüfgassensorvorrichtung und verfahren zur prüfgaslecksuche - Google Patents

Prüfgassensorvorrichtung und verfahren zur prüfgaslecksuche

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Publication number
EP4689589A1
EP4689589A1 EP24717635.7A EP24717635A EP4689589A1 EP 4689589 A1 EP4689589 A1 EP 4689589A1 EP 24717635 A EP24717635 A EP 24717635A EP 4689589 A1 EP4689589 A1 EP 4689589A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
test gas
test
measuring
signal
sensor device
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.)
Pending
Application number
EP24717635.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef GRENZ
Silvio Decker
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.)
Inficon GmbH Deutschland
Original Assignee
Inficon GmbH Deutschland
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 Inficon GmbH Deutschland filed Critical Inficon GmbH Deutschland
Publication of EP4689589A1 publication Critical patent/EP4689589A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a test gas sensor device and a method for detecting test gas at a measuring location during test gas leak detection according to the spray principle.
  • test object The interior of a test object is evacuated and the test object is sprayed with test gas from the outside.
  • the gas evacuated from the test object is examined for the presence of test gas using a test gas detector. If a certain test gas concentration is detected in the analyzed gas from the test object, this is an indication that the test object has a leak through which test gas has penetrated into the interior of the test object.
  • the test specimen is typically sprayed using a hand-held spray probe, e.g. in the form of a spray gun.
  • the spray probe is equipped with a test gas source and designed to emit test gas in a desired direction.
  • the spray probe is then guided along the test object to emit test gas in the direction of the test object.
  • the area of the test object that is sprayed with the spray probe is called the measuring area.
  • test gas such as helium
  • Typical test gas such as helium
  • Small amounts of gas are difficult to detect using the sensors of human skin.
  • an unnecessarily large amount of test gas is often released to the measuring location.
  • the invention is based on the object of providing a device for measuring test gas.
  • test gas sensor device according to the invention is defined by patent claim 1.
  • the test gas sensor device has a reference sensor and a measuring sensor, each of which can be designed as a thermal conductivity sensor.
  • the sensor device can also consist of just one measuring sensor.
  • Typical test gases, such as helium can be detected with high accuracy based on the changed thermal conductivity of the thermal conductivity sensor.
  • the reference sensor is used to include changed environmental conditions in the evaluated measurement signal. Atmospheric pressure, ambient temperature and the amount of test gas present in the surrounding atmosphere can change. Typically, a certain proportion of test gas, such as helium, is present in the surrounding atmosphere.
  • the measuring sensor detects the concentration of the test gas sprayed onto the measuring location.
  • the reference sensor and the measuring sensor are connected to an electronic signal processing device which is designed to store reference values recorded with the reference sensor and to compare measured values of the measuring signal recorded with the measuring sensor with the stored reference values.
  • the signal processing device is further designed to compare at least one measured value of the measurement signal with a threshold value.
  • the threshold value can be an absolute value or a value that includes at least one of the stored reference values.
  • the threshold value can be a multiple of one of the stored reference values.
  • the signal processing device is further designed to output at least one electrical or electronic control signal when the threshold value is exceeded, which is transmitted to a display device of the test gas sensor device.
  • the display device When the control signal is received, the display device outputs an optical and/or acoustic display signal, e.g. via a loudspeaker or a light source.
  • the test gas sensor device can have a housing that contains the signal processing device and at least part of the display device.
  • the reference sensor, the measuring sensor and at least part of the display device such as a light source and/or a loudspeaker, can be attached to the housing.
  • the sensor surfaces of the reference sensor and the measuring sensor must be exposed to the outside.
  • the display device must be designed such that the display signal is output to the outside of the housing so that it can be detected by a user outside the housing.
  • the housing can be designed such that the measuring sensor can be positioned directly in the gas flow of the spray probe.
  • the housing has a handle area to be held in the hand and brought to the measurement location.
  • the housing can further have a display area which contains a part of the display device, such as. B. a light source and/or a loudspeaker to output the display signal when the threshold value in the display area is exceeded.
  • the display area is exposed when a user encloses the grip area with his hand.
  • the reference sensor and the measuring sensor are arranged on the housing at an end of the display area opposite the grip area.
  • it can be an elongated housing in the manner of a pen with which the user points in the direction of the measuring location so that the reference sensor and the measuring sensor are closer to the measuring location than the user's hand holding the housing.
  • the invention also relates to a test gas leak detection device with a test gas detector that can be connected to the test object and with a vacuum pump that evacuates the test gas detector and the test object.
  • the leak detection device also has a spray probe that is connected to a test gas source and is designed to spray test gas in the direction of the measurement location.
  • the spray probe is a handheld probe.
  • the leak detection device has a test gas sensor device of the type described above in order to determine the concentration of the test gas at the measurement location.
  • the signal processing device can be connected to the spray probe and/or to the test gas detector by a data connection in order to transmit the control signal and/or a second measurement signal, which is different from the first control signal, to the spray probe and/or the test gas detector when the threshold value is exceeded.
  • the spray probe and/or the test gas detector are designed to output an optical and/or acoustic display signal when the control signal is received. It is also conceivable that the spray probe is designed to automatically stop the spraying of test gas when the control signal transmitted by the test gas sensor device is received.
  • the data connection can be a wired and/or a wireless data connection, e.g. a radio connection.
  • the light source of the display device can, for example, be at least one LED.
  • the test object is first sprayed with test gas using the spray probe, while the test object is evacuated by the vacuum pump.
  • the gas evacuated from the test object is fed to a gas detector in the conventional manner.
  • the test gas sensor device is guided to the sprayed measuring location in order to detect whether the measuring location has a sufficient test gas concentration for leak detection and in particular whether the test gas concentration at the measuring location deviates sufficiently from the ambient concentration of the test gas in the atmosphere surrounding the test object.
  • the measuring sensor is used to measure the gas at the measuring location.
  • the thermal conductivity sensor measures the thermal conductivity as a measuring signal.
  • the signal processing device evaluates the measuring signal and compares at least one measured value of the measuring signal with at least one previously stored reference value of a reference signal recorded with the reference sensor.
  • the signal processing device compares the measured value with the reference value or with a threshold value, which can be a multiple of at least one of the reference values. As soon as the threshold value is exceeded, the signal processing device outputs at least one control signal, which is transmitted to the display device.
  • the display device outputs an optical and/or acoustic display signal upon receipt of the control signal.
  • control signal can be sent as a first control signal and/or a second control signal when the threshold value is exceeded to the gas detector and/or to the spray probe.
  • the transmission takes place via a data connection.
  • the spray probe and/or the gas detector are designed in this case to also output a display signal in acoustic and/or optical form when the control signal is received via the data connection. It is also conceivable that the spray probe is designed to automatically stop the spraying operation when the control signal is received.
  • test gas concentration with the measuring sensor during spraying with test gas is preceded by a reference measurement with the reference sensor. While the reference sensor measures the ambient concentration, the measuring location is not sprayed with test gas. Instead, a possible test gas content in the atmosphere surrounding the test object is measured without the test object being sprayed with test gas via the spray probe.
  • the measured value of the test gas at the measuring location recorded by the test gas sensor device is recorded as the first measured value, while the test gas detector of the leak detection device records a second measured value of the gas evacuated from the test object.
  • the first measured value can be transmitted from the test gas sensor device to the test gas detector.
  • the test gas detector determines the leak rate of a leak in the test object from the first measured value of the test gas sensor device and the second measured value recorded by the test gas detector. This leak rate value is output by the test gas detector. Accordingly, in this embodiment, the test gas concentration measured at the test location is taken into account when measuring the leak rate with the leak detection device.
  • the leak rate is twice as high as the measured value. If the test gas concentration at the test location is only a tenth of the test gas concentration in the test gas detector, the actual leak rate is ten times the measured leak rate. In general, the actual leak rate can be determined from the measured leak rate by multiplying the measured leak rate by the quotient of the second measured value and the first measured value.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment
  • Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment
  • Fig. 3 is a block diagram of an embodiment.
  • Figs. 1 and 2 each show an embodiment of the test gas sensor device 12 with two thermal conductivity sensors, namely the measuring sensor 14 and the reference sensor 16. Both sensors 14, 16 are each electrically connected to a signal processing device 18, which is designed to store the measured values received by the two sensors 14, 16 and to compare the measured values of the measurement signal recorded by the measuring sensor 14 with a threshold value.
  • the threshold value can be a multiple of at least one stored reference value.
  • a display device 20 which in the illustrated embodiments has an LED 22 as a light source for outputting an optical display signal, is electronically connected to the signal processing device 18.
  • the signal processing device 18 When the threshold value is exceeded, the signal processing device 18 generates a control signal which is transmitted to the display device 20 in order to switch on the LED 22.
  • the signal processing device 18 and the display device 20 are each electrically connected to a voltage source 24 for their voltage supply.
  • a housing carries, holds and/or contains the measuring sensor 14, the reference sensor 16, the signal processing device 18, the display device 20 and the voltage source 24.
  • the LED 22 is attached to the housing 26.
  • the housing carries the measuring sensor 14 and the reference sensor 16.
  • the housing 26 has a grip area 28 and a display area 30.
  • the grip area 28 is designed to be grasped and held by the hand of a user of the test gas sensor device 12.
  • the display area 30 adjoins the grip area and is exposed when the hand of a user encloses the grip area 28.
  • the housing 26 is designed as a flat cuboid in the manner of a credit card.
  • the housing 26 is designed as an elongated rod in the manner of a pen.
  • the measuring sensor 14 and the reference sensor 16 are arranged on the outer, distal tip of the display region 26, which is opposite the handle region 26.
  • the handle area 28 carries or contains the signal processing device 18 and the voltage source 24, while the display area 30 carries or contains the display device 26.
  • the signal processing device 18 has an electronic amplifier circuit (not shown in the figures) for signal evaluation and for communication with the display device 22.
  • Fig. 3 shows the leak detection device 10 according to the invention, which in addition to the test gas sensor device 12 has a test gas spray device 32 with a hand-held spray probe 34 and a test gas source 36 connected to the spray probe 34.
  • the leak detection device 10 has a test gas detector 38 which is connected in a gas-conducting manner to a vacuum pump 40 and to a connection 42 for connecting a test object 44.
  • test object 44 connected to the test object connection 42 is evacuated with the vacuum pump 40, wherein the gas stream sucked out of the test object 44 is passed through the test gas detector 38 and analyzed by the latter for the presence of test gas, wherein the amount of test gas is also to be determined.
  • test object 44 While the test object 44 is being evacuated, the exterior of the test object is actively sprayed with test gas at a measuring location 46 using the spray probe 34.
  • concentration of test gas in the area of the measuring location 46 is determined using the test gas sensor device 12 in order to determine whether a sufficient amount of test gas is sprayed onto the measuring location 46, which in particular deviates sufficiently from the test gas concentration in the atmosphere surrounding the test object 44.
  • the measured values recorded with the measuring sensor 14 are compared by the signal processing device 18 with previously recorded reference values. As soon as the measured values exceed a threshold value related to the reference values, the signal processing device 18 outputs a first control signal which is transmitted to the display device 20, which then activates a display by switching on the LED 22 on the test gas sensor device 12, which signals that there is sufficient test gas at the measuring location 46.
  • the signal processing device 18 also outputs a second control signal which is transmitted to the test gas detector 38 and to the spray probe 34 via the electronic data connection 48 shown in dashed lines in Fig. 3, in order to also trigger a display there which signals that there is sufficient test gas.
  • the second control signal can also trigger an automatic shutdown of the spray probe 34.
  • the measured values measured by the test gas sensor device 12 can be referred to as first measured values, while the measured values recorded by the test gas detector 38 are referred to as second measured values.
  • the first measured values are preferably transmitted from the test gas sensor device 12 to the test gas detector 38 via the electronic data connection 48, which can be wired or wireless.
  • the test gas detector 38 then takes into account the test gas concentration recorded with the test gas sensor device 12 at the measuring location 46 when determining the actual leak rate.
  • the leak rate value determined with the test gas detector 38 can be corrected using the product of the reciprocal of the test gas concentration recorded with the test gas sensor device 14 and the leak rate measured value in order to determine the actual leak rate from the measured leak rate.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Prüfgassensorvorrichtung (12) zur Detektion von Prüfgas bei der Prüfgaslecksuche nach dem Sprühprinzip, mit einem Messsensor (14) zur Messung der Prüfgaskonzentration am Messort (46), einer elektronischen Signalverarbeitungsvorrichtung (18), die dazu ausgebildet ist, mindestens einen mit dem Messsensor (14) aufgenommenen Messwert mit einem Referenzwert zu vergleichen, bei Überschreiten eines von dem Referenzwert abhängigen Schwellenwerts des Messsignals ein elektronisches Steuersignal zu generieren, und einer Anzeigevorrichtung (20), die mit der Signalverarbeitungsvorrichtung (18) verbunden ist und dazu ausgebildet ist, bei Empfang des Steuersignals ein optisches und/oder akustisches Anzeigesignal auszugeben, sobald das Messsignal den Schwellenwert überschreitet.

Description

Prüfqassensorvorrichtunq und Verfahren zur Prüfqaslecksuche
Die Erfindung betrifft eine Prüfgassensorvorrichtung und ein Verfahren zur Detektion von Prüfgas an einem Messort bei der Prüfgaslecksuche nach dem Sprühprinzip.
Dabei wird das Innere eines Prüflings evakuiert und der Prüfling von außen mit Prüfgas besprüht. Das aus dem Prüfling evakuierte Gas wird mit einem Prüfgasdetektor auf das Vorhandensein von Prüfgas untersucht. Wenn eine bestimmte Prüfgaskonzentration in dem analysierten Gas aus dem Prüfling detektiert wird, gilt dies als Hinweis darauf, dass der Prüfling ein Leck aufweist, durch welches Prüfgas in das Innere des Prüflings eingedrungen ist.
Das Besprühen des Prüflings erfolgt typischerweise mit einer handgeführten Sprühsonde, z. B. in Form einer Sprühpistole. Die Sprühsonde ist mit einer Prüfgasquelle verbunden und dazu ausgebildet, Prüfgas in eine gewünschte Richtung auszugeben. Die Sprühsonde wird dann an dem Prüfling entlanggeführt, um Prüfgas in Richtung des Prüflings auszugeben. Der Bereich des Prüflings, der mit der Sprühsonde besprüht wird, wird als Messbereich bezeichnet.
Eine Schwierigkeit besteht darin, festzustellen, ob und wieviel Prüfgas aus der Sprühsonde an den Messort abgegeben wurde. Typisches Prüfgas, wie z. B. Helium, ist unsichtbar. Geringe Gasmengen sind über die Sensorik der menschlichen Haut kaum zu erfassen. Herkömmlicherweise wird oftmals eine unnötig große Menge von Prüfgas an den Messort ausgegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung von Prüfgas bereitzustellen.
Die erfindungsgemäße Prüfgassensorvorrichtung ist definiert durch Patentanspruch 1.
Erfindungsgemäß weist die Prüfgassensorvorrichtung einen Referenzsensor und einen Messsensor auf, die jeweils als Wärmeleitfähigkeitssensoren ausgebildet sein können. Dabei kann die Sensorvorrichtung auch nur aus einem Messsensor bestehen. Typische Prüfgase, wie z. B. Helium, können anhand der veränderten Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitfähigkeitssensors mit hoher Genauigkeit nachgewiesen werden. Der Referenzsensor dient dazu, veränderte Umgebungsbedingungen in das ausgewertete Messsignal einzubeziehen. Veränderlich können dabei Atmosphärendruck, Umgebungstemperatur und Menge des vorhandenen Prüfgases in der umgebenden Atmosphäre sein. Typischerweise ist ein bestimmter Anteil von Prüfgas, wie z. B. Helium, in der umgebenden Atmosphäre vorhanden.
Mit dem Messsensor wird die Konzentration des auf den Messort gesprühten Prüfgases am Messort erfasst. Der Referenzsensor und der Messsensor sind mit einer elektronischen Signalverarbeitungsvorrichtung verbunden, die zum einen dazu ausgebildet ist, mit dem Referenzsensor aufgenommene Referenzwerte zu speichern und Messwerte des mit dem Messsensor aufgenommenen Messsignals mit den gespeicherten Referenz werten zu vergleichen. Die
Signalverarbeitungsvorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, mindestens einen Messwert des Messsignals mit einem Schwellenwert zu vergleichen. Bei dem Schwellenwert kann es sich um einen absoluten Wert oder um einen Wert handeln, der mindestens einen der gespeicherten Referenzwerte beinhaltet. Beispielsweise kann der Schwellenwert ein Vielfaches eines der gespeicherten Referenzwerte sein.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, bei Überschreiten des Schwellenwerts mindestens ein elektrisches oder elektronisches Steuersignal auszugeben, das an eine Anzeigevorrichtung der Prüfgassensorvorrichtung übermittelt wird. Bei Erhalt des Steuersignals gibt die Anzeigevorrichtung ein optisches und/oder akustisches Anzeigesignal aus, z. B. über einen Lautsprecher oder eine Lichtquelle.
Die Prüfgassensorvorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen, das die Signalverarbeitungsvorrichtung und mindestens einen Teil der Anzeigevorrichtung enthält. Der Referenzsensor, der Messsensor und mindestens ein Teil der Anzeigevorrichtung, wie z. B. eine Lichtquelle und/oder ein Lautsprecher, können an dem Gehäuse angebracht sein. Die Sensorflächen des Referenzsensors und des Messsensors müssen dabei nach Außen frei liegen. Die Anzeigevorrichtung muss so ausgebildet sein, dass das Anzeigesignal nach Außerhalb des Gehäuses ausgegeben wird, um außerhalb des Gehäuses von einem Benutzer erfasst werden zu können. Das Gehäuse kann dabei so gestaltet sein, dass der Messsensor direkt in dem Gasstrom der Sprühsonde positioniert werden kann.
Das Gehäuse weist einen Griffbereich auf, um in der Hand gehalten und an den Messort herangeführt werden zu können. Das Gehäuse kann ferner einen Anzeigebereich aufweisen, der einen Teil der Anzeigevorrichtung aufweist, wie z. B. eine Lichtquelle und/oder einen Lautsprecher, um das Anzeigesignal bei Überschreiten des Schwellenwerts im Anzeigebereich auszugeben. Der Anzeigebereich liegt frei, wenn ein Benutzer den Griffbereich mit der Hand umschließt.
An einem dem Griffbereich gegenüberliegenden Ende des Anzeigebereichs sind der Referenzsensor und der Messsensor an dem Gehäuse angeordnet. Beispielsweise kann es sich um ein langgestrecktes Gehäuse nach Art eines Stifts handeln, mit dem der Benutzer in Richtung auf den Messort zeigt, damit der Referenzsensor und der Messsensor näher an dem Messort sind als die das Gehäuse haltende Hand des Benutzers.
Insbesondere betrifft die Erfindung auch eine Prüfgaslecksuchvorrichtung mit einem Prüfgasdetektor, der mit dem Prüfling verbindbar ist, und mit einer den Prüfgasdetektor und den Prüfling evakuierenden Vakuumpumpe. Die Lecksuchvorrichtung weist zudem eine Sprühsonde auf, die mit einer Prüfgasquelle verbunden ist und dazu ausgebildet ist, Prüfgas in Richtung auf den Messort zu sprühen. Die Sprühsonde ist eine handgehaltene Sonde. Die Lecksuchvorrichtung weist eine Prüfgassensorvorrichtung der oben beschriebenen Art auf, um die Konzentration des Prüfgases am Messort zu bestimmen.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung kann durch eine Datenverbindung mit der Sprühsonde und/oder mit dem Prüfgasdetektor verbunden sein, um das Steuersignal und/oder ein zweites, von dem ersten Steuersignal verschiedenes Messsignal bei Überschreiten des Schwellenwerts an die Sprühsonde und/oder den Prüfgasdetektor zu übertragen. In dem Fall sind die Sprühsonde und/oder der Prüfgasdetektor dazu ausgebildet, bei Empfangen des Steuersignals ein optisches und/oder akustisches Anzeigesignal auszugeben. Des Weiteren ist denkbar, dass die Sprühsonde dazu ausgebildet ist, bei Empfangen des von der Prüfgassensorvorrichtung übertragenen Steuersignals das Aussprühen von Prüfgas automatisch zu stoppen. Bei der Datenverbindung kann es sich um eine drahtgebundene und/oder um eine drahtlose Datenverbindung, z. B. um eine Funkverbindung, handeln.
Bei der Lichtquelle der Anzeigevorrichtung kann es sich beispielsweise um mindestens eine LED handeln.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Prüfgasdetektion nach dem Sprühprinzip wird zunächst mit der Sprühsonde der Prüfling mit Prüfgas besprüht, während der Prüfling von der Vakuumpumpe evakuiert wird. Das aus dem Prüfling evakuierte Gas wird einem Gasdetektor auf herkömmliche Weise zugeführt. Die Prüfgassensorvorrichtung wird an den besprühten Messort geführt, um zu erkennen, ob der Messort eine ausreichende Prüfgaskonzentration für den Leckagenachweis aufweist und insbesondere ob die Prüfgaskonzentration am Messort ausreichend von der Umgebungskonzentration des Prüfgases in der den Prüfling umgebenden Atmosphäre abweicht.
Mit dem Messsensor wird eine Messung des Gases am Messort durchgeführt. Dabei misst der Wärmeleitfähigkeitssensor die Wärmeleitfähigkeit als Messsignal. Die Signalverarbeitungsvorrichtung wertet das Messsignal aus und vergleicht mindestens einen Messwert des Messsignals mit mindestens einem zuvor gespeicherten Referenzwert eines mit dem Referenzsensor aufgenommenen Referenzsignals. Die Signalverarbeitungsvorrichtung vergleicht den Messwert mit dem Referenzwert beziehungsweise mit einem Schwellenwert, bei dem es sich um ein Vielfaches mindestens eines der Referenzwerte handeln kann. Sobald der Schwellenwert überschritten wird, gibt die Signalverarbeitungsvorrichtung mindestens ein Steuersignal aus, das an die Anzeigevorrichtung übermittelt wird. Die Anzeigevorrichtung gibt bei Empfang des Steuersignals ein optisches und/oder akustisches Anzeigesignal aus.
Zudem können das Steuersignal als erstes Steuersignal und/oder ein zweites Steuersignal bei Überschreiten des Schwellenwerts an den Gasdetektor und/oder an die Sprühsonde übertragen werden. Die Übertragung erfolgt über eine Datenverbindung. Die Sprühsonde und/oder der Gasdetektor sind in dem Fall dazu ausgebildet, bei Empfangen des Steuersignals über die Datenverbindung ebenfalls ein Anzeigesignal in akustischer und/oder optischer Form auszugeben. Zudem ist denkbar, dass die Sprühsonde dazu ausgebildet ist, bei Empfangen des Steuersignals den Sprühbetrieb automatisch zu stoppen.
Der Messung der Prüfgaskonzentration mit dem Messsensor während des Sprühens mit Prüfgas geht eine Referenzmessung mit dem Referenzsensor voraus. Während der Referenzsensor die Umgebungskonzentration misst, wird der Messort nicht mit Prüfgas besprüht. Vielmehr wird ein möglicher Prüfgasanteil in der den Prüfling umgebenden Atmosphäre gemessen, ohne dass der Prüfling mit Prüfgas über die Sprühsonde besprüht wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der von der Prüfgassensorvorrichtung aufgenommene Messwert des Prüfgases am Messort als erster Messwert erfasst, während der Prüfgasdetektor der Lecksuchvorrichtung einen zweiten Messwert des aus dem Prüfling evakuierten Gases aufnimmt. Der erste Messwert kann von der Prüfgassensorvorrichtung an den Prüfgasdetektor übertragen werden. Der Prüfgasdetektor ermittelt dann aus dem ersten Messwert der Prüfgassensorvorrichtung und dem von dem Prüfgasdetektor aufgenommenen zweiten Messwert die Leckagerate eines Lecks im Prüfling. Dieser Leckratenwert wird von dem Prüfgasdetektor ausgegeben. Demnach wird bei diesem Ausführungsbeispiel die am Prüfort gemessene Prüfgaskonzentration bei der Messung der Leckagerate mit der Lecksuchvorrichung berücksichtigt. Wenn beispielsweise der erste Messwert (Prüfgaskonzentration am Messort) die Hälfte des ersten Messwerts (Prüfgaskonzentration im Prüfgasdetektor) beträgt, ist die Leckrate doppelt so groß wie der Messwert. Wenn die Prüfgaskonzentration am Prüfort nur ein Zehntel der Prüfgaskonzentration im Prüfgasdetektor beträgt, ist die tatsächliche Leckrate ein Zehnfaches der gemessenen Leckrate. Allgemein kann insofern die tatsächliche Leckrate aus der gemessenen Leckrate bestimmt werden, indem die gemessene Leckrate mit dem Quotienten des zweiten Messwerts und des ersten Messwerts multipliziert wird.
Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels und
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels.
Die Fign. 1 und 2 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel der Prüfgassensorvorrichtung 12 mit jeweils zwei Wärmeleitfähigkeitssensoren, nämlich dem Messsensor 14 und dem Referenzsensor 16. Beide Sensoren 14, 16 sind jeweils elektrisch mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung 18 verbunden, die dazu ausgebildet ist, die von den beiden Sensoren 14, 16 empfangenen Messwerte zu speichern und die Messwerte des mit dem Messsensor 14 aufgenommenen Messsignals mit einem Schwellenwert zu vergleichen. Bei dem Schwellenwert kann es sich um ein Vielfaches mindestens eines gespeicherten Referenzwerts handeln.
Eine Anzeigevorrichtung 20, die bei den dargestellten Ausführungsbeispielen eine LED 22 als Lichtquelle zur Ausgabe eines optischen Anzeigesignals aufweist, ist elektronisch mit der Signalverarbeitungsvorrichtung 18 verbunden. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 18 generiert bei Überschreiten des Schwellenwerts ein Steuersignal, das an die Anzeigevorrichtung 20 übermittelt wird, um die LED 22 einzuschalten. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 18 und die Anzeigevorrichtung 20 sind jeweils elektrisch mit einer Spannungsquelle 24 zu deren Spannungsversorgung verbunden.
Ein Gehäuse trägt, hält und/oder beinhaltet den Messsensor 14, den Referenzsensor 16, die Signalverarbeitungsvorrichtung 18, die Anzeigevorrichtung 20 und die Spannungsquelle 24. Die LED 22 ist an dem Gehäuse 26 angebracht. Zudem trägt das Gehäuse den Messsensor 14 und den Referenzsensor 16.
Das Gehäuse 26 hat einen Griffbereich 28 und einen Anzeigebereich 30. Der Griffbereich 28 ist dazu ausgebildet, von der Hand eines Benutzers der Prüfgassensorvorrichtung 12 ergriffen und gehalten zu werden. Der Anzeigebereich 30 schließt sich an den Griffbereich an und liegt frei, wenn die Hand eines Benutzers den Griffbereich 28 umschließt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das Gehäuse 26 als flacher Quader nach Art einer Kreditkarte ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das Gehäuse 26 als langgestreckter Stab nach Art eines Stiftes ausgebildet. An der äußeren, distalen und dem Griffbereich 26 gegenüberliegenden Spitze des Anzeigebereichs 26 sind der Messsensor 14 und der Referenzsensor 16 angeordnet.
Bei beiden Ausführungsbeispielen trägt oder beinhaltet der Griffbereich 28 die Signalverarbeitungsvorrichtung 18 und die Spannungsquelle 24, während der Anzeigebereich 30 die Anzeigevorrichtung 26 trägt oder beinhaltet. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 18 weist eine in den Fign. nicht dargestellte elektronische Verstärkerschaltung zur Signalauswertung und zur Kommunikation mit der Anzeigevorrichtung 22 auf.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Lecksuchvorrichtung 10, die neben der Prüfgassensorvorrichtung 12 eine Prüfgassprühvorrichtung 32 mit einer handgeführten Sprühsonde 34 und einer mit der Sprühsonde 34 verbundenen Prüfgasquelle 36 aufweist. Zudem weist die Lecksuchvorrichtung 10 einen Prüfgasdetektor 38 auf, der gasleitend mit einer Vakuumpumpe 40 und mit einem Anschluss 42 zum Anschließen eines Prüflings 44 verbunden ist.
Ein an den Prüflingsanschluss 42 angeschlossener Prüfling 44 wird mit der Vakuumpumpe 40 evakuiert, wobei der aus dem Prüfling 44 abgesogene Gasstrom durch den Prüfgasdetektor 38 geführt und von diesem auf das Vorhandensein von Prüfgas analysiert wird, wobei auch die Menge an Prüfgas ermittelt werden soll.
Während der Prüfling 44 evakuiert wird, wird das Äußere des Prüflings an einem Messort 46 mit der Sprühsonde 34 aktiv mit Prüfgas besprüht. Die Konzentration von Prüfgas im Bereich des Messorts 46 wird mit der Prüfgassensorvorrichtung 12 ermittelt, um festzustellen, ob eine ausreichende Menge an Prüfgas an den Messort 46 gesprüht wird, die insbesondere ausreichend von der Prüfgaskonzentration in der den Prüfling 44 umgebenden Atmosphäre abweicht.
Die mit dem Messsensor 14 aufgenommenen Messwerte werden von der Signalverarbeitungsvorrichtung 18 mit zuvor aufgenommenen Referenz werten verglichen. Sobald die Messwerte einen auf die Referenzwerte bezogenen Schwellenwert überschreiten, gibt die Signalverarbeitungsvorrichtung 18 ein erstes Steuersignal aus, welches an die Anzeigevorrichtung 20 übertragen wird, die daraufhin durch Einschalten der LED 22 an der Prüfgassensorvorrichtung 12 eine Anzeige aktiviert, die ein ausreichendes Vorhandensein von Prüfgas am Messort 46 signalisiert. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 18 gibt zudem ein zweites Steuersignal aus, welches über die in Fig. 3 gestrichelt dargestellte elektronische Datenverbindung 48 an den Prüfgasdetektor 38 und an die Sprühsonde 34 übermittelt wird, um dort ebenfalls eine Anzeige auszulösen, die signalisiert, dass ausreichend Messgas vorhanden ist. Das zweite Steuersignal kann auch ein automatisches Abschalten der Sprühsonde 34 auslösen. Die von der Prüfgassensorvorrichtung 12 gemessenen Messwerte können als erste Messwerte bezeichnet werden, während die von dem Prüfgasdetektor 38 aufgenommenen Messwerte als zweite Messwerte bezeichnet werden. Die ersten Messwerte werden von der Prüfgassensorvorrichtung 12 vorzugsweise an den Prüfgasdetektor 38 über die elektronische Datenverbindung 48, die drahtgebunden oder drahtlos ausgebildet sein kann, übertragen. Der Prüfgasdetektor 38 berücksichtigt dann die mit der Prüfgassensorvorrichtung 12 aufgenommene Prüfgaskonzentration am Messort 46 bei der Ermittlung der tatsächlichen Leckrate. Der mit dem Prüfgasdetektor 38 ermittelte Leckratenwert kann über das Produkt aus dem Kehrwert der Prüfgaskonzentration, die mit der Prüfgassensorvorrichtung 14 aufgenommen wurde, und des Leckratenmesswertskorrigiert werden, um auf diese Weise die tatsächliche Leckagerate aus der gemessenen Leckagerate zu ermitteln.

Claims

Ansprüche
1. Prüfgassensorvorrichtung (12) zur Detektion von Prüfgas bei der Prüfgaslecksuche nach dem Sprühprinzip, mit einem Messsensor (14) zur Messung der Prüfgaskonzentration am Messort (46), einer elektronischen Signalverarbeitungsvorrichtung (18), die dazu ausgebildet ist, mindestens einen mit dem Messsensor (14) aufgenommenen Messwert mit einem Referenzwert zu vergleichen, bei Überschreiten eines von dem Referenzwert abhängigen Schwellenwerts des Messsignals ein elektronisches Steuersignal zu generieren, und einer Anzeigevorrichtung (20), die mit der Signalverarbeitungsvorrichtung (18) verbunden ist und dazu ausgebildet ist, bei Empfang des Steuersignals ein optisches und/oder akustisches Anzeigesignal auszugeben, sobald das Messsignal den Schwellenwert überschreitet.
2. Prüfgassensorvorrichtung (12) nach Anspruch 1, mit einem Referenzsensor (16) zur Messung des Referenzwerts als Prüfgaskonzentration, Temperatur oder Feuchte in der den Messort (46) umgebenden Atmosphäre.
3. Prüfgassensorvorrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsvorrichtung (18) eine elektronische Verstärkerschaltung aufweist.
4. Prüfgassensorvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (20) eine Lichtquelle (22) zur Ausgabe eines optischen Signals und/oder einen Lautsprecher zur Ausgabe eines akustischen Signals aufweist.
5. Prüfgassensorvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfgassensorvorrichtung (12) ein Gehäuse aufweist, das zumindest einen Teil der Anzeigevorrichtung (20) und/oder einen Teil der Signalverarbeitungsvorrichtung (18) aufweist, wobei ein Referenzsensor (16) und der Messsensor (14) an dem Gehäuse angeordnet sind.
6. Prüfgassensorvorrichtung (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (14) und der Referenzsensor (16) nebeneinander angeordnet sind.
7. Prüfgassensorvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (26) eine Spannungsquelle (24) zur Versorgung der Signalverarbeitungsvorrichtung (18) und/oder der Anzeigevorrichtung (20) aufweist.
8. Prüfgassensorvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (22) und/oder der Lautsprecher derart an dem Gehäuse (26) angeordnet sind, dass das Anzeigesignal nach außerhalb des Gehäuses (26) ausgegeben wird.
9. Prüfgassensorvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (26) nach Art eines Stifts langgestreckt ausgebildet ist und in Längsrichtung nacheinander die Spannungsquelle (24), die Anzeigevorrichtung (20), die Signalverarbeitungsvorrichtung (18), einen Referenzsensor (16) und/oder den Messsensor (14) aufweist.
10. Prüfgassensorvorrichtung (12) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzsensor (16) und der Messsensor (14) an einem distalen Ende des langgestreckten Gehäuses (26) angeordnet sind.
11. Prüfgassensorvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (26) einen Griffbereich (28) zum händischen Umschließen des Gehäuses (26) und einen von dem Griffbereich (28) abstehenden Anzeigebereich (30) für die Anzeigevorrichtung (20) aufweist, wobei ein Referenzsensor (16) und/oder der Messsensor (14) an einem dem Griffbereich (28) gegenüberliegenden Ende des Anzeigebereichs (30) angeordnet sind.
12. Lecksuchvorrichtung (10) mit einem mit einem Prüfling (44) verbindbaren Prüfgasdetektor (38), einer mit dem Prüfgasdetektor (38) verbundenen, den Prüfling (44) evakuierenden Vakuumpumpe (40), einer mit einer Prüfgasquelle (36) verbundenen Sprühsonde (34) zum Besprühen des Prüflings (44) mit Prüfgas an einem Messort (46) und einer Prüfgassensorvorrichtung (12) nach einem der vorherigen Ansprüche.
13. Lecksuchvorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfgassensorvorrichtung (12) durch eine elektronische Datenverbindung (48) mit der Sprühsonde (34) und/oder mit dem Prüfgasdetektor (38) verbunden ist, um das Steuersignal zu übertragen und an der Sprühsonde (34) und/oder dem Prüfgasdetektor (38) bei Überschreiten des Schwellenwerts ein optisches und/oder akustisches Signal auszugeben.
14. Verfahren zur Prüfgaslecksuche mit einer Lecksuchvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:
Besprühen des Prüflings (44) mit der Sprühsonde (34) am Messort (46) mit Prüfgas, Evakuieren des Prüflings (44) während des Besprühens und Analysieren des aus dem Prüfling evakuierten Gases mit dem Prüfgasdetektor (38),
Detektieren von Prüfgas am Messort (46) mit der Prüfgassensorvorrichtung (12) durch Aufnehmen eines Messwerts und Vergleichen des Messwerts mit einem Referenz wert,
Ausgeben eines optischen und/oder akustischen Anzeigesignals, sobald das Messsignal einen Schwellenwert überschreitet,
Beenden des Besprühens des Messorts (46) mit der Sprühsonde (34) bei Ausgabe des Anzeigesignals.
15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Vergleichen des Messwerts mit einem Referenzwert ein elektronisches Steuersignal generiert wird, wenn der Messwert einen von dem Referenzwert abhängigen Schwellenwert des Messsignals überschreitet, wobei das Anzeigesignal ausgegeben wird, sobald das Messsignal den Schwellenwert überschreitet.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch die Schritte:
Aufnehmen des Referenzwerts mit der Prüfgassensorvorrichtung (12) als Prüfgaskonzentration, Temperatur oder Feuchte in der den Messort (46) umgebenden Atmosphäre,
Abspeichern des Referenz werts,
Vergleichen des aufgenommenen Messwerts mit dem gespeicherten Referenz wert, Generieren eines elektronischen Steuersignals, wenn der Messwert einen von dem Referenzwert abhängigen Schwellenwert des Messsignals überschreitet, und
Ausgeben eines optischen und/oder akustischen Anzeigesignals, sobald das Messsignal den Schwellenwert überschreitet.
17. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch gekennzeichnet durch die Schritte:
Aufnahme des Messwertes des Prüfgasdetektor im Lecksucher, Aufnahme des Messwertes der Prüfgaskonzentration am Prüfort durch die Prüfgassensorvorrichtung (12), Übertragung des Messwertes der Prüfgassensorvorrichtung (12) der Prüfgaskonzentration am Prüfort auf den Prüfgasdetektor (38), Berechnung der gemessenen Leckage aus dem Messsignal des Prüfgasdetektor (38) im Dichtheitsprüfgerät und der am Prüfort gemessenen Prüfgaskonzentration, Ausgabe des aus Prüfgaskonzentration und Messwerts des Prüfgasdetektors berechneten Wertes.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mit der Prüfgassensorvorrichtung (12) aufgenommene Messwert ein erster Messwert ist, gekennzeichnet durch die Schritte:
Aufnehmen eines zweiten Messwerts des aus dem Prüfling (44) evakuierten Gases mit dem Prüfgasdetektor (38),
Ermitteln der Leckagerate eines Lecks im Prüfling (44) aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal.
19. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messwert an den Prüfgasdetektor (38) übertragen wird und der Prüfgasdetektor (38) den Wert der Leckagerate ermittelt und ausgibt.
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