KR20180051549A - 테스트 챔버 또는 시험편의 배기 시 누출 감지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 테스트 챔버에 포함된 시험편의 누출을 감지하는 방법에 관한 것으로, 이 방법에는 다음 단계가 포함된다. 시험편을 테스트 챔버에 놓는 단계, 테스트 챔버를 배기하는 단계, 테스트 챔버의 배기 중에 측정 신호(M)로 테스트 챔버에서 분압을 측정하는 단계, 시간(t)에 따른 측정 신호 M(t)와 t^-n 항을 포함한 피팅 함수 F(t)의 진행으로부터 차이 신호 D(t)를 형성하는 단계(여기서 n은 양의 유리수) 및 차이 신호 D(t)에 근거하여 시험편의 누출 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

Description

테스트 챔버 또는 시험편의 배기 시 누출 감지 방법

본 발명은 테스트 챔버 또는 시험편의 누출을 감지하기 위한 방법과 관련된 것이다.

열교환기와 같은 시험편의 누출 여부를 테스트하는 데 있어서 시험편을 배기할 테스트 챔버 내에 놓는 것이 공지되어 있다. 테스트 챔버는 시험편 외부 영역의 테스트 챔버 내에 진공 압력이 작용하도록 배기되고, 테스트 챔버 외부와 시험편 내부에는 대기압에 거의 상응하는 압력이 작용한다. 여기서, 시험편은 테스트 기체로 채워질 수 있다. 누출이 있는 경우 시험편에 들어 있는 기체는 누출을 통해 테스트 챔버의 진공 속으로 유동하고, 이러한 유동은 테스트 챔버의 진공 내에서 기체의 분압이 측정할 수 있게 상승하게 된다. 따라서, 배기된 테스트 챔버 내부의 기체 분압 발생이 측정되고 이로부터 누출률이 계산된다.

대체 시험 방법에서는 시험편을 배기하고 테스트 기체가 들어 있는 주변 대기에 노출하여 테스트 기체가 가능한 누출을 통해 시험편 안으로 들어갈 수 있도록 한다. 누출 감지를 위해 시험편 내부의 테스트 기체 분압이 측정된다.

종래의 누출 감지는 누출률 신호가 누출 감지기로 측정될 때까지 늦추어진다. 즉, 테스트 챔버 또는 시험편 내의 기체 분압이 적당히 낮고 적당히 안정되어야 감지된다. 그런 다음에야 시험편, 배기된 테스트 챔버 또는 배기된 시험편의 누출로 인해 기체 분압이 약간 증가하는 것을 감지할 수 있다. 따라서 누출 감지기로 측정한 누출률 신호는 두 가지 구성 요소로 구성된다. 즉, 가능한 누출을 통해 테스트 챔버 또는 시험편으로 들어가는 기체와 테스트 챔버 또는 시험편에 포함된 다른 모든 기체(예: 테스트 챔버 또는 시험편에 여전히 남아 있는 잔류 공기 또는 챔버 벽 또는 시험편 벽으로부터 확산하거나 탈착한 기체의 비율)의 비율로 구성된다. 따라서 측정 신호에서 이 배경 신호의 비율은 시험편에서 가능한 누출을 감지할 수 있도록 적당히 작고 적당히 안정적이어야 한다.

본 발명의 목적은 테스트 챔버 또는 시험편의 누출을 신속하고 개선된 방법으로 감지할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 방법은 청구항 제1항 또는 제2항의 특징에 의해 정의된다.

상기 특징에 따르면, 시험편이 테스트 챔버 내에 놓인 후, 테스트 챔버 내의 기체 분압이 시험편 외부 영역에서 측정 신호 M(t)로 측정된다. 시간(t)에 따른 측정 신호 M(t)와 피팅 함수 F(t)의 전개에서, 차이 신호 D(t) = M(t)- F(t) 를 얻는다. 피팅 함수 F(t)는 t^-n 항을 포함하며, 여기서 n은 양의 유리수이다. 즉, n은 음의 유리수가 아니며 0도 아니다. 따라서 시험편의 누출 여부에 대한 판단은 차이 신호 D(t)를 참조하여, 즉, 피팅 함수(F)를 고려하여, 특히 테스트 챔버의 배기 중에 이미 이루어진다.

본 발명의 방법은 또한 시험편이 배기된 경우 유사한 방식으로 사용될 수 있는데, 여기서 측정 신호 M(t)는 시험편의 배기 중 시험편 내부 기체의 분압이다.

따라서, 본 발명은 테스트 챔버 또는 시험편의 누출을 신속하고 개선된 방법으로 감지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 스테인레스강 배럴의 경우에 얻은 신호의 진행을 도시한 그림이다.
도 2는 플라스틱 재료 배럴의 경우에 얻은 신호의 진행을 도시한 그림이다.

피팅 함수 F(t)를 사용하면 측정 신호의 해당 부분은 배경 신호와 일치하므로 시험편의 누출로 계산되지 않는다. 특히 피팅 함수 F(t)는 테스트 챔버 또는 시험편의 벽으로부터 확산 및/또는 탈착으로 인한 측정 신호의 기체 비율을 나타낼 수 있다. 이러한 영향은 일반적으로 1밀리바 미만, 특히 0.1밀리바 미만의 압력으로 나타난다. 본 발명의 방법은 피팅 함수 F(t)를 사용하여 테스트 챔버의 배기 중에 1밀리바까지의 압력으로 배경 신호가 강하게 하락하는 상태에서 이미 존재하는 누출에 대해 유의한 판단을 할 수 있다.

바람직하게는 n은 1 이상의 수로서, 양의 정수이고, 특히 음의 정수 또는 0이 아닌 것이 바람직하다. 특히 바람직한 경우는 n=2 이므로, 피팅 함수 F(t)에는 t^-2 = 1/t² 항이 포함된다. 피팅 함수 F(t)의 이 항은 테스트 챔버의 벽 재료, 특히 플라스틱 재료(씰)에서 탈착된 기체 비율을 나타낸다. 테스트 챔버 또는 시험편을 배기할 때 테스트 챔버 또는 시험편에 처음에 들어 있는 기체(일반적으로 공기)가 먼저 펌핑 오프된다. 압력이 규정된 수준 아래로 떨어지면 기체 비율은 테스트 챔버 벽 또는 시험편 벽의 표면으로부터 확산하기 시작한다. 확산은 일반적으로 금속 표면으로부터 발생하며 1/t, 즉 시간 t의 역수 값 비율로 감소한다. 테스트 챔버 또는 시험편 내로 탈착으로 유입된 기체 비율은 시간 t에 따라 약 1/t²의 비율로 감소한다. 그러므로 일 실시예에 따르면 피팅 함수 F(t)에 1/t² 항을 포함하는 것이 바람직하다.

피팅 함수(F)는 특히 F(t) = 1 / (c + aㆍ t)² 일 수 있다. 여기서 a와 c는 모두 상수이다.

바람직하게는, 피팅 함수 F(t)는 미리 정해진 시간 주기에 대해 계산된다. 이 시간은 약 1 내지 5초 범위일 수 있고, 바람직하게는 약 2초이다. 바람직하게는, 상기 시간 주기는 각각의 흐름(current) 측정 순간에 끝난다.

피팅 함수 F(t)는 차이 신호 D(t)가 측정 신호 M(t)의 예컨대 1000분의 1보다 작으면 각각의 새로운 측정값에 대해 계산되는 것이 더 바람직하다.

차이 신호 D(t)에 근거한 시험편의 누출 여부의 판단은 테스트 챔버 압력 또는 시험편 압력이 1밀리바 아래로, 바람직하게는 약 0.1밀리바 아래로 떨어지자마자 이루어질 수 있다.

누출은 차이 신호 D(t)가 측정 신호 M(t)의 1/100 임계값을 초과할 때 감지된 것으로 간주할 수 있다.

다음은 도면을 참조한 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명이다.

도 1은 시험편으로 사용되는 10L 배럴의 배기 시 얻은 신호의 진행을 도시한다. (LS Disply로 도시된) 파선은 밀리바 단위로 측정된 누출률의 측정 신호 M(t)를 초에 따른 초당 리터(L/s)로 나타낸다. (Prediction으로 도시된) 점선은 1/t² 항을 포함하는 피팅 함수 F(t)를 도시한다. 피팅 함수 F(t)는 배기 중 1/t² 비율로 감소하는 배경 신호를 도시한다. (Difference로 도시된) 실선은 차이 신호 D(t) = M(t) - F(t)를 나타낸다. 차이 신호 D(t)는 시험편의 누출로 인해 실제로 발생한 신호에 해당한다.

약 3·10^-8 mbar l/s 의 누출은 강하게 감소하는 약 9·10^-7 mbar l/s의 배경 신호에 대해 측정될 수 있다. 여기서 신호는 약 7.5·10^-8 mbar l/s, 즉 측정된 누출의 두 배가 넘게 감소한다.

도 2는 10L 플라스틱 재료 배럴 형태로 시험편을 배기하는 경우를 도시한다. 약 3·10^{- 9}mbar l/s의 누출은 약 1·10^-7 mbar l/s에서 5·10^-9 mbar l/s로 강하게 감소하는 배경 신호에 대해 감지될 수 있다.

Claims (10)

1. 테스트 챔버에 포함된 시험편의 누출을 감지하는 방법에 있어서,
   상기 시험편을 상기 테스트 챔버에 놓는 단계,
   상기 테스트 챔버를 배기하는 단계,
   상기 테스트 챔버의 배기 중에 측정 신호(M)로 상기 테스트 챔버 내 기체의 분압을 측정하는 단계,
   시간(t)에 따른 측정 신호 M(t)와 t^{- n} 항을 포함하는 피팅 함수 F(t)의 진행으로부터 차이 신호 D(t)를 형성하는 단계(여기서 n은 양의 유리수), 및
   상기 차이 신호 D(t)에 근거하여 상기 시험편의 누출 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 챔버에 포함된 시험편의 누출을 감지하는 방법.
   
2. 시험편의 누출을 감지하는 방법에 있어서,
   상기 시험편을 배기하는 단계,
   상기 시험편의 배기 중에 측정 신호(M)로 상기 시험편 내의 기체의 분압을 측정하는 단계,
   시간(t)에 따른 상기 측정 신호 M(t)와 t^-n 항을 포함하는 피팅 함수 F(t)의 진행으로부터 차이 신호 D(t)를 형성하는 단계(여기서 n은 양의 유리수), 및
   상기 차이 신호 D(t)에 근거하여 상기 시험편의 누출 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험편의 누출을 감지하는 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   n은 1 이상이고, 바람직하게는 정수인 것을 특징으로 하는 방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   n=2 이며, 상기 피팅 함수 F(t)는 1/t² 항을 포함하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피팅 함수는 F(t)= 1/(c + a·t)²(여기서 a 및 c는 모두 상수임)인 것을 특징으로 하는 방법.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피팅 함수 F(t)는 상기 측정 중에 미리 정해진 시간 주기 중 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 시간 주기는 1 내지 5초 범위이고, 바람직하게는 2초인 것을 특징으로 하는 방법.
   
8. 제1항 내지 제7항에 있어서,
   상기 피팅 함수 F(t)는 D(t) < M(t)/1000인 한 새로운 측정값에 대해 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 테스트 챔버의 압력은 1 mbar 미만, 바람직하게는 0.1 mbar 미만인 경우, 상기 차이 신호 D(t)에 근거하여 상기 시험편의 누출 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시험편의 누출은 상기 차이 신호 D(t)가 M(t)/100 보다 커지자마자 감지되는 것으로 간주하는 것을 특징으로 하는 방법.

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