KR20240035789A - 누출 감지기 - Google Patents
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Abstract
결합된 전체적 및 국부적 누출 감지를 위한 누출 감지 장치는, 테스트 시편 포트(14), 그 입구가 테스트 시편 포트(14)와 연결되어 있는 테스트 시편 고진공 펌프(16), 및 그 입구가 테스트 시편 라인(18)을 통해 테스트 시편 고진공 펌프(16)의 출구(19)와 연결되어 있는 적어도 하나의 사전-진공 펌프(20), 및 사전-진공 펌프(20)와 연결되는 가스 감지기(32)로서, 적어도 제 1 가스 라인(28)을 통해 테스트 시편 고진공 펌프(16), 테스트 시편 라인(18) 및/또는 테스트 시편 포트(14)와 연결됨으로써, 테스트 시편 포트(14)로부터의 가스가 가스 라인(28)을 통해 가스 감지기(32)로 공급되어 가스를 분석하게 되는 상기 가스 감지기를 포함하며, 가스 압력 센서와 연결되는 가스 압력 측정 볼륨(22)이 테스트 시편 라인(18)에 구성도미으로써, 가스 감지기(32)를 사용하여 가스를 측정하는 동안, 가스 압력 측정 볼륨(22)에서 압력 프로파일을 측정하는 것에 의해 전체적 누출 감지가 수행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 결합된 전체적 및 국부적 누출 감지를 위한 누출 감지 장치 및 누출 감지 방법에 관한 것이다.
전체적 가스 누출 감지를 위한 "ROR(Rate of Rise)" 방법은, 진공 펌프를 사용하여 테스트 시편을 진공화한 다음, 진공화된 테스트 시편의 전체 압력 프로파일을 측정함으로써, 이 전체 압력 프로파일을 기반으로 테스트 시편의 가스 누출을 추론하는 방법이다. 압력이 실질적으로 일정한 경우, 테스트 시편이 밀폐된 것으로 가정할 수 있다. 전체 압력 프로파일이 증가하는 경우, 테스트 시편에 누출이 있는 것으로 가정한다.
전체적 누출 감지의 대안으로서, 국부적 누출 감지가 스프레이 피스톨 또는 스니퍼 누출 감지기를 사용하여 수행되며, 이에 따라 테스트 시편의 누출 위치를 로컬라이징하게 된다. 기존의 가스 누출 감지 방법들에서는, 전체적 누출 감지만 수행될 수 있거나 또는 국부적 누출 감지만 수행될 수가 있었다. 압력 증가 측정을 위해서는, 테스트될 볼륨이 완전히 고립되어야 하며, 즉 측정 중에 측정 볼륨을 추가로 진공화해서는 안 되며 이에 따라 압력을 변경하지 않도록 해야 한다. 그러나, 이와 대조적으로, 기존의 테스트 가스 스프레이 피스톨을 가진 누출 감지 장치는 테스트 시편으로부터 측정되어야 하는 가스를 계속해서 펌핑해야 한다. 기존 누출 감지 장치들로는 전체적 밀폐성 측정과 테스트 가스 스프레이 누출 감지를 동시에 수행하는 것이 불가능하다.
이와는 대조적으로, 본 발명은 개선된 누출 감지 장치 및 개선된 누출 감지 방법을 제공하는 목적을 기반으로 한다.
본 발명에 따른 누출 감지 장치의 제 1 변형예에서는, 테스트할 테스트 시편이 연결되는 테스트 시편 포트(test specimen port)가, 테스트 시편 고진공 펌프(test specimen high vacuum pump)의 입구와 연결된다. 테스트 시편 고진공 펌프의 출구는 테스트 시편 라인을 통해 사전-진공 펌프(pre-vacuum pump)의 입구와 연결된다. 또한, 사전-진공 펌프는 적어도 제 1 가스 라인을 통해 테스트 시편 고진공 펌프, 테스트 시편 라인 및/또는 테스트 시편 포트와 연결되는 가스 감지기와 연결되어 있으며, 이에 따라 가스 감지기가 제 1 가스 라인을 통해 가스를, 테스트 시편 포트로부터 공급받아, 가스를 분석하게 된다. 본 발명의 제 1 변형예의 특징은, 가스 압력 센서와 연결된 가스 압력 측정 볼륨이 테스트 시편 라인에 형성되어 있어, 가스 감지기를 사용하여 가스를 분석하는 동안, 가스 압력 측정 볼륨에서 압력 프로파일(예를 들면, 전체 압력, 차압, 가스 압력 또는 부분 압력)을 동시에 측정함으로써 전체적 누출 감지가 수행될 수 있다는 것이다.
본 발명에 따른 누출 감지 장치의 제 2 변형예에서는, 테스트할 테스트 시편이 연결되는 테스트 시편 포트가 또한 제공되며, 사전-진공 펌프의 입구는 감지기 라인을 통해 감지기 고진공 펌프의 출구와 연결된다. 가스 감지기는 감지기 고진공 펌프의 입구에 연결되고, 적어도 하나의 제 1 가스 라인을 통해 테스트 시편 라인 및/또는 테스트 시편 포트에 연결되며, 이에 따라 가스 감지기는 가스 라인을 통해 테스트 시편 포트로부터 가스를 공급받게 된다. 본 발명의 제 2 변형예의 특징은, 가스 압력 센서와 연결되는 가스 압력 측정 볼륨이 감지기 라인에 형성되며, 이에 따라 가스 감지기를 사용하여 가스를 측정하는 동안, 가스 압력 측정 볼륨에서 압력 프로파일을 측정하는 것에 의해 전체적 누출 감지가 수행될 수 있다는 것이다.
가스 감지기는 가스 선택적으로 가스 타입을 감지할 수 있는 부분 압력 센서, 예를 들어 질량 분석기(mass spectrometer)일 수 있다.
본 발명의 두 가지 변형예들의 공통 특징은 가스 압력 센서와 연결되는 가스 압력 측정 볼륨이, 가스 감지기를 사용하여 국부적 누출 감지를 위해 가스 측정이 수행되는 동안 또는 이후에, 가스 압력 측정 볼륨에서 압력 프로파일을 측정함으로써, 전체적 누출 감지를 가능하게 한다는 것이다. 가스 감지기가 누출 감지를 로컬라이징하는데 사용되는 한편, 가스 압력 측정 볼륨 및 이에 연결되는 가스 압력 센서는 국부적 누출 감지와 동시에 또는 신속한 교대로 전체적 누출 감지에 사용될 수 있다.
결합된 전체적 및 국부적 누출 감지를 위한 본 발명에 따른 누출 감지 방법에서는, 먼저 테스트 시편이 테스트 시편 포트에 연결되고, 그런 다음 테스트 시편이 진공화된다. 테스트 시편에서 나오는 가스는 가스 압력 측정 볼륨 내로 운반되고, 가스 압력 측정 볼륨에서 일정 기간 동안 전체 압력의 압력 프로파일이 측정된다. 동시에, 테스트 시편에는 테스트 가스(예를 들어, 수소 또는 헬륨 형태)가 분사되며, 테스트 시편으로부터 인출되는 가스의 일부 흐름이 가스 라인을 통해 가스 감지기로 공급되어 가스 감지기에 의해 분석된다. 한편, 테스트 시편 고진공 펌프는 테스트 시편으로부터 인출되는 가스 흐름을 분할할 수 있으며, 이에 따라 가스 라인을 통해 가스 감지기로 가벼운 가스 성분들이 공급되는 동시에, 테스트 시편 고진공 펌프에 의해 테스트 시편으로부터 추출되는 가스의 대부분이 가스 압력 측정 볼륨 내에 압축된다. 이것은 일반적으로 공기이다. 가스 압력 측정 볼륨 내에 압축되는 공기는 테스트 시편 고진공 펌프를 통해 가스 감지기로 들어갈 수 없다.
여기서, 압력 증가 측정 중에 가스 압력 측정 볼륨을 사전-진공 펌프로부터 분리하기 위해 가스 압력 측정 볼륨과 사전-진공 펌프 사이에서 선택적으로 잠금 가능한 스톱 밸브가 형성되는 것이 유리하다. 따라서, 사전-진공 펌프는 압력 증가 측정 중에 가스 감지기 및/또는 가스 감지기와 연결된 감지기 고진공 펌프를 진공화하는데 사용될 수 있다. 이것은 질량 분석 가스 감지기에 특히 유리할 수 있다.
이에 따라 가스 라인은 예를 들어 감지기 고진공 펌프의 중간 가스 포트를 통해, 테스트 시편 고진공 펌프의 중간 가스 포트를, 가스 감지기와 연결할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 가스 라인이 제공될 수 있으며, 이 가스 라인은 예를 들어 감지기 고진공 펌프의 중간 가스 포트를 통해, 테스트 시편 고진공 펌프와 사전-진공 펌프 사이의 테스트 시편 라인 및/또는 가스 압력 측정 볼륨을, 가스 감지기와 연결한다. 여기서, 중간 가스 라인에는 미리 설정된 컨덕턴스를 갖는 스로틀이 제공될 수 있으며, 이에 따라 가스 압력 측정 볼륨으로부터 가스 감지기로 연속적인 가스 흐름을 공급하게 된다. 알고 있는 스로틀 컨덕턴스 및/또는 스로틀 전체의 압력 강하를 고려하여, 가스 압력 측정 볼륨에서의 전체 압력 증가가 결정될 수 있다.
특히, 테스트 시편 고진공 펌프는 기존의 질량 분석 역류 누출 감지기(mass spectrometric counterflow leak detector)와 함께 작동되는 부스터 펌프일 수 있다. 중간 가스 라인마다 그리고, 가능한 경우, 감지기 고진공 펌프와 사전-진공 펌프 사이의 연결 라인에도 선택적으로 폐쇄 가능한 스톱 밸브가 각각 제공되어야 한다.
가스 압력 측정 볼륨에는, 가스 압력 측정 볼륨에서 압력 프로파일을 측정하기 위한 가스 압력 센서가 제공된다. 가스 압력 센서는 가스 밀폐성 센서(gas tightness sensor)일 수 있거나 또는 전체 압력 측정을 위한 압력 게이지일 수 있다.
이하에서, 본 발명의 예시적인 실시예에 대하여 도면들을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도면들에서:
도 1은 누출 감지 장치의 제 1 예시적인 실시예의 개략적인 블록도를 나타낸 것이다.
도 2는 제 1 압력 프로파일을 나타낸 것이다.
도 3은 제 2 압력 프로파일을 나타낸 것이다.
도 4는 누출 감지 장치의 제 2 예시적인 실시예의 개략적인 블록도를 나타낸 것이다.
도 5는 누출 감지 장치의 제 3 예시적인 실시예의 개략적인 블록도를 나타낸 것이다.
도면들에서:
도 1은 누출 감지 장치의 제 1 예시적인 실시예의 개략적인 블록도를 나타낸 것이다.
도 2는 제 1 압력 프로파일을 나타낸 것이다.
도 3은 제 2 압력 프로파일을 나타낸 것이다.
도 4는 누출 감지 장치의 제 2 예시적인 실시예의 개략적인 블록도를 나타낸 것이다.
도 5는 누출 감지 장치의 제 3 예시적인 실시예의 개략적인 블록도를 나타낸 것이다.
도 1에 나타나 있는 예시적인 실시예는 본 발명의 제 1 변형예에 관한 것이다. 테스트 시편(12)은 테스트 시편 포트(14)에 연결되며, 테스트 시편 포트(14)는 가스 도통 방식으로 테스트 시편 고진공 펌프(16)의 입구와 연결된다. 테스트 시편 고진공 펌프(16)는 테스트 시편 라인(18)을 통해 사전-진공 펌프(20)와 연결되고, 가스 압력 측정 볼륨(22)을 가지며, 가스 압력 측정 볼륨(22)은 테스트 시편 라인(18)의 제 1 부분을 통해 테스트 시편 고진공 펌프(16)의 출구(19)와, 그리고 테스트 시편 라인(18)의 제 2 부분을 통해 사전-진공 펌프(20)의 입구와 가스 도통 방식으로 연결되어 있다. 가스 압력 측정 볼륨(22)은 가스 압력 측정 볼륨(22) 내의 가스 압력(p1)을 측정하는 가스 압력 센서(24)와 연결되어 있다.
테스트 시편 고진공 펌프(16)의 중간 진공 포트(26)는 제 1 가스 라인(28)을 통해 감지기 고진공 펌프(30)와 연결된다. 감지기 고진공 펌프(30) 및 테스트 시편 고진공 펌프(16) 각각은 기존 설계의 터보 분자 펌프들이다. 감지기 고진공 펌프(30)의 입구는 가스 감지기(32)와 연결되어 있다. 가스 감지기(32)는 감지기 고진공 펌프(30)에 의해 진공화되는 질량 분석기이다. 감지기 고진공 펌프(30)는 연결 라인(34)을 통해 사전-진공 펌프(20)와 연결되어 있다. 도 1에 나타나 있는 어셈블리는 역류 원리를 기반으로 하는 질량 분석 가스 누출 감지기이며, 여기서는 가스가 테스트 시편(12)으로부터 가스 라인(28)을 통해 역류로 가스 감지기(32) 내에 유입된다.
제 2 가스 라인(36)은 가스 압력 측정 볼륨(22)을 감지기 고진공 펌프(30)의 추가 중간 가스 포트와 연결한다. 여기서, 제 2 가스 라인(36)은 미리 설정된, 예를 들어 조정 가능한 가스 컨덕턴스를 갖는 스로틀(38)을 갖는다. 제 2 가스 라인(36)을 통해, 가스는 가스 압력 측정 볼륨(22)으로부터 역류로 감지기 고진공 펌프(30)를 통해 가스 감지기(32) 내에 연속적으로 유입될 수 있다. 도 1에 나타나 있는 예시적인 실시예에서는 제 1 가스 라인(28) 및 제 2 가스 라인(36)이 결합되어 나타나지만, 도면들에 나타나 있지 않은 추가의 예시적인 실시예들이 고려될 수 있으며, 여기서는 제 1 가스 라인(28)만 제공되고 제 2 중간 가스 라인(36)이 없는 경우가 있을 수도 있고, 그 반대로 제 2 중간 가스 라인(36)만 제공되고 제 1 가스 라인(28)은 없는 경우도 있을 수 있다.
제 3 가스 라인(40)은 모든 예시적인 실시예들에서 고려 가능하며, 도면에 나타나 있는 예시적인 실시예에 제공된다. 제 3 가스 라인(40)은 가스 도통 방식으로 가스 압력 측정 볼륨(22)을 가스 감지기 고진공 펌프(30)의 추가 중간 가스 포트와 연결하고, 선택적으로 폐쇄 가능한 밸브(V3)를 구비한다. 가스 압력 측정 볼륨(22)은 밸브(V3) 및 제 3 중간 가스 라인(40)을 통해 벤트될(vented) 수 있다.
제 1 가스 라인(28)은 선택적으로 폐쇄 가능한 제 1 스톱 밸브(V1)를 구비한다. 제 2 중간 가스 라인(36)은 선택적으로 폐쇄 가능한 제 2 스톱 밸브(V2)를 구비한다. 제 3 중간 가스 라인(40)은 선택적으로 폐쇄 가능한 제 3 스톱 밸브(V3)를 구비한다. 가스 압력 측정 볼륨(22) 및 사전-진공 펌프(20)를 연결하는 테스트 시편 라인(18)의 제 2 부분은 선택적으로 폐쇄 가능한 제 4 스톱 밸브(V4)를 구비한다. 감지기 고진공 펌프(30)를 사전-진공 펌프(20)와 연결하는 연결 라인(34)은 선택적으로 폐쇄 가능한 제 5 스톱 밸브(V5)를 구비한다.
제 1 가스 라인(28)에는, 테스트 시편 고진공 펌프(16)의 중간 가스 출구 및 중간 가스 진공 포트(26)에서의 압력을 각각 측정하는 제 2 압력 센서(42)가 제공된다.
연결 라인(34)은 제 5 밸브(V5)와 감지기 고진공 펌프(30)의 출구 사이에 제 3 압력 센서(44)를 구비하며, 이 센서는 감지기 고진공 펌프(30)의 출구에서의 압력을 측정한다.
가스 압력 센서(24)가 테스트 시편 고진공 펌프(16)의 사전-진공 포트에(따라서 어느 정도는 누출 감지기에) 제공되어 있다. 본 발명에 따른 방법에서, 가스 압력 측정 볼륨(22)에서의 압력 증가는 테스트 시편 고진공 펌프(16)의 뒤쪽에서, 즉 하류에서 측정된다. 테스트 시편 고진공 펌프(16)는 부스터 펌프로 지칭될 수도 있다.
테스트 시편 고진공 펌프(16)는 테스트 시편(12)으로부터 인출되는 가스 흐름을 가벼운 성분들(예를 들면, 헬륨 및/또는 수소)로 분리하며, 이것은 주로 감지기 고진공 펌프(30)로 운반되어 누출 감지(스프레이 누출 감지)를 로컬라이징하는 역할을 하는 한편, 테스트 시편(12)으로부터 인출되는 공기의 주된 부분은 테스트 시편 고진공 펌프(16) 뒤쪽에 있는, 즉 하류의 가스 압력 측정 볼륨(22)으로 운반된다. 중간 가스 진공 포트(26)와 테스트 시편 고진공 펌프(16)의 출구 사이의 큰 압축으로 인해, 테스트 시편 고진공 펌프(16)는 공기 성분들에 대한 배리어(barrier) 역할을 한다. 가스 압력 측정 볼륨(22)은 가스 압력 측정 볼륨(22)에 연결되어 있는 감지기 라인들(18, 36, 40)의 밸브들 중 적어도 하나, 즉 밸브들(V2, V3 또는 V4) 중 적어도 하나를 전환함으로써, 바람직하게는 제 3 밸브(V3)를 전환함으로써 주기적으로 폐쇄된다. 테스트 시편 고진공 펌프(16)에 의해 공기가 유입되어 압축됨에 따라, 가스 압력 측정 볼륨(22) 내의 압력이 증가하여 압력 센서(24)에 의해 측정된다. 압력 증가는 테스트 시편(12)의 전체 누출에 비례한다. 이와 관련하여, 중간 가스 진공 포트(26)(중간 가스 출구로도 지칭될 수 있음)가 연속적으로 개방되어 가스 감지기(32), 보다 구체적으로 감지기 고진공 펌프(30)의 제 1 중간 가스 포트에 연결된다. 따라서, 국부적 누출 감지(이 경우 스프레이 누출 감지 형태)가 질량 분석 역류 원리에 기초하여 전체적 누출 감지와 동시에 수행될 수 있다.
제 4 밸브(V4)를 통해 가스 압력 측정 볼륨(22)을 완전히 폐쇄하는 대안으로서, 가스 흐름이 제 2 중간 가스 라인(36)의 스로틀(38)을 통해 감지기 고진공 펌프(30)의 제 2 또는 동일한 중간 가스 포트로 안내될 수 있다. 테스트 시편 고진공 펌프(16)를 통해 가스 압력 측정 볼륨(22) 내에 압축되는 가스는, 스로틀(38)을 경유하여 역류로 감지기 고진공 펌프(30)를 통해 가스 감지기(32)로 흐를 수 있다. 스로틀(38)을 통한 압력 강하가 결정될 수 있으며, 압력 증가와 마찬가지로, 이것은 테스트 시편(12)의 전체 누출에 대한 척도이다. 이 방법에서는, 테스트 시편 고진공 펌프(16)의 개방형 중간 가스 진공 포트(26)를 통해 전체적 누출 감지와 병행하여 국부적 누출 감지를 작동하는 것도 가능하다.
이하에서는, 도 2의 압력 프로파일 곡선을 사용하여 압력 증가 측정에 대해 설명한다. 이 프로세스에서는, 누출을 통해 테스트 시편(12)으로 유입되는 가스가 테스트 시편 고진공 펌프(16)에 의해 테스트 시편(12)에서 제거된다. 압축 차이들로 인해, 헬륨과 같은 가벼운 가스들은 주로 감지기 고진공 펌프(30)로 운반된다. 따라서, 헬륨이 종종 테스트 가스로서 사용된다. 한편, 나머지 공기는 주로 테스트 시편 고진공 펌프(16) 뒤쪽에 있는 가스 압력 측정 볼륨(22) 내로 운반된다. 테스트 시편 고진공 펌프(16)의 중간 가스 진공 포트(26)와 공기 성분용 출구(19) 사이의 압축이 크기 때문에, 가스가 가스 압력 측정 볼륨(22) 내에 모이게 되며 거기서 압력이 증가한다. 이러한 압력 증가는 테스트 시편(12)의 전체 누출율에 비례한다.
모든 유입 가스가 테스트 시편 고진공 펌프(16)를 통해 운반되기 때문에, 가스 압력 측정 볼륨(22)에서의 압력 증가는 테스트 시편(12)의 볼륨에 의존하지 않는다. 이 압력은 가스 압력 측정 볼륨(22)에 연결되어 있는 적절한 전체 압력 센서 또는 가스 밀폐성 센서(예를 들면, 압력 센서(24))를 통해 측정된다.
가스 압력 측정 볼륨(22) 내의 압력은 바람직하게는 테스트 시편 고진공 펌프(16)가 계속해서 효과적으로 압축을 유지할 수 있고 가벼운 가스들의 역류가 낮은 범위 내에서 유지된다. 이것은 일반적으로 0 mbar 내지 5 mbar 압력 범위의 경우이다. 이러한 점에서, 압력(p1)은 0 mbar 내지 5 mbar로 유지되어야 한다. 압력(p1)이 너무 많이 증가하는 경우, 가스 압력 측정 볼륨(22)에 연결되어 있는 감지기 라인들(18, 36, 40)의 밸브들 중 적어도 하나의 밸브, 즉 제 2 밸브(V2), 제 3 밸브(V3) 또는 제 4 밸브(V4) 또는 이러한 밸브들(V2, V3, V4)의 임의의 조합을 잠시 개방하여 가스를 제거할 수 있다.
가스 압력 측정 볼륨(22)에서의 압력 증가는 미리 설정된 시간 t 내에 측정되거나, 특정 압력 증가에 도달하는 데 걸리는 시간이 측정된다.
압력 증가 방법을 통한 전체적 누출 측정과 동시에, 주로 가벼운 가스들이 제 1 밸브(V1)를 통해 가스 감지기(32)로 운반되기 때문에 헬륨이나 수소와 같은 가벼운 가스에 의한 국부적 누출 감지도 가능하다. 이것은 테스트 시편에 가벼운 테스트 가스를 분사함으로써 국부적 누출 감지하는 것과 전체 테스트 시편(12)에 대한 전체적 밀폐성 측정을 동시에 수행하는 것을 가능하게 한다. 전체 누출율은 가스 압력 측정 볼륨(22)의 볼륨 VA와 압력 증가 Δp/Δt(여기서, q = VA [I] * Δp[mbar]/t[s])에 의해 결정된다.
제 1 밸브(V1), 제 2 밸브(V2), 제 5 밸브(V5)가 개방되고, 제 3 밸브(V3) 및 제 4 밸브(V4)가 폐쇄되는 경우, 압력 차이 측정을 통해 직접적인 전체적 밀폐성의 측정이 수행될 수 있다. 여기서, 전술한 압력 증가 측정과 달리, 가스 압력 측정 볼륨(22)은 완전히 폐쇄되지 않는다. 스로틀(38)을 통해, 가스는 감지기 고진공 펌프(30) 쪽으로 운반된다. 이러한 스로틀링(throttling)은 가스 압력 측정 볼륨(22)에서의 압력 증가로 이어지며, 이는 제 1 압력 센서(24)에 의해 측정된다. 이러한 압력 증가는 테스트 시편으로 유입되는 가스의 양과 그에 따른 누출량에 비례한다. 그 결과 압력 변화는 도 3에 나타나 있으며, 여기서는 누출 측정 지표로 사용된다. 제 3 밸브(V3) 및/또는 제 4 밸브(V4)를 잠시 개방함으로써, 유닛의 최종 압력 또는 평형 압력이 결정될 수 있다. 그런 다음, 유량은 제 3 밸브(V3)를 개방하는 경우의 평형 압력과 밸브(V3)를 폐쇄하는 경우 사이의 압력 차이로 인해 발생한다. 전술한 전체 압력 측정 방법과 마찬가지로, 전체적 누출 감지 및 국부적 헬륨 또는 수소 누출 감지가 동시에 가능하다.
도 4 및 도 5에 나타나 있는 예시적인 실시예들은 사전-진공 펌프(20)를 감지기 고진공 펌프(30)와 연결하는 감지기 라인(34)의 일부, 즉 밸브(V5)와 감지기 고진공 펌프(30) 사이에 압력 측정 볼륨이 제공되는 본 발명의 두 가지 변형예를 나타낸다. 여기서, 압력 측정 볼륨(22) 내의 압력은 밸브(V5)의 주기적 개폐를 통해 압력 센서(24)에 의해 측정될 수 있으며, 이에 따라 압력 증가 방법에 기초하여 전체적 누출 감지를 수행하게 된다. 밸브(V5)가 폐쇄되는 경우, 압력 측정 볼륨(22)에서의 압력 증가가 측정된다. 이러한 압력 증가는 테스트 시편(12)의 전체 누출율에 비례한다. 밸브(V1)가 개방됨과 동시에, 국부적 누출 감지를 위해 테스트 시편(12)에 분사되는 테스트 가스가 가스 감지기에 의해 감지되어, 테스트 시편(12) 내의 누출들을 로컬라이징할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 테스트 시편(12)을 둘러싸는 대기로부터의 공기가 누출을 통해 테스트 시편(12)으로 유입되고 거기서 가스 감지기(32)로 공급되는 경우, 가스 감지기(32)는 예를 들어 공기 중에 함유된 헬륨 함량의 형태로 테스트 가스 신호의 일정한 증가를 결정하는 데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 전체적 누출 감지도 수행할 수 있다. 장치를 수정하지 않고도 헬륨과 같은 테스트 가스를 테스트 시편(12)에 분사함으로써 즉시 국부적 감지를 수행할 수 있다.
이러한 두 가지 가능성의 조합으로부터, 예를 들어 테스트 시편(12) 내부의 파열된 질소 라인 형태의 테스트 시편(12)의 내부 누출이 테스트 시편의 외부 쉘에 존재하는 외부 누출과 구별될 수 있다. 내부 누출은 가스 감지기(32)의 테스트 가스(예를 들면, 헬륨) 배경 신호의 증가 없이 압력 센서(24)에 의해 측정 가능한 압력 상승을 초래한다.
Claims (20)
- 결합된 전체적 및 국부적 누출 감지를 위한 누출 감지 장치로서,
테스트 시편 포트(test specimen port)(14),
그 입구가 상기 테스트 시편 포트(14)와 연결되어 있는 시편 고진공 펌프(specimen high vacuum pump)(16),
그 입구가 테스트 시편 라인(test specimen line)(18)을 통해 상기 시편 고진공 펌프(16)의 출구(19)와 연결되어 있는 적어도 하나의 사전-진공 펌프(pre-vacuum pump)(20), 및
상기 적어도 하나의 사전-진공 펌프(20)와 연결되는 가스 감지기(gas detector)(32)로서, 적어도 제 1 가스 라인(28)을 통해 상기 시편 고진공 펌프(16), 상기 테스트 시편 라인(18) 및/또는 상기 테스트 시편 포트(14)와 연결되며, 이에 따라 상기 시편 포트(14)로부터의 가스가 상기 제 1 가스 라인(28)을 통해 상기 가스 감지기(32)로 공급되어 가스를 분석하게 되는, 상기 가스 감지기(32)를 포함하며,
가스 압력 센서와 연결되는 가스 압력 측정 볼륨(22)이 상기 테스트 시편 라인(18)에 구성됨으로써, 상기 가스 감지기(32)를 사용하여 가스를 측정하는 동안, 상기 가스 압력 측정 볼륨(22)에서 압력 프로파일을 측정하는 것에 의해 전체적 누출 감지가 수행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 결합된 전체적 및 국부적 누출 감지를 위한 누출 감지 장치로서,
테스트 시편 포트(14),
감지기 고진공 펌프(30),
그 입구가 감지기 라인(34)을 통해 상기 감지기 고진공 펌프(30)의 출구와 연결되어 있는 적어도 하나의 사전-진공 펌프(20), 및
상기 감지기 고진공 펌프(30)의 상기 입구와 연결되는 가스 감지기(32)로서, 적어도 제 1 가스 라인(28)을 통해 상기 테스트 시편 라인(18) 및/또는 상기 테스트 시편 포트(14)와 연결됨으로써, 상기 테스트 시편 포트(14)로부터의 가스가 상기 제 1 가스 라인(28)을 통해 상기 가스 감지기(32)로 공급되어 가스를 분석하게 되는, 상기 가스 감지기(32)를 포함하며,
가스 압력 센서(24)와 연결되는 가스 압력 측정 볼륨(22)이 상기 감지기 라인(34)에 구성됨으로써, 상기 가스 감지기(32)를 사용하여 가스를 측정하는 동안, 상기 가스 압력 측정 볼륨(22)에서 압력 프로파일을 측정하는 것에 의해 전체적 누출 감지가 수행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 2 항에 있어서,
시편 고진공 펌프(16)가 제공되며, 상기 시편 고진공 펌프(16)의 입구는 상기 테스트 시편 포트(14)와 연결되고, 상기 시편 고진공 펌프(16)의 출구(19)는 테스트 시편 라인(18)을 통해 상기 적어도 하나의 사전-진공 펌프(20)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 압력 센서(24)를 사용하여 상기 가스 압력 측정 볼륨(22)에서 상기 압력 프로파일을 측정하는 동안, 상기 적어도 하나의 사전-진공 펌프(20)의 흡입 용량이 상기 가스 압력 측정 볼륨(22)에 미치는 영향을 비활성화하기 위해, 상기 적어도 하나의 사전-진공 펌프(20)에 대한 스톱 밸브(V4, V5) 또는 차단 장치 형태의 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 가스 라인(28)은 상기 테스트 시편 고진공 펌프(16)의 중간 가스 포트와 연결되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 압력 측정 볼륨(22)에 연결되는 상기 테스트 시편 라인(18) 및 다른 가스 라인들(36, 40) 중 적어도 하나에는 스로틀(38)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 가스 압력 측정 볼륨(22)을 상기 감지기 고진공 펌프(30)에 연결하는 중간 가스 라인(36, 40)에는 적어도 하나의 스로틀(38)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 라인(28) 및/또는 적어도 하나의 중간 가스 라인(36, 40)은, 상기 가스 감지기(32)를 진공화하는 감지기 고진공 펌프(30) 내로 개방되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감지기 고진공 펌프(30)의 출구가 상기 사전-진공 펌프(20)와 연결되어 있으며, 이에 의해 진공화되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 감지기(32)는 질량 분석기인 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 압력 센서(24)는 전체 압력 센서, 가스 밀폐성 센서, 또는 차압 센서로서의 압력 게이지인 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
선택적으로 폐쇄 가능한 스톱 밸브(V2, V3)를 구비한 적어도 하나의 다른 가스 라인(36, 40)이 제공되며 및/또는 상기 제 1 가스 라인(28)은 선택적으로 폐쇄 가능한 스톱 밸브(V1)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감지기 고진공 펌프(30)와 상기 적어도 하나의 사전-진공 펌프(20)를 연결하는 상기 감지기 라인(34)에, 선택적으로 폐쇄 가능한 스톱 밸브(V5)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스톱 밸브(V5)는, 상기 압력 측정 볼륨(22)을 상기 적어도 하나의 사전-진공 펌프(20)에 연결하는 상기 감지기 라인(34)의 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테스트 시편 라인(18)은 상기 가스 압력 측정 볼륨(22)와 상기 적어도 하나의 사전-진공 펌프(20) 사이에 선택적으로 폐쇄 가능한 스톱 밸브(V4)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 누출 감지 장치를 사용하여 결합된 전체적 및 국부적 누출을 감지하기 위한 누출 감지 방법으로서,
테스트 시편(12)을 상기 테스트 시편 포트(14)에 연결하는 단계,
상기 테스트 시편(12)을 진공화하는 단계,
상기 테스트 시편(12)으로부터 상기 가스 압력 측정 볼륨(22) 내로 가스를 추출하고, 상기 가스 압력 측정 볼륨(22)에서 압력 프로파일을 측정하는 단계,
상기 테스트 시편(12)에 테스트 가스를 분사하는 단계, 및
상기 테스트 시편(12)으로부터 인출되는 상기 가스의 일부 가스 흐름을 상기 가스 감지기(32)로 운반하고, 상기 가스 압력 측정 볼륨(22)에서 상기 압력 프로파일을 측정하면서 상기 가스 감지기(32)를 사용하여 상기 가스를 분석하는 단계
를 특징으로 하는, 누출 감지 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 일부 가스 흐름은 적어도 상기 제 1 가스 라인(28)을 통해 운반되거나, 또는 상기 제 1 가스 라인(28), 및 상기 가스 압력 측정 볼륨(22)을 상기 감지기 고진공 펌프(30)와 연결하면서 공지의 스로틀(38)을 갖는 중간 가스 라인(36)을 통해 운반되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 가스 압력 측정 볼륨(22)에서의 상기 압력 프로파일을 결정하기 위해 상기 중간 가스 라인(36)을 통해 상기 일부 가스 흐름을 운반하는 경우, 상기 스로틀(38)이 고려되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 방법. - 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 압력 센서(24)를 사용하여 상기 가스 압력 측정 볼륨(22)에서 상기 압력 프로파일을 측정하는 동안, 상기 적어도 하나의 사전-진공 펌프(20)의 흡입 용량이 상기 가스 압력 측정 볼륨(22)에 미치는 영향이 비활성화되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 방법. - 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 압력 측정 볼륨(22)을 상기 적어도 하나의 사전-진공 펌프(20)에 연결하는 적어도 하나의 가스 라인 경로, 특히 상기 감지기 라인(34), 상기 테스트 시편 라인(18) 또는 적어도 하나의 중간 가스 라인(36, 40)이, 상기 압력 측정 볼륨(22)에서 측정되는 압력의 함수로서 주기적으로 폐쇄되고 다시 개방되며, 압력 증가 방법에 따른 상기 압력 측정 볼륨(22)에서의 측정된 압력 증가를 기반으로, 상기 테스트 시편의 누출이 상기 폐쇄된 상태에서 추론되는 것을 특징으로 하는, 누출 감지 방법.
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