WO2013007432A1 - Lecksucheinrichtung sowie verfahren zum überprüfen von gegenständen auf dichtigkeit mittels einer lecksucheinrichtung - Google Patents

Lecksucheinrichtung sowie verfahren zum überprüfen von gegenständen auf dichtigkeit mittels einer lecksucheinrichtung Download PDF

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WO2013007432A1
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test gas
test
chamber
valve
pumping device
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PCT/EP2012/059288
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Gerhard Wilhelm Walter
Guenter Holstein
Christian Beyer
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Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh
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    • 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
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G01M3/202—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 using mass spectrometer detection systems

Definitions

  • Leak detection device and method for checking items for leaks by means of a leak detection device are provided.
  • the invention relates to a leak detection device and a method for checking objects for leaks by means of a leak detector.
  • Known countercurrent leak detectors use a turbomolecular pump for leak detection.
  • An object to be tested or a test chamber, in which the object to be tested is arranged, is connected via a test gas line to a backing pump. Further, the test gas line is connected to two or more intermediate inlets of the turbomolecular pump. The backing pump is further connected to the outlet of the turbomolecular pump.
  • the test gas detector is arranged, in particular in a chamber evacuated by the turbomolecular pump.
  • a test gas detector can be used, which has a very high sensitivity.
  • the detection of the test gas which is in particular helium, takes place in that the test gas flows counter to a main flow direction of the turbomolecular pump within the turbomolecular pump to its inlet and can be detected by the test gas detector.
  • the test gas line for coarse examination of the object is connected to the outlet region of the turbomolecular pump. Due to the connection of the test gas line to the outlet region of the turbomolecular pump, the counterflow or return flow path of the test gas within the turbomolecular pump is relatively long. Only at a lower pressure in the test gas line and in the test chamber or the object to be tested can the test gas line be connected to an intermediate region of the turbomolecular pump, so that the counterflow path is shortened. An admission of the test gas into this intermediate region of the turbomolecular pump is only possible if the pressure in the test gas line, apart from minor deviations, corresponds to the pressure in the intermediate region of the turbomolecular pump.
  • test gas line with a further intermediate inlet through which a further shortening of the counterflow path is thus again possible only at a later time, when a further reduction of the test pressure is realized. Due to the particular at the beginning of a review of an object long counter or return flow paths the test times and response times are relatively long.
  • the object of the invention is to provide a leak detector and a corresponding method for checking objects for leaks, with which the test times can be reduced.
  • the object is achieved by a leak detection device with the features of claim 1 or by a method for checking objects for leaks by means of a leak detection device according to claim 7.
  • the leak detection device has a test chamber in which an object to be tested is arranged. Alternatively, an immediate checking of the object can take place.
  • An evacuation pump device is connected to the test chamber or the object for evacuation. This has a backing pump, so that the test chamber or the object can be evacuated to a low pressure.
  • pressures are realized which correspond to at least a simple distance of the background signal to the leakage value.
  • a test gas line is connected to the test chamber or the object. Alternatively, this can also be connected to a line arranged between the test chamber or the object and the evacuation pump device, so that it is not necessary for two lines to be connected to the test chamber. This is particularly advantageous in the direct connection with the object, since then only one line must be connected to the object, which then branches into a line leading to the evacuation pumping device and a test gas line.
  • the test gas line is connected to an intermediate inlet of a test gas pumping device.
  • a test gas pumping device in a particularly preferred embodiment, it is a turbomolecular pump, possibly in conjunction with a cavity-wake stage.
  • the outlet of the turbomolecular pump or the Hohlweck- stage is connected to a backing pump to achieve low pressures.
  • a test gas detector With the main inlet of the test gas pumping device, i. in particular with the main inlet of the turbomolecular pump, a test gas detector is connected. The detection of the test gas takes place in countercurrent principle. This means that on the one hand the test gas flows in through the intermediate inlet and is conveyed in the direction of the main conveying path to the outlet of the test gas pumping device. A small portion of the test gas flows counter to the main conveying direction along a counterflow path from the intermediate inlet to the main inlet and thus can be detected by the test gas detector.
  • a valve device with a test gas chamber is arranged in the test gas line. This makes it possible to buffer test gas from the test chamber or the object in the test gas chamber. The cached test gas is then the Test gas pumping device supplied via the intermediate inlet and flows along the counterflow path to the test gas detector.
  • a significant advantage of the invention is that the test gas pumping device is operated independently of the evacuation pumping device. This makes it possible to already realize a relatively low pressure in the test gas pumping device, while in the test chamber itself no correspondingly low pressure must prevail. Because of this low pressure which can be realized in the region of the test gas pump device, it is possible to arrange the intermediate inlet of the test gas pump device close to the main inlet, so that the counter flow path is short.
  • test time leads to a considerable reduction of the test time.
  • the test gas present in the test gas chamber can thus have a significantly higher pressure compared with the pressure in the test gas pump device, without this impairing the functionality of the test gas pump device, in particular of the turbomolecular pump. This is the case because only a small amount of test gas is supplied to the test gas pumping device via the intermediate inlet.
  • the valve device has two valves, between which the test gas chamber is arranged.
  • the first valve arranged in the flow direction upstream of the test gas chamber is opened so that test gas flows into the test gas chamber.
  • the second valve is optionally opened so that the small amount of test gas flows from the test gas chamber to the intermediate inlet of the test gas pumping device.
  • a further advantage of the invention is that only small amounts of test gas are supplied to the test gas pump device and insofar as even a small amount of test gas has to be removed from the test gas pump device before the next article is checked, if a leakage occurs.
  • the leak detection device according to the invention is also ready within a very short time to check the next object.
  • the valve device is connected to a control device.
  • a control device in the first preferred embodiment of the valve device with two separate valves, a corresponding driving of the valves, wherein for supplying test gas to the test gas chamber, the first valve is opened and the second valve is closed and corresponding to supplying the test gas to the test gas Pumping the second valve open and the first valve is closed.
  • control device it is preferably ensured by the control device that the second valve is not opened until the first valve is closed.
  • the valve device has a single valve with integrated test gas chamber.
  • This valve can be designed such that an inlet or an outlet of the valve is obviously or closable by a displacement of a type of double piston.
  • the control of this valve is preferably carried out in turn by means of a control device which performs the displacement of the double piston analogous to the opening and closing of the first and second valves of the valve device with two valves.
  • the invention relates to a method for checking objects for leaks by means of a leak detector, wherein in a particularly preferred embodiment for carrying out the method, the leak detection device described above is used.
  • a test gas is taken from a test chamber or directly from an object to be tested into a test gas chamber. Subsequently, a connection between the test gas chamber and the test chamber or the object is interrupted. The removed test gas is then supplied from the test gas chamber to a test gas pumping device.
  • the test gas pump device has a test gas detector or is connected to a test gas detector and performs the detection of the test gas in a countercurrent principle.
  • the test gas is preferably supplied via an intermediate inlet of the test gas pumping device and pumped by the test gas pumping device in the main flow direction in the direction of an outlet of the test gas pumping device, in particular an outlet of a turbomolecular pump.
  • a portion of the test gas flows along a counterflow path from the main flow direction Intermediate inlet to the main inlet of the test gas pumping device, wherein in the region of the main inlet of the test gas detector is arranged.
  • the test gas is removed from the test gas chamber only when a predetermined pressure level prevailing in the test gas pump device, in particular in the region of the intermediate inlet of the test gas pump device, is reached.
  • test gas is withdrawn at different times from the test chamber or directly the article at different pressures in the test chamber or in the object and fed to the test gas chamber in succession.
  • the supply of the test gas from the test gas chamber is carried out according to the leak detection device according to the invention at a correspondingly low pressure at the intermediate inlet, so that a short Jacobströmungsweg and thus a short test time can be realized.
  • the evacuation of the test chamber or of the object is preferably carried out by means of an evacuation pump device which is at least functionally and mechanically independent of the test gas pump device. Only via the control device, a control technology linkage of the evacuation pump device and the test gas pumping device can take place.
  • Figures 1-3 are schematic representations of different preferred embodiments
  • Embodiments of inventive leak detection devices In a test chamber 10, an object to be tested for tightness is arranged.
  • the test chamber 10 is connected via an evacuation line 12 with a pump 14. Instead of providing an evacuation chamber 10, in which the object to be tested is arranged, an immediate direct evacuation of the object can also take place.
  • a controllable evacuation valve 16 In the evacuation 12 a controllable evacuation valve 16 is arranged.
  • a test gas line 20 To check the tightness of the test chamber 10 or the object to be tested with a test gas pumping device 18 via a test gas line 20 is connected.
  • the test gas line 20 may also be connected downstream of the evacuation valve 16 to the evacuation line 12 in the flow direction.
  • test gas line 20 is connected to an intermediate inlet 24 of a pump 26 of the test gas pump device 18 designed as a turbomolecular pump in the illustrated embodiment.
  • a test gas detector 30 is connected to a main inlet 28 of the turbomolecular pump.
  • An outlet 32 of the turbomolecular pump is connected to a backing pump 36 with the interposition of a valve 34.
  • a valve device 38 is arranged in the test gas line 20.
  • the valve device has a first controllable valve 40 and a second valve 42, which is likewise adjustable in the flow direction. Between the two valves 40, 42, a test gas chamber 44 is arranged. Both the two controllable valves 40, 42 and the test gas detector 30 are connected to a control device 46.
  • a pressure-measuring device 48 can also be arranged in a connecting line of the control device 46 to the test gas detector 30.
  • the regulation of the evacuation valve 16 can also take place via the control device 46.
  • a calibration device 37 is preferably arranged in the test gas line 20, preferably directly in front of the intermediate inlet 24.
  • a very low pressure is generated in the region of the test gas detector 30 with the aid of the test gas pump device 18.
  • the test chamber 10 or directly the object to be tested is evacuated, in which case at the beginning of the test, i. in case of a big leak, a higher pressure prevails.
  • the valve 40 is then opened, so that a small amount of test gas flows into the test gas chamber 44. Then, the valve 40 is closed and the valve 42 is opened. The test gas flows from the test gas chamber 44 through the intermediate inlet 24 into the turbomolecular pump 26.
  • the turbomolecular pump 26 and the roughing pump 36 pump the test gas in the main flow path toward an outlet 50. Contrary to the main flow direction, a small amount of the feed flow principle flows from the intermediate inlet 24 toward the main inlet 28 of the turbomolecular pump and then passes to the test gas detector 30. If the test gas detector detects the test gas such as helium, a corresponding signal is generated and the test is completed because it has already been determined in the rough examination that the object to be inspected is leaking.
  • test gas pump device 18 If no test gas is still detected by the test gas detector 30 in this examination step, the test gas pump device 18 is brought back to the original low pressure. At the same time, the pressure in the test chamber 10 or in the object to be checked is also reduced, whereby now a lower pressure is achieved.
  • the valve 40 is opened again, so that gas flows into the test gas chamber 44. Subsequently, again, closing of the valve 40 and opening of the valve 42 to then again, as described above, pass the gas present in the test gas chamber 44 through the turbomolecular pump 26 and to the test gas detector 30.
  • a detection and a corresponding output of a signal takes place if leakage could be detected.
  • This step can then be repeated several times with always decreasing pressure in the test chamber 10, so that the leak test is getting finer.
  • a significant advantage of the leak detection device according to the invention is that always only a small amount of test gas, the volume of the test gas chamber 44 has to be pumped by the test gas pumping device 18.
  • This has the advantage that an introduction of the test gas can take place at an intermediate inlet 24, which is arranged close to the main inlet 28 and is already at a very low pressure level.
  • This has the advantage that the backflow path that the test gas must travel to the test gas detector 30 is short, so that rapid detection can take place.
  • the helium present in the system must be completely pumped out. Since according to the invention only a small amount of test gas is supplied to the system, a corresponding cleaning can be carried out very quickly. As a result, the efficiency of the leak detector is significantly improved.
  • valve means 38 has in this embodiment a single valve designed as a valve with integrated test gas chamber 52 on.
  • the valve 52 has an inlet 54 and an outlet 56.
  • test gas flows through the test gas line 22 into the integrated test gas chamber 44.
  • the gas present in the test gas chamber 44 can leave the valve after closing the inlet 54 through the outlet 56 and, as described above, reaches the test gas chamber.
  • Pumping device 18. The opening and closing of the valve 52 is effected by moving a double piston 45. This is realized by means of springs 47 and a correspondingly controlled electromagnet 49.
  • the embodiment shown in Figure 3 corresponds substantially to the embodiment of Figure 2 and also has a valve 52 with an integrated volume.
  • the evacuation line 12 is connected to the fore-vacuum pump 36 of the test gas pump device 18.
  • the backing pump 36 thus serves as evacuation pump means for evacuating the test chamber 10 or the object to be checked.
  • a separate pump 14, as shown in the embodiments in Figures 1 and 2, can be omitted here.
  • valve device 38 shown in FIG. 1 can also be used in the exemplary embodiment illustrated in FIG.

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Abstract

Eine Lecksucheinrichtung weist eine Prüfkammer (10) auf, die zur Evakuierung mit einer Evakuierungs-Pumpeinrichtung (14) verbunden ist. Ferner ist die Prüfkammer (10) über eine Testgasleitung (20) mit einer Testgas-Pumpeinrichtung (18) verbunden. Die Testgas-Pumpeinrichtung (18) ist an ihrem Haupteinlass (28) mit einem Testgasdetektor (30) verbunden, so dass eine Detektion von Testgas im Gegenströmprinzip erfolgen kann. In der Testgasleitung (20) ist eine Ventileinrichtung (38) angeordnet. Diese weist eine Testgaskammer (44) zum Zwischenspeichern von aus der Prüfkammer (10) entnommenem Testgas auf.

Description

Lecksucheinrichtunq sowie Verfahren zum Überprüfen von Gegenständen auf Dichtigkeit mittels einer Lecksucheinrichtunq
Die Erfindung betrifft eine Lecksucheinrichtung sowie ein Verfahren zum Überprüfen von Gegenständen auf Dichtigkeit mittels einer Lecksucheinrichtung.
Bekannte Gegenstrom-Lecksucheinrichtungen, wie sie beispielsweise in EP 1 585 951 beschrieben sind, verwenden zur Lecksuche eine Turbomolekularpumpe. Ein zu prüfender Gegenstand oder eine Prüfkammer, in der der zu prüfende Gegenstand angeordnet ist, ist über eine Testgasleitung mit einer Vorvakuumpumpe verbunden. Ferner ist die Testgasleitung mit zwei oder mehreren Zwischeneinlässen der Turbomolekularpumpe verbunden. Die Vorvakuumpumpe ist ferner mit dem Auslass der Turbomolekularpumpe verbunden. Am Einlass der Turbomolekularpumpe ist der Testgasdetektor, insbesondere in einer durch die Turbomolekularpumpe evakuierten Kammer angeordnet. Hierdurch kann ein Testgasdetektor eingesetzt werden, der eine sehr hohe Empfindlichkeit aufweist. Das Detektieren des Testgases, bei dem es sich insbesondere um Helium handelt, erfolgt dadurch, dass das Testgas entgegen einer Hauptströmungsrichtung der Turbomolekularpumpe innerhalb der Turbomolekularpumpe zu deren Einlass strömt und durch den Testgasdetektor detektiert werden kann.
In der EP 1 585 951 ist die Testgasleitung zur Grobuntersuchung des Gegenstands mit dem Auslassbereich der Turbomolekularpumpe verbunden. Aufgrund der Verbindung der Testgasleitung mit dem Auslassbereich der Turbomolekularpumpe ist der Gegen- bzw. Rückströmungsweg des Testgases innerhalb der Turbomolekularpumpe relativ lang. Erst bei einem geringeren Druck in der Testgasleitung sowie in der Prüfkammer bzw. dem zu prüfenden Gegenstand kann eine Verbindung der Testgasleitung mit einem Zwischenbereich der Turbomolekularpumpe erfolgen, so dass der Gegenströmungsweg verkürzt ist. Ein Einlassen des Testgases in diesen Zwischenbereich der Turbomolekularpumpe ist erst möglich, wenn der Druck in der Testgasleitung von geringen Abweichungen abgesehen, dem Druck im Zwischenbereich der Turbomolekularpumpe entspricht. Ein Verbinden der Testgasleitung mit einem weiteren Zwischeneinlass durch den ein weiteres Verkürzen des Gegenströmungsweges erfolgt, ist somit wiederum erst zu einem späteren Zeitpunkt, wenn eine weitere Verringerung des Prüfdrucks realisiert ist, möglich. Aufgrund des insbesondere zu Beginn einer Überprüfung eines Gegenstandes langen Gegen- bzw. Rückströmungswege sind die Prüfzeiten und Ansprechzeiten, relativ lang.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lecksucheinrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zum Überprüfen von Gegenständen auf Dichtigkeit zu schaffen, mit der die Prüfzeiten verringert werden können.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Lecksucheinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren zum Überprüfen von Gegenständen auf Dichtigkeit mittels einer Lecksucheinrichtung gemäß Anspruch 7.
Die erfindungsgemäße Lecksucheinrichtung weist eine Prüfkammer auf, in der ein zu prüfender Gegenstand angeordnet ist. Alternativ kann auch ein unmittelbares Prüfen des Gegenstandes erfolgen. Mit der Prüfkammer bzw. dem Gegenstand ist zur Evakuierung eine Evakuierungs-Pumpeinrichtung verbunden. Diese weist eine Vorvakuumpumpe auf, so dass die Prüfkammer bzw. der Gegenstand bis auf einen niedrigen Druck evakuiert werden kann. In der Prüfkammer bzw. dem zu überprüfenden Gegenstand werden hierbei Drücke realisiert, die mindestens einen einfachen Abstand des Untergrundsignals zum Undichtwert entsprechen. Unabhängig von der Evakuierungs-Pumpeinrichtung ist mit der Prüfkammer oder dem Gegenstand eine Testgasleitung verbunden. Alternativ kann diese auch mit einer zwischen der Prüfkammer bzw. dem Gegenstand und der Evakuierungs- Pumpeinrichtung angeordneten Leitung verbunden sein, so dass nicht zwei Leitungen mit der Prüfkammer verbunden sein müssen. Dies ist insbesondere bei der direkten Verbindung mit dem Gegenstand vorteilhaft, da sodann nur eine Leitung mit dem Gegenstand verbunden werden muss, die sich sodann in eine zur Evakuierungs-Pumpeinrichtung führende Leitung und eine Testgasleitung verzweigt.
Die Testgasleitung ist mit einem Zwischeneinlass einer Testgas- Pumpeinrichtung verbunden. Bei der Testgas-Pumpeinrichtung handelt es sich in besonders bevorzugter Ausführungsform um eine Turbomolekularpumpe ggf. in Verbindung mit einer Hohlweck-Stufe. Hierbei ist zur Erzielung niedriger Drücke der Auslass der Turbomolekularpumpe bzw. der Hohlweck- Stufe mit einer Vorvakuumpumpe verbunden. Mit dem Haupteinlass der Testgas-Pumpeinrichtung, d.h. insbesondere mit dem Haupteinlass der Turbomolekularpumpe ist ein Testgasdetektor verbunden. Die Detektion des Testgases erfolgt im Gegenstromprinzip. Dies bedeutet, dass das Testgas einerseits durch den Zwischeneinlass einströmt und in Richtung des Hauptförderweges zum Auslass der Testgas-Pumpeinrichtung gefördert wird . Ein geringer Teil des Testgases strömt entgegen der Hauptförderrichtung entlang eines Gegenströmungswegs von dem Zwischeneinlass zum Haupteinlass und kann somit von dem Testgasdetektor detektiert werden.
Erfindungsgemäß ist in der Testgasleitung eine Ventileinrichtung mit einer Testgaskammer angeordnet. Hierdurch ist es möglich, Testgas aus der Prüfkammer bzw. dem Gegenstand in der Testgaskammer zwischenzuspeichern. Das zwischengespeicherte Testgas wird sodann der Testgas-Pumpeinrichtung über den Zwischeneinlass zugeführt und strömt entlang des Gegenströmungswegs zum Testgasdetektor. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Testgas-Pumpeinrichtung unabhängig von der Evakuierungs-Pumpeinrichtung betrieben wird . Hierdurch ist es möglich, in der Testgas-Pumpeinrichtung bereits einen relativ geringen Druck zu realisieren, während in der Prüfkammer selbst noch kein entsprechend geringer Druck herrschen muss. Aufgrund dieses im Bereich der Testgas-Pumpeinrichtung realisierbaren geringen Drucks ist es möglich, den Zwischeneinlass der Testgas-Pumpeinrichtung nahe des Haupteinlasses anzuordnen, so dass der Gegenströmungsweg kurz ist. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Prüfzeit. Diese ist insbesondere aufgrund des in der Testgaskammer erheblich geringeren Volumens verglichen mit dem Volumen der Prüfkammer bzw. des Gegenstandes möglich. Das in der Testgaskammer vorhandene Testgas kann somit einen verglichen mit dem Druck in der Testgas-Pumpeinrichtung deutlich höheren Druck aufweisen, ohne dass hierdurch die Funktionalität der Testgas-Pumpeinrichtung, insbesondere der Turbomolekularpumpe beeinträchtigt wird . Dies ist der Fall, da nur eine geringe Menge an Testgas der Testgas-Pumpeinrichtung über den Zwischeneinlass zugeführt wird.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform weist die Ventileinrichtung zwei Ventile auf, zwischen denen die Testgaskammer angeordnet ist. Zur Befüllung der Testgaskammer mit Testgas aus der Prüfkammer bzw. dem Gegenstand erfolgt ein Öffnen des ersten in Strömungsrichtung vor der Testgaskammer angeordneten Ventils, so dass Testgas in die Testgaskammer einströmt. In einem zeitlich darauffolgenden Schritt wird ggf. abhängig von dem im Bereich der Testgas-Pumpeinrichtung herrschenden Drucks das zweite Ventil geöffnet, so dass die geringe Menge an Testgas aus der Testgaskammer zu dem Zwischeneinlass der Testgas-Pumpeinrichtung strömt. Zu Beginn einer Dichtigkeitsprüfung kann somit eine geringe Menge an Testgas der Testgas- Pumpeinrichtung zugeführt werden, die bereits auf einen sehr geringen Druck evakuiert ist. Hierdurch ist ein kurzer Gegenströmungsweg von dem Zwischeneinlass zum Testgasdetektor realisierbar.
Während dieser Überprüfung kann mit Hilfe der Evakuierungs- Pumpeinrichtung der Druck in der Prüfkammer bzw. dem Gegenstand weiter reduziert werden. Sodann wird eine weitere Probe an Testgas aus der Prüfkammer bzw. dem Gegenstand entnommen, indem wiederum das erste Ventil geöffnet wird, so dass das Testgas bei geschlossenem zweiten Ventil in die Testgaskammer strömt. Anschließend erfolgt wiederum ein Schließen des ersten Ventils und Öffnen des zweiten Ventils, so dass das Testgas zu der Testgas-Pumpeinrichtung und somit zum Testgasdetektor strömt. Es ist somit auf einfache Weise möglich, die Dichtigkeit des Gegenstands stufenweise zu überprüfen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass nur geringe Mengen an Testgas der Testgas-Pumpeinrichtung zugeführt werden und insofern bei Auftreten einer Leckage auch nur geringe Mengen an Testgas aus der Testgas-Pumpeinrichtung vor der Überprüfung des nächsten Gegenstandes abgeführt werden müssen. Insofern ist die erfindungsgemäße Lecksucheinrichtung auch innerhalb kürzester Zeit wieder bereit zur Überprüfung des nächsten Gegenstandes.
In bevorzugter Ausführungsform ist die Ventileinrichtung mit einer Steuereinrichtung verbunden . Hierbei erfolgt mit Hilfe der Steuereinrichtung bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der Ventileinrichtung mit zwei gesonderten Ventilen ein entsprechendes Ansteuern der Ventile, wobei zum Zuführen von Testgas zu der Testgaskammer das erste Ventil geöffnet und das zweite Ventil geschlossen ist und entsprechend zum Zuführen des Testgases zu der Testgas-Pumpeinrichtung das zweite Ventil offen und das erste Ventil geschlossen ist. Durch die Steuerung ist somit sichergestellt, dass zu keinem Zeitpunkt beide Ventile geöffnet sind, da hierdurch eine große Menge an Testgas aus der Prüfkammer bzw. dem Gegenstand bei ggf. relativ hohem Druck in die Testgas-Pumpeinrichtung am Zwischeneinlass einströmen würde. Dies könnte zu einer Beschädigung der Testgas-Pumpeinrichtung, insbesondere wenn es sich um eine Turbomolekularpumpe handelt, führen.
Ferner ist durch die Steuereinrichtung vorzugsweise sichergestellt, dass das zweite Ventil erst geöffnet wird, wenn das erste Ventil geschlossen ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ventileinrichtung ein einziges Ventil mit integrierter Testgaskammer auf. Dieses Ventil kann derart ausgebildet sein, dass durch ein Verschieben eines Art Doppelkolbens ein Einlass oder ein Auslass des Ventils offenbar bzw. schließbar ist. Die Steuerung dieses Ventils erfolgt vorzugsweise wiederum mit Hilfe einer Steuereinrichtung, die die Verschiebung des Doppelkolbens analog zum Öffnen und Schließen des ersten und zweiten Ventils der Ventileinrichtung mit zwei Ventilen ausführt.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überprüfen von Gegenständen auf Dichtigkeit mittels einer Lecksucheinrichtung, wobei in besonders bevorzugter Ausführungsform zur Durchführung des Verfahrens die vorstehend beschriebene Lecksucheinrichtung verwendet wird. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Testgas aus einer Prüfkammer oder unmittelbar aus einem zu überprüfenden Gegenstand in eine Testgaskammer entnommen. Anschließend wird eine Verbindung zwischen der Testgaskammer und der Prüfkammer bzw. dem Gegenstand unterbrochen. Das entnommene Testgas wird sodann aus der Testgaskammer einer Testgas-Pumpeinrichtung zugeführt. Die Testgas-Pumpeinrichtung weist einen Testgasdetektor auf bzw. ist mit einem Testgasdetektor verbunden und führt das Detektieren des Testgases im Gegenstromprinzip durch. Hierzu wird das Testgas vorzugsweise über einen Zwischeneinlass der Testgas-Pumpeinrichtung dieser zugeführt und von der Testgas-Pumpeinrichtung in Hauptströmungsrichtung in Richtung eines Auslasses der Testgas-Pumpeinrichtung, insbesondere eines Auslasses einer Turbomolekularpumpe gepumpt. Ein Teil des Testgases strömt entgegen der Hauptströmungsrichtung entlang eines Gegenströmungswegs von dem Zwischeneinlass zu dem Haupteinlass der Testgas-Pumpeinrichtung, wobei im Bereich des Haupteinlasses der Testgasdetektor angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren weist ebenfalls die vorstehend anhand der erfindungsgemäßen Lecksucheinrichtung beschriebenen Vorteile auf.
Vorzugsweise erfolgt ein Entnehmen des Testgases aus der Testgaskammer erst bei Erreichen einer vorgegebenen in der Testgas-Pumpeinrichtung, insbesondere im Bereich des Zwischeneinlasses der Testgas-Pumpeinrichtung herrschenden Druckstufe. Insbesondere wird nacheinander Testgas zu unterschiedlichen Zeitpunkten aus der Prüfkammer bzw. unmittelbar dem Gegenstand bei unterschiedlichen Drücken in der Prüfkammer bzw. im Gegenstand entnommen und der Testgaskammer zugeführt. Das Zuführen des Testgases aus der Testgaskammer erfolgt entsprechend der erfindungsgemäßen Lecksucheinrichtung bei einem entsprechend geringen Druck am Zwischeneinlass, so dass ein kurzer Gegenströmungsweg und somit eine kurze Prüfzeit realisiert werden kann.
Die Evakuierung der Prüfkammer bzw. des Gegenstands erfolgt vorzugsweise mittels einer Evakuierungs-Pumpeinrichtung, die zumindest funktional und mechanisch unabhängig von der Testgas-Pumpeinrichtung ist. Lediglich über die Steuereinrichtung kann eine steuerungstechnische Verknüpfung der Evakuierungs-Pumpeinrichtung sowie der Testgas-Pumpeinrichtung erfolgen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen :
Figuren 1-3 eine schematische Darstellungen unterschiedlicher bevorzugter
Ausführungsformen erfindungsgemäßer Lecksucheinrichtungen. In einer Prüfkammer 10 ist ein auf Dichtigkeit zu prüfender Gegenstand angeordnet. Die Prüfkammer 10 ist über eine Evakuierungsleitung 12 mit einer Pumpe 14 verbunden. Anstelle des Vorsehens einer Evakuierungskammer 10, in der der zu prüfende Gegenstand angeordnet ist, kann auch eine unmittelbare direkte Evakuierung des Gegenstands erfolgen. In der Evakuierungsleitung 12 ist ein regelbares Evakuierungsventil 16 angeordnet. Zur Überprüfung der Dichtigkeit ist die Prüfkammer 10 oder der zu überprüfende Gegenstand mit einer Testgas-Pumpeinrichtung 18 über eine Testgasleitung 20 verbunden. Alternativ kann, wie durch die gestrichelte Leitung 22 dargestellt, die Testgasleitung 20 auch in Strömungsrichtung hinter dem Evakuierungsventil 16 mit der Evakuierungsleitung 12 verbunden sein.
Die Testgasleitung 20 ist mit einem Zwischeneinlass 24 einer im dargestellten Ausführungsbeispiel als Turbomolekularpumpe ausgebildeten Pumpe 26 der Testgas-Pumpeinrichtung 18 verbunden. Mit einem Haupteinlass 28 der Turbomolekularpumpe ist ein Testgasdetektor 30 verbunden. Ein Auslass 32 der Turbomolekularpumpe ist unter Zwischenschaltung eines Ventils 34 mit einer Vorvakuumpumpe 36 verbunden.
Erfindungsgemäß ist in der Testgasleitung 20 eine Ventileinrichtung 38 angeordnet. In dem ersten in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Ventileinrichtung ein erstes regelbares Ventil 40 und ein in Strömungsrichtung diesem nachgeordneten zweites ebenfalls regelbares Ventil 42 auf. Zwischen den beiden Ventilen 40, 42 ist eine Testgaskammer 44 angeordnet. Sowohl die beiden regelbaren Ventile 40, 42 als auch der Testgasdetektor 30 sind mit einer Steuereinrichtung 46 verbunden. Hierbei kann in einer Verbindungsleitung der Steuereinrichtung 46 zum Testgasdetektor 30 ferner eine Druck-Messeinrichtung 48 angeordneten sein. Des Weiteren kann auch die Regelung des Evakuierungsventils 16 über die Steuereinrichtung 46 erfolgen. Ferner ist in der Testgasleitung 20 vorzugsweise unmittelbar vor dem Zwischeneinlass 24 eine Kalibriereinrichtung 37 angeordnet.
Zur Dichtigkeitsuntersuchung des zu überprüfenden Gegenstands wird mit Hilfe der Testgas-Pumpeinrichtung 18 im Bereich des Testgasdetektors 30 ein sehr geringer Druck erzeugt. Ebenso wird mit Hilfe der Evakuierungs- Pumpeinrichtung 14 im dargestellten Ausführungsbeispiel die Prüfkammer 10 oder unmittelbar der zu prüfende Gegenstand evakuiert, wobei hier zu Beginn der Überprüfung, d.h. bei einer Groblecksuche, ein höherer Druck herrscht. Zur Grobuntersuchung wird sodann das Ventil 40 geöffnet, so dass eine geringe Menge an Testgas in die Testgaskammer 44 strömt. Sodann wird das Ventil 40 geschlossen und das Ventil 42 geöffnet. Das Testgas strömt aus der Testgaskammer 44 durch den Zwischeneinlass 24 in die Turbomolekularpumpe 26. Von der Turbomolekularpumpe 26 und der Vorvakuumpumpe 36 wird das Testgas auf dem Hauptströmungsweg in Richtung eines Auslasses 50 gepumpt. Entgegen des Hauptströmungsweges bzw. der Hauptströmungsrichtung strömt eine geringe Menge im Gebenströmprinzip von dem Zwischeneinlass 24 in Richtung des Haupteinlasses 28 der Turbomolekularpumpe und gelangt sodann zu dem Testgasdetektor 30. Sofern der Testgasdetektor das Testgas, wie beispielsweise Helium, detektiert, wird ein entsprechendes Signal erzeugt und die Prüfung ist abgeschlossen, da bereits in der Grobuntersuchtung festgestellt wurde, dass der zu überprüfende Gegenstand eine Undichtigkeit aufweist.
Wird in diesem Untersuchungsschritt noch kein Testgas vom Testgasdetektor 30 detektiert, wird die Testgas-Pumpeinrichtung 18 wieder auf den ursprünglichen niedrigen Druck gebracht. Gleichzeitig wird auch der Druck in der Prüfkammer 10 bzw. in dem zu überprüfenden Gegenstand reduziert, wobei nunmehr ein geringerer Druck erreicht wird. Im nächsten Überprüfungsschritt erfolgt sodann wiederum zunächst ein Öffnen des Ventils 40, so dass Gas in die Testgaskammer 44 einströmt. Anschließend erfolgt wiederum ein Schließen des Ventils 40 und ein Öffnen des Ventils 42, um sodann wie vorstehend beschrieben wiederum das in der Testgaskammer 44 vorhandene Gas durch die Turbomolekularpumpe 26 und zu dem Testgasdetektor 30 zu leiten. Entsprechend des ersten Verfahrensschritt erfolgt mit Hilfe des Testgasdetektors 30 wiederum ein Detektieren und eine entsprechende Ausgabe eines Signals, wenn Undichtigkeit detektiert werden konnte.
Dieser Schritt kann sodann bei sich stets verringerndem Druck in der Prüfkammer 10 mehrfach wiederholt werden, so dass die Dichtigkeitsprüfung immer feiner wird.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lecksucheinrichtung besteht darin, dass stets nur eine geringe Menge an Testgas, das Volumen der Testgaskammer 44 von der Testgas-Pumpeinrichtung 18 gepumpt werden muss. Dies hat den Vorteil, dass eine Einleitung des Testgases an einem Zwischeneinlass 24 erfolgen kann, der nahe des Haupteinlasses 28 angeordnet ist und sich bereits auf einem sehr geringen Druckniveau befindet. Dies hat wiederum den Vorteil, dass der Gegenströmungsweg, den das Testgas zum Testgasdetektor 30 zurücklegen muss, kurz ist, so dass eine schnelle Detektion stattfinden kann. Des Weiteren ist es stets erforderlich, die Testgas- Pumpeinrichtung 18 vor der Überprüfung eines neuen Gegenstandes zu reinigen, sofern bei einer vorherigen Überprüfung eine Undichtigkeit festgestellt wurde. Das in dem System vorhandene Helium muss vollständig abgepumpt werden. Da erfindungsgemäß nur eine geringe Menge an Testgas dem System zugeführt wird, kann eine entsprechende Reinigung sehr schnell durchgeführt werden. Hierdurch ist die Wirtschaftlichkeit der Lecksucheinrichtung deutlich verbessert.
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen (Fig . 2 und 3) sind ähnliche Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform lediglich durch die Ausgestaltung der Ventileinrichtung 38. Die Ventileinrichtung 38 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein einziges als Ventil mit integrierter Testgaskammer ausgebildetes Ventil 52 auf. Das Ventil 52 weist einen Einlass 54 sowie einen Auslass 56 auf. Bei Öffnen des Ventileinlasses 53 strömt Testgas durch die Testgasleitung 22 in die integrierte Testgaskammer 44. Das in der Testgaskammer 44 vorhandene Gas kann das Ventil nach dem Schließen des Einlasses 54 durch den Auslass 56 wieder verlassen und gelangt, wie vorstehend beschrieben, zu der Testgas-Pumpeinrichtung 18. Das Öffnen und Schließen des Ventils 52 erfolgt durch Verschieben eines Doppelkolbens 45. Dies ist mit Hilfe von Federn 47 sowie einem entsprechend angesteuerten Elektromagneten 49 realisiert.
Die Dichtigkeitsüberprüfung des Gegenstands erfolgt analog zu der anhand Figur 1 beschriebenen Überprüfung.
Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 und weist ebenfalls ein Ventil 52 mit integriertem Volumen auf. Der einzige Unterschied besteht darin, dass zur Evakuierung der Prüfkammer 10 die Evakuierungsleitung 12 mit der Vorvakuumpumpe 36 der Testgas-Pumpeinrichtung 18 verbunden ist. Die Vorvakuumpumpe 36 dient somit als Evakuierungs-Pumpeinrichtung zur Evakuierung der Prüfkammer 10 oder des zu überprüfenden Gegenstands. Eine gesonderte Pumpe 14, wie in den Ausführungsbeispielen in den Figuren 1 und 2 dargestellt, kann hierbei entfallen.
Selbstverständlich kann auch in dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die in Figur 1 dargestellt Ventileinrichtung 38 zum Einsatz kommen.

Claims

Patentansprüche
Lecksucheinrichtung, mit einer Prüfkammer (10) und/oder einem zu prüfenden Gegenstand, die bzw. der zur Evakuierung mit einer Evakuierungs-Pumpeinrichtung (14, 36) verbunden ist, einer mit der Prüfkammer und/oder dem zu prüfenden Gegenstand und einem Zwischeneinlass (24) einer Testgas-Pumpeinrichtung (18) verbundenen Testgasleitung (22), einem am Haupteinlass (28) der Testgas-Pumpeinrichtung (18) angeordneten Testgasdetektor (30), wobei die Testgas-Pumpeinrichtung (18) mindestens ein Rotorelement aufweist, so dass ein Hauptströmungsweg vom Haupteinlass (28) entlang des mindestens einen Rotorelements zu einem Auslass (32) definiert ist und wobei sich ein Gegenströmungsweg vom Zwischeneinlass (24) zum Haupteinlass (28) erstreckt und einer in der Testgasleitung (20) angeordneten Ventileinrichtung (38) mit einer Testgaskammer (44) zum Zwischenspeichern von aus der Prüfkammer (10) oder einem zu prüfenden Gegenstand entnommenen der Testgas-Pumpeinrichtung (18) zuzuführenden Testgases.
Lecksucheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (38) in Strömungsrichtung vor der Testgaskammer (44) ein erstes Ventil (40) und in Strömungsrichtung nach der Testgaskammer (44) ein zweites Ventil (42) aufweist.
3. Lecksucheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (38) mit einer Steuereinrichtung (46) verbunden ist, die zur Entnahme von Testgas aus der Prüfkammer (10) und/oder dem zu prüfenden Gegenstand das erste Ventil (40) öffnet und zur Zufuhr des Testgases zur Testgas-Pumpeinrichtung (18) das zweite Ventil (42) öffnet.
4. Lecksucheinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinrichtung (46) sichergestellt ist, dass das zweite Ventil (42) erst nach Schließen des ersten Ventils (40) öffnet.
5. Lecksucheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (38) ein einziges Ventil (52) mit integrierter Testgaskammer (44) aufweist.
6. Lecksucheinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verschieben eines Doppelkolbens (45) der Einlass (54) oder der Auslass (56) des Ventils (52) offenbar bzw. schließbar ist.
7. Verfahren zum Überprüfen von Gegenständen auf Dichtigkeit mittels einer Lecksucheinrichtung, insbesondere einer in einem der Ansprüche 1 bis 6 beschriebenen Lecksucheinrichtung, bei welchem ein Testgas aus einer Prüfkammer (10) und/oder einem zu prüfenden Gegenstand in eine Testgaskammer (44) entnommen wird, eine Verbindung zwischen der Testgaskammer (44) und der Prüfkammer (10) bzw. dem zu überprüfenden Gegenstand unterbrochen wird, und das entnommene Testgas aus der Testgaskammer (44) der Testgas- Pumpeinrichtung (18) zugeführt wird, wobei der Testgas- Pumpeinrichtung (18) zur Messung im Gegenstromprinzip das Testgas über einen Zwischeneinlass (24) zugeführt wird und teilweise entgegen eines Hauptströmungswegs zu einem Haupteinlass (28) der Testgas- Pumpeinrichtung (18) strömt, an dem ein Testgasdetektor (30) angeordnet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem das Testgas aus der Testgaskammer (44) der Testgas-Pumpeinrichtung (18) erst bei Erreichen einer vorgegebenen in der Testgas-Pumpeinrichtung (18) herrschenden Druckstufe zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem nacheinander bei unterschiedlichen Druckstufen Testgas aus der Prüfkammer (10) und/oder dem zu prüfenden Gegenstand entnommen und der Testgas- Pumpeinrichtung (18) zugeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei welchem die Prüfkammer (10) und/oder der zu überprüfende Gegenstand mittels einer Evakuierungs-Pumpeinrichtung (14) unabhängig von der Testgas- Pumpeinrichtung (18) evakuiert wird.
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