DE2009197A1 - Gas leak testing device - Google Patents
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Abstract
Description
e schreibung Dichtigkeits-Prüfverfahren für Behälter, insbesondere Iaftstofftanks Die Erfindung betrifft ein DichtiglSeits-Prüfverfahren für Behälter, das insbesondere für Kraftstofftanks für Kxaftfahrzeuge Anwendung finden soll. In dem genannten Anwendungsfall, aber auch auf anderen technischen Gebieten,-besteht häufig Bedarf an einem Verfahren der genannten Art, das sich auch bei der Serienfertigung billig einsetzen läßt. Diese Forderung bedeutet nicht nur,daß das Verfahren mit geringem Geräteaufwand arbeiten, sondern daß es auch in sehr kurzer Zeit eine zuverlässige Aussage darüber liefern soll, ob der jeweils geprüfte Behälter die durch den jeweiligen Anwendungszweck gestellten Forderungen hinsichtlich der Dichtigkeit erfüllt oder nicht. e schreibung Leak test methods for containers, in particular Laftstofftanks The invention relates to a sealing side test method for containers, which is to be used in particular for fuel tanks for Kxaftfahrzeuge. In the application mentioned, but also in other technical areas there is often a need for a process of the type mentioned, which can also be used in series production can be used cheaply. This requirement does not just mean that the procedure is with work with little equipment, but that it is also a reliable one in a very short time It is intended to provide information on whether the container tested in each case complies with the requirements of the respective Application requirements with regard to tightness met or not.
Das erfindungsgemäße Dichtigkeits-Prüfverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der zu prüfende Behälter (Prüfling) in eine ihn mit Spiel allseitig umgehende dichte Kammer eingesetzt und mit einem helium- oder halogenhaltigen Gas oder Gasgemisch (Prüfgas) gefüllt wird, und daß die Kammer mit einem an sich helium- bzw. halogenfreien Gas oder Gasgemisch (Spülgas) durchgespült wird, das nach seinem Austritt aus der Kammer einen Analysator zugeführt wird, in dem die ionisierende Wirkung etwaiger in dem aus der Kammer ausgetretenen Spülgas enthaltener Helium- bzw. Halogenanteile zur Gewinnung eines die Güte der Dichtigkeit des Prüflings charakterisierenden Signals ausgenutzt wird.The leak test method according to the invention is characterized in that that the container to be tested (test item) in a him with play on all sides bypassing sealed chamber and with a helium or halogen-containing gas or gas mixture (Test gas) is filled, and that the chamber with a helium or halogen-free Gas or gas mixture (purge gas) flushed through will that after his Exiting the chamber is fed to an analyzer in which the ionizing Effect of any helium contained in the purge gas that has escaped from the chamber or halogen proportions to obtain a characterizing the quality of the tightness of the test piece Signal is used.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet also das bekannte Verfahren des Abdrückens unter Flüssigkeit, indem Meliurii zder ein an sich beispielsweise als Kühlmittel in der Kälteindustrie bekanntes halogenhaltiges Früfgas verwender wird, dessen halogenhaltige Moleküle schon bei geringer Konzentration katalytisch die Emission von Alkali-Ionen aus einer heißen Metalloberfläche, beispielsweise einer Platinoberfläche, die auf 8000C aufgeheizt ist, beeinflussen. Bei Verwendung von IIelium als Prüfgas wird dagegen seine ionisierende Wirkung in einem elektrischen Peld zur Simalgewinnung ausgenutzt. Von besonderem Vorteil ist die Eigenschaft dieser Gase, weder brennbar noch in anderer Weise schädlich zu sein.The method according to the invention thus avoids the known method of pressing under liquid by adding meliurii zder a per se for example Halogen-containing early gas used as a coolant in the refrigeration industry whose halogen-containing molecules are catalytically active even at low concentrations the emission of alkali ions from a hot metal surface, for example a platinum surface that is heated to 8000C. Using of IIelium as a test gas, on the other hand, its ionizing effect is converted into an electrical one Peld exploited to obtain Simal. The property of this is of particular advantage Gases not being flammable or otherwise harmful.
Voraussetzung für die einwandfreie Durchführung des Prüfverfahrens ist gerade im Hinblick auf die Empfindlichkeit des verwendeten Analysators eine sichere Abdichtung all er das Prüfgas und das Spülgas führenden Räume und Leitungen gegen die Atmosphäre und gegeneinander. jenen ihrer sehr kleinen Heliumgehalts kann auch bei heliumhaltigem Prüfras Luft als Spülgas dienen.Prerequisite for the correct execution of the test procedure is one especially with regard to the sensitivity of the analyzer used secure sealing of all rooms and lines carrying the test gas and the purge gas against the atmosphere and against each other. that of their very small helium content Even with helium-containing test grass, air can be used as the flushing gas.
Die hohe Empfindlichkeit macht das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Prüfung beispielsweise von Vakuumgeräten anwendbar. So hat sich gezeigt, daß an Vakuumapparaturen noch Lecks bis zu Leckverlusten der Größenordnung von 10 7Torr l/Sek. nachgewiesen werden können. Auch für die Prüfung der Dichtigkeit von unter Überdruck stehenden Räumen und Gerüsten kann das erfindungsgemäße Prüfverfahren mit Vorteil Anwendung finden.The method according to the invention is also made by the high sensitivity for testing vacuum devices, for example. So it has been shown that In vacuum apparatus there are still leaks up to leakage losses of the order of magnitude of 10 7 torr l / sec. can be proven. Also for the leak test of rooms and scaffolding under overpressure, the test method according to the invention to be used with advantage.
Das erfindungsgemäße Prüfverfahren beruht also - außer auf der Verwendung bestimmter Prüfgase - auf dem Prinzip, die durch Undichtingkeiten im Prüfling austretenden Anteile seiner Gasfüllung durch das Spülgas zu erfassen und einem Analysator zur Hessun zuzuführen. In aller Regel wird man, um ein reproduzierbares Signal zu erhalten, dafür sorgen, daß der Prüfling mit eine unter definiertem Druck stehenden Prüfgas mit definiete; Helium- bzw. Halonengellalt gefüllt wird.The test method according to the invention is therefore based - except on the use certain test gases - based on the principle that escapes through leaks in the test object To detect proportions of its gas filling by the purge gas and to an analyzer To supply Hessun. As a rule, in order to obtain a reproducible signal, one will ensure that the test item is supplied with a test gas under a defined pressure with definiete; Helium or halon gel old is filled.
Es lassen sich Signale verschiedener Art gewinnen. Beispielsweise kann ein optisches Signal in Form einer Anzeige der Größe des Ionenstromes gewonnen werden, der nach dem oben Gesagten von dem-Eelium- bzw. Halogenanteil in dem dem Analysator zugeführten Spülgas abhängt. Diese Anzeige kann einen Zahlenwert liefern, jedoch wird man häufig, insbesonderte bei der kontrolle von Serienfertigungsprodukten, durch die inzeije denjenigen von mehreren Gütebreichen für die Dichigkeit angeben lassen, in dem der Prüfling liegt.Signals of various types can be obtained. For example an optical signal can be obtained in the form of an indication of the magnitude of the ion current be, which according to what was said above of dem-Eelium- or halogen content in the dem Analyzer supplied purge gas depends. This display can provide a numerical value, However, you will often, especially when inspecting series production products, indicate through the inzeije that of several quality ranges for the tightness in which the test item lies.
Man kann auch ein optisches und/oder almstisches Signal gewinnen, sobald die Helium-bzw. Halogenanteile des Spülgases im Analysator einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Signalgewinnung mit an sich bekannten, relativ einfachen Einrichtungen vorgenommen werden kanne So wird man bei der Erfassung des lonenstromes entweder einen empfindlichen Strommesser oder einen solchen mit einem vorgeschalteten elektronischen Verstärker bekannter Bauart verwenden. Zur Definition eines Grenzwertes, oberhalb dessen die Signabe erfolgen soll, kann man ebenfalls an sich bekannte elektronische Schaltungen oder Relaisschaltungen anwenden.You can also get an optical and / or alpine signal, as soon as the helium or. Halogen content of the purge gas in the analyzer is a given Exceed limit value. One advantage of the method of the invention is therein to see that the signal generation with known, relatively simple facilities Can be made So when detecting the ion flow, either a sensitive ammeter or one with an upstream electronic Use a known type of amplifier. To define a limit value, above whose the signabe is to take place, one can also known per se use electronic circuits or relay circuits.
Im übrigen sieht in konstruktiver Hinsicht die bevorzugte Anordnung zur Durchführung des Prüfverfahrens eine als aus mehreren dicht zusammengefügten Formteilen bestehende Form ausgebildete Kammer vor, die Ansaug- und Absaugkanal für das Spülgas sowie eine Prüfgasleitung zum Prüfling besitzt und in der der Prüfling derart gelagert ist, daß ihn die Kammer allseits mit Spiel umgibt. Verständlicherweise muß auch die zum Prüfling führende Prüfgasleitung sowohl gegen die Atmosphäre als auch gegen das Kammerinnere abgedichtet sein. Ebenso muß dafür gesorgt sein, da? die Durchführung der Prüfgasleitung durch die Kammerwand dicht ist, um Verbindung6wege zwischen dem das Spülgas enthaltenden Kammerinneren einerseits und der Atmosphäre andererseits zu vermeiden.Otherwise, from a structural point of view, this is the preferred arrangement to carry out the test procedure one of several closely joined together Molded parts existing form formed chamber in front of the suction and suction channels for the purging gas as well as a test gas line to the test item and in which the test item is mounted in such a way that the chamber surrounds it on all sides with play. Understandably the test gas line leading to the test object must also be exposed to both the atmosphere and also be sealed against the interior of the chamber. It must also be ensured that? the passage of the test gas line through the chamber wall is tight to provide connection paths between the interior of the chamber containing the purge gas and the atmosphere on the other hand to avoid.
Im Hinblick auf die Empfindlichkeit des Verfahrens ist es zweckmässig, die Kammer nach jeder I4essung mit Frischluft durchzuspülen. Anordnungsmäßig läßt sich dies dadurch verifizieren, daß man im Kreise des Spülgases ein Umsteuerventil vorsieht, das bei geöffneter Form Frischluft zur Spülung unter Verwendung derselben Pumpe ansaugt, die während der Messung für die Bewegung des Spülgases dient, während sich das Ventil während des Prüfvorganges in einer Stellung befindet, die das Absaugen des Spü\¢ses aus der Kammer zum Analysator hin sicherstellt. Man kann dieses Ventil auch so betätigen, daß, sobald während der Messung ein Leck angezeigt wird, das Ventil die Verbindungsleitung zwischen dem Analysator und der Kammer unterbricht, damit die Konzentration des helium- bzw. halogenhaltigen Anteils im Bereich des Analysators begrenzt bleibt und die Einrichtung möglichst schnell wieder für einen weiteren Prüfvorgang zur Verfügung steht.In view of the sensitivity of the procedure, it is advisable to flush the chamber with fresh air after each measurement. Arranged leaves This can be verified by placing a reversing valve in the circuit of the purging gas provides fresh air for rinsing using the same when the mold is open Sucks in the pump, which is used for the movement of the purge gas during the measurement the valve is in a position during the test process that allows suction of the rinse from the chamber to the analyzer. You can use this valve also operate so that, as soon as a leak is displayed during the measurement the valve interrupts the connection line between the analyzer and the chamber, thus the concentration of the helium or halogen-containing fraction in the area of the Analyzer remains limited and the facility can be restored as quickly as possible for you further test process is available.
Ebenfalls im Hinblick auf die Empfindlichkeit des erfindungsgemässen Prüfverfahrens soll der Prüfling nach Beendigung der Dichtigkeitsprüfung nicht im Prüfraum entgast werden, sondern das in ihm enthaltene Prüfgasvolumen soll zwecI{mEsdigerweise ins Preie geleitet werden.Also with a view to the sensitivity of the invention The test object should not be in the test procedure after the leak test has ended Test room must be degassed, but the test gas volume contained in it should be used be directed into the price.
Wenn auch ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin zu sehen ist, das es nur billige und ungefährliche Gase verwendet, kann es doch zweckmäßig sein, zur Wahrung des oben bereits genannten Spiels zwischen Kammerwänden und Prüfling Distanzstücke solcher Ausbildung anzuordenen, daß sie den Priifling punkt-oder linienförmig berühren und die Umspülung des Prüflings mit dem Prüfgas sicherstellen. Dann ist es nämlich möglich, die Kammer sich mit ihren inneren Kammerwänden der Form des Prüflings folgend an diesen anschmiegen zu lassen, wobei zweckmassigerweise ein zumindest ungefähr konstantes Spiel gewahrt ist. Dadurch wird einerseits das erforderliche Volumen des Spülgases besonders niedrig gehalten, andererseits aber sichergestellt, daß alle interessierenden Bereiche des Priiflings von dem Spülgas umströmt und demgemaß auf ihre Dichtigkeit kontrolliert werden.Even if this is another advantage of the method according to the invention it can be seen that it only uses cheap and harmless gases, it can be useful to maintain the above-mentioned game between chamber walls and to arrange test specimen spacers in such a way that they remove the test specimen Touch point or line and the purging of the test object with the test gas to ensure. Then it is possible, namely, the chamber with its inner chamber walls following the shape of the test specimen to allow it to nestle against it, expediently an at least approximately constant game is maintained. On the one hand, this becomes the required volume of the purging gas is kept particularly low, but on the other hand ensures that all areas of interest of the test specimen are protected from the purge gas flows around and accordingly checked for their tightness.
Ist die Kammer als mehrteilige Form ausgebildet, so ist ihre Zusammensetzung aus Formoberteil und Formunterteil, selbstverständlich unter Zwischenfügung von Dichtungen, im Hinblick au? die Fertigung und das einfache Einführen und Herausnehmen des Prüflings besonders vorteilhaft.If the chamber is designed as a multi-part shape, then it is their Composition of the upper part and the lower part of the mold, of course with the interposition of seals, with a view to? manufacturing and easy insertion and removal of the test item is particularly advantageous.
Wie bereits oben erwähnt, kann bei halogenhaltigem Prüfgas der Analysator eine geheizte Platinanode und eine dieser gegenüberstehende kalte Kathode enthalten. ;Jie sich gezeigt hat, kann unter Verwendung eines derartigen Analysators und als Kühlmittel bekannter halogenhaltiger Gase, wie sie unter dem Namen Frigen, Kaltron oder Freon im Handel sind, eine Meßzeit in der Größenordnung von Sekunden erzielt werden.As already mentioned above, the analyzer can contain a heated platinum anode and a cold cathode opposite this. ; Jie has been shown to be able to use such an analyzer and as a Coolants of known halogen-containing gases, such as those under the names Frigen, Kaltron or Freon are commercially available, a measurement time of the order of seconds is achieved will.
Dabei kann als Prüfgas ein Gasgemisch von einem Anteil Halogen zu fünfzehn Anteilen Luft Verwendung finden.A gas mixture with a proportion of halogen can be used as the test gas fifteen parts of air are used.
Bei Verwendung von Helium enthält der Analysator eine an sich bekannte Massenspektrometer-Einrichtung.When using helium, the analyzer contains a known one Mass spectrometer facility.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand des figürlich dargestellten Ausführungsbeipiels für eine Einrichtung zur Durchführung des Prüfverfahrens unter Verwendung eines halogenhaltigen PrüTaases beschrieben.The method according to the invention is illustrated in the following with reference to FIG illustrated exemplary embodiment for a device for carrying out the test method using a halogen-containing test bag.
Der mit 1 bezeichnete Prüfling ist in dem dargestellten Beispiel der Kraftstofftank für ein Kraftfahrzeug. Er befindet sich in einer als Form aus mehreren Formteilen gebildeten Kammer; unter Berücksichtigung der beispielsweise aus der Gießerei technik bekannten Gesichtspunkte für den Aufbau einer Form ist die Kammer aus dem Formoberteil 2 und dem Formunterteil 3 unter Zwischenfügung von Dichtmitteln 4 zusammengesetzt. Die Dichtmittel sind so ausgeführt, daß sie eine vakuumdichte Abdichtung des Kammer innenraumes 5 gegen die äuBere Atmosphäre sicherstellen.The test item designated 1 is in the example shown Fuel tank for a motor vehicle. It is in one as a form of several Moldings formed chamber; taking into account, for example, from the Foundry technology known aspects for the construction of a mold is the chamber from the upper mold part 2 and the lower mold part 3 with the interposition of sealing means 4 composed. The sealants are designed to be vacuum tight Ensure that the chamber interior 5 is sealed against the outside atmosphere.
Das Entsprechende gilt übrigens auch für die weiteren vcrwendeten Dichtungen, und zwar nicht nur für die im Bereich der Kammer liegenden, sondern auch für Dichtungen im Zuge der Leitungen für die verschiedenen Gase.The same also applies to the others used Seals, not only for those in the area of the chamber, but also for seals in the course of the lines for the various gases.
Das Formoberteil 2 besitzt den Kanal 6 zum Ansaugen des Spülgases, während im Formunterteil 3 ein entsprechender Kanal 7 zum Absaugen des Spülgases, gegebenenfalls mit Un(1ich%igkoitn durch dem Prüfling 1 in das Spülgas eingedrungenem Halogenanteil, über den Analysator 6 vorgesehen ist. Die Füllung des Prüflinge 1 mit dem Halogenanteile enthaltenden Prüfgas erfolgt über die Leitung 9, die ebenfalls vakuumdicht durch die untere Bodenwand des unteren Formteiles 3 hindurchgeführt und mittels des Absperrschiebers 10 während des Prufvorganges abgesperrt ist. Damit befindet sich im Innern des Prüflings 1 ein definiertes Prüfgas, beispielsweise ein Gemisch aus Halogenanteilen und Luft, unter einem definierten Druck. Zum Fullen kann auch der Einfüllstutzen des Kraftstofftanks benutzt werden.The upper part of the mold 2 has the channel 6 for sucking in the flushing gas, while in the lower part of the mold 3 a corresponding channel 7 for sucking off the flushing gas, possibly with Un (1ich% igkoitn penetrated by the test item 1 into the purge gas Halogen content, is provided on the analyzer 6. The filling of the test item 1 with the test gas containing halogen is carried out via line 9, which is also passed through the lower bottom wall of the lower molded part 3 in a vacuum-tight manner and is shut off by means of the gate valve 10 during the testing process. In order to a defined test gas is located inside the test item 1, for example a mixture of halogen components and air, under a defined pressure. To fill the filler neck of the fuel tank can also be used.
Damit der Prüfling allseitig von dem Spülgas umspült wird und alle seine Bereiche auf ihre Dichtigkeit kontrolliert werden, umgeben die Innenwände der Kammer 2,3 den Prüfling 1 allseits mit Spiel. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß die Innenwände sich unter Wahrung eines praktisch konstanten Spiels an den Prüfling 1 anschmiegen, so daß der Aufwand an Spülgas so.So that the test item is swept by the purging gas on all sides and all of them its areas are checked for tightness, surround the inner walls the chamber 2,3 the test item 1 on all sides with play. In the illustrated embodiment it is ensured that the inner walls are maintained while maintaining a practically constant Game cling to the test specimen 1, so that the expenditure on purge gas so.
klein wie möglich gehalten ist. Zur wahrung des Spiels dienen Distanzstücke 11, die in diesem Ausführungsbeispiel im Querschnitt etwadie Form eines Dreiecks haben und sich mit einer Spitze des Dreiecks gegen die Oberfläche des Prüflings 1 legen. Damit ergeben sich etwa linienförmige Berührungsflächen, so daß praktisch keine Bereiche des Prüflings abgedeckt sind. Weiterhind sind die Distanzstücke 11 so ausgebildet und so gelegt, daß sie das Umströmen des Prüflings durch das Spülgas nicht behindern.is kept as small as possible. Spacers are used to maintain play 11, which in this embodiment has the shape of a triangle in cross section and one point of the triangle is against the surface of the test object 1 place. This results in approximately linear contact surfaces, so that it is practical no areas of the test item are covered. Go on are the Spacers 11 designed and placed so that they flow around the test object do not interfere with the purge gas.
Wie aus dem linken Teil der Figur ersichtlich, ist im Bereich des Einfüllstutzens 12 am Prüfling 1, der in einem etwas herausragenden Teil der Innenwand der Kammer verläuft, ein weiterer Kanal 13 für das Ansaugen von Spülgas, in diesem Ausführungsbeispiel Luft, vorgesehen.As can be seen from the left part of the figure, in the area of the Filler neck 12 on the test item 1, which is in a slightly protruding part of the inner wall The chamber runs, another channel 13 for the suction of purge gas, in this Embodiment air, provided.
Nach dem Absaugen gelangt das Spülgas über den Kanal 7 zum Analysator 8; nach Passieren desselben und Entfernen der Halogenbestandteile kann es gegebenenfalls wieder in einem Kreislauf der Kammer 2e3 zugeführt werden.After aspiration, the purging gas reaches the analyzer via channel 7 8th; after passing through the same and removing the halogen constituents, it can optionally be fed back in a circuit of the chamber 2e3.
Der Analysator 8 enthält als wesentliche Bestandteile die hier als Wendel ausgeführte Platinanode 14, die, wie die beiden Anschlüsse 15 und 16 andeuten, geheizt wird, und eine der Platinwendel 14 gegenüberstehende kalte Kathode 17. Sofern das dem Analysator zugeführte Spülgas infolge Undichtigkeit des Behälters 1 einen Halogenanteil aufweist, wirkt dieser als Katalysator für die Emission von Alkali-Ionen aus der geheizten Oberfläche der Platinanode 14, so daß das Meßinstrument einen von der Güte der Dichtigkeit des Prüflings 1 abhängigen Ionenstrom anzeigt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Anzeige des Meßinstruments 18, dem gegebenenfalls in an sich bekannter Weise Verstärker vorgeschaltet sein können, unmittelbar als Prüfwert verwendet. Das Gerät kann dabei in Werten des Ionenstromes geeicht sein, Jedoch ist es auch möglich, eine Eichung in Gütebereichen der Dichtigkeit der Prüflinge vorzunehmen.The analyzer 8 contains the essential components here as Coiled platinum anode 14 which, as the two connections 15 and 16 indicate, is heated, and a platinum coil 14 opposite cold cathode 17. If the purge gas supplied to the analyzer as a result of the leak in the container 1 Has halogen content, this acts as a catalyst for the emission of alkali ions from the heated surface of the platinum anode 14 so that the measuring instrument has a on the quality of the tightness of the test specimen 1 dependent ion current indicates. In this Embodiment is the display of the measuring instrument 18, which may be in In a manner known per se, amplifiers can be connected upstream, directly as a test value used. The device can be calibrated in terms of the ion current, however It is also possible to have a calibration in quality ranges of the tightness of the test items to undertake.
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