專利名稱：用于檢測密封性的方法和裝置的制作方法
用于檢測密封性的方法和裝置本發(fā)明涉及一種用于檢測密封性的方法，其中將填充以試驗(yàn)氣體的測試對象插入 試驗(yàn)室中，并且其中從試驗(yàn)室吸出的試驗(yàn)氣體和載氣構(gòu)成的氣體混合物借助試驗(yàn)氣體傳感 器針對試驗(yàn)氣體進(jìn)行檢查。此外，本發(fā)明涉及一種用于檢測密封性的方法，其中被排空的測試對象被暴露于 試驗(yàn)氣體的外部影響下，并且其中從測試對象吸出的試驗(yàn)氣體和載氣構(gòu)成的氣體混合物借 助試驗(yàn)氣體傳感器針對試驗(yàn)氣體進(jìn)行檢查。已知的用于完整的密封性檢測的方法設(shè)計(jì)了 用試驗(yàn)氣體填充的測試對象被置于 試驗(yàn)室中。試驗(yàn)室借助真空系統(tǒng)來排空，其中在真空系統(tǒng)中集成有試驗(yàn)氣體傳感器。一種 典型的試驗(yàn)氣體是氦氣，其目前通過使用質(zhì)譜儀來檢測。為了檢測，氦需要高真空條件，其 中壓力ρ必須小于10_4毫巴(mbar)。另一用于完整的密封性檢測的方法設(shè)計(jì)了 測試對象被排空并且暴露于試驗(yàn)氣體 的外部影響下。連接到測試對象的真空系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在質(zhì)譜學(xué)上檢測試驗(yàn)氣體。密封性檢測系統(tǒng)具有通常由應(yīng)用情況所確定的時間常數(shù)。該時間常數(shù)說明了直到 達(dá)到穩(wěn)定的信號條件的時間。該時間常數(shù)通過試驗(yàn)室容積和在試驗(yàn)室處的試驗(yàn)氣體抽吸能 力來確定τ = V/Sτ 系統(tǒng)時間常數(shù)(63% -時間)V 試驗(yàn)室的容積S:泵對于試驗(yàn)氣體的抽吸能力。借助裝置能夠測量的最小的泄漏率取決于系統(tǒng)可以檢測的最小的試驗(yàn)氣體分壓 力。在相應(yīng)的應(yīng)用中占主導(dǎo)地位的試驗(yàn)氣體分壓力如下給出P = Q/Sρ:試驗(yàn)氣體的分壓力Q 來自測試對象的試驗(yàn)氣體的泄漏率S:泵對于試驗(yàn)氣體的抽吸能力。在此出現(xiàn)了矛盾不能同時提高試驗(yàn)氣體分壓力和降低時間常數(shù)。大的試驗(yàn)氣體 抽吸能力雖然降低了信號反應(yīng)時間，然而同樣降低了試驗(yàn)氣體壓力并且由此降低了系統(tǒng)敏感度。在WO 2005/054806 Al(Sensistor)中描述了一種根據(jù)相應(yīng)的權(quán)利要求的前序部 分所述的真空檢測系統(tǒng)，其中在試驗(yàn)室或者在測試對象中引入試驗(yàn)氣體。在兩個空腔的相 應(yīng)另一個中輸送載氣。當(dāng)在測試對象上存在泄漏時，試驗(yàn)氣體到達(dá)載氣流中并且與其一同 排到密封的泵中。在泵的出口上連接有試驗(yàn)氣體傳感器，該試驗(yàn)氣體傳感器在氣氛壓力 下工作。通過使用載氣方法，測量在泵之后的被密封的氣體混合物的試驗(yàn)氣體分壓力。由 此，可以實(shí)現(xiàn)高的系統(tǒng)靈敏度，因?yàn)樵诒弥蟮谋幻芊獾臍怏w的試驗(yàn)氣體分壓力是高的。 密封器泵提高了在試驗(yàn)室或者在測試對象內(nèi)部占主導(dǎo)地位的總壓力，在泵出口上提高到 IOOOmbar。
本發(fā)明的任務(wù)是，提出一種用于密封性檢測的方法，其中降低了所需的載氣的量。在權(quán)利要求1中限定了本發(fā)明的第一變形方案。據(jù)此，在包含測試對象的試驗(yàn)室 之后將載氣輸送給試驗(yàn)氣體流。載氣例如可以輸送給在試驗(yàn)氣體流中連接到試驗(yàn)室的第一泵或者在第一泵和隨 后的第二泵之間。借助本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)氣體探測的高敏感度，其中載氣流被保持得較小。本發(fā)明的第二變形方案通過權(quán)利要求4表明。據(jù)此，試驗(yàn)氣體傳感器設(shè)置在多級 泵裝置的最后級上或者之前。在現(xiàn)有技術(shù)中試驗(yàn)氣體傳感器在氣氛壓力下設(shè)置在泵裝置的 末端，而本發(fā)明設(shè)計(jì)了，將試驗(yàn)氣體傳感器在多級泵裝置內(nèi)朝向試驗(yàn)室移置。由此實(shí)現(xiàn)了縮 短測量時間的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭s短了試驗(yàn)氣體從試驗(yàn)室至測量傳感器的傳輸時間。根據(jù)本發(fā)明的第三變形方案通過權(quán)利要求5限定。其設(shè)計(jì)了，在沒有包圍的試驗(yàn) 室的情況下測試對象暴露于外部氣氛下，并且使用了試驗(yàn)氣體槍來產(chǎn)生包含試驗(yàn)氣體的氣 氛。一個優(yōu)點(diǎn)是不需要試驗(yàn)室。此外，在測試對象的受限的面積范圍中產(chǎn)生了包含試驗(yàn)氣 體的氣氛，使得容易對其上已識別出泄漏的位置進(jìn)行標(biāo)識。本發(fā)明的第四變形方案通過權(quán)利要求8表明。據(jù)此，在一種用于檢測密封性的裝 置中設(shè)計(jì)了，泵裝置產(chǎn)生在氣氛壓力以上的高壓并且試驗(yàn)氣體傳感器連接到高壓。優(yōu)點(diǎn)是， 在氣氛壓力之上進(jìn)行氣體混合物的壓縮，由此也進(jìn)行試驗(yàn)氣體的更高的壓縮。由此，得到試 驗(yàn)氣體的更高的分壓力，結(jié)果是壓力測量以更高的靈敏度進(jìn)行。在本發(fā)明中，大體上應(yīng)用了載氣方法，其中被壓縮的氣體混合物的試驗(yàn)氣體分壓 力在將氣體壓縮的輸送單元之后被測量。由此，可以實(shí)現(xiàn)高的系統(tǒng)靈敏度，因?yàn)楸粔嚎s的氣 體的試驗(yàn)氣體分壓力高。根據(jù)本發(fā)明的方法的前提是，試驗(yàn)氣體傳感器可以與氣體混合物 的總壓力無關(guān)地檢測試驗(yàn)氣體的分壓力。這種選擇性的分壓力傳感器是已知的，例如作為 石英窗傳感器，該分壓力傳感器與總壓力無關(guān)地測量分壓力。壓縮器泵將試驗(yàn)室或者在測試對象內(nèi)部占主導(dǎo)地位的總壓力在泵出口提高到 l，000mbar。在泵之前的壓力和泵之后的壓力之間的關(guān)系是壓縮比。在壓縮步驟中，保持了 輸送媒質(zhì)中的濃度。于是，隨著壓縮，在所輸送的氣體混合物中的試驗(yàn)氣體分壓力以壓縮比提尚。當(dāng)輸送給傳感器的氣流并未超過載氣流并且載氣流被選擇得盡可能小時，實(shí)現(xiàn) 了最優(yōu)的靈敏度。必要時可以借助壓縮機(jī)來將被壓送的氣體進(jìn)一步壓縮，使得總壓力在 IOOOmbar以上。由此也進(jìn)一步提高了試驗(yàn)氣體分壓力。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)快速的系統(tǒng)反應(yīng)時間(低的時間常數(shù))，同時實(shí)現(xiàn)高的系統(tǒng)靈敏度。更高的試驗(yàn)氣體分壓力可以用于改進(jìn)系統(tǒng)的檢測極限或者用于減小測量時間。在 試驗(yàn)室中的壓力可以被任意程度地降低，而這對于在壓縮器泵之后在試驗(yàn)氣體傳感器之前 的工作壓力沒有影響。由此可能的是，通過降低壓力來減小試驗(yàn)室中的交換時間，而并不損 失靈敏度。最后可能的是，通過降低試驗(yàn)室中的工作壓力在同時成比例地降低的載氣流的 情況下提高檢測系統(tǒng)的靈敏度，而并不劣化交換時間。任何氣體類型都可能作為試驗(yàn)氣體，對此存在與總壓力無關(guān)的試驗(yàn)氣體傳感器。 例如，氦氣或者氫氣適合作為試驗(yàn)氣體。
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考慮所有氣體作為載氣，也包括以恒定的試驗(yàn)氣體濃度污染的氣體。例如氮?dú)饣?者空氣適合作為試驗(yàn)氣體。下面參照附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例。其中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一變形方案的方法的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第三和第四變形方案的方法的示意圖；圖3示出了改變的根據(jù)本發(fā)明的第一、第三和第四變形方案的方法的示意圖，以 及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二和第三變形方案的實(shí)施形式。在圖1中所示的變形方案中，設(shè)計(jì)了試驗(yàn)室10，其真空密封地封閉。測試對象13被引入試驗(yàn)室10中。測試對象是空心體，其要檢測密封性。為此目 的，測試對象13用試驗(yàn)氣體填充，例如用氦氣填充。假設(shè)的是，測試對象13有泄露處14，試 驗(yàn)氣體從該泄露處逸出到排空的試驗(yàn)室10中。所逸出的試驗(yàn)氣流為Q^k。用于輸送出氣體的進(jìn)行抽吸的壓縮器泵15通過抽吸管路19連接到試驗(yàn)室10。壓 縮器泵是壓縮機(jī)，其氣體出口 16引導(dǎo)至氣氛中并且提供總壓力pt。t= lOOOmbar。載氣入 口 11連接到抽吸管路19，該載氣入口與流量傳感器12串聯(lián)。在載氣入口 11上的承載流 用屮_趴表示。在抽吸管路19中，試驗(yàn)氣體與載氣混合，使得形成氣體混合物。在氣體混 合物中的試驗(yàn)氣體部分為C = ^leck
^Traeger氦氣分壓力pHe為pHe = c*ptot可以看到，pHe由于高的總壓力而同樣比較高。試驗(yàn)氣體傳感器17連接到壓縮器 泵15的出口。該試驗(yàn)氣體傳感器是如下的試驗(yàn)氣體傳感器其在氣氛壓力(lOOOmbar)的 情況下工作，例如是申請人的商標(biāo)“WiseTechnology”的氦氣傳感器。也可能是輻射光譜傳 感器，如其例如在本申請人的檢漏設(shè)備HLD 5000中所使用的那樣，或者是化學(xué)試驗(yàn)氣體傳 感器。這種傳感器在DE 10 2004 034 381 A中進(jìn)行了描述。在試驗(yàn)室10的出口處的抽吸能力S可以通過輔助泵來提高，該輔助泵連接到出口 并且與壓縮器泵15并行地工作。由此，可以縮短測量時間或者反應(yīng)時間，而沒有降低靈敏度。圖2示出了第三方法變形方案的一個例子，其中不存在試驗(yàn)室。測試對象20在此 是管道，例如盤管，其檢測密封性。為此目的，在沒有圍繞的試驗(yàn)室的情況下被排空的測試 對象20暴露于試驗(yàn)氣體的外部影響下。試驗(yàn)氣體例如氦氣(He)從試驗(yàn)氣體源21通過柔 性的軟管22輸送給試驗(yàn)氣體槍23，該試驗(yàn)氣體槍產(chǎn)生噴射錐24，借助該噴射錐噴射測試對 象。由此，在測試對象的外側(cè)上產(chǎn)生含有試驗(yàn)氣體的氣氛。測試對象20的一個端部連接到載氣源25上，該載氣源在此提供N2作為載氣。測 試對象的對置的端部連接到抽吸的壓縮器泵26，該壓縮器泵產(chǎn)生IOOOmbar的輸出壓力并 且輸送到氣氛中。這里，氯氣傳感器27也連接到泵26的出口，該氦氣傳感器對應(yīng)于第一實(shí) 施例的氦氣傳感器17。下面的表格給出了常用的真空檢漏方法(其中試驗(yàn)氣體傳感器以真空工作)和根據(jù)本發(fā)明的載氣方法(其中試驗(yàn)氣體傳感器連接到壓縮器泵的壓力側(cè))的比較
從表中可以看出，在基于所給出的參數(shù)情況下試驗(yàn)氣體分壓力在根據(jù)本發(fā)明的方 法中是100倍，使得同樣相應(yīng)地提高了靈敏度。另一方面，在相同的靈敏度情況下可以縮短 表示響應(yīng)時間的時間常數(shù)。在圖3的實(shí)施例中，測試對象20是待檢查的、要密封地封閉的室。該室借助真空 泵30排空并且用試驗(yàn)氣體槍23在測試對象20外部產(chǎn)生包含試驗(yàn)氣體的氣氛。在所示的 實(shí)施例中，真空為10_6mbar。真空泵30是泵裝置18的組成部分，該泵裝置包括多個泵30、 31的串聯(lián)連接。在真空泵30的出口連接有預(yù)真空泵31。預(yù)真空在此為10_3mbar。預(yù)真空 泵提供氣氛壓力(lOOOmbar)以下的氣體。在所示的實(shí)施例中在預(yù)真空泵31的出口上連接 有壓縮器泵26，該壓縮器泵將氣體壓縮到氣氛壓力之上。在壓縮器泵26的出口上連接有試 驗(yàn)氣體傳感器27。載氣不必一定輸送給具有出口 Al的抽吸管路19。其也可以在被抽吸的氣體的傳 輸路徑中被輸送到任意位置，例如在設(shè)置于真空泵30的殼體上的端子A2上，或者在真空泵 30的出口上的端子A3上，或者在泵31的出口 A4上。圖4的實(shí)施例對應(yīng)于圖3的實(shí)施例，其中載氣端子A4設(shè)置在測試對象20上。試 驗(yàn)氣體傳感器27可以連接到端子Sl或端子S2上。重要的僅僅是，其設(shè)置在多級泵裝置18 的最后級上或者最后級之前，使得其分析被壓縮的氣體混合物。載氣在此通過端子A5輸送 給測試對象20，然而可替選地也可以輸送給圖3的端子Al至A4之一。
權(quán)利要求
一種用于檢測密封性的方法，其中將填充以試驗(yàn)氣體的測試對象(13)插入到試驗(yàn)室(10)中，并且其中從試驗(yàn)室吸出的試驗(yàn)氣體和載氣構(gòu)成的氣體混合物借助試驗(yàn)氣體傳感器(17)針對試驗(yàn)氣體進(jìn)行檢查，其中試驗(yàn)氣體傳感器(17)在氣體混合物的氣流中設(shè)置在進(jìn)行壓縮的泵(15，30)之后，其特征在于，載氣在試驗(yàn)室(10)之后輸送給試驗(yàn)氣體的氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，載氣輸送給第一泵(30)，該第一泵在試驗(yàn) 氣體的氣流中連接到試驗(yàn)室(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，載氣在試驗(yàn)氣體的氣流中在連接到試驗(yàn) 室(10)的第一泵(30)和隨后的第二泵(31)之間輸送。
4.一種用于檢測密封性的裝置，具有泵裝置(18)，該泵裝置從容納測試對象(20) 的試驗(yàn)室(10)或者從測試對象(20)中抽出氣體；以及連接到泵裝置的試驗(yàn)氣體傳感器 (27)，其特征在于，試驗(yàn)氣體傳感器(27)設(shè)置在多級的泵裝置(18)的最后級(26)上或者最 后級(26)之前。
5.一種用于檢測密封性的方法，其中被排空的測試對象(20)暴露于試驗(yàn)氣體的外部 影響之下，并且其中從測試對象中吸出的試驗(yàn)氣體和載氣構(gòu)成的氣體混合物借助試驗(yàn)氣體 傳感器(27)針對試驗(yàn)氣體來進(jìn)行檢查，所述試驗(yàn)氣體傳感器(27)在氣體混合物的氣流中 設(shè)置在進(jìn)行壓縮的泵(26)之后，使得試驗(yàn)氣體傳感器分析被壓縮的氣體混合物，其特征在于，在沒有圍繞的試驗(yàn)室的情況下測試對象(10)暴露于外部的氣氛中，并且 設(shè)置有試驗(yàn)氣體槍(23)以產(chǎn)生包含試驗(yàn)氣體的氣氛。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，載氣在測試對象(20)之后輸送給試驗(yàn)氣 體的氣流。
7.一種用于對測試對象(20)進(jìn)行密封性檢測的裝置，具有用于在被排空的測試對象 (20)之外產(chǎn)生包含試驗(yàn)氣體的氣氛的裝置；能夠直接地或者與另一部件串聯(lián)地連接到測 試對象(20)的、進(jìn)行壓縮的泵(26)，其中試驗(yàn)氣體傳感器(27)連接到泵的壓縮器出口，其特征在于，在沒有圍繞的試驗(yàn)室的情況下測試對象(20)暴露于外部的氣氛中，并且 設(shè)置有試驗(yàn)氣體槍(23)以產(chǎn)生包含試驗(yàn)氣體的氣氛。
8.一種用于檢測密封性的裝置，具有泵裝置(18)，其從容納測試對象(20)的試驗(yàn)室 (10)或者從測試對象(20)中抽出氣體；以及連接到泵裝置的試驗(yàn)氣體傳感器(27)，其特征在于，泵裝置產(chǎn)生在氣氛壓力之上的高壓，并且試驗(yàn)氣體傳感器(27)連接到所 述高壓。
全文摘要
一種用測試氣體填充的測試對象(13)被插入可排空的試驗(yàn)室(10)中。載氣被引入試驗(yàn)室(10)中，使得在那里形成載氣和試驗(yàn)氣體構(gòu)成的氣體混合物。從試驗(yàn)室(10)中由壓縮器泵(15)吸出氣體混合物。試驗(yàn)氣體傳感器(17)連接到壓縮器泵(15)的出口。在被壓縮的氣體混合物中包含帶有按壓縮比提高了分壓力的試驗(yàn)氣體。通過這種方式，提高了試驗(yàn)氣體識別的靈敏度或者縮短了測量的時間常數(shù)。
文檔編號G01M3/22GK101883974SQ200880118739
公開日2010年11月10日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月1日
發(fā)明者丹尼爾·韋齊希 申請人:因菲康有限公司