DE1473363A1

DE1473363A1 - Verfahren zur serienmaessigen Pruefung kleiner,geschlossener,gasgefuellter Behaelter

Info

Publication number: DE1473363A1
Application number: DE19631473363
Authority: DE
Inventors: Kraus Dr Thaddaeus
Original assignee: Balzers AG
Current assignee: OC Oerlikon Balzers AG
Priority date: 1963-06-06
Filing date: 1963-09-06
Publication date: 1969-04-30
Also published as: DE1473704A1; CH418678A; GB1083475A; BE673309A; FR1460388A; US3306098A; CH712563A4; GB998908A; NL6502406A

Description

BALZERS VAKUiW GMBH., Frankfurt/M.-Süd 1O₄ Seehofstrasse 11

Verfahren zur serienmässlgen Prüfung kleiner, geschlossener, gasgefüllter Behälter.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur serienmässigen Prüfung kleiner, geschlossener, gasgefüllter Behälter, z. B. von Uhrgehäusen» auf Dichtigkeit. Es ist bereits vorgeschlagen worden, derartige Prüflinge in eine evakuierbare Messkammer einzubringen, die mit einer beim Ueberschreiten eines vorbestimmten Grenzdruckes ansprechenden Druckmess- oder Ueberwachungsvorrichtung in Verbindung steht, darauf die Messkammer auf einen vorbestimmten niedrigen Druck, z. B. 10 Torr zu evakuieren, sodann abzusperren und zu beobachten, ob nachfolgend innerhalb einer gewissen Zeitspanne ein Druckanstieg erfolgt. Ein solcher Druckanstieg würde, wenn vorausgesetzt wird, dass die Messkammerwand keine Undichtigkeiten gegenüber der äusseren Atmosphäre aufweist, bedeuten, dass aus dem Prüfling Luft in die evakuierte Kammer eindringt, er also undicht ist. Aus der Grosse des gemessenen Druckanstieges bzw. aus der Zeit, die für einen bestimmten Druckanstieg erforderlich 1st, lässt sich die Grosse der Undichtigkeit berechnen.

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Ein solches Verfahren hätte für die serienrnässige Prüfung z. B. von Uhrgehäusen in der industriellen Fertigung einen entscheidenden Nachteil. Es stellt sich nämlich heraus, dass man damit wohl sehr kleine Undichtigkeiten sicher nachweisen könnte, dass man aber grob undichte Gehäuse von den dichten nicht unterscheiden kann, weil sie beim Evakuieren der Messkammer mitevakuiert werden, so dass bei der anschliessenden Druckanstiegsprobe überhaupt kein Gas mehr in die Messkammer abgegeben wird, oder zu wenig, um den Druckfühler ansprechen zu lassen. Dieses Problem trat bei der normalen, bekannten Prüfung der Dichtigkeit der Wand eines Vakuura-Rezipienten bisher nicht auf, weil in der Atmosphäre des Aussenraumes ein unerschöpfliches Gasreservoir zur Verfugung steht und daher im Falle einer groben Undichtigkeit sogar ein ganz besonders grosser Druckanstieg bei der Druckanstiegsprobe erzielt wird.

Die Erfindung hat nun zum Ziel, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, womit in einem Arbeitsgang sowohl die groben als auch die feinen Undichtigkeiten gesohlossener gasgefüllter Behälter erfasst werden können. Das erfindungsgemässe Verfahren, bei welchem die zu prüfenden Behälter in eine evakuierbare Messkammer, die mit einem beim Ueberschreiten eines vorbestimmten Druckes ansprechenden Druckfühler in Verbindung steht, eingebracht werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass von atmosphärischem Luftdruck in der Messkammer beginnend diese (nicht wie bisher üblich auf einen vorbestimmten niedrigeren Druck, sondern) unbeachtlich des sich in ihr ergebenden Druckes während einer vorbestimmten Zeitspanne evakuiert wird, und dass ansohllessend nach einer weiteren vorgewählten Zeitspanne durch den Druckfühler bestimmt ,wird, ob der Druck in der Messkammer eine vorbestlavte Grenze überschreitet.

Das Verfahren nach der Erfindung und eine einfache. Anordnung zur praktischen Durchführung desselben werden an Hand der anliegenden Zeichnung näher erläutert.

In der Figur 1 bezeichnen die Bezugsziffern 1 die Messkammer, 2 und 3 magnetisch betätigbare Ventile, 4 ein elektrisches Vakuummessgerät oder einen auf einen bestimmten einstellbaren Druck ansprechenden Fühler,

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5 eine Vakuumpumpe, 6 ein Steuergerät, welches die Ventile, die Puppe und das Messgerät im Sinne der nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte automatisch schaltet, 7 den Prüfling, z. B. ein Uhrgehäuse, 8 ein wasserdampf bindendes Mittel, z.B. P-O₁. und 9 und IO gasleitende

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Verbindungen zwischen der Messkammer, den Ventilen, dem Vakuummessgerät und der Pumpe, wie die Zeichnung zeigt. Die erforderlichen elektrischen Verbindungen der Magnetventile und des Messgerätes bzw. Druckfühlers mit dem Steuergerät sind mit 11, 12 und 13 angedeutet.

Zur Durchführung einer Dichtigkeitsprüfung wird das zu prüfende geschlossene Gehäuse 7 in der Messkammer 1 eingesetzt. Darauf wird bei geschlossenem Ventil 2 und offenem Ventil 3 die Pumpe 5 in Betrieb genoneen. Je nach dem Saugvermögen dieser Pumpe erzielt man in der Messkammer einen raschen Druckabfall, der - für ein bestimmtes Beispiel und im Falle, dass der Prüfling absolut dicht ist, der Kurve 14 in Pig. 2 folgt. Derselbe Druckabfall während der Evakuierungsphase ergibt sich auch für sehr geringe Undichtigkeiten desselben Prüflings, d. h., diese machen sieh in der Evakuierungsphase nicht bemerkbar. Gröbere Undichtigkeiten dagegen bewirken, dass der Druck weniger rasch abfällt, also etwa einer der Kurven 15, 16, 17 oder 18 der Fig. 2 folgt. Nach einer vorbestimmten Zeit t (von beispielsweise 10 bis 20 Sekunden) wird das Ventil 5 geschlossen, die Messkammer 1 also völlig abgesperrt. Der Druck, der zu diesen Zeitpunkt in der Messkammer erreich: ist,.braucht im Gegensatz zu gewissen bekannten Undichtigkeitsprüfmethcden nicht ermittelt zu werden. Nachdem die Prüfkammer abgesperrt ist, lässt man eine gewisse vorbestiimte Zeit t (von etwa gleicher Grosse wie t ) verstreichen, dann

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erst wird die Entscheidung über den Prüfling auf Grund das dann herrschenden absoluten Druckes in der Messkammer getroffen, und zwar liegt, wie unten gezeigt wird, seine etwaige Undichtigkeit unterhalb einer genau berechenbaren Grenze, wenn der absolute Druck in der Messkanmer unter dem eingestellten Ansprechwert des Messgerätes liegt. Auf die Differenz, um welche sich der Druck während der Zeitspanne t_ in der Messkammer

ca , 2

—* erhöht hat, kommt es also im Gegensatz zu bekannten Verfahren nicht an;

^ es braucht nur ein Absolutdruck gemessen zu werden, nicht aber die Diffe-

cn renz zweier solcher Drücke, welche Messung bekanntlich umso schwieriger w und ungenauer wird, je kleiner diese Differenz ist. Wie die Drücke während

der Zeitspanne t bei verschieden grossen Undichtigkeiten des Prüflings ansteigen, zeigen beispielsweise die Aeste 14' bis 18' der Kurven in Fig. 2 Interessant ist die Kurve 17/17¹, welche erkennen lässt, dass ein Prüfling mit sehr grober Undichtigkeit, der als "völlig undicht" bezeichnet werden kann, keinen Druckanstieg während t mehr zeigt und daher, wie erwähnt, von den absolut dichten Prüflingen entsprechend der Kurve 14/14' nach der gewBhnliohen Druckanstiegsmethode nicht unterscheidbar 1st. Bemerkenswert ist ferner, dass ein völlig undichter Prüfling unter Umständen ein besseres Endvakuum in der Messkammer ergeben kann, als ein anderer - der Kurbe I8/18¹ entsprechender - dessen Undichtigkeit geringer ist. Auf Jeden Fall wird die Ansprechgrenze des Messgerätes 4 bei dem Verfahren nach der Erfindung so eingestellt, dass sie unterhalb des Enddruckes P für den Fall des völlig undichten Prüflings einerseits und oberhalb des Enddruokes P des absolut dichten Prüflings andererseits liegt. Die beiden Grenzdrücke P

und P,, lassen sich am einfachsten empirisch durch einen Vorversuch ermitteln. d

Bezeichnet man mit V das Volumen der Messkammer (in Liter), mit V das Verdrängungsvolumen des oder der Prüflinge (in Liter), mit P den am Ende der Zeitspanne t in der Messkammer herrschenden Druck (in Torr), mit P denjenigen Druck, der sich im Falle eines absolut dichten Prüflings als Enddruck einstellen würde, mit S das Saugvermögen der Pumpe in der Anschlussebene an die Messkammer (in Liter pro Sekunde), sowie mit t und t die oben definierten Zeiten (in Sekunden), dann ergibt sich (für den üblichen Fall kleiner Undichtigkeiten) für die Grosse L der Undichtigkeit die Formel:

(P - P.)

(Torr χ Liter pro Sekunde)

L	]	übergeht in	- (\	-V)	t + (v	bestimmte M	p + c
		Einführung der für eine	C
welche duroh	_m ^Vk-
_c	V


■^vb
■ <\ - V^

L « C₁

^P _d

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wie ersichtlich eine einfache liniere Beziehung, so dass sich das Verfahren nach der Erfindung nicht nur zur qualitativen Prüfung, sondern auch für quantitative Messungen sehr gut anwenden lässt. Will man feststellen, wie gross die Undichtigkeit eines bestimmten Prüflings 1st, braucht man lediglich den Ansprechwert des Druckfühlers so einzustellen, dass für den besagten Prüfling gerade noch ein Ansprechen erfolgt. Bei der serlenmässigen Fabrikationskontrolle andererseits wird man den .Ansprechwert so gross

(zwisohen P und P, liegend) wählen, dass nur diejenigen Prüflinge, die u α

eine untragbare grosse Undichtigkeit aufweisen, ausgeschieden werden.

Nach der Prüfung oder Messung wird die Messkammer durch Oeffnen des Ventils 2 mit der freien Atmosphäre in Verbindung gebracht, geöffnet, und der Prüfling entnommen. Bei serienmässiger Kontrolle einer grösseren Zahl von Prüflingen kann es (Je nach Ausfallstatistik) zweckmässig sein, eine Mehrzahl derselben gleichzeitig in die Messkammer einzusetzen. Die Vorrichtung spricht dann an, wenn einer oder mehrere der Prüflinge eine unzulässige Undichtigkeit aufweisen.

Wenn sehr kleine Undichtigkeiten erfasst werden sollen, empfiehlt es sich,

mit sehr niedrigen Drucken P, zu arbeiten, also im Bereich des Hochvakuums

.3 ^d

(unterhalb 10 Torr). Es kann sich die an den Innenwänden der Prüfkammer sowie der Aussenseite der Prüflinge anhaftende Feuchtigkeit störend bemerkbar machen, indem durch Wasserdampfdesorption eine Gasabgabe aus dem Innern der Prüflinge und damit eine Undichtigkeit vorgetäuscht wird. Man kann den schädlichen Einfluss des Wasserdampfes aber vollkommen ausschalten, wenn man in der Messkammer an sich bekannte Mittel zur Wasserdampfbindung z. B. P0_ vorsieht.

Im allgemeinen soll das Volumen der Messkammer in der gleichen Grössenordnung liegen, wie dasjenige der zu prüfenden Behälter, damit schon eine geringe Gaseinströmung aus diesen Behältern in' die Messkammer einen starken Einfluss auf die Evakuierungscharakteristik und den Enddruok ausübt.

9 D 9 B 1 8 / Π Β 7 3

Claims

ANSPRUECHE

ι 1. Verfahren zur serienmässigen Prüfung geschlossener, gasgefüllter Behälter, wie Uhrgehäuse, auf Dichtigkeit durch Einbringen der zu prüfenden Behälter in eine evakuierbare Messkaimner, die mit einem beim Ueberschreiten eines vorbestimmten Druckes ansprechenden Druckfühler in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass von atmosphärischem Luftdruck in der Messkammer beginnend diese (nicht wie bisher üblich auf einen vorbestimmten niedrigeren Druck, sondern) unbeachtlich des sich in ihr ergebenden Druckes während einer vorbestimmten Zeitspanne evakuiert wird und dass anschliessend nach einer weiteren vorgewählten Zeitspanne durch den DruckfUhler bestimmt wird, ob der Druck in der Messkammer eine vorbestimmte Grenze überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Messkammer in der gleichen Grössenordnung gewählt wird, wie das Volumen der zu prüfenden Behälter.

jj· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (der Einfluss der an dem zu prüfenden Behälter anhaftenden Feuchtigkeit auf das Prüfungsergebnis ausgeschaltet wird, indem) in die Messkammer an sich bekannte Mittel zur Wasserdampfbindung, ζ. Β. P 0 eingebracht werden.

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