DE3739166A1 - Leck-pruefgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leck-Prüfgerät mit einer die Öffnungen eines zu prüfenden Hohlteils abdichtenden Ver­ schließvorrichtung, mit einer das verschlossene Hohlteil innen mit einem festlegbaren Prüfdruck beaufschlagenden, pneumatischen Druckquelle und mit einer einen Gasaustritt aus dem dichtend verschlossenen Hohlteil anzeigenden Meß­ einrichtung.

Ein derartiges Leck-Prüfgerät ist beispielsweise unter der Bezeichnung Dialog-Leckprozessorgerät DLP 10 im Handel erhältlich. Beim automatischen Meßablauf wird zunächst das zu prüfende Hohlteil abgedichtet und dann mit einem Prüfdruck beaufschlagt. Ein danach erfolgender Druckabfall gibt Aufschluß über die Leckrate. Der Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß der vorgegebene Prüfdruck im zu prüfenden Hohlteil sich in Abhängigkeit der Tempera­ tur und auch anderer Einflüsse ändern kann. Es ist daher erforderlich, zunächst die Temperatur sehr exakt einzu­ stellen, um einen Einfluß auf das Prüfergebnis auszuschlie­ ßen. Hierzu ist eine für den automatisierten Meßvorgang unerwünschte Wartezeit erforderlich. Weiterhin ist es zur Erzielung der erwünschten Meßgenauigkeit erforderlich, Verdrängungskörper in den Hohlraum einzubringen, um sein Volumen so stark wie möglich zu reduzieren. Die Herstellung und das automatische, dichtende Einbringen der Verdrängungs­ körper sind jedoch zum einen aufwendig und teuer, und zum anderen ist ein derartiges Einbringen bei gewissen Hohlkörpern, beispielsweise bei Kühlern, nicht möglich.

Andere bekannte Leck-Prüfverfahren, wie beispielsweise die Leck-Prüfung mit Helium oder das Beobachten aufsteigen­ der Luftblasen aus einem in einen Wasserbehälter gebrachten Hohlteil, das innen mit Druckluft beaufschlagt ist, sind zum einen nicht automatisierbar und bringen zum anderen keine quantitativ bestimmbaren Meßergebnisse hervor. Bei der Serienprüfung bestimmter Hohlteile, wie Motor- und Getriebegehäuse, Wasser- und Ölkühler u. dgl., sind jedoch quantitative Anforderungen für die Leckrate vorgegeben.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Leck- Prüfgerät der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß bei automatisierbarem Prüfvorgang eine höhere Genauig­ keit, eine vernachlässigbare Temperaturabhängigkeit und eine weitgehende Unabhängigkeit vom eingeschlossenen Volumen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein das Hohlteil und die Verschließvorrichtung aufnehmender, flüssigkeitsgefüllter Behälter vorgesehen ist und daß in der Flüssigkeit oberhalb des Hohlteils eine dieses überdeckende Haube positionierbar ist, die mit einem auf­ steigende Gasblasen sammelnden und mit der den Druck- oder Füllstand erfassenden Meßeinrichtung verbundenen Meßrohr versehen ist.

Der Austritt von Gasblasen aus einer Leckstelle ist nicht vom Innenvolumen des zu prüfenden Teils abhängig, sondern nur vom vorliegenden Innendruck. Das Einbringen von Ver­ drängungskörpern erübrigt sich daher, so daß ein einfacherer und kostengünstigerer Aufbau der erforderlichen Verschließ­ vorrichtung möglich ist. Eine Prüfung von Hohlkörpern, bei denen das Einbringen von Verdrängungskörpern nicht möglich ist, kann auf besonders vorteilhafte Weise durchge­ führt werden. Während bei bekannten Verfahren eine temperaturbedingte Druckänderung des Prüfdrucks direkt additiv oder subtraktiv das Prüfungsergebnis verfälscht hat, ist nunmehr lediglich noch eine prozentuale Veränderung des Prüfungsergebnisses entsprechend der prozentualen Druckänderung möglich. Insbesondere bei der Messung sehr kleiner Leckraten können bei den bekannten Verfahren sehr große Fehler auftreten, da beispielsweise bei einem Prüf­ druck von 5 bar eine Temperaturänderung von 1/10°C bereits zu einer Druckänderung von ca. 2 mbar führt. Kleine Leck­ raten können jedoch eine Druckveränderung in dieser Größen­ ordnung bewirken, so daß der Fehler sehr groß wird. Beim hier vorgeschlagenen Verfahren würde der Meßfehler bei einer Temperaturänderung von 1/10°C unter 1 Promille liegen, also zu vernachlässigen sein. Die Genauigkeit beim vorliegenden Meßverfahren kann durch Verringerung des Meßrohrdurchmessers noch weiter erhöht werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Leck-Prüfgeräts möglich.

Das Sammeln von auf Grund eines Lecks aufsteigenden Blasen erfolgt besonders einfach durch die sich nach oben ver­ jüngende Haube, wobei das Meßrohr am höchsten Punkt angeord­ net ist, vorzugsweise vertikal.

Zur Entlüftung des Meßrohrs ist dieses zweckmäßigerweise mit einer Entlüftungsvorrichtung versehen, die aus einer mit einem steuerbaren Lüftungsventil versehenen Entlüftungs­ leitung besteht. Hierdurch ist sowohl eine erstmalige Entlüftung des Meßrohrs nach der Positionierung der Haube als auch eine Nachentlüftung möglich, wenn das Hohlteil zur Vorbereitung der Messung in vorzugsweise vibrierende Bewegungen versetzt wird, um äußerlich anhaftende Luft­ blasen zu entfernen, die das Meßergebnis verfälschen würden. Dabei ist die Mündung vorzugsweise im mittleren bis oberen Bereich des Meßrohrs angeordnet, und das Meßrohr taucht in der Meßstellung wenigstens zum Teil in die Flüssigkeit ein, damit diese bei der Entlüftung in das Meßrohr ein­ dringen kann.

Zur automatischen Abdichtung und Beaufschlagung des Hohl­ teils mit dem Druck der Druckquelle weist die Verschließ­ vorrichtung zweckmäßigerweise mindestens ein gegen wenigstens eine Öffnung des Hohlteils verfahrbares Dichtglied auf, das mit Dichtflächen und/oder Dichtflanschen versehen ist. Durch einen das Dichtglied steuernden Stellantrieb kann dieser Vorgang automatisiert werden. Durch einen Kanal in einem der Dichtglieder, der mit der Druckquelle verbunden ist, wird beim Abdichten des Hohlteils gleich­ zeitig eine Verbindung zur Druckquelle hergestellt.

Ebenfalls zur Automatisierung trägt ein mit der Haube oder dem Behälter verbundener Stellantrieb bei, durch den die Haube in die Prüfposition und aus dieser heraus bewegbar ist. Dies kann durch Bewegung der Haube bei fest­ stehendem Behälter oder durch Bewegung des Behälters bei feststehender Haube erfolgen.

Im einfachsten Falle erfolgt die Messung über einen mit dem Meßrohr verbundenen Drucksensor, der den Druck der Luftsäule im Meßrohr bestimmt. Es ist jedoch auch möglich, den Flüssigkeitspegel im Meßrohr mit einer Füllstands- Meßvorrichtung zu erfassen, die nach einem der bekannten Verfahren arbeitet.

Ein elektrisches Steuergerät dient vorzugsweise nicht nur zur Anzeige oder Registrierung der vom Sensor erfaßten Werte, sondern es kann zusätzlich noch die Ventilbetätigung und die Steuerung der Stellantriebe durch dieses Steuer­ gerät erfolgen. Zur Erzielung eines vollautomatischen Ablaufs des Leck-Prüfgerätes ist das Steuergerät hierzu zweckmäßigerweise mit einem Mikrorechner versehen. Zur Vereinfachung der Messung ist die Meßeinrichtung bzw. das die Meßergebnisse auswertende Steuergerät mit einer Null-Normierungseinrichtung ausgestattet, um eine automa­ tische Null-Einstellung bei Beginn der Messung zu erhalten.

Wenigstens die Meßeinrichtung kann auch zur autarken Strom­ versorgung mit einer Batterie versehen sein, so daß ein Umsetzen der Meßeinrichtung von einer stationären Meß­ station zur anderen auf einfache Weise möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Weise ein zu prüfendes Hohlteil während des Prüfvorgangs sowie eine schaltungsmäßige Darstellung der erforderlichen Ein­ richtungen zur Steuerung und Messung.

Ein als offene Wanne ausgebildeter Behälter 10 ist mit einer Flüssigkeit 11, beispielsweise Wasser, gefüllt. In der Flüssigkeit 11 befindet sich eine Verschließvor­ richtung 12 für einen auf Dichtigkeit zu prüfenden Hohl­ körper 13. Die Verschließvorrichtung 12 besteht dabei im wesentlichen aus einem Rahmen 14, von dem aus zwei Dichtglieder 15 über nicht näher dargestellte Stellantriebe gegen Öffnungen des Hohlkörpers 13 verfahrbar sind und diese mittels Dichtflächen und/oder Dichtflanschen 16 abdichten. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Dichtglieder 15 dargestellt, die von zwei gegenüberliegenden Seiten gegen den Hohlkörper 13 verfahrbar sind. Im einfachsten Falle, sofern nur eine Öffnung vorgesehen ist, genügt selbstverständlich auch ein einziges Dichtglied, während die Zahl der Dichtglieder bei kompliziert geformten Hohl­ teilen auch wesentlich größer sein kann, wobei die Dicht­ glieder dann von allen möglichen Seiten gegen den Hohl­ körper bewegt werden können. Jedes dieser Dichtglieder kann auch gleichzeitig mehrere Öffnungen dichtend ver­ schließen.

Eine im einfachsten Fall als Luftdruckquelle ausgebildete pneumatische Druckquelle 17 ist über einen als einstell­ bares Druckregelventil 18 ausgebildeten Druckregler und über ein in Reihe dazu geschaltetes Absperrventil 19 mit einem im rechten Dichtglied 15 verlaufenden Kanal 20 ver­ bunden, über den die Druckquelle 17 mit dem Innenraum des Hohlkörpers 13 verbindbar ist. Wird dieses Dichtglied 15 dichtend gegen den Hohlkörper 13 gefahren, so wird gleichzeitig die Verbindung zum Absperrventil 19 bzw. zur Druckquelle 17 hergestellt.

Eine den Hohlkörper 13 bzw. darüber hinaus die Verschließ­ vorrichtung 12 überdeckende Haube 21 verjüngt sich konisch nach oben, wobei am höchsten Punkt, an dem sich aufsteigende Luftblasen sammeln, ein Meßrohr 22 angeordnet ist. Die Gestalt der Haube 21 ist prinzipiell frei wählbar, sie muß lediglich alle vom Hohlkörper 13 aus etwa aufsteigende Luftblasen erfassen können und sich an wenigstens einer Stelle so verjüngen, daß sich diese Gasblasen dort sammeln und vollständig dem Meßrohr 22 zugeführt werden können.

Am oberen Ende des Meßrohrs 22 ist ein Drucksensor 23 angebracht, der zusammen mit einem elektrischen Steuer­ gerät 24 eine Meßeinrichtung für den Druck im Meßrohr 22 bildet. Im oberen Bereich des Meßrohrs 22 mündet eine Entlüftungsleitung 25, in die ein Entlüftungsventil 26 geschaltet ist.

Das vorzugsweise eine Mikroprozessor-Steuerung aufweisende Steuergerät 24 dient zur Erfassung sowie zur Anzeige und/oder Registrierung der Meßwerte des Drucksensors 23. Darüber hinaus kann dieses Steuergerät 24 auch einen automatischen Leck-Prüfvorgang steuern, indem auch die Ventile 19, 26 und die Bewegung der Dichtglieder 15 von diesem Steuer­ gerät 24 aus steuerbar sind. Weiterhin wird von diesem Steuergerät 24 über einen Stellantrieb 27 die Absenkung und Anhebung des Behälters 10 gesteuert.

Der durch das Druckregelventil 18 einstellbare Prüfdruck kann über ein Druckmeßgerät 28 überwacht werden, das selbstverständlich auch im Steuergerät 24 integriert sein kann.

Zur Vorbereitung der Leck-Prüfung befindet sich zunächst die Verschließvorrichtung 12 außerhalb des Behälters 10 oder in diesem befindet sich noch keine Flüssigkeit. Der zu prüfende Hohlkörper 13 wird in die Verschließvorrichtung 12 eingesetzt und dann seine Öffnung durch Ausfahren der Dichtglieder 15 luftdicht verschlossen. Nun wird der Be­ hälter 10 mit der Flüssigkeit 11 durch Betätigung des Stellantriebs 27 in die dargestellte Position gefahren, in der der Hohlkörper 13 vollständig mit Flüssigkeit um­ geben ist. Alternativ hierzu kann auch die Verschließvor­ richtung 12 in den feststehenden Behälter abgesenkt werden, oder nach Betätigung der Dichtglieder 15 wird Flüssigkeit in den Behälter 10 eingelassen.

Nun wird die Haube 21 gemäß der Darstellung oberhalb des Hohlkörpers 13 durch Absenken oder Verschwenken positio­ niert. Dies kann selbstverständlich auch gleichzeitig oder vor dem Einbringen des Hohlkörpers 10 in die Flüssig­ keit 11 erfolgen. Durch Stöße, Schütteln, Vibration od.dgl. werden etwa noch an der Oberfläche des Hohlkörpers 13 haftende Luftblasen abgelöst, die nach oben steigen und von der Haube 21 gesammelt werden, sofern sich diese zu diesem Zeitpunkt bereits über dem Hohlkörper 13 befindet.

Durch Öffnen des Absperrventils 19 wird der Innenraum des Hohlkörpers 13 mit dem durch das Druckregelventil 18 vorgegebenen Druck beaufschlagt. Durch Betätigung des Entlüftungsventils 26 wird das Meßrohr 22 entlüftet, das heißt, der Wasserpegel im Meßrohr steigt bis zur Füllstands­ höhe der Flüssigkeit 11. Mit dem Schließen des Entlüftungs­ ventils 26 oder schon vorher wird auch das Absperrventil 19 geschlossen. Nun beginnt der eigentliche Meßvorgang, wozu der zu diesem Zeitpunkt durch den Drucksensor 23 erfaßte Druckwert auf den Wert Null normiert wird.

Weist der Hohlkörper 13 eine undichte Stelle auf, so ent­ weichen aus dieser Luftblasen, wobei die entweichende Luftmenge von der Größe des Lecks und dem Prüfdruck bestimmt wird, der vorzugsweise ein Überdruck ist. In Abhängigkeit der Meßzeit sinkt nun der Flüssigkeitspegel im Meßrohr 22 ab, wobei über die gemessene Druckänderung das Volumen der ausgetretenen Luftblasen bestimmt wird. Die Dichtheit wird dabei üblicherweise in cm³/min gemessen, so daß während einer festen Meßzeit gemessen werden muß.

Das Meßrohr 22 und nach Wunsch auch der Drucksensor 23 können auch vollständig in der Flüssigkeit 11 eingetaucht sein. Sofern die Mündung der Entlüftungsleitung 25 unter­ halb des Flüssigkeitspegels liegt, dringt selbstverständlich Flüssigkeit in die Entlüftungsleitung 25 ein.

Alternativ zur Messung mittels eines Drucksensors kann die Pegelabsenkung im Meßrohr 22 auch direkt über eine Füllstandsmeßvorrichtung erfaßt werden. Derartige Füllstands­ meßvorrichtungen sind vielfach bekannt und arbeiten nach unterschiedlichen Prinzipien. So sind Füllstandsmeßvorrich­ tungen bekannt, die optisch, akustisch, induktiv oder kapazitiv arbeiten oder durch Messung der Lage eines Schwimm­ körpers oder über Widerstandsmessung einer in die Flüssig­ keit eintauchenden Elektrode. An der übrigen Anordnung des Prüfgeräts ändert sich dadurch nichts.

Für manche Anwendungen kann es sich auch als vorteilhaft erweisen, den Drucksensor 23 mit einem individuellen Auswerte­ gerät zu verbinden, das eine autarke Stromversorgung über Batterien aufweist. In diesem Falle kann bei fest installier­ ten Behältern und Verschließvorrichtungen 12 entweder die Haube 21 mit der Meßvorrichtung von Behälter zu Behälter weiterbewegt werden, oder auch nur die Meßvorrichtung, wenn auch die Hauben fest installiert sind. Die Entlüftungs­ vorrichtung kann in diesem freibeweglichen Gerät integriert sein.

Claims (17)

1. Leck-Prüfgerät mit einer die Öffnungen eines zu prüfen­ den Hohlteils abdichtenden Verschließvorrichtung, mit einer das verschlossene Hohlteil innen mit einem festleg­ baren Prüfdruck beaufschlagenden, pneumatischen Druckquelle und mit einer einen Gasaustritt aus dem dichtend verschlosse­ nen Hohlteil anzeigenden Meßeinrichtung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein das Hohlteil (13) und die Verschließ­ vorrichtung (12) aufnehmender, flüssigkeitsgefüllter Behäl­ ter (10) vorgesehen ist und daß in der Flüssigkeit (11) oberhalb des Hohlteils (13) eine dieses überdeckende Haube (21) positionierbar ist, die mit einem aufsteigende Gas­ blasen sammelnden und mit der den Druck oder Füllstand erfassenden Meßeinrichtung (23, 24) verbundenen Meßrohr (22) versehen ist.

2. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Haube (21) sich nach oben zu verjüngt, und daß das Meßrohr (22) am höchsten Punkt angeordnet ist.

3. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßrohr (22) mit einer Entlüftungsvor­ richtung (25, 26) versehen ist.

4. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß am Meßrohr (22) eine mit einem steuerbaren Ent­ lüftungsventil (26) versehene Entlüftungsleitung (25) mündet.

5. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mündung im mittleren bis oberen Bereich des Meßrohrs (22) angeordnet ist und daß das Meßrohr (22) in der Meßstellung wenigstens zum Teil in die Flüssigkeit (11) eintaucht.

6. LeckPrüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (22) im wesentlichen vertikal angeordnet ist.

7. Leck-Prüfgerät nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschließvorrichtung (12) mindestens ein gegen wenigstens eine Öffnung des Hohlteils (13) verfahrbares Dichtglied (15) aufweist, das mit Dichtflächen und/oder Dichtflanschen (16) versehen ist.

8. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß ein die Bewegung des Dichtglieds (15) steuernder Stellantrieb vorgesehen ist.

9. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein die Druckquelle (17) mit dem Innenraum des Hohlteils (13) verbindender Kanal (20) im Dichtglied (15) oder in einem der Dichtglieder angeordnet ist.

10. Leck-Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Bewegung der Haube in die Prüfposition und aus dieser heraus steuernder Stell­ antrieb (27) mit der Haube (21) oder dem Behälter (10) verbunden ist.

11. Leck-Prüfgerät nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (22) mit einem Drucksensor (23) verbunden ist.

12. Leck-Prüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr mit einem den Flüssigkeitspegel erfassenden Füllstandssensor versehen ist.

13. Leck-Prüfgerät nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Steuergerät (24) zur Anzeige und/oder Registrierung der vom Sensor (23) erfaßten Werte vorgesehen ist.

14. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßeinrichtung (23, 24) mit einer Null- Normierungseinrichtung ausgestattet ist.

15. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Steuergerät Steueraus­ gänge zur Betätigung des Entlüftungsventils (26) und/oder eines Absperrventils (19) in einer Druckzuführungsleitung zum Innenraum des Hohlteils (13) und/oder der Stellantriebe (27) aufweist.

16. Leck-Prüfgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß ein einen automatisierten Ablauf des Leck-Prüf­ vorgangs gestattender Mikrorechner im Steuergerät (24) vorgesehen ist.

17. LeckPrüfgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch eine autarke Stromversorgung über eine Batterie.