HK1262019A1 - Device and method for determining the size of a leaking hole - Google Patents

Claims (20)

1. Vorrichtung zum Prüfen eines Probekörpers (13) mittels Gasströmung, die das Folgende aufweist:

   - eine Öffnung (2),

   - Mittel (3) zur Erzeugung eines Gasflusses (25) in der Vorrichtung entlang mindestens eines Strömungswegs durch die Öffnung,

   - mindestens einen Drucksensor (5, 6), wobei jeder Drucksensor so angeordnet ist, dass er den Druck des Gasstroms entlang mindestens eines Strömungswegs misst, und

   - einen Massendurchflussmesser (4), der so angeordnet ist, dass er einen Parameter misst, der für den Massendurchfluss des Gasstroms entlang jedes Durchflusswegs repräsentativ ist, und wobei

   - der mindestens eine Strömungsweg einen Ausströmungsweg umfasst, der in der Öffnung endet,

   - das Mittel zur Erzeugung des Gasflusses so angeordnet ist, dass es ein Leckgas entlang des Ausströmungsweges in den Probekörper abgibt,

   - der mindestens eine Drucksensor einen Ausströmungsdrucksensor (5) umfasst, der so angeordnet ist, dass er einen Druck des Leckgases entlang des Ausströmungswegs misst,

   - der Massendurchflussmesser so angeordnet ist, dass er einen Parameter misst, der für die Massendurchflussrate des Leckgases entlang des Ausströmungswegs repräsentativ ist, und wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie

   ferner eine Berechnungseinrichtung (7) umfasst, die so eingerichtet ist, dass sie die Größe einer Leckage-Öffnung (22) aus einer Messung des Parameters bestimmt, der für die Massenstromrate entlang des Ausströmungswegs repräsentativ ist, wobei der Massendurchflussmesser ein Wärmeleitfähigkeits-Massendurchflussmesser ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausströmungsdrucksensor entlang des Ausströmungsweges zwischen dem Durchflussmesser und der Öffnung angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung so eingerichtet ist, dass sie die Größe der Leckage-Öffnung mittels einer Berechnung bestimmt, die affin von der Quadratwurzel des Parameters abhängt, der für den Massenstrom entlang des Ausströmungswegs repräsentativ ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung so eingerichtet ist, dass sie die Größe der Leckage-Öffnung anhand einer Druckmessung entlang des Ausströmungswegs durch den Ausströmungsdrucksensor bestimmt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung so eingerichtet ist, dass sie die Größe der Leckage-Öffnung in Form einer Berechnung bestimmt, die affin von der Umkehrung der vierten Wurzel der Druckmessung entlang des Ausströmungswegs abhängt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung so beschaffen ist, dass sie die Größe des Leckage-Öffnung nach der folgenden Formel bestimmt: wobei D_m der für den Massendurchsatz repräsentative Parameter und P_r der vom Ausströmungsdrucksensor gemessene Druck ist und a und b numerische Kalibrierkoeffizienten sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung ausgebildet ist zum Initiieren einer Bestimmung der Größe der Leckage-Öffnung für einen Wert des Drucks entlang des Ausströmungswegs, der von dem Ausströmungsdrucksensor gemessen wird und einem Ausströmungsdruck-Referenzwert entspricht, wobei die Recheneinrichtung so ausgebildet ist, dass sie die Größe der Leckage-Öffnung aus einem Wert des Parameters bestimmt, der für den Massenstrom entlang des Ausströmungswegs repräsentativ ist und gleichzeitig mit der Druckmessung gemessen wird, die den Druckwert misst, der dem Ausströmungsdruck-Referenzwert entspricht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel so beschaffen sind, dass sie die Größe der Leckage-Öffnung nach der folgenden Formel bestimmen : wobei D_m der für den Massendurchsatz repräsentative Parameter und a^∗ und b numerische Kalibrierkoeffizienten sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strömungsweg einen Kalibrierungsweg durch die Öffnung umfasst, und dass sich der Kalibrierungsweg innerhalb der Vorrichtung lokal an einer Messöffnung (14) verengt, wobei die Recheneinrichtung so angeordnet ist, dass sie das Folgende durchführt:

   - Bestimmen der Größe der Messöffnung anhand einer Messung des für den Massendurchsatz repräsentativen Parameters entlang des Kalibrierungspfads, und

   - Anpassung der Kalibrierkoeffizienten zur Berechnung der Größe einer Leckage-Öffnung, wenn die Bestimmung der Größe der Messbohrung nicht mit der tatsächlichen Größe der von den Berechnungsmitteln gespeicherten Messbohrung übereinstimmt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Ventil (8) umfasst, das so beschaffen ist, dass es den Ausströmungsweg um einen Kurzschlussweg ergänzt, der durch den Massendurchflussmesser und die Strömungserzeugungseinrichtung, aber nicht durch die Leitung verläuft, wobei das Ventil so beschaffen ist, dass es die insgesamt durch den Ausströmungsweg und den Kurzschlussweg verlaufende Strömungsrate einstellt.
11. Verfahren zum Testen eines Probekörpers mittels eines Gasflusses, umfassend:

    - eine Abgabe eines Leckgases in den Probekörper, das entlang eines Ausströmungsweges strömt, der in einer mit dem Probekörper (13) verbundenen Öffnung (2) endet,

    - eine Druckmessung des Leckgases entlang des Ausströmungsweges,

    - eine Messung eines Parameters, der für den Massendurchsatz des Leckgases entlang des Ausströmungsweges repräsentativ ist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch ein

    - Bestimmen der Größe einer Leckage-Öffnung (22) in dem Probekörper aus der Messung des Parameters, der für die Massenflussrate entlang des Ausströmungswegs repräsentativ ist,

    - wobei die Messung eines für den Massendurchsatz repräsentativen Parameters durch einen Wärmeleitfähigkeits-Massendurchflussmesser (4) erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmessung mittels eines Ausströmungsdrucksensors (5) durchgeführt wird, der entlang des Ausströmungsweges zwischen dem Durchflussmesser und dem Probekörper angeordnet ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Größe der Leckage-Öffnung die Berechnung der Größe der Leckage-Öffnung umfasst, die affin von der Quadratwurzel des Parameters abhängt, der für den Massenfluss entlang des Ausströmungswegs repräsentativ ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Größe der Leckage-Öffnung ferner anhand des entlang des Ausströmungswegs gemessenen Drucks erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Größe der Leckage-Öffnung die Berechnung der Größe der Leckage-Öffnung umfasst, die affin von der Umkehrung der vierten Wurzel der Druckmessung entlang des Ausströmungswegs abhängig ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Leckageöffnungs-Größe eine Berechnung der Leckageöffnungs-Größe nach der folgenden Formel umfasst: wobei D_m der für den Massendurchsatz repräsentative Parameter und P_r der gemessene Druck ist und a und b numerische Kalibrierkoeffizienten sind.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Größe der Leckage-Öffnung für einen Wert des gemessenen Drucks entlang des Ausströmungspfads ausgelöst wird, der einem Druckreferenzwert entspricht, wobei die Bestimmung der Größe der Leckage-Öffnung aus einem Wert des Parameters erfolgt, der für den Massenstrom entlang des Ausströmungspfads repräsentativ ist und gleichzeitig mit der Druckmessung gemessen wird, die den Druckwert misst, der dem Druckreferenzwert entspricht.
18. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Leckageöffnungs-Größe eine Berechnung der Leckageöffnungs-Größe nach der folgenden Formel umfasst: wobei D_m der für den Massendurchsatz repräsentative Parameter ist und a^∗ und b numerische Kalibrierkoeffizienten sind.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strömungsweg einen Kalibrierungsweg umfasst, der durch die Öffnung verläuft und sich an einer Messöffnung (14) lokal verengt, wobei das erfindungsgemäße Verfahren das Folgende umfasst:

    - ein Abgeben eines Kalibriergases entlang des Kalibrierpfades,

    - eine Druckmessung des Kalibriergases entlang des Kalibrierpfades,

    - eine Messung eines Parameters, der für den Massendurchsatz des Kalibriergases entlang des Kalibrierpfads repräsentativ ist,

    - eine Bestimmung der Größe der Messöffnung anhand einer Messung des für den Massendurchfluss repräsentativen Parameters, und

    - eine Anpassung der numerischen Koeffizienten für die Berechnung der Größe einer Leckage-Öffnung, wenn die Bestimmung der Größe der Messbohrung nicht mit einer tatsächlichen Größe der Messbohrung übereinstimmt, die von Berechnungsmitteln gespeichert wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es die Einstellung der Durchflussmenge, die insgesamt durch den Ausströmungsweg und den Kurzschlussweg fließt, durch ein Ventil (8) umfasst, das so angeordnet ist, dass es den Ausströmungsweg mit einem Kurzschlussweg ergänzt, der durch die Leitung und die Durchflusserzeugungseinrichtung, aber nicht durch den Durchflussmesser verläuft.