CH688424A5 - Verfahren und Vorrichtung zur Dichtigkeitspruefung von Gehaeusen. - Google Patents

Description

  
 



  Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung von Gehäusen, indem das zu prüfende Gehäuse und ein Referenzgehäuse jeweils in identischen Messkammern einem Fluid mit Überdruck oder mit Unterdruck ausgesetzt werden, und der Unterschied der in den beiden Kammern aufgenommene Menge des Fluides festgestellt und daraus ein Mass für die Dichtigkeit des zu prüfenden Gehäuses bestimmt wird. 



  Prüfgeräte, die nach dem Deformationsprinzip arbeiten, wobei die Deformation gemessen und die Rückbildung der gemessenen Deformation des Gehäuses analysiert wird, eignen sich gut bei Servicearbeiten, weil die dazu benötigten Prüfgeräten ohne Anpassungen für alle Arten von Gehäusen verwendbar waren. Diese Geräte arbeiten üblicherweise mit Luft. Im Einsatz in der Fabrikation weisen solche Geräte die folgenden Nachteile auf: 



  Die Messzeiten dauern lange, dies vor allem bei harten Gehäusen. Bei weichen Gehäusen und bei Plastikgehäusen müssen lange Stabilisierungszeiten beachtet werden. Da die Gehäuse von Natur aus mit Luft gefüllt sind, muss dies berücksichtigt werden, vor allem bei Messungen im Unterdruckbereich. 



  Es hat sich gezeigt, dass Geräte, welche auf einer Messung der Druckveränderung in einer Messkammer basieren, wegen der extrem kleinen Leckraten und wegen der thermischen Effekte beim Füllen der Messkammer lange Stabilisierungs- und Messzeiten benötigen. Vor allem lassen sich keine numerischen Leckraten berechnen, weil die notwendigen Parameter fehlen oder nur unvollständig erhältlich sind. 



  Im FR-A 2 148 466 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Undichtigkeit bei einem dichten Objekt beschrieben. Es wird vorgeschlagen, in zwei voneinander getrennten Kammern mit gleichen Volumina jeweils einen Prüfling und ein Referenzgehäuse einzubringen. Aus einer Druckluftquelle wird den beiden Kammern Druckluft zugeführt. Wenn der nur eine sehr kleine Leckage hat, kann mittels eines Druckmessers zwischen den beiden Kammern der mögliche kleine Druckunterschied gemessen werden. 



  Bei einer grossen Leckage des Prüflings findet ein Druckausgleich bereits während des Füllens der Kammer statt, so dass der Druckunterschied Null ist. Werden nun die beiden Kammern mit je einer weiteren kleineren Kammer verbunden, so sinkt der Druck in der ersten Kammer mit dem Referenzgehäuse stärker ab als der in der Kammer mit dem Prüfling. Dieser Druckabfall zeigt an, wie gross die Leckage des Prüflings ist. 



  Demgemäss ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um bei der Messung der Leckrate bei Hohlkörpern durch Bestimmung der Durchflussrate der in den undichten Hohlkörper ein fliessenden Luft bei einem gegebenen Prüfdruck automatisch eine numerische Anzeige zu ermöglichen. 



  Erfindungsgemäss wird dies gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs für ein Verfahren dadurch erreicht, dass den zwei mit Prüfling und Referenzgehäuse bestückten Messkammern, mit identischem Hohlraum Fluid aus einer mit Fluid unter Messdruck gefüllten Vorkammer zugeführt wird, dass die Druckabnahme in der Vorkammer als ein Mass für das zugängliche Volumen in den beiden Messkammern ausgewertet und mit dem als zulässig gegebenen Volumen verglichen wird, dass dann, wenn dieses Volumen mit dem gegebenen Volumen wenigstens angenähert übereinstimmt, die Kammern von der Vorkammer getrennt werden und der Druckunterschied in den beiden Kammern sowie dessen zeitliche Veränderung festgestellt wird, um daraus ein Mass für die Dichtheit des Prüflings zu bestimmen, und dass bei einem grösseren Volumen als das gegebene Volumen der Prüfling als undicht ausgeschieden wird. 



  Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gemäss dem Anspruch 5 gekennzeichnet durch eine Vorkammer zum Aufbau des Prüfdruckes im vorgesehenen Fluid, zwei daran anschliessende, parallele Zweige mit je einem Sperrventil zur Speisung der Prüfkammer und der Referenzkammer, ferner zwei gegengeschaltete Überdruckventile zwischen der Prüfkammer und der Referenzkammer und ein parallel zu den Überdruckventilen geschalteter Differenzdrucksensor. 



  Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert, wobei in der einzigen Figur schematisch eine Anordnung eines Gerätes zur Durchführung des Verfahrens dargestellt ist. 



  Einer Vorkammer 1, mit der ein Drucksensor 9 zur Bestimmung des Druckes verbunden ist, wird Druckluft aus einem Kompressor 10 über ein Trennventil 10a, ein Einlassventil 11 und eine Drossel 12 zugeführt. Diese Vorkammer 1 steht über je ein Sperrventil 2, 3 mit einer Prüfkammer 4 und einer Referenzkammer 5 in Verbindung. Diese beiden Kammern 4, 5 sind ausserdem über zwei gegengeschaltete Überdruckventile 6, 7 zum Schutz des nachgeschalteten empfindlichen Differenzdrucksensors 8 mit diesem verbunden. 



  Ausserdem ist die Vorkammer 1 über ein Auslassventil 13 mit einem Vakuumerzeuger 14, wie ein Venturirohr, verbunden, mit dem über ein Vakuumventil 15 ein Anschluss zwischen dem Trennventil 10a und dem Einlassventil 11 ermöglicht wird. Über das Auslassventil können aber auch die Kammern 4, 5 entleert werden. Der mittels des Venturirohres erzeugte Unterdruck 15 kann über ein Ventil 15 in die Vorkammer 1 gespeist werden, wodurch die Prüfung auch bei Unterdruck durchführbar ist. 



  Die beiden Kammern 4 und 5 sind identisch bezüglich ihres Volumens und haben bezüglich der Messobjekte nur sehr geringe Übermasse. Überdies sind sie mit einem gemeinsamen Deckel verschlossen. Die eine Kammer 4 sei die sogenannte Prüfkammer und die andere Kammer 5 sei die Referenzkammer. Damit wird für die Messungen der Dichtheit in die Referenzkammer 5 ein Referenzhohlkörper und in die Prüfkammer ein Prüfling derselben Art wie der Referenzhohlkörper eingebracht. 



  Für die Messung wird den beiden Kammern 4, 5 gleichzeitig über die beiden nun geöffneten Sperrventile 2, 3 Druckluft aus der Vorkammer 1 zugeführt. Infolge der Verbindung der beiden Kammern 4, 5 über die Sperrventile 2, 3 mit der Vorkammer 1 und durch den gemeinsame Deckel sind die Druck- und die  Temperaturbedingungen in den beiden Kammern 4, 5 dieselben, so dass sich durch den symmetrischen Aufbau der Messvorrichtung allfällige Störeffekte selbsttätig kompensieren. Nach dem Füllen der Kammern 4, 5 werden die beiden Sperrventile 2, 3 geschlossen und dadurch die beiden Kammern 4, 5 voneinander getrennt. 



   Aus der Veränderung der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 4, 5 lässt sich dann die Leckrate berechnen, weil die freien Volumina in den beiden Kammern 4, 5 sowie das Volumen der Vorkammer 1 bekannt sind. 



  Für die Bestimmung des freien Volumens wird zuerst die Vorkammer 1, deren Volumen bekannt ist, durch kurzzeitiges \ffnen des Einlassventils 11, bei geschlossenen Sperrventilen 2, 3 bis zu einem bestimmten Druck gefüllt. Anschliessend werden die beiden Sperrventile 2, 3  bei geschlossenem Einlassventil 11 geöffnet. Aus dem Druckabfall, der durch den Sensor 9 feststellbar ist, kann das freie Volumen in den Kammern 4, 5 bestimmt werden. 



  Weist nun der Prüfling ein grosses Leck auf, so füllt sich dieser schon beim Auffüllen der Kammern 4, 5 vollständig mit Luft. Mit dem Sensor kann festgestellt werden, dass der Druckabfall in der Vorkammer 1 grösser ist als bei dichten Gehäusen. Diese Information lässt den Schluss zu, dass das auszumessende Gehäuse undicht ist. Entspricht der festgestellte Wert dem Sollwert, so kann eine Druckdifferenz festgestellt werden, wenn der Prüfling durch eine geringe Undichtigkeit langsam Luft aufnimmt. Nun kann durch eine Analyse der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern und deren Veränderung die Undichtigkeit rechnerisch bestimmt werden. 



  Weil die Kammern und die Messgeräte allesamt symmetrisch aufgebaut sind, kompensieren sich die Störeffekte, wie thermische Effekte, Deformationen des Messobjektes oder der Dichtungen weitgehend und die Druckdifferenzen können ohne grosse Stabilisierungszeiten mit hoher Empfindlichkeit festgestellt werden. 



  Durch diese absolute Symmetrie der Anordnung können auch Undichtigkeiten des Referenzkörpers festgestellt werden. Mit Einschränkungen ist es daher möglich, an Stelle des Referenzkörpers einen zweiten Prüfling in die Referenzkammer zu verbringen. Damit kann die Leistung der Anordnung verdoppelt werden. Wenn allerdings beide Körper eine genau gleiche Leckrate hätten, so würden beide als dicht qualifiziert, auch wenn sie mit einer genauen Messung zu hohe identische hohe Leckwerte hätten. Unter der Annahme, dass ein solcher Fall auftreten könnte, was allerdings sehr unwahrscheinlich ist, so kann dieser Nachteil zu Gunsten einer grösseren Produktivität in Kauf genommen werden. 



  Selbstverständlich sind die Messungen zuerst mit Unterdruck und danach mit Überdruck ausführbar. Denn es ist bekannt, dass Undichtigkeiten bei Uhrgehäusen auf drei Fehlerquellen zurückführbar sind: 
 
   a) Undichtigkeiten bedingt durch Bearbeitungsfehler der Dichtflächen, 
   b) Undichtigkeiten bedingt durch die Deformation der an der Dichtung beteiligten Komponenten bei Druckbeanspruchung, 
   c) Undichtigkeiten bedingt durch ungenügenden Anpressdruck der Gehäusekomponenten gegen die Dichtelemente. 
 



   Undichtigkeiten der Arten a) und b) werden bei einer Prüfung mittels Druck festgestellt, hingegen können Undichtigkeiten der Art c) miltels einer Prüfung mit Druck nicht festgestellt werden, da der Druck die Komponenten gegen die Dichtungen presst. Unter Vakuum lassen sich nun Undichtigkeiten der Arten a) und c) feststellen, nicht aber Undichtigkeiten der Art b). 



  Es ist daher von besonders grossem Vorteil, wenn die Messungen sequentiell zuerst mit Unterdruck und anschliessend mit Überdruck durchgeführt werden. 



  Bei jeder Messung, sowohl Unter- als auch Überdruck, wird der Differenzdruck und dessen Rückbildung während der Messzeit gemessen und analysiert und das Messresultat mit vorgegebenen Toleranzwerten verglichen. Mit den angezeigten Messresultaten kann dann die Dichtigkeit des gemessenen Gehäuses erkannt werden. 

Claims (8)

1. Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung von Gehäusen, indem das zu prüfende Gehäuse und ein Referenzgehäuse jeweils in identischen Messkammern einem Fluid mit Überdruck oder mit Unterdruck ausgesetzt werden, und der Unterschied der in den beiden Kammern aufgenommenen Menge des Fluides festgestellt und daraus ein Mass für die Dichtigkeit des zu prüfenden Gehäuses bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass den zwei mit Prüfling und Referenzgehäuse bestückten Messkammern mit identischem Hohlraum Fluid aus einer mit Fluid unter Messdruck gefüllten Vorkammer zugeführt wird, dass die Druckabnahme in der Vorkammer als ein Mass für das zugängliche Volumen in den beiden Messkammern ausgewertet und mit dem als zulässig gegebenen Volumen verglichen wird, dass dann, wenn dieses Volumen mit dem gegebenen Volumen wenigstens angenähert übereinstimmt, die Kammern (4,

5) von der Vorkammer (1) getrennt werden und der Druckunterschied in den beiden Kammern sowie dessen zeitliche Veränderung festgestellt wird, um daraus ein Mass für die Dichtheit des Prüflings zu bestimmen, und dass bei einem grösseren Volumen als das gegebene Volumen der Prüfling als undicht ausgeschieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer bis zu einem gegebenen Druck mit dem Fluid gefüllt wird, dass dann die beiden Messkammern (4, 5) gleichzeitig aus der Vorkammer mit dem Fluid gefüllt werden, um aus dem Druckabfall in der Vor kammer das freie Volumen in den beiden Messkammern (4, 5) zu bestimmen, und dass darauf die Zuleitung des Fluides zu den Messkammern (4, 5) gesperrt wird, um daraufhin den Druckunterschied sowie dessen zeitliche Veränderung in den beiden Messkammern (4, 5) zu messen.

3.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Luft ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung mittels Unterdruck die Vorkammer mit einem Venturirohr verbunden werden kann.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorkammer (1) zum Aufbau des Prüfdruckes im vorgesehenen Fluid, zwei daran anschliessende, parallele Zweige mit je einem Sperrventil (2, 3) zur Speisung der Prüfkammer (4) und der Referenzkammer (5), ferner zwei gegengeschaltete Überdruckventile (6, 7) zwischen der Prüfkammer (4) und der Referenzkammer (5) und ein parallel zu den Überdruckventilen (6, 7) geschalteter Differenzdrucksensor (8).

6.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Sperrventilen (2, 3) ein Auslassventil (13) vorhanden ist, dessen Ausgang mit einem Vakuumerzeuger (14) verbunden ist, dass der Vakuumerzeuger (14) über ein Druckluftventil mit der Zuleitung zur Vorkammer (1) vor dem Einlassventil (11) und der Drossel (12) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorkammer ein Drucksensor zur Bestimmung des Eingangsdruckes vorhanden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine übergeordnete elektronische Steuerung vorhanden ist, um den Messablauf zu kontrollieren, die Signale der Drucksensoren auszuwerten, ferner die Ventile anzusteuern sowie die Resultate auszuwerten und anzuzeigen.