WO1995017655A1 - Verfahren zum betrieb eines mit einer schnüffelleitung ausgerüsteten testgaslecksuchers sowie für die durchführung dieses verfahrens geeigneter testgaslecksucher - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines mit einer schnüffelleitung ausgerüsteten testgaslecksuchers sowie für die durchführung dieses verfahrens geeigneter testgaslecksucher Download PDF

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Thomas Böhm
Werner Grosse Bley
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/202—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material using mass spectrometer detection systems

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a test gas leak detector equipped with a sniffer line with a test gas detector which requires a backing pump for its operation, the gas to be examined for the presence of test gas being fed to the test gas detector via the sniffer line in which generates and maintains a conveying gas flow with the aid of a pump.
  • the invention also relates to a test gas leak detector, which is suitable for carrying out this method and is equipped with a sniffer line, with an inlet connected to the sniffer line, with a test gas detector and with a forevacuum pump necessary for the operation of the test gas detector.
  • the leak test is known to use the so-called overpressure method.
  • the test object (hollow body, apparatus or the like) is filled with a test gas under slight overpressure, so that test gas leaks out through any leaks that may be present.
  • the surface is scanned using a sniffer.
  • the sniffer comprises a sniffer tip and a sniffer line which is connected to the inlet of a test gas leak detector.
  • the sniffer line is a Maintaining the conveying gas flow so that test gas reaching the sniffer line, if any, can be detected relatively quickly.
  • Test gas detectors with sniffer lines can also be used on test specimens which have been pretreated using the "bombing" method.
  • DE-A-33 16 765 it is known from DE-A-33 16 765 to connect the inlet of a sniffer line to the exhaust line of a turbine housing and to monitor the exhaust gas flowing therein for the presence of test gas.
  • test gas leak detection In the test gas leak detection, helium has established itself as the test gas.
  • the mass spectrometer is a useful helium detector. This requires a high vacuum for its operation.
  • Test gas leak detectors with sniffer lines are therefore usually equipped with a high vacuum pump, which in turn requires a fore vacuum pump.
  • the object of the present invention is to reduce the pump expenditure in a test gas leak detector equipped with a sniffer line.
  • this object is achieved in terms of the method in that the forevacuum pump which is required anyway for the operation of the test gas detector is used as the pump for generating and maintaining the flow in the sniffer line.
  • This measure makes it possible to dispense with a separate pump for generating a conveying gas flow in the sniffer line.
  • An additional inlet is expediently provided on the fore-vacuum pump of a test gas leak detector equipped with a sniffer line, to which the sniffer line is connected for the purpose of generating and maintaining a conveying gas flow.
  • the test gas leak detector 1 shown in the figure of the type concerned here includes the sniffer line 2 and the test gas detector 3. Control, supply and display devices are not shown.
  • the test gas detector 3 in turn comprises the mass spectrometer 4, the high vacuum pump 5 required to generate the necessary operating pressure in the mass spectrometer 4, the fore vacuum pump 6 upstream of the high vacuum pump 5 and the inlet 8 equipped with an orifice 7.
  • the sniffer line 2 is connected to the inlet 8 , so that test gas flowing through the sniffer line 2 can reach the test gas detector 3.
  • the sniffer line 2 is connected to the forevacuum pump 6 at a location downstream of the inlet 8.
  • the forevacuum pump 6 is designed as a two-stage rotary vane vacuum pump with the two stages 11 and 12. Two variants of the connection of the sniffer line 2 to the fore-vacuum pump 6 are shown.
  • a connection 13 is provided which connects the sniffer line 2 to the intermediate vacuum of the forevacuum pump, ie to the inlet of the stage 12 of the forevacuum pump 6 located on the forevacuum side.
  • the second variant - inlet 14 - is shown in dashed lines.
  • the sniffer line 2 is connected to the inlet of the forevacuum pump 6, which can also be formed in one stage in this variant.
  • the connection of the sniffer line 2 to a gas ballast inlet of the fore-vacuum pump 6, are possible.
  • the inlet 8 of the test gas detector 3 could be directly connected to the mass spectrometer.
  • a turbomolecular pump or a turbomolecular pump stage 16 between the inlet 8 and the mass spectrometer 4 which has a relatively small compression for the test gas.
  • Test gas entering the test gas detector 3 through the inlet 8 and the orifice 7 is then able to flow through the pump stage 16 against its direction of delivery and to be registered with the aid of the mass spectrometer.
  • the high vacuum pump 5 is equipped with two turbomolecular pump stages 16 and 17, between which the inlet 8 is connected to the diaphragm 7.
  • a further friction pump stage 18 is provided on the fore-vacuum side, which is designed as a Gaede, Hohlweck or Siegbahn pump stage.
  • the inlet 8 is connected between the two high vacuum pump stages 16 and 17, the inlet pressure is relatively low. This ensures a very short response time.
  • the disadvantageous effect of an internal helium background (caused by previous measurements) is greatly reduced by the high compression of the second turbomolecular pump stage 17 and the further friction pump stage 18. This results in a sensitivity that only depends on the level and stability of the helium concentration in the ambient air.
  • the compression of the first stage 11 of the fore-vacuum pump 6 ensures that the effect of the helium background in the second stage 12, which can arise from a higher helium concentration in the test gas, is greatly reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines mit einer Schnüffelleitung ausgerüsteten Testgaslecksuchers sowie einen für die Durchführung dieses Verfahrens geeigneter Testgaslecksucher; um den Pumpenaufwand zu verringern, wird vorgeschlagen, daß als Pumpe für die Erzeugung und Aufrechterhaltung des Fördergasstromes in der Schnüffelleitung (2) die für den Betrieb des Testgasdetektors (3) erforderliche Vorvakuumpumpe (6) verwendet wird.

Description

Verfahren zum Betrieb eines mit einer Schnüffelleitung ausgerüsteten Testgaslecksuchers sowie für die Durchführung dieses Verfahrens geeigneter Testgaslecksucher
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines mit einer Schnüffelleitung ausgerüsteten Testgasleck¬ suchers mit einem Testgasdetektor, der für seinen Betrieb eine Vorvakuumpumpe benötigt, wobei das auf das Vorhanden¬ sein von Testgas zu untersuchende Gas dem Testgasdetektor über die Schnüffelleitung zugeführt wird, in welcher mit Hilfe einer Pumpe ein Fördergasström erzeugt und aufrecht¬ erhalten wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf einen für die Durchführung dieses Verfahrens geeigneten, mit einer Schnüffelleitung ausgerüsteten Testgaslecksucher mit einem mit der Schnüffelleitung in Verbindung stehenden Einlaß, mit einem Testgasdetektor und mit einer für den Betrieb des Testgasdetektors notwendigen Vorvakuumpumpe.
Bei der Dichtheitsprüfung ist die Anwendung der sogenannten Überdruckmethode bekannt. Bei dieser Methode wird der Prüfling (Hohlkörper, Apparatur oder dergleichen) unter geringem Überdruck mit einem Testgas gefüllt, so daß Testgas durch eventuell vorhandene Leckstellen nach außen dringt. Mit Hilfe eines Schnüfflers wird die Oberfläche abgetastet. Der Schnüffler umfaßt eine Schnüffelspitze und eine Schnüf¬ felleitung, die mit dem Einlaß eines Testgaslecksuchers verbunden ist. In der Schnüffelleitung wird ein Fördergasström aufrechterhalten, so daß durch ein gegebe¬ nenfalls vorhandenes Leck in die Schnüffelleitung gelan¬ gendes Testgas relativ schnell nachgewiesen werden kann. Testgasdetektoren mit Schnüffelleitungen können auch bei Prüflingen eingesetzt werden, die nach dem "Bombing"-Ver¬ fahren vorbehandelt wurden. Schließlich ist es aus der DE-A-33 16 765 bekannt, den Einlaß einer Schnüffelleitung an die Abgasleitung eines Turbinengehäuses anzuschließen und das darin strömende Abgas auf das Vorhandensein von Testgas zu überwachen.
Bei der Testgaslecksuche hat sich als Testgas Helium durch¬ gesetzt. Ein zweckmäßiger Heliumdetektor ist das Massen- spektrometer. Dieses benötigt zu seinem Betrieb ein Hochva¬ kuum. Testgaslecksucher mit Schnüffelleitungen sind deshalb üblicherweise mit einer Hochvakuumpumpe ausgerüstet, die ihrerseits wieder eine Vorvakuumpumpe benötigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Pumpenaufwand bei einem mit einer Schnüffelleitung ausgerü¬ steten Testgaslecksucher zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß als Pumpe für die Erzeugung und Aufrechterhal¬ tung des Förderstromes in der Schnüffelleitung die für den Betrieb des Testgasdetektors ohnehin erforderliche Vorvaku¬ umpumpe verwendet wird. Durch diese Maßnahme kann eine separate Pumpe für die Erzeugung eines FördergasStromes in der Schnüffelleitung entfallen.
Zweckmäßig ist an der Vorvakuumpumpe eines mit einer Schnüf¬ felleitung ausgerüsteten Testgaslecksuchers ein zusätzlicher Einlaß vorgesehen, an den die Schnüffelleitung -sum Zwecke der Erzeugung und Aufrechterhaltung eines FördergasStromes angeschlossen ist. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbei- spieles erläutert werden.
Der in der Figur dargestellte Testgaslecksucher 1 der hier betroffenen Gattung umfaßt die Schnüffelleitung 2 und den Testgasdetektor 3. Steuer-, Versorgungs- und Anzeigegeräte sind nicht dargestellt.
Der Testgasdetektor 3 umfaßt seinerseits das Massenspektro- meter 4, die zur Erzeugung des notwendigen Betriebsdruckes im Massenspektrometer 4 erforderliche Hochvakuumpumpe 5, die der Hochvakuumpumpe 5 vorgelagerte Vorvakuumpumpe 6 und den mit einer Blende 7 ausgerüsteten Einlaß 8. An den Einlaß 8 ist die Schnüffelleitung 2 angeschlossen, so daß durch die Schnüffelleitung 2 strömendes Testgas in den Testgasdetektor 3 gelangen kann.
Um in der Schnüffelleitung 2 einen Fördergasstrom erzeugen und aufrechterhalten zu können, ist die Schnüffelleitung 2 an einer gegenüber dem Einlaß 8 stromabwärts gelegenen Stelle mit der Vorvakuumpumpe 6 verbunden. Beim dargestell¬ ten Ausführungsbeispiel ist die Vorvakuumpumpe 6 als zwei¬ stufige Drehschiebervakuumpumpe mit den beiden Stufen 11 und 12 ausgebildet. Zwei Varianten des Anschlusses der Schnüffel¬ leitung 2 an die Vorvakuumpumpe 6 sind dargestellt. Zum einen ist ein Anschluß 13 vorgesehen, der die Schnüffellei¬ tung 2 mit dem Zwischenvakuum der Vorvakuumpumpe, d.h. mit dem Einlaß der vorvakuumseitig gelegenen Stufe 12 der Vorvakuumpumpe 6 verbindet. Die zweite Variante - Einlaß 14 - ist gestrichelt dargestellt. Bei dieser Variante steht die Schnüffelleitung 2 mit dem Einlaß der Vorvakuumpumpe 6 in Verbindung, die bei dieser Variante auch einstufig ausge¬ bildet sein kann. Weitere Varianten, z.B. die Verbindung der Schnüffelleitung 2 mit einem Gasballasteinlaß der Vorvakuum¬ pumpe 6, sind möglich. Bei ausreichend kleiner Blende 7 könnte der Einlaß 8 des Testgasdetektors 3 unmittelbar mit dem Massenspektrometer in Verbindung stehen. Bei einer derartigen, eine Blende mit sehr kleinem Öffnungsquerschnitt voraussetzenden Lösung wäre jedoch die Empfindlichkeit sehr klein. Es ist deshalb zweckmäßig, zwischen dem Einlaß 8 und dem Massenspektrometer 4 eine Turbomolekularpumpe oder eine Turbomolekularpumpen- stufe 16 vorzusehen, die für das Testgas eine relativ kleine Kompression hat. Durch den Einlaß 8 und die Blende 7 in den Testgasdetektor 3 gelangendes Testgas ist dann in der Lage, die Pumpenstufe 16 entgegen ihrer Förderrichtung zu durch¬ strömen und mit Hilfe des Massenspektrometers registriert zu werden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hochvakuum¬ pumpe 5 mit zwei Turbomolekularpumpenstufen 16 und 17 ausgerüstet, zwischen denen der Einlaß 8 mit der Blende 7 angeschlossen ist. Zusätzlich ist vorvakuumseitig eine weitere Reibungspumpenstufe 18 vorgesehen, die als Gaede-, Hohlweck- oder Siegbahn-Pumpenstufe ausgebildet ist.
Die beschriebene Anordnung hat mehrere Vorteile. Dadurch, daß der Einlaß 8 zwischen den beiden Hochvakuumpumpstufen 16 und 17 verbunden ist, ist der Einlaßdruck relativ niedrig. Dadurch wird eine sehr kurze Ansprechzeit erzielt. Die nachteilige Auswirkung eines internen Helium-Untergrundes (verursacht durch vorhergehende Messungen) wird durch die hohe Kompression der zweiten Turbomolekularpumpenstufe 17 und der weiteren Reibungspumpenstufe 18 sehr stark redu¬ ziert. Dadurch wird eine Empfindlichkeit erreicht, die nur noch von der Höhe und Stabilität der Helium-Konzentration der Umgebungsluft abhängt. Schießlich gewährleistet die Kompression der ersten Stufe 11 der Vorvakuumpumpe 6, daß der Heliumuntergrund in der zweiten Stufe 12, der durch eine höhere Heliumkonzentration im Testgas entstehen kann, in seiner Wirkung stark reduziert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betrieb eines mit einer Schnüffelleitung
(2) ausgerüsteten Testgaslecksuchers (1) mit einem Testgasdetektor (3) , der für seinen Betrieb eine Vorvakuumpumpe (6) benötigt, wobei das auf das Vorhan¬ densein von Testgas zu untersuchende Gas dem Testgas¬ detektor (3) über die Schnüffelleitung (2) zugeführt wird, in welcher mit Hilfe einer Pumpe ein Fördergas¬ strom erzeugt und aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Pumpe für die Erzeugung und Aufrechterhaltung des FördergasStromes in der Schnüf¬ felleitung (2) die für den Betrieb des Testgasdetektors
(3) erforderliche Vorvakuumpumpe (6) verwendet wird.
2. Für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch (1) geeigneter, mit einer Schnüffelleitung (2) ausgerü¬ steter Testgaslecksucher (1) mit einem Testgasdetektor (3), dessen Einlaß (8) mit der Schnüffelleitung (2) in Verbindung steht, und mit einer für den Betrieb des Testgasdetektors (3) notwendigen Vorvakuumpumpe (6), dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorvakuumpumpe (6) ein zusätzlicher Einlaß (13, 14) vorgesehen ist, an den die Schnüffelleitung (2) zum Zwecke der Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Fördergasstromes angeschlossen ist.
Z . Testgaslecksucher (1) nach Anspruch 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Vorvakuumpumpe (6) zweistufig ausge¬ bildet ist und daß der zusätzliche Einlaß (13) mit dem Bereich zwischen den beiden Pumpenstufen (11, 12) in Verbindung steht.
4. Testgaslecksucher (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorvakuumpumpe (6) mit einem Gasballasteinlaß ausgerüstet ist und daß die Schnüffel¬ leitung (2) mit dem Gasballasteinlaß in Verbindung steh .
5. Testgaslecksucher (1) nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Bestandteil des Testgasdetektors (3) ein Massenspektrometer ist.
6. Testgaslecksucher (1) nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Aufrechterhaltung des Betriebsdruckes im Massenspektrometer (4) eine Turbomolekularvakuum¬ pumpe oder Turbomolekularvakuumpumpenstufe (16) vorge¬ sehen ist und daß der Einlaß (8) des Testgasdetektors (3) mit ihrem Auslaßbereich in Verbindung steht.
7. Testgaslecksucher (1) nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Aufrechterhaltung des Betriebsdruckes im Massenspektrometer (4) eine zweistufige Turbomole¬ kularvakuumpumpe vorgesehen ist und daß der Einlaß (8) des Testgasdetektors (3) in den Auslaßbereich der ersten Stufe (16) der zweistufigen Turbomolekularvaku¬ umpumpe mündet.
8. Testgaslecksucher (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Turbomolekularvakuum¬ pumpe (16) bzw. (16, 17) eine weitere Reibungspumpen¬ stufe (18) anschließt.
PCT/EP1994/003406 1993-12-22 1994-10-15 Verfahren zum betrieb eines mit einer schnüffelleitung ausgerüsteten testgaslecksuchers sowie für die durchführung dieses verfahrens geeigneter testgaslecksucher Ceased WO1995017655A1 (de)

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