DE1773148B2 - Gerät zum Prüfen der Dichtigkeit eines Behälters - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Gerät zum Prüfen der Dichtigkeit eines Behälters bezüglich eines Mediums, enthaltend einen in einer ersten Leitung zwischen einer Mediumquelle zur Erzeugung eines Prüfdruckes des Mediums und einem mit dem zu prüfenden Behälter verbindbaren Anschluß angeordneten Strömungsdetektor mit mindestens einem thermischen Strömungsfühler für das Medium, eine parallel zum Strömungsdetektor angeordnete Umgehungsleitung und mindestens ein in der Umgehungsleitung angeordnetes Ventil.

Ein solches Gerät ist aus der GB-PS 8 35 057 bekannt und gehört einer Gattung von Leckprüfgeräten an, die von einem Strömungsmesser Gebrauch machen. Ein vorhandenes Leck wird daher unmittelbar angezeigt, und zwar in Form einer dem Leck proportionalen Größe, nämlich dem durch das Leck verursachten Fluiddurchfluß durch den Strömungsmesser. Bei dem aus der GB-PS 8 35 057 bekannten Leckprüfgerät weist der Strömungsdetektor einen einzigen thermischen Strömungsfühler auf, der als Thermoelement ausgebildet ist.

Bei einem aus der US-PS 26 45 117 bekannten Leckprüfgerät für Konservenbüchsen u. dgl. ist in dem von der Leckströmung durchsetzten Meßkanal ein erster Thermistor und in einer von dem Meßkanal getrennten Kammer ein zweiter Thermistor vorgesehen, der als Bezugselement dient. Um eine hohe Anzeigeempfindlichkeit zu erreichen, liegen die beiden Thermistoren in verschiedenen Zweigen einer Wheatstone-Brücke und werden von einem so hohen Ruhestrom durchflossen, daß sie gegenüber der Umgebung aufgeheizt sind, beispielsweise auf eine Temperatur von 225° C. Bei einer vorhandenen Leckströmung tritt dann an dem in dem Meßkanal befindlichen direkt geheizten Thermistor ein Temperaturabfall auf, der das Brückengleichgewicht stört und folglich erfaßt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Empfindlichkeit und Anzeigegenauigkeit von mit einem Strömungsmesser ausgerüsteten Leckpriifguräten noch weiter zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs beschriebene Gerät zum Prüfen der Dichtigkeit eines Behälters nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsdetektor zwei thermische Strömungsfühler und ein auf die beiden thermischen Strömungsfühler wärmemäßig einwirkendes Heizelement aufweist.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen gestatten die Schaffung eines Leckprüfgerätes, das eine etwa

dreißigmal höhere Meßempfindlichkeit als die Leckprüfanordnung nach der US-PS 26 45 117 hat. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Gerät nicht nur beide Strömungsfühler der Leckströmung ausgesetzt sind, sondern darüber hinaus die Aufheizung der Strömungsfühler indirekt durch ein zusätzliches Heizelement erfolgt, so daß ein die thermischen Strömungsfühler durchfließender Ruhestrom unabhängig von ihrer Heiztemperatur gewählt werden kanq.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand einer Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Geräts zum Prüfen der Dichtigkeit eines Behälters,

F i g. 2 bis 4 Längsschnitte durch Strömungskammern mit thermischen Strömungsfühlern für das Gerät der Fig. 1,

F i g. 5 ein Schaltbild einer Anzeige-Schaltungsanordnung für das Gerät der F i g. 1,

F i g. 6 ein Schaltbild einer Anzeige-Schaltungsanordnung mit drei Thermistoren für das Gerät der F i g. 1.

F i g. 1 zeigt in Blockdarsteilung ein Gerät zum Prüfen der Dichtigkeit eines Behälters für ein flüssiges oder gasförmiges Medium. Eine Druckquelle, die einen Luftkompressor 1 und einen Druckregler 2 enthält, ist über einen thermischen Strömungsdetektor 3 mittels einer Leitung 5 mit einem Anschluß 4 verbunden.

Ein Behälter 9, dessen Dichtigkeit gemessen werden soll, ist an den Anschluß 4 angeschlossen und erhält von der Druckquelle Luft bei einem Prüfdruck. Der Strömungsdetektor 3 kann durch eine Umgehungsleitung 6, in welcher ein erstes Ventil 7 angeordnet ist, überbrückt werden. Ein zweites Ventil 8 ist in Reihe zum Strömungsdetektor 3 in der Leitung 5 angeordnet, um eine Luftströmung durch den Strömungsdetektor zu erlauben oder zu verhindern. Ein drittes Ventil 10, ein Auslaßventil, ist in einer Leitung 11 angeordnet, deren eines Ende zwischen dem Ventil 8 und dem Anschluß 4 mit der Leitung 5 verbunden ist und deren anderes Ende zur Umgebungsatmosphäre offen ist. Ein weiteres Ventil 12 ist in Reihe zum ersten Ventil in der Umgehungsleitung 6 angeordnet.

Die Ventile 10 und 12 sind von einem handbetätigbaren Umschaltorgan 13 gesteuert. In der einen Schaltstellung des Umschaltorgans 13 ist das Ventil 10 geöffnet und das Ventil 12 geschlossen und in seiner anderen Schaltstellung ist das Ventil 12 geöffnst und das Ventil 10 geschlossen.

Die Ventile 7 und 8 sind von einem automatisch betätigbaren Umschaltorgan 14 gesteuert. In der einen Schaltstellung des Umschaltorgans 14 ist das Ventil 7 geöffnet und das Ventil 8 geschlossen und in seiner anderen Schaltstellung ist das Ventil 8 geöffnet und das Ventil 7 geschlossen. Die Schaltstellungen des automatischen Umschaltorgans 14 werden durch eine Betätigungsvorrichtung 15 gesteuert, welche an einer eine Kammer 17 in zwei Abteile 18 und 19 teilenden Membran 16 befestigt ist. Die Betätigungsvorrichtung 15 weist die Form einer Stange auf, die durch eine öffnung in der Kammerwand geführt ist und einen nicht dargestellten Dichtring trägt, um das Entweichen von Luft durch die öffnung zu vermeiden.

Die Abteile 18 und 19 sind an die Druckquelle und den Anschluß 4 über Leitungen 20' und 21' und über die Leitung 5 angeschlossen.

Die Lage der Membran 16 ist durch die Druckdifferenz zwischen der Druckquelle und dem Anschluß 4 bestimmt. Die Membran 16 bestimmt ihrerseits die Lage der Betätigungsvorrichtung 15 und dadurch die Schaltstellung des Umschaltorgans 14.

Wenn der Druck der Druckquelle gleich ist demjenigen am Anschluß 4, ist die Lage der Membran 16 diejenige, bei welcher das Ventil 7 geschlossen und das Ventil 8 geöffnet ist Wenn der Druck der Druckquelle größer als der Druck am Anschluß 4 ist, wird das Ventil 7 geöffnet und das Ventil 8 geschlossen. Demnach bilden die Kammer 17 und das Umschaltorgan 14 einen Differentialdruckschalter.

Die Ventile 7,8,10 und 12 sind bekannte Servoventile und werden durch Druckluft betätigt Der Luftdruck, der in den Leitungen vorherrscht, über welche die Ventile die Luftströmung steuern, hält die Ventile offen. Nur wenn die Ventile einem höheren Druck als dem Prüfdruck ausgesetzt werden, schließen sie.

Ein Druck, der höher als der Prüfdruck ist, wird durch einen zweiten Druckregler 26', der an den Luftkompressor 1 angeschlossen ist, geliefert. Vom Druckregler 26' ist Druckluft über Leitungen 28' und 27' an das automatische Umschaltorgan 14 und an das handbetätigbare Umschaltorgan 13 geführt.

Die Umschaltorgane 13 und 14 enthalten Zweiwegventile, welche die Druckluft der Leitungen 28' und 27' selektiv an die Ventile 7 oder 8 bzw. die Ventile 10 oder 12 über Leitungen 22' oder 23' bzw. 24' oder 25' leiten.

Um eine Prüfmessung durchzuführen, wird der Luftkompressor 1 eingeschaltet und der Behälter 9 wird mit dem Anschluß 4 verbunden, wobei das handbetätigbare Umschaltorgan 13 in diejenige Schaltlage gebracht wird, bei der das Ventil 10 geöffnet und das Ventil 12 geschlossen ist. Das Ventil 7 ist geöffnet und das Ventil 8 ist geschlossen, da der Luftdruck am Kompressor 1 größer ist als am Anschluß 4. Hierauf wird das handbetätigbare Umschaltorgan 13 in seine andere Schaltstellung gebracht, so daß die vom Druckregler 26' über die Leitung 27' erfolgende Druckluftzuführung von der Leitung 25' auf die Leitung 24' umgeschaltet und dadurch das Ventil 10 geschlossen wird, während das Ventil 12 geöffnet wird. Bei dieser Schaltstellung sind die Ventile 7 und 12 offen, so daß Luft durch die Umgehungsleitung 6 zum Behälter 9 strömt und diesen auf den Prüfdruck bringt. Sobald der Druck 12 der Druckquelle und im Behälter gleich groß ist, ist auch der Druck im Abteil 18 der Kammer 17 gleich dem Druck im Abteil 19. Dadurch wird das Umschaltorgan 14 durch die Betätigungsvorrichtung 15 in diejenige Schaltstellung gebracht, bei welcher das Ventil 7 geschlossen und das Ventil 8 geöffnet ist. Die Luft kann nun nicht mehr durch die Umgehungsleitung 6 strömen. Wenn der Behälter 9 aber eine Undichtigkeit aufweist, strömt Luft von der Druckquelle zur Ergänzung der durch die Undichtigkeit verlorenen Luftmenge durch den Strömungsdetektor 3, da das Ventil 8 geöffnet ist Der Strömungsdetektor 3 ist ein thermischer Strömungsdetektor, der demnach bei einer Undichtigkeit des Behälters augenblicklich anspricht.

Nach Beendigung der Prüfung wird das Hand-Umschaltorgan 13 erneut betätigt, um das Ventil 10 zu öffnen und das Ventil 12 zu schließen. Der Behälter 9 entleert sich hierbei über die Leitung U; sobald eine wesentliche Druckdifferenz zwischen dem Behälter und der Druckquelle eingetreten ist, tritt das automatische Umschaltorgan 14 in Funktion, schließt das Ventil 8 und öffnet das Ventil 7. Da sowohl die Leitung 5 als auch die Leitung 6 abgesperrt sind, kann keine Luft vom Druckregler 2 zur Atmosphäre strömen. Wenn der Druck im Behälter den Atmosphärendruck erreicht.

kann er vom Anschluß 4 getrennt werden, worauf ein weiterer Behälter in der beschriebenen Weise geprüft werden kann.

In Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel eines thermischen Strömungsdetektors mit zwei Thermistoren als Strömungsfühler dargestellt. Der Strömungsdetektor weist eine Kammer 20 mit einer Einlaßöffnung 21 und einer Auslaßöffnung 22 auf. Ein als Meßfühler vorgesehener Thermistor 23 ist in der Kammer 20 in der Verbindungsgeraden der beiden öffnungen 21, 22 angeordnet. Ein Referenz-Thermistor 24 ist in einer Ecke der Kammer außerhalb des die Kammer durchsetzenden Luftstromes angeordnet. Die Widerstände der Thermistoren sind temperaturabhängig; ein die Kammer durchsetzender Luftstrom kühlt vorwiegend den Thermistor 23. Die differentielle Widerstandsänderung der Thermistoren 23 und 24 wird dazu benützt, eine Luftströmung zur Anzeige zu bringen; diese Anzeige hängt von der Durchströmungsmenge ab.

In Fig.3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Strömungsdetektors mit drei Thermistoren dargestellt. Zwei der Thermistoren werden als thermische Strömungsfühler eingesetzt, und der dritte dient als Heizelement.

Ein Gehäuse 25 bildet eine Strömungskammer mit zwei Abteilen 26 und 27, die durch eine Durchlaßöffnung 28 miteinander verbunden sind. Drei Thermistoren 29,30 und 31 sind in der Kammer längs einer Geraden angeordnet. Der Thermistor 30 ist in der Durchlaßöffnung 28 und die beiden anderen Thermistoren 29 und 31 sind in gleichen Abständen vom Thermistor 30 in den Abteilen 26 und 27 angeordnet. Gegenüber den Thermistoren 29 und 31 sind öffnungen 32 und 33 in der Wand des Gehäuses vorgesehen; an diese öffnungen ist die Leitung 5 der F i g. 1 angeschlossen. Die Thermistoren 29 und 31 weisen gleiche Abstände von den zugehörigen öffnungen 32 bzw. 33 auf; zudem sind sie an Stellen angeordnet, an welchen der die Kammer von einer öffnung zur anderen durchsetzende Luftstrom die größte Geschwindigkeit aufweist.

Der Thermistor 30 ist als Heizelement vorgesehen. Bei ruhender Luft wird die von ihm erzeugte Wärme gleichmäßig an die Thermistoren 29 und 31 übertragen. Bei strömender Luft wird dagegen mehr Luft an den stromabwärts liegenden Thermistor als an den stromaufwärts liegenden Thermistor übertragen. Zudem überträgt der Luftstrom Wärme vom stromaufwärts liegenden Thermistor an den stromabwärts liegenden Thermistor. Deshalb ist bei Anwesenheit eines Luftstromes einer der beiden Thermistoren 29,31 kühler als der andere, wobei die damit zusammenhängende differentielle Widerstandsänderung zur Anzeige der Luftströmung benutzt wird.

Die Ausführungsformen der Kammern gemäß F i g. 3 und 4 unterscheiden sich in der Anordnung der Einlaß- und Auslaßöffnungen. In die Kammern durch die öffnungen 32 eintretende Luft trifft auf den Thermistor 29 auf, und zwar in einer Richtung, die senkrecht zur Linie der hintereinander angeordneten Thermistoren 29, 30, 31 ist. Hier strömt die Luft durch die Durchlaßöffnung 28 längs der Linie der Thermistoren In der Ausführungsform der Fig.3 verläßt der Luftstrom hierauf die Kammer in der gleichen Richtung wie bei seinem Eintritt, während er in der Ausführungsform der F i g. 4 in entgegengesetzter Richtung aus der Kammer tritt.

In Fig.5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Anzeige der Luftströmung dargestellt, wie sie vom beschriebenen Strömungsdetektor aufgenommen worden ist.
Zwei als Strömungsfühler vorgesehene Thermistoren 34 und 35 sind in Zweige 36 und 37 einer Widerstandsbrücke 38 geschaltet. Das Ausgangssignal der Brücke wird durch einen mit einem stabilisierenden Gegenkopplungszweig 39' versehenen Verstärker 39 verstärkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 39 ist einem Galvanometer 40 zugeführt, das eine Meßanzeige für Änderungen des differentiellen Widerstandes der Thermistoren 34 und 35 des Strömungsdetektors und dadurch eine Meßanzeige der durch den Detektor strömenden Luftmenge liefert.

In Fig.6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Anzeige der Luftströmung im Strömungsdetektor dargestellt. Diese Schaltungsanordnung ist für Strömungsdetektoren mit einem Heizelement geeignet.

Ein Speisegleichstrom wird über Leitungen 41 und 42 zugeführt. Als Strömungsfühler vorgesehene Thermistoren 43 und 44 bilden die Widerstände in zwei Zweigen 45 und 46 einer Widerstandsbrücke 47. Ein als Heizelement vorgesehener Thermistor 48 ist an die Speiseleitungen 41, 42 angeschlossen. Das Ausgangssignal der Brücke ist über einen von zwei Bereichswiderständen 50,51 einem Galvanometer 49 zugeführt. Die Widerstände 50, 51 können wahlweise durch einen Mehrfachschalter zugeschaltet werden. Der Mehrfachschalter weist drei gemeinsam betätigbare Teile MSi, MS2 und MSi auf. Der Schalter hat vier Stellungen Pl, Pl, P3 und P4. In der Stellung Pi ist die Schaltungsanordnung zur Prüfung der Speisespannung (z. B. einer Batteriespannung) ausgelegt. In der Stellung Pl ist die Speiseleitung 41 unterbrochen und das Galvanometer 49 von den übrigen Schaltungsteilen getrennt. In der Stellung Pi ist der Widerstand 50 in Reihe zum Galvanometer 49 geschaltet, während in der Stellung P4 der Widerstand 51 anstelle des Widerstandes 50 in Reihe zum Galvanometer 49 geschaltet ist.

Das vorliegende Gerät ist als Gerät zum Prüfen der Dichtigkeit von Behältern mit Aufdrucken, die höher sind als der Atmosphärendruck, beschrieben worden. Solche Prüfungen können aber auch bei unterhalb des Atmosphärendrucks liegenden Prüfdrücken durchgeführt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Gerät zum Prüfen der Dichtigkeit eines Behälters bezüglich eines Mediums, enthaltend einen in einer ersten Leitung zwischen einer Mediumquel-Ie zur Erzeugung eines Prüfdruckes des Mediums und einem mit dem zu prüfenden Behälter verbindbaren Anschluß angeordneten Strömungsdetektor mit mindestens einem thermischen Strömungsfühler für das Medium, eine parallel zum to Strömungsdetektor angeordnete Umgehungsleitung und mindestens ein in der Umgehungsleitung angeordnetes Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsdetektor (3) zwei thermische Strömungsfühler (29,31; 34, 35; 43,44) und ein auf die beiden thermischen Strömungsfühler wärmemäßig einwirkendes Heizelement (30; 48) aufweist.

2. Gerät Dach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsfühler als Thermistoren ausgebildet sind.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermistoren als differentiell wirkende Elemente in eine Anzeigeschaltung (38; 47) einbezogen sind.

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement ebenfalls ein Thermistor ist und daß dieser Heizthermistor (30; 48) in bezug auf die Fühlerthermistoren (29, 31; 34, 35; 43, 44) derart ungeordnet ist, daß er bei Abwesenheit einer Strömung des Mediums die beiden Fühlerthermistoren gleichmäßig und bei Anwesenheit einer Strömung des Mediums ungleichmäßig erwärmt.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeschaltung eine Brückenschaltung (38; 47) enthält und daß in zwei Zweige (36,37; 45,46) der Brücke jeweils einer der beiden Fühlerthermistoren (34,35; 43,44) geschaltet ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Brückenschaltung (38; 47) ein Meßinstrument (40; 49) zur Messung der Menge des durch den Strömungsdetektor (3) strömenden Mediums angeschlossen ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Anschluß (4) für den zu prüfenden Behälter (9) und der Mediumquelle (1,2) angeordnetes Differentialdruck-Schaltorgan (14), das mit dem Ventil (7) verbunden ist, derart, daß das Differentialdruck-Schaltorgan (14) das Ventil (7) öffnet, wenn zwischen dem Anschluß (4) und der Mediumquelle (1, 2) eine vorbestimmte Druckdifferenz vorliegt, und das Ventil (7) schließt, wenn am Anschluß (4) und an der Mediumquelle (1,2) mindestens angenähert gleicher Druck des Mediums herrscht.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Ventil (8) in Reihe zum Strömungsdetektor (3) angeordnet und derart mit dem Differentialdruck-Schaltorgan (14) wirkverbunden ist, daß das zweite Ventil (8) öffnet, wenn das erste Ventil (7) schließt, und umgekehrt.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Leitung (U) zwischen dem Anschluß (4) für den zu prüfenden Behälter (9) und der Atmosphäre ein drittes Ventil (10) und in Reihe mit dem ersten Ventil (7) ein viertes Ventil (12) angeordnet sind, wobei das dritte Ventil

(10) und das vierte Ventil (12) zur gleichzeitigen Handbetätigung ausgebildet sind, derart, daß das eine Ventil (10) schließt, wenn das andere (Ϊ2) öffnet, und umgekehrt

10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialdruck-Schakorgan eine durch eine Membran (16) in zwei Abteile (18,19) getrennte Kammer (17) aufweist, wobei das eine Abteil (18) über eine Leitung (20') mit der Mediumquelle (1,2), das andere Abteil (19) über eine Leitung (2Γ) mit dem Anschluß (4) verbunden ist und die Membran (16) mit einem Schaltorgan (14) gekuppelt ist, um das erste Ventil (17) und, gegebenenfalls das zweite Ventil (8) zu steuern.