DE3101983A1

DE3101983A1 - "verfahren und geraet zur dichtheitspruefung"

Info

Publication number: DE3101983A1
Application number: DE19813101983
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6000 Frankfurt Klee
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1981-01-22
Publication date: 1982-08-19
Also published as: DE3101983C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein
Gerät zur Dichtheitsprüfung durch Messung des Dirrerenzdruckes mit hilfe von getrennten Meßkammern, an die ein Prüfobjekt bzw. ein Vergleichsobjekt anschließbar sind, zwischen denen bei einer Undichtigkeit im Prüfobjekt eine Druckdifferenz auftritt, welche meßbare, und zwar vorzugsweise elektrisch meßbare Signale abgibt.
Ein Dichtheitsprüfgerät bzw. ein Prüfverfahren dieser Art ist in der Patentanmeldung P 29 30 564.8-52 angegeben worden. Die vorliegelde Erfindung bezweckt eine Verbesserung, lnsbfsondere eine Vereinfachung der praktischen Durchführung einer solchen Dichtheitsprüfung, durch die Undichtigkeiten oder Leckstellen an Objekten, in denen sich beim endgültigen Gebrauch Flüssigkeiten oder Gase befinden, vor deren Inbetriebnahme entdeckt werden sollen, damit rehlerhafte Prüfobjekte ausgesondert werden können. Solche Objekte können beispielsweise Feuerzeugtanks, Kugelschreiberminen, Vergasergehäuse, Zylindergehäuse von Verbrennungsmotoren, Rohrverbindungsteile usw.
sein. Bei solchen Dichtheitsprüfgeräten wird der Innenrallrn des zu prüfenden Objektes oder Behälters an die eine Seite eines Differenzdruckmeßgerätes und ein Vergleichsobjekt bzw. -behälter mit einem Referenzvolumen etwa gleicher Größe an die andere Seite des Meßgerätes angeschlossen, woraur beide Behälter mit Preßluft od.dgl. gefüllt und anschließend abgesperrt werden. Sodann wird beobachtet oder gemessen,ob der Druck auf der Seite des Prüflings absinkt. Daraus ergibt sich, ob Leckstellen vorhanden sind, oder ob der PrUfling dicht ist. Zur Messung des Druckunterschiedes zwischen Referenzvolumen und Prüflingsvolumen können Dinferenzdruckmeßgeräte verwendet werden, deren Plus- und Minusdruckseiten durch eine elastische Wand z.B. in Form einer Membran, eines Federrohres oder auch einer Flüssigkeitssäule oder dergleichen getrennt sind. Ausgangssignal der Differenzdruckmeßgeräte kann eine unmittelbare Anzeige sein, z.B. in Form eines Zeigerausschlages, oder eine elektrische bzw. pneumatische Größe, welche in bekannter Weise in eine Anzeige umgewandelt werden kann. Aus der Differenzdruckanzeige könrien z.B. durch elektrische Mittel weitere Signale gewonnen werden, mit welchen optische oder akustische Warneinrich;ungen betätigt werden oder mit welchen mechanische oder olektrische Einrichtungen aktiviert werden, mit Hilre derer gute Prüflinge von Ausschuß-Prüflingen getrennt werden.
Bei einer sclchen Prüfung ist es erforderlich, zum Beginn der Messung definierte Differenzdruckverhältnisse zu schaffen. Die Differenzdruckmessung soll zweckmäßigerweise immer mit dem gleichen Differenzdruck, vorzugsweise mit dem Differenzdrunk Null beginnen. Bei dem Dichtheitsprüfgerät gemäß der Pat entanme Idung P 29 30 364.8-52 werd mit Hilfe eines entsprechend gesteuerten Verdrängungskolbens dafür gesorgt, daß die Druckverhältnisse am Anfang der Dichtheitsmessung bei jedem Prüfvorgang gleich sind. Diese Anfangsbedingung für die Dichtheitsmessung ist bei solchen Geräten wichtig, weil sich der Differenzdruck nach dem Beginn des Prüfvorganges nur innerhalb einer vorgegebenen Spanne ändern darf. Wird diese Spanne überschritten, dann wird z.B.
mit Hilfe eines elektrischen, elektronischen oder pneumatischen Kontaktes >in Signal erzeugt, welches den Prüfling als unbrauchbar Kennzeichnet. Wenn aber die Messung nicht immer bei dem Differenzdruck Noll oder bei einem anderen , jedoch illmer gleichbleibenden Differenzdruck beginnt, sondern bei einem rür jeden Prüfling sich anders einstellenden Wert des Differenzdruckes, dann kann mit Hilfe eines unveränderlichen Grenzkontaktes keine Erkenntnis darüber gewonnen werden, ob innerhalb der MeZzeit der Differenzdruck sich unterhalb einer vorgegebenen Grenze verändert hat. Ist der Signalgrenzkontakt z.B. auf den Wert 10 mm/WS Differenzdruck eingestellt unter der Voraussetzung, daB der Differenzdruck am Anrang der Messung bei jedem Prürling den Wert Null hat, dann werden alle Prüfobjekte, die eine geringere Differenzdruckänderung als 10 mm/WS hervorrufen, als gut gekennzeichnet, dagegen alle Objekte, die 10 mm/WS und mehr hervorruren, als schlecht. Beginnt nun die Messung nicht bei dem Differenzdruck Null oder doch immer beim gleichen Differenzdruck, sondern stellt sich Je nach PrUrling ein zufälliger Anfangswert ein, z.B. 2 oder 6 mm/WS, so werden beide Prüflinge als Ausschuß gekennzeichnet, obgleich der eine nur eine Änderung von 8 mm/WS und der andere nur eine Anderung von 4 mm/WS bewirkt hatte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prürverrahren und ein entsprechendes Dlchtheitsprüfgerät zu schaffen, welches auf besonders einfache Weise, vorzugsweise durch elektrische oder elektronische Mittel das geschilderte Problem löst. Der Erfindungsgedanke besteht grundsätzlich aus der Maßnahme, als Signal rUr die Leckrate eines Prüfobjektes die sich während der Meßzeit einstellende änderung des Dirrerenzdruckes an sich zu verwenden. Dann ist es nicht mehr notwendig, die Messung unbedingt bei dem Differenzdruck Null oder bei einem anderen, immer gleicllbleibenden Differenzdruck beginnen zu lassen, was die Durchführung des Prürverrahrens erleichtert und eine Vereinfachung des Dichtheitsprüfgerätes ermöglicht, Somit kann also gemäß der vorliegenden Erfindung der Leckverlust eires Prüfobjektes während einer bestimmten Meßzeit unabhängig von einem bestimmten, gleichbleibenden Anfangsdifforenzdruckwert, welcher Null oder höher sein kann, allein us der jeweiligen Differenzdruckänderung an sich bestilimt werden. Hierfür sind erfindungsgemäß Ausführungen möglich.
Eine Ausführung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß das Differenzdrucksignal nach der Zeit differenziert wird, in dem der zeitliche Differentialquotient des Differenzdruckes gebildet wird. Eine weitere Ausführung besteht erfindungsgemäß darin, daß der Differenzdruck am Anfang der Mess tng von jenem am Ende der Messung subtrahiert wird, so daß anstelle der Bildung eines zeitlichen differentialquotienten ein zeitlicher Differenzenquotient gebildet wird. Sowohl der zeitliche Differentialquotient wie der zeitliche Differenzenquotient kann Au:Jschußprüflinge von guten Prüflinge unterscheiden, denn der Anfangsdirferenzdruck geht in die Messung nicht ein.
Die praktische Ausführung solcher Geräte kann vor allem auf elektrischem oder elektronischem Wege mit Hilfe entsprechender Schaltungsanordnungen und Bauelemente auf verhältnismäßig einfache und billige Weise erfolgen.
Eine Schaltung, mit welcher ein zeitlicher Differenzenquotient gebildet bzw. gemessen werden kann, wird dabei erfindungsgemäß bevorzugt.
Ein Dichtheitsprüfgerät gemäß der Erfindung ist ########### vorteilhaft dadurch gecennzeichnet, daß der gemessene Differenzdruck durch ein vorzugsweise analoges elektrisches Signal, z.B. in Form einer Spannung oder eines aufgepragten Stromes dargestzllt und aus dem zeitlichen Differentialquotienten oder einem zeitlichen Differenzenquotienten der elektrischen Ausgangsgröße des Differenzdruckmeßgerätes die Leckrate des Prüfobjektes ermittelt wird.
Das Differenzdruckmeßgerät kann z.B. entsprechend der Patentanmoldung P 29 30 364.8-52 ausgebildet werden, so daß auf die dortige Beschreibung verwlesen wlrd. Beispiele für zweckmäEige Schaltungsanordnungen gemäß der Erfindung sind schematisch in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt eine Schaltung zur Bildung eines zeitlichen Differenzenquotienten, und Fig. 2 zeigt eine Schaltung zur Bildung eines zeitlichen Differentialquotienten mit Zeitdiagrammen.
tie in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung enthält eine Wheatstonesche Erücke, die aus den WiderstEnden R1, R2 und R3, R4 besteht. Im Diagonalzweig dieser Brücke befindet sich ein elektrisches Anzeigeinstrument A. Gespeist wird die Brücke, wenn die vorgesehenen Schalter SA und SE geschlossen sind, von der den Differenzdruck repräsentierenden Spannung Up, welche aus einem Differenzdruckmeßgerät z.B. gemäß Patentanmeldung P 29 30 364.8-52 gewonnen wird. In der Schaltung befinden sich weiterhin ein Kondensator C1, der zu dem Brückenpfad R1 und R2 parallel liegt, und ein Kondensator C2' welcher bei orrenem Schalter SA parallel zum Bruckenpfad R3, R4 und zur Spannungsquelle U liegt.
Diese Schaltung wirkt wie folgt: Am Anfang einer Messung sind die Schalter SE und SA geschlossen. D mit liegt die Speisespannung U#P sowohl an C2 wie an C1 und an den Speisepunkten der Brücke R1 bis R4. Da die Brücke symmetrisch gestaltet ist, rließt im Diagonalzweig durch A kein Strom, auch wenn sich U#P z.B. ändert. Beim Beginn der Dichtheitsprüfung wird der Schalter SA geöffnet, während der Schalter SE noch geschlossen bleibt. Nunmehr liegt an dem linken Brückenpfad R2-R2 nur die vom Kondensator cl gelieferte Spannung, während am rechten Brückenpfad R3 -R4 die Speisespannung U liegt. Andert sich die Speisespannung während der Meßzeit als Ausdruck einer Undichtigkeit des Prüflings, dann ändert sich auch die Spannung am Anzeigeinstrument A, welches beginnt auszuschlagen. Am Ende der Messung, d.h. nacJl der vorgesehenen Meßzeit, wird der Schalter SE geöffnet. Nunmehr wird der rechte ßrückenpfad R3 - R4 nur noch von dem Kondensator cs gespeist, dessen Spannung sich nicht ändert. Das Anzeigeinstrument A wird dann einen Ausschlag gemacht haben, der proportional der änderung von U#p ist. Mit Hilfe von Grenzwertkontakten kann dann dafür gesorgt werden, daß bei Uberschreitung einer Spannungsänderung an A ein Signal ausgelöst wird.
Die in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung zeigt, wie der zeitlich Differentlalquotient der Spannung U#P gewonnen werden kann. Hierbei sind ein Kondensator C und ein Widerstand R hintereinandergeschaltet. Die Spannung am Widerstand R wird durch ein Anzeige- bzw.
Ausgabe instrument A gemes3en. Ändert sich in einer solchen Schaltung z.B. U in Form einer Rampenfunktion so wird das Instrllment A einen konstanten Ausschlag machen, der zur Signalisierung des Dichtheitszustandes benutzt wird. Bleibt E p konstant, weil der Prüfling dicht ist, so entsteht auch keine Spannung am Widerstand R, das Ausgabeinstrument A schlägt mithin nicht aus.
Die vorstehend beschriebenen und in Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltungen zeigen nur prinzipielle Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung. Praktisch können die Schaltungsanordnungen durch Verwendung bekannter elektronischer Mittel wie z.B. Oserationsverstårker, Halteschaltunten usw. beliebig ausgestaltet werden.
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Claims

Verfahren und Gerät zur D i c h t h e i t s pr ü r u n g P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung durch Messung des Dirrerenzdruckes an einem mit getrennten Meßkammern versehenen Prüfgerät, an dessen eine Meßkammer ein Prüfobjekt und an dessen andere Me3kammer ein Vergleichsobjekt anschlieM-bar ist, zwischen deren Raumen bei einem Leckverlust im Prüfobjekt eine Druckdifferenz eintritt, welche (vorzugsweise elektrisch) meßbare Signale abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lockverlust des Prürobjektes während einer bestimmten Meßzeit unabhängig von einem bestimmten, gleichbioibenden Anfangsdifferenzdruckwert nur aus der jeweiligen relativen Differenzdruckänderung an sich bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal für die Leckrate des Prüfobjektes aus dem zeitlichen Differentialquotienten des Differenzdruckes gebildet wird.
Verrahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal für die Leckrate des Prüfobjektes aus dem zeitlichen Differenzenquotienten des Differenzdruckes gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g/ekennzeichnet, daß bei elektrischer Messung der Differenzdrucksignale der zeitliche Differentialquotient bzw. der zeitliche Differenzenquotient des Differenzdruckes mit Hife elektrischer oder elektronischer Schaltungsanordnungen gebildet wird.
Dichtheitsprürgerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Differenzdruckmeßgerät mit zwei Meßkammern, deren eine an ein Prüfobjekt und deren andere an ein Vergleichsobjekt anschleßbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Differenzdruck durch ein vorzugsweise analo;es elektrisches Signal, z.B. in Form einer Spannung oder eines aufgeprägten Stromes dargestellt und aus dem zeitlichen Differentialquotienten oder einem zeitlichen Differenzenquotienten der elektrischen Ausgangsgröße des Differenzdruckmeßgerätes die Leckrate des Prüfobjektes ermittelt wird.
6. Dichtheitsprüfgerät nach Anspruch 5 mit einer Schaltungsanordnung zur Bildung eines zeitlichen Differenzenquotienten, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzdruck in Form einer Spannung (U#p) in den Schaltkreis einer von den Widerständen (R1, R2, R3' R4) gebildeten Wheatstone'schen Brücke eingebbar ist, in deren Diagonalzweig ein elektrisches Anzeigeinstrument (A) od.dgl. argeordnet ist, daß parallel zu dem Brückenpfad (R1 - H2) ein Kondensator (C1) und parallel zu dem Brückenprad (R - R4) und zum Spannungseingang (Uap) ein Kondensator (C2) liegen, und daß der Schaltkreis einen vor dem Kondensator (C2) angeordneten Schalter (SE) sowie einen hinter dem Kondensator (C2) und vor dem Kondensator (C1) angeordneten Schalter (SA) enthält (Fig. 1).
7. Dichtheitsprüfgerät nach Anspruch 5 mit einer Schaltungsanordnung zur Bildung eines zeitlichen Differentialquotienten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Differenzdruck in Form einer Spannung (Uap) in einen Schaltkreis eingebbar ist, welcher hintereinander einen Kondensator (C) und einen Widerstand (R) enthält, an den ein elektrisches Anzeigeinstrument (A) od.dgl. angeschaltet ist (Fig. 2).