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EP1186779A1 - Vorrichtung zum Prüfen der Dichtheit von Ventilen in einer Gasstrecke - Google Patents

Vorrichtung zum Prüfen der Dichtheit von Ventilen in einer Gasstrecke Download PDF

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Publication number
EP1186779A1
EP1186779A1 EP01120473A EP01120473A EP1186779A1 EP 1186779 A1 EP1186779 A1 EP 1186779A1 EP 01120473 A EP01120473 A EP 01120473A EP 01120473 A EP01120473 A EP 01120473A EP 1186779 A1 EP1186779 A1 EP 1186779A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
shut
test
test volume
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01120473A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried Berger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Dungs GmbH and Co KG
Original Assignee
Karl Dungs GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karl Dungs GmbH and Co KG filed Critical Karl Dungs GmbH and Co KG
Publication of EP1186779A1 publication Critical patent/EP1186779A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0027—Special features without valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms

Definitions

  • the invention relates to a device for checking the Tightness in a gas section, the test volume of at least two valves against one or more gas supply lines and gas discharge is complete with a diaphragm pump to build up pressure in the test volume, the input side via a Shut-off valve with a gas supply line and on the outlet side with is connected to the test volume, and with a pressure switch, which measures the outlet pressure prevailing in the test volume and when a preset pressure value is exceeded Signal indicating the tightness of the test volume.
  • test device is, for example, by DE 44 25 225 A1 has become known.
  • This known test device is used to test the tightness of two main valves in a gas section, their test volume from the two main valves against a gas supply line and gas evacuation is complete and reworking the pressure build-up method.
  • a mechanically complex Diaphragm pump turns the gas in before the first main valve a test volume is pumped and at a higher test pressure compressed.
  • the pump power is set so that this test pressure can only be achieved if the Leakage between the two main valves below a predetermined one Limit remains. If the test pressure is reached, reports an integrated pressure switch this to the electronics further.
  • a double safety solenoid valve is known from DE 198 26 076 C1 known, in which the test volume between the two Main valves is very small.
  • test volume is the mechanical known from DE 44 25 225 A1 complex oversized diaphragm pump.
  • Diaphragm pump one of the valve body of the shut-off valve or whose actuator has driven membrane, one of which (lower) membrane space between gas supply and test volume provided and via the shut-off valve from the test volume is lockable.
  • the advantage achieved by the invention is that the pumping effect to build up pressure in a small test volume is reduced to a single pumping stroke of the membrane. Compared with the previously usual mechanically complex Membrane pumps result in considerable mechanical savings.
  • the test pressure in the test volume is generated in that the volume between the Valves reduced and so the gas enclosed therein the test pressure is compressed.
  • valve seat of the shut-off valve centrally in the lower diaphragm space under the membrane to one from the lower membrane space Through hole that removes the test volume is arranged around.
  • the lower one Membrane space via a check valve with the gas supply line connected.
  • this measure allows filling of the lower membrane space with gas and prevents on the other hand the escape of gas from the lower membrane space when Pressure build-up.
  • the check valve can, for example, as a flap valve provided in the lower membrane space is formed be that relative to one in the lower membrane space the negative pressure prevailing for the gas supply line opens and at a Overpressure closes.
  • the lower one Membrane space via a throttle with the gas supply line connected.
  • This throttle point must be significantly smaller than that cable cross-section leading from the lower membrane space to the test volume his.
  • the membrane moves during the pumping process only so far down until the one built up in the lower membrane space Gas pressure in equilibrium with the closing force of the Shutoff valve is.
  • the compressed gas must pass through the throttle at the inlet side flow out. This measure is in the test volume a constant outlet pressure, which is only from the Closing force of the closing spring of the shut-off valve depends on reached.
  • the other (upper) membrane space can either be with the atmosphere be connected so that on the associated membrane side Atmospheric pressure works. Or the upper membrane space is in preferred embodiments connected to the gas supply line and therefore with that in the gas supply line Input pressure applied. This results in an additional one Closing force by which the closing force of the shut-off valve can be interpreted lower.
  • the membrane is with the valve body of the shut-off valve or its Actuator coupled to movement.
  • the membrane can e.g. on the valve body of the shut-off valve or on its control element be attached or by one in the lower diaphragm space provided spring in contact with the valve body of the shut-off valve or its actuator can be held.
  • the shut-off valve as a solenoid valve with a solenoid armature formed as a valve body or as an actuator, so that the diaphragm pump reduced to an inexpensive magnet system is.
  • a measure of the pressure build-up in the test volume is the differential pressure between the pump outlet pressure p a and the pump inlet pressure p e .
  • the pressure monitor is therefore preferably a differential pressure monitor which measures the difference between the inlet pressure prevailing in the gas supply line and the outlet pressure prevailing in the test volume and, when a preset differential pressure value is exceeded, emits a signal indicating the tightness of the test volume.
  • the test device designated overall by 1 in FIG. 1 serves to test the tightness of two main valves 2, 3 in a gas section, the test volume 4 of which is closed by the two main valves 2, 3 against a gas supply line 5 and a gas discharge line 6 .
  • the test device 1 works according to the pressure build-up method, ie, with the main valves 2, 3 closed, a pressure is first built up in the test volume 4. If this pressure does not drop below a certain limit value within a predetermined period of time, both main valves 2, 3 are tight.
  • the pressure build-up in the test volume 1 takes place with a flexible membrane 7 , which is clamped between a membrane plate 8 and a spring 9 .
  • the membrane 7 preferably consists of NBR and separates a lower membrane space 10 from an upper membrane space 11 .
  • the lower membrane chamber 10 is connected to the gas supply line 5 via a line section 12 and a pneumatic diode in the form of a flutter valve 13 or another check valve, to which the upper membrane chamber 11 is also connected via a further line section 14 going out from the line section 12.
  • the valve seat 16 of a shut-off valve 17 which connects the lower diaphragm space 10 to the test volume 4 or shuts it off, is located centrally below the diaphragm 7 around a through bore 15 leading from the lower diaphragm space 10 to the test volume 4.
  • the valve plate of the shut-off valve 17 cooperating with the valve seat 16 is formed by a cylindrical extension 7 ' on the membrane 7, which can be lifted off the valve seat 16 by a magnetic drive in the form of a magnet armature 18 and a magnet coil 19 against the action of a closing spring 20 .
  • the diaphragm 7 and the diaphragm plate 8 are always held in contact with the magnet armature 18 by the spring 9 and are therefore coupled to it in motion.
  • a differential pressure switch 21 is connected on the input side to the line section 12 and on the output side to the line section 22 , which connects the through hole 15 to the test volume 4.
  • the closing spring 20 presses the cylindrical extension 7 'onto the valve seat 16 via the membrane 7, so that it seals the inlet pressure p e of the gas supply line 5 present in the lower membrane chamber 10 tightly against the through bore 15 or the test volume 4 closes.
  • the solenoid 19 is energized, the magnet armature 18 moves upward against the force of the closing spring 20 and the shut-off valve 17 opens.
  • the membrane armature 7 is also raised with the magnet armature 18, and due to the pressure drop in the lower membrane space 10 associated with the increase in volume of the lower membrane space 10, the flutter valve 13 opens until the inlet pressure p e prevails in the lower membrane space 10.
  • a measure of the pressure build-up in the test volume 4 is the difference between the outlet pressure p a and the inlet pressure p e , which is tapped with the aid of the differential pressure monitor 21.
  • the differential pressure switch 21 is acted upon on its p + side by the outlet pressure p a prevailing in the test volume 4 and on its p - side by the inlet pressure p e . If the output pressure p a falls below the switching threshold of the differential pressure switch 21 within a predetermined time, one of the two main valves 2, 3 is leaking.
  • An internal or external evaluation electronics controls the time sequences and evaluates the signal of the differential pressure switch 21.
  • the compression volume is 5.4 cm 3 .
  • the test volume 4 and the volume of the differential pressure switch 21 can be assumed to be 12 cm 3 in total.
  • the volume of the differential pressure switch 21 will increase by 2 cm 3 .
  • this is compressed to 14 cm 3 .
  • p * V / T const
  • an inlet pressure p e of 10 mbar results in an outlet pressure p a in the test volume 4 of 370 mbar or a pressure increase of 270 mbar. If this differential pressure drops to, for example, 100 mbar, this means that there is a leakage of approximately 3 cm 3 .
  • the minimum test time must therefore be less than 0.22 s to ensure a limit of 50 l / h.
  • Fig. 2 the flap valve controlled by the membrane movement is replaced by a bore 23 acting as a throttle point.
  • This bore 23 is significantly smaller than the through bore 15 leading to the test volume 4.
  • the membrane 7 initially moves only so far down until the pressure built up in the lower membrane space 10 is in equilibrium with the closing force of the closing spring 20.
  • a part of the compressed gas must first flow out of the lower membrane space 10 via the bore 23 on the inlet side.
  • a constant outlet pressure p a which only depends on the closing force of the closing spring 20, is thus always achieved in the test volume 4.
  • the test volume (4) of at least two valves (2, 3) against one or more gas supply lines (5) and gas discharge lines (6) is closed, with a diaphragm pump to build up pressure in Test volume (4), which is connected on the inlet side via a shut-off valve (17) to a gas supply line (5) and on the outlet side to the test volume (4), and with a pressure switch that measures the outlet pressure (p a ) prevailing in the test volume (4) and If a preset pressure value is exceeded, a signal indicating the tightness of the test volume (4) is emitted, the diaphragm pump has a diaphragm (7) driven by the valve body of the shut-off valve (17) or its control element, one (lower) diaphragm space (10) of which between the gas supply line ( 5) and test volume (4) are provided and can be shut off from the test volume (4) via the shut-off valve (17).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

Bei einer Vorrichtung (1) zum Prüfen der Dichtheit in einer Gasstrecke, deren Prüfvolumen (4) von mindestens zwei Ventilen (2, 3) gegen eine oder mehrere Gaszuleitungen (5) und Gasleitungen (6) abgeschlossen ist, mit einer Membranpumpe zum Druckaufbau im Prüfvolumen (4), die eingangsseitig über ein Absperrventil (17) mit einer Gaszuleitung (5) und ausgangsseitig mit dem Prüfvolumen (4) verbunden ist, und mit einem Druckwächter, der den im Prüfvolumen (4) herrschenden Ausgangsdruck (pa) mißt und bei Überschreiten eines voreingestellten Druckwertes ein den Dichtheitszustand des Prüfvolumens (4) anzeigendes Signal abgibt, weist die Membranpumpe eine vom Ventilkörper des Absperrventils (17) oder dessen Stellelement angetriebene Membran (7) auf, deren einer (unterer) Membranraum (10) zwischen Gaszuleitung (5) und Prüfvolumen (4) vorgesehen und über das Absperrventil (17) vom Prüfvolumen (4) absperrbar ist. In einem kleinen Prüfvolumen kann so die Pumpwirkung auf einen einzigen Pumphub der Membran reduziert werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen der Dichtheit in einer Gasstrecke, deren Prüfvolumen von mindestens zwei Ventilen gegen eine oder mehrere Gaszuleitungen und Gasableitungen abgeschlossen ist, mit einer Membranpumpe zum Druckaufbau im Prüfvolumen, die eingangsseitig über ein Absperrventil mit einer Gaszuleitung und ausgangsseitig mit dem Prüfvolumen verbunden ist, und mit einem Druckwächter, der den im Prüfvolumen herrschenden Ausgangsdruck mißt und bei Überschreiten eines voreingestellten Druckwertes ein den Dichtheitszustand des Prüfvolumens anzeigendes Signal abgibt.
Eine derartige Prüfvorrichtung ist beispielsweise durch die DE 44 25 225 A1 bekanntgeworden.
Diese bekannte Prüfvorrichtung dient zum Prüfen der Dichtheit von zwei Hauptventilen in einer Gasstrecke, deren Prüfvolumen von den beiden Hauptventilen gegen eine Gaszuleitung und eine Gasableitung abgeschlossen ist, und arbeitet nach der Druckaufbaumethode. Mit Hilfe einer mechanisch aufwendigen Membranpumpe wird das Gas vor dem ersten Hauptventil in ein Prüfvolumen gepumpt und dabei auf einen höheren Prüfdruck komprimiert. Die Pumpleistung ist so eingestellt, daß dieser Prüfdruck nur dann erreicht werden kann, wenn die Leckage zwischen den beiden Hauptventilen unter einem vorgegebenen Grenzwert bleibt. Wird der Prüfdruck erreicht, meldet ein integrierter Druckwächter dies an die Elektronik weiter.
Aus der DE 198 26 076 C1 ist ein Doppelsicherheitsmagnetventil bekannt, bei dem das Prüfvolumen zwischen den beiden Hauptventilen sehr klein ist. Für ein solch kleines Prüfvolumen ist die aus der DE 44 25 225 A1 bekannte mechanisch aufwendige Membranpumpe überdimensioniert.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Prüfvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auf möglichst einfache Art und Weise in einem kleinen Prüfvolumen ein höherer Druck erzeugt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membranpumpe eine vom Ventilkörper des Absperrventils oder dessen Stellelement angetriebene Membran aufweist, deren einer (unterer) Membranraum zwischen Gaszuleitung und Prüfvolumen vorgesehen und über das Absperrventil vom Prüfvolumen absperrbar ist.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß zum Druckaufbau in einem kleinen Prüfvolumen die Pumpwirkung auf einen einzigen Pumphub der Membran reduziert ist. Verglichen mit der bisher üblichen mechanisch aufwendigen Membranpumpe ergeben sich erhebliche mechanische Einsparungen. Der Prüfdruck im Prüfvolumen wird dadurch erzeugt, daß durch einen einzigen Membranhub das Volumen zwischen den Ventilen reduziert und so das darin eingeschlossene Gas auf den Prüfdruck komprimiert wird.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Ventilsitz des Absperrventils im unteren Membranraum zentrisch unter der Membran um eine aus dem unteren Membranraum zum Prüfvolumen abführende Durchgangsbohrung herum angeordnet. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Absperrventil ohne zusätzlichen Aufwand in die Membranpumpe integriert werden kann. Diese Integration der verschiedenen Funktionselemente ermöglicht eine preiswerte und kompakte Prüfvorrichtung.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist der untere Membranraum über ein Rückschlagventil mit der Gaszuleitung verbunden. Diese Maßnahme erlaubt einerseits das Befüllen des unteren Membranraums mit Gas und verhindert andererseits das Entweichen von Gas aus dem unteren Membranraum beim Druckaufbau. Das Rückschlagventil kann beispielsweise als ein im unteren Membranraum vorgesehenes Flatterventil ausgebildet sein, das bei einem im unteren Membranraum relativ zur Gaszuleitung herrschenden Unterdruck öffnet und bei einem Überdruck schließt.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der untere Membranraum über eine Drosselstelle mit der Gaszuleitung verbunden. Diese Drosselstelle muß deutlich kleiner als der vom unteren Membranraum zum Prüfvolumen abführende Leitungsquerschnitt sein. Beim Pumpvorgang bewegt sich die Membran nur so weit nach unten, bis der im unteren Membranraum aufgebaute Gasdruck im Gleichgewicht mit der Schließkraft des Absperrventils steht. Um den Raum vollständig zu schließen, muß das komprimierte Gas über die Drosselstelle an der Eingangsseite abströmen. Durch diese Maßnahme wird im Prüfvolumen ein konstanter Ausgangsdruck, der lediglich von der Schließkraft der Schließfeder des Absperrventils abhängt, erreicht.
Der andere (obere) Membranraum kann entweder mit der Atmosphäre verbunden sein, so daß auf die zugehörige Membranseite Atmosphärendruck wirkt. Oder der obere Membranraum ist in bevorzugten Ausführungsformen an die Gaszuleitung angeschlossen und daher mit dem in der Gaszuleitung herrschenden Eingangsdruck beaufschlagt. Dies resultiert in einer zusätzlichen Schließkraft, um die die Schließkraft des Absperrventils geringer ausgelegt werden kann.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Membran mit dem Ventilkörper des Absperrventils oder dessen Stellelement bewegungsgekoppelt. Dazu kann die Membran z.B. am Ventilkörper des Absperrventils oder an dessen Stellelement befestigt sein oder durch eine im unteren Membanraum vorgesehene Feder in Anlage an den Ventilkörper des Absperrventils oder dessen Stellelement gehalten sein. Vorzugsweise ist das Absperrventil als Magnetventil mit einem Magnetanker als Ventilkörper bzw. als Stellelement ausgebildet, so daß die Membranpumpe auf ein preiswertes Magnetsystem reduziert ist.
Ein Maß für den Druckaufbau im Prüfvolumen ist der Differenzdruck zwischen dem pumpenausgangsseitigen Druck pa und dem pumpeneingangsseitigen Druck pe. Vorzugsweise ist der Druckwächter daher ein Differenzdruckwächter, der die Differenz zwischen dem in der Gaszuleitung herrschenden Eingangsdruck und dem im Prüfvolumen herrschenden Ausgangsdruck mißt und bei Überschreiten eines voreingestellten Differenzdruckwertes ein den Dichtheitszustand des Prüfvolumens anzeigendes Signal abgibt.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsform sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigt:
Fig. 1
ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, bei der der untere Membranraum über ein Flatterventil mit der Gaszuleitung verbunden ist; und
Fig. 2
ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, bei der der untere Membranraum über eine Drosselstelle mit der Gaszuleitung verbunden ist.
Die in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnete Prüfvorrichtung dient zum Prüfen der Dichtheit von zwei Hauptventilen 2, 3 in einer Gasstrecke, deren Prüfvolumen 4 von den beiden Hauptventilen 2, 3 gegen eine Gaszuleitung 5 und eine Gasableitung 6 abgeschlossen ist. Die Prüfvorrichtung 1 arbeitet nach der Druckaufbaumethode, d.h., bei geschlossenen Hauptventilen 2, 3 wird zunächst im Prüfvolumen 4 ein Druck aufgebaut. Wenn dieser Druck innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nicht unter einen bestimmten Grenzwert abfällt, sind beide Hauptventile 2, 3 dicht.
Der Druckaufbau im Prüfvolumen 1 erfolgt mit einer flexiblen Membran 7, die zwischen einem Membranteller 8 und einer Feder 9 eingespannt ist. Die Membran 7 besteht vorzugsweise aus NBR und trennt einen unteren Membranraum 10 von einem oberen Membranraum 11 ab. Der untere Membranraum 10 ist über einen Leitungsabschnitt 12 und eine pneumatische Diode in Form eines Flatterventils 13 oder eines anderen Rückschlagventils an die Gaszuleitung 5 angeschlossen, an die auch der obere Membranraum 11 über einen vom Leitungsabschnitt 12 abgehenden weiteren Leitungsabschnitt 14 angeschlossen ist. Zentrisch unter der Membran 7 befindet sich um eine aus dem unteren Membranraum 10 zum Prüfvolumen 4 abführende Durchgangsbohrung 15 herum der Ventilsitz 16 eines Absperrventils 17, welches den unteren Membranraum 10 mit dem Prüfvolumen 4 verbindet oder von diesem absperrt. Der mit dem Ventilsitz 16 zusammenwirkende Ventilteller des Absperrventils 17 ist durch einen zylindrischen Ansatz 7' an der Membran 7 gebildet, der durch einen Magnetantrieb in Form eines Magnetankers 18 und einer Magnetspule 19 gegen die Wirkung einer Schließfeder 20 vom Ventilsitz 16 abgehoben werden kann. Die Membran 7 und der Membranteller 8 sind durch die Feder 9 stets in Anlage an den Magnetanker 18 gehalten und daher mit diesem bewegungsgekoppelt. Ein Differenzdruckwächter 21 ist eingangsseitig an den Leitungsabschnitt 12 und ausgangsseitig an den Leitungsabschnitt 22 angeschlossen, der die Durchgangsbohrung 15 mit dem Prüfvolumen 4 verbindet.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausgangsposition der Prüfvorrichtung 1 drückt die Schließfeder 20 über die Membran 7 den zylindrischen Ansatz 7' auf den Ventilsitz 16, so daß dieser den im unteren Membranraum 10 anstehenden Eingangsdruck pe der Gaszuleitung 5 dicht gegen die Durchgangsbohrung 15 bzw. das Prüfvolumen 4 abschließt. Wird die Magnetspule 19 bestromt, so bewegt sich der Magnetanker 18 gegen die Kraft der Schließfeder 20 nach oben, und das Absperrventil 17 öffnet. Mit dem Magnetanker 18 wird auch die Membran 7 angehoben, und aufgrund des mit der Volumenvergrößerung des unteren Membranraums 10 einhergehenden Druckabfalls im unteren Membranraum 10 öffnet das Flattervenil 13, bis der Eingangsdruck pe im unteren Membranraum 10 herrscht. Dieser ist über die Durchgangsbohrung 15 und den Leitungsabschnitt 22 mit dem Prüfvolumen 4 verbunden. Wenn nach einer kurzen Druckausgleichszeit auch im Prüfvolumen 4 der Eingangsdruck pe herrscht, wird durch Abschalten der Magnetspule 19 die auf den Magnetanker 18 wirkende Magnetkraft abgebaut, so daß die Schließfeder 20 die Membran 7 nach unten in die in Fig. 1 gezeigte Ausgangsposition bewegt. Dadurch trennt zuerst das Flatterventil 13 die Verbindung zur Gaszuleitung 5 bzw. zum Eingangsdruck pe ab. Dann wird durch die weitere Abwärtsbewegung der Membran 7 das im unteren Membranraum 10 befindliche Gas verdichtet und damit der Ausgangsdruck pa im Prüfvolumen 4 erhöht. In der Ausgangsposition, d.h. nach diesem Pumpvorgang, ist das Prüfvolumen 4 vom unteren Membranraum 10 durch das Absperrventil 17 dicht abgeschlossen.
Ein Maß für den Druckaufbau im Prüfvolumen 4 ist die Differenz zwischen dem Ausgangsdruck pa und dem Eingangsdruck pe, die mit Hilfe des Differenzdruckwächters 21 abgegriffen wird. Der Differenzdruckwächter 21 ist auf seiner p+-Seite mit dem im Prüfvolumen 4 herrschenden Ausgangsdruck pa und auf seiner p--Seite mit dem Eingangsdruck pe beaufschlagt. Fällt der Ausgangsdruck pa innerhalb einer vorbestimmten Zeit unter die Schaltschwelle des Differenzdruckwächters 21, ist eines der beiden Hauptventile 2, 3 undicht. Eine interne oder externe Auswerteelektronik (nicht gezeigt) steuert die Zeitabläufe und wertet das Signal des Differenzdruckwächters 21 aus.
Ausgehend von einer Membranfläche von 27 cm2 und einem wirksamen Membranhub von 2 mm, ergibt sich ein Kompressionsvolumen von 5,4 cm3. Bei einem Doppelsicherheitsmagnetventil, wie es aus der DE 198 26 076 C1 bekannt ist, können das Prüfvolumen 4 und das Volumen des Differenzdruckwächters 21 insgesamt mit 12 cm3 angenommen werden. Durch die Druckerhöhung wird sich das Volumen des Differenzdruckwächters 21 um 2 cm3 vergrößern. Ausgehend von einem Startvolumen von 17,4 cm3 wird dieses auf 14 cm3 komprimiert. Mit p*V/T = const ergibt sich bei einem Eingangsdruck pe von 10 mbar ein Ausgangsdruck pa im Prüfvolumen 4 von 370 mbar bzw. eine Druckerhöhung von 270 mbar. Fällt dieser Differenzdruck auf z.B. 100 mbar ab, bedeutet dies, daß eine Lekkage von ca. 3 cm3 vorhanden ist. Daher muß die Mindestprüfzeit kleiner als 0,22 s sein, um einen Grenzwert von 50 l/h sicherzustellen.
In Fig. 2 ist das durch die Membranbewegung gesteuerte Flatterventil durch eine als Drosselstelle wirkende Bohrung 23 ersetzt. Diese Bohrung 23 ist deutlich kleiner als die zum Prüfvolumen 4 führende Durchgangsbohrung 15. Beim Pumpvorgang bewegt sich die Membran 7 zunächst nur so weit nach unten, bis der im unteren Membranraum 10 aufgebaute Druck im Gleichgewicht mit der Schließkraft der Schließfeder 20 steht. Um das Absperrventil 17 vollständig zu schließen und damit das Prüfvolumen 4 vom unteren Membranraum 10 abzutrennen, muß zunächst ein Teil des komprimierten Gases aus dem unteren Membranraum 10 über die Bohrung 23 an der Eingangsseite abströmen. Somit wird im Prüfvolumen 4 stets ein konstanter Ausgangsdruck pa, der lediglich von der Schließkraft der Schließfeder 20 abhängt, erreicht.
Bei einer Vorrichtung (1) zum Prüfen der Dichtheit in einer Gasstrecke, deren Prüfvolumen (4) von mindestens zwei Ventilen (2, 3) gegen eine oder mehrere Gaszuleitungen (5) und Gasableitungen (6) abgeschlossen ist, mit einer Membranpumpe zum Druckaufbau im Prüfvolumen (4), die eingangsseitig über ein Absperrventil (17) mit einer Gaszuleitung (5) und ausgangsseitig mit dem Prüfvolumen (4) verbunden ist, und mit einem Druckwächter, der den im Prüfvolumen (4) herrschenden Ausgangsdruck (pa) mißt und bei Überschreiten eines voreingestellten Druckwertes ein den Dichtheitszustand des Prüfvolumens (4) anzeigendes Signal abgibt, weist die Membranpumpe eine vom Ventilkörper des Absperrventils (17) oder dessen Stellelement angetriebene Membran (7) auf, deren einer (unterer) Membranraum (10) zwischen Gaszuleitung (5) und Prüfvolumen (4) vorgesehen und über das Absperrventil (17) vom Prüfvolumen (4) absperrbar ist. In einem kleinen Prüfvolumen kann so die Pumpwirkung auf einen einzigen Pumphub der Membran reduziert werden.

Claims (12)

  1. Vorrichtung (1) zum Prüfen der Dichtheit in einer Gasstrecke, deren Prüfvolumen (4) von mindestens zwei Ventilen (2, 3) gegen eine oder mehrere Gaszuleitungen (5) und Gasableitungen (6) abgeschlossen ist, mit einer Membranpumpe zum Druckaufbau im Prüfvolumen (4), die eingangsseitig über ein Absperrventil (17) mit einer Gaszuleitung (5) und ausgangsseitig mit dem Prüfvolumen (4) verbunden ist, und mit einem Druckwächter, der den im Prüfvolumen (4) herrschenden Ausgangsdruck (pa) mißt und bei Überschreiten eines voreingestellten Druckwertes ein den Dichtheitszustand des Prüfvolumens (4) anzeigendes Signal abgibt,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Membranpumpe eine vom Ventilkörper des Absperrventils (17) oder dessen Stellelement angetriebene Membran (7) aufweist, deren einer (unterer) Membranraum (10) zwischen Gaszuleitung (5) und Prüfvolumen (4) vorgesehen und über das Absperrventil (17) vom Prüfvolumen (4) absperrbar ist.
  2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (16) des Absperrventils (17) im unteren Membranraum (10) zentrisch unter der Membran (7) um eine aus dem unteren Membranraum (10) zum Prüfvolumen (4) abführende Durchgangsbohrung (15) herum angeordnet ist.
  3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Membranraum (10) über ein Rückschlagventil mit der Gaszuleitung (5) verbunden ist.
  4. Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatisch Diode als ein im unteren Membranraum (10) vorgesehenes Flatterventil (13) ausgebildet ist.
  5. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Membranraum (10) über eine Drosselstelle mit der Gaszuleitung (5) verbunden ist.
  6. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der andere (obere) Membranraum (11) an die Gaszuleitung (5) angeschlossen ist.
  7. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schließfeder (20), die den Ventilkörper des Absperrventils (17) in seine absperrende Ventilstellung kraftbeaufschlagt.
  8. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (7) mit dem Ventilkörper des Absperrventils (17) oder dessen Stellelement bewegungsgeköppelt ist.
  9. Prüfvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (7) am Ventilkörper des Absperrventils (17) oder dessen Stellelement befestigt ist.
  10. Prüfvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine im unteren Membanraum (10) vorgesehene Feder (9), die die Membran (7) in Anlage an den Ventilkörper des Absperrventils (17) oder dessen Stellelement hält.
  11. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (17) als Magnetventil mit einem Magnetanker (18) als Ventilkörper bzw. als Stellelement ausgebildet ist.
  12. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwächter ein Differenzdruckwächter (21) ist, der die Differenz zwischen dem in der Gaszuleitung (5) herrschenden Eingangsdruck (pe) und dem im Prüfvolumen (4) herrschenden Ausgangsdruck (pa) mißt und bei Überschreiten eines voreingestellten Differenzdruckwertes ein den Dichtheitszustand des Prüfvolumens (4) anzeigendes Signal abgibt.
EP01120473A 2000-09-11 2001-08-28 Vorrichtung zum Prüfen der Dichtheit von Ventilen in einer Gasstrecke Withdrawn EP1186779A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10044822A DE10044822C1 (de) 2000-09-11 2000-09-11 Vorrichtung zum Prüfen der Dichtheit von Ventilen in einer Gasstrecke
DE10044822 2000-09-11

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