專利名稱：測漏方法及包括分壓傳感器的測漏裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測漏方法，其中將填充有測試氣體的中空測試物體置入腔室內，其中測試氣體從該測試物體的漏泄由氣體傳感器探測。
背景技術：
歐洲標準DIN EN 13185“Dichtheitsprüfung”(測漏)描述了各種測漏方法。在這些方法中，存在屬于B組的方法測試氣體從測試物體流出。B.3方法為一種通過蓄壓的過壓方法。填充有加壓測試氣體的測試物體布置在氣密的封套內。在給定的時段之后，通過與所述封套相連的檢漏器來測量積聚起來的測試氣體。如果得知封套的體積和壓力，則可以估計或確定漏泄的大小。B.6方法為一種真空方法。填充有測試氣體的小型物體被置于腔室中。所述腔室然后抽真空，直至獲得低于測試物體內部壓力的壓力。檢漏器與真空腔室相連。從測試物體流出的所有測試氣體通過檢漏器測量。在2001年4月由Gerhard Schrder在Zfp-Zeitung 74的第31-39頁中所發(fā)表的文章“Neue Norm zur Auswahleines geeigneten Verfahrens zur Lecksuche und Dichtheitsprüfung”(選擇用于檢漏及測漏的適合方法的新標準)闡述了該歐洲標準及其中所限定的方法。B.3和B.6方法需要在測試物體的封套中產生高真空以使得包括質譜儀的檢漏器工作。質譜儀需要產生高真空，其中為此目的需要諸如渦輪分子泵和摩擦分子泵的復雜的泵。雖然這些檢漏裝置是高敏感度的，但它們需要非常高昂的真空技術費用。
在過壓方法中，根據(jù)以下方程來計算測試物體的漏率qGqG=p·V·(c1-c0)(t1-t0)]]>其中qG為單位是帕斯卡立方米/秒的整體漏率；p、V是附加封套中的單位分別為帕斯卡和立方米的壓力和體積；c0、c1為在附加封套中測量開始時t0及在測量結束時t1時的體積密度；
t0、t1為測量開始及測量結束的時間。
在此，因為測量密度c，所以必須知道在封套(腔室)中的總壓p。僅僅是總壓與密度的乘積形成測試氣體的分壓p*(p·c＝p*)。此外，總壓必須保持恒定，因為否則的話計算出的分壓不與漏率成比例。
期刊“ZfP-In Anwendung，Entwicklung und Forschung”(無損測試的應用、發(fā)展以及研究)包括一標題為“LaseroptischeMessverfahren zur Dichtheitsprüfung mit Leckortung”(通過檢漏來進行測漏的激光測量方法)的文章，該文章是在2001年于柏林召開的DGZfp(德國無損測試協(xié)會)年會上由Schoff和Stetter投稿的。氣體從布置有測試物體的腔室取出、并傳遞到探測腔室內。腔室含有作為填充氣體的空氣，而測試物體含有作為測試氣體的六氟化硫(SF6)，該氣體選擇性地吸收CO2波導激光器的輻射。激光束穿過位于探測腔室內的氣體，且測量激光束的吸收情形。這種方法需要復雜的探測腔室和激光設備。探測腔室與真空泵相連。
在DE10031882A1(Leybold Vakuum公司)中描述了一種用于氦氣或氫氣的分壓傳感器，所述傳感器包括一個由硅材料制成的膜封住的腔室，所述膜具有期望的選擇性通透性的特征。傳感器腔室接收一個由多個陰極板制成的Penning壓力傳感器，在所述陰極板之間布置有陽極環(huán)。永久磁鐵產生Penning放電所需要的磁場。Penning壓力傳感器基于流動于陰極板和陽極環(huán)之間的電流提供總的壓力值。膜僅僅允許例如氦氣或氫氣的特定氣體進入到傳感器腔室內。在專利申請102004034381(未公布)中包括對分壓傳感器的類似描述，在此將其全文引入以作為參考。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種測漏方法和相應的測漏裝置，所述方法和裝置允許以簡單的方式在不產生高真空的情況下進行測漏。
在權利要求1中限定了根據(jù)本發(fā)明的測漏方法的第一變型。在該第一變型中，腔室被氣密地密封，使得在腔室內形成恒定的填充氣體體積。分壓傳感器被用作氣體傳感器，其膜布置在所述腔室內。在該方法中，不從腔室中取出氣體，即不取出其中含有的填充氣體也不取出其中含有的測試氣體。腔室中的氣體體積保持在氣密地密封的腔室內，并不因為測試或測量的目的而被取出。測漏方法的一個重要優(yōu)點在于可以在任意壓力下-例如大氣壓或輕微負壓或可隨時間變化的壓力-進行測漏。在任意情形中，都不必產生真空。本發(fā)明中所意味的真空所涉及的壓力小于1毫巴，雖然操作質譜儀所需要的壓力要低得多(10-4毫巴)。
空氣可以用作腔室的填充氣體。然后，腔室僅需緊密地密封而不需要被抽真空。惰性氣體，特別是氦氣或氫氣可用作測試氣體。氦氣和氫氣提供這樣的優(yōu)點它們可以通過相對簡單的分壓傳感器來探測及量化。此外，氦氣是特別合適的，因為它是一種穿過最微細的漏洞逸出的輕氣體。
本發(fā)明第一變型的一個特別的優(yōu)點在于不需要與腔室相連的氣體輸送線路。雖然可以在開始分壓測量開始之前從腔室抽走氣體，但是不需要從腔室抽走氣體或將氣體供應到腔室內就可以進行實際測量。
不必要基于整體壓力p和密度c通過方程p*＝p·c來計算腔室內測試氣體的分壓p*，因為分壓p*由傳感器直接地測量。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，填充氣體在腔室內循環(huán)。為了測試氣體原子在填充氣體中均勻地分布，這種循環(huán)是適合的。防止從測試物體漏泄出的填充氣體保持在測試物體的表面上。
有利地進行測漏，使得在測量時間段的開始時與結束時測量測試氣體的分壓，并且通過差值來確定漏率。當確定漏率的絕對值時，考慮腔室體積V。
根據(jù)本發(fā)明，腔室還可以設置有旁通線路，該旁通線路包括風扇并在腔室的一個位置處抽入氣體并在另一個位置處返還氣體，以實現(xiàn)所需要的腔室內的通風。在這種情況下，旁通線路的體積形成腔室體積的部分。
本發(fā)明還涉及一種用于進行根據(jù)本發(fā)明方法的第一變型的測漏裝置。該測漏裝置的特征在于分壓傳感器的膜布置在腔室中，該分壓傳感器響應于測試氣體但是不響應于填充氣體。
腔室可包括一風扇裝置，該風扇裝置相對于測試物體與分壓傳感器相對地布置。分壓傳感器可設置在腔室的壁內或在腔室的壁中。
在權利要求9中限定了根據(jù)本發(fā)明的方法的第二變型。在該變型中，填充氣體穿過腔室，并在腔室的填充氣體出口處或者直接在該出口的后方定位有一分壓傳感器。在此，填充氣體也優(yōu)選地為空氣。氣體連續(xù)地流經(jīng)腔室，其中在出口處測量測試氣體的分壓。以這種方式，確定在填充氣體中存在測試氣體，并且獲得對測試物體的尺寸及整體漏率的精確測量?？梢酝ㄟ^具有已知漏率的測試物體來進行校準。
在第二變型中，優(yōu)選地在腔室中保持一定壓力，所述壓力低于大氣壓但高于1毫巴，使得所產生的填充氣流形成一個非分子流。填充氣流用于實現(xiàn)導入腔室內的測試氣體的均勻分布。其用作氣體載體，逸出的測試氣體通過該氣體載體供應到分壓傳感器內。優(yōu)選地，流動是湍流。在任何情形下，與在高真空中由高真空泵產生的分子流相比，流動是粘性氣流，對于分子流而言，粘性氣流定律不適用。
根據(jù)本發(fā)明第二變型的測漏裝置包括具有氣體入口和氣體出口的腔室。在氣體出口處，或者直接在該出口后方，布置有分壓傳感器。氣體出口可與抽吸風扇相連，該風扇實現(xiàn)所需要的穿過腔室的流動以帶動從測試物體漏泄出的測試氣體。這種抽吸風扇可如同普通風扇地構造。其僅僅用于產生氣流而不用于產生所限定的真空。還可通過施加一個過壓來(不通過抽吸風扇)產生氣流。
不需要對氣流進行控制，因為測量了測試氣體的分壓。氣流的改變僅導致總壓的改變，其不會影響測試氣體分壓的測量。


現(xiàn)在將參照附圖來詳細地描述本發(fā)明的實施方式，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一變型的測漏裝置的示意圖，圖2示出圖1的改進細節(jié)，其中分壓傳感器布置在腔室壁內，以及圖3示出根據(jù)本發(fā)明第二變型的測漏裝置的示意圖。
具體實施例方式
根據(jù)圖1，填充氣體11包含于腔室10中，該腔室與大氣之間氣密地密封。通常，空氣用作填充氣體11。腔室10可包括一個可拆卸的蓋，所述的蓋提供進入腔室的入口并且當測試物體置于腔室內時所述蓋緊密地封閉住腔室。在腔室10中的壓力可與周圍環(huán)境中的壓力相同；然而，也可以減少腔室中的壓力、但是不降低到1毫巴以下，因為在這種情形下腔室中的氣體不再可以流通。
測試物體12布置在腔室10內。測試物體12為一個中空體，其空腔13填充有例如為氦氣的測試氣體14。當測試物體12有漏泄時，氦氣進入腔室10內。漏泄的測試氣體通過氣體傳感器15探測。也可以確定漏率，即每單位時間漏泄的測試氣體的流量。
腔室包括驅動填充氣體11并產生氣流的風扇裝置16，所述氣流導向測試物體12并掠過測試物體12。在腔室的相對側布置有氣體傳感器15。該氣體傳感器為分壓傳感器，其選擇性地響應于存在的測試氣體、但不響應于填充氣體。在DE10031882A1和DE102004034381中詳細地描述了氣體傳感器15。其包括一杯形構造、并在前側處通過膜18封閉的氣密殼體17。殼體17通常由玻璃制造，且膜18由半導體材料制造，特別是由二氧化硅制造。在膜處設置有多個與電源相連的加熱線圈以加熱膜。膜18與由相同基材制成的殼體17相連，使得殼體的內部緊密地密封。膜選擇性地通透例如氦氣或氫氣的特殊的氣體。在殼體17中布置有Penning壓力傳感器，以測量殼體17中的整體氣壓。因為僅測試氣體可以通過膜18進入到殼體17內，所以所測量到的氣壓對應于測試氣體的分壓。在線路19處發(fā)出與分壓對應的電子信號。
所描述的裝置適于探測在測試物體12上存在的漏泄。進一步地，可以探測漏率Q。為此，確定在測量時間段tp內的分壓p的變化。漏率通過以下的方程限定Q=V·Δp*tp]]>在此，Δp*是在測量時間段tp內的分壓p*的增加(變化)，而V為腔室10的體積。
雖然在圖1中氣體傳感器15布置在腔室10的內部，但圖2示出這樣的一個實施方式氣體傳感器15集成在腔室壁中，其中膜18朝腔室內部露出。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明第二變型的實施方式。在此，設置有與測試物體12的形狀及尺寸大致適應的腔室30，使得流經(jīng)腔室的氣體緊密地貼著測試物體12掠過。腔室30附連在框架31上，所述框架31支撐該腔室并允許腔室采取各種形狀。
腔室30在一端包括填充氣體入口33，而在相對端包括填充氣體出口34。填充氣體通過供應線路35供應給填充氣體入口33，所述供應線路包括固定節(jié)流點36。填充氣體出口34連接到包括抽吸風扇38的排出線路37。
抽吸風扇38供給連續(xù)的環(huán)境空氣經(jīng)過腔室30。節(jié)流點36在腔室30內產生輕微的負壓。負壓不必保持恒定、因此不必控制。
在填充氣體出口34處，或者直接在所述出口的后方，布置有一氣體傳感器15，該氣體傳感器的膜18位于氣體線路上。氣體傳感器15為參照圖1所描述的分壓傳感器。
圖3所示的測漏裝置操作如下填充有測試氣體14的測試物體12置于腔室30內，該腔室然后關閉。隨后，抽吸風扇18打開，使得作為填充氣體的環(huán)境空氣被吸入到供應管路35內并流經(jīng)腔室30。如果測試物體12有漏泄，則填充氣體帶走測試氣體14。通過是分壓傳感器的氣體傳感器15探測測試氣體14的存在。
在圖3中所示的實施方式中，氣流由抽吸風扇18供給通過腔室30?？蛇x地，代替抽吸風扇，還可以采用布置在腔室30上游的風扇。這時節(jié)流點位于腔室的下游。
本發(fā)明提供了一種簡單且廉價的測漏方法，其特別適用于測試工業(yè)制造的測試物體，也就是說既用于單件測試也用于批量測試。
權利要求
1.一種測漏方法，其中填充有測試氣體(14)的中空測試物體(12)置入腔室(10)內，所述腔室初始包含不含測試氣體的填充氣體(11)，其中測試氣體(14)從測試物體(12)的漏泄由氣體傳感器(15)探測，所述氣體傳感器響應于測試氣體但不響應于填充氣體，其特征在于，所述腔室(10)氣密地密封以形成恒定的填充氣體體積，并且使用分壓傳感器作為所述氣體傳感器(15)，所述分壓傳感器包括能選擇性地透過所述測試氣體(14)的膜(18)，所述膜(18)布置在所述腔室(10)中。
2.如權利要求1所述的測漏方法，其特征在于，所述填充氣體(11)在所述腔室(10)內循環(huán)。
3.如權利要求1或2所述的測漏方法，其特征在于，所述腔室(10)內的所述填充氣體(11)被驅動以形成掠過所述測試物體(12)的流動，所述流動使測試氣體分子從測試物體分離。
4.如權利要求1至3中任一項所述的測漏方法，其特征在于，所述氣體傳感器(15)布置在所述腔室(10)的壁中。
5.如權利要求1至4中任一項所述的測漏方法，其特征在于，在測量時間段(tp)的開始與結束時測量測試氣體(14)的分壓，并且通過差值來確定漏率(Q)。
6.一種測漏裝置，包括適于填充有填充氣體(11)并氣密地密封的腔室(10)，所述腔室(10)接收填充有測試氣體(14)的測試物體(12)，其特征在于，分壓傳感器的膜(18)布置在所述腔室(10)內，所述分壓傳感器響應于測試氣體(14)但不響應于填充氣體(11)。
7.如權利要求6所述的測漏裝置，其特征在于，所述腔室(10)包括風扇裝置(16)，相對于測試物體(12)而言，所述風扇裝置與所述分壓傳感器(15)相對地布置。
8.如權利要求6或7所述的測漏裝置，其特征在于，所述分壓傳感器(15)布置在腔室(10)的壁中或布置在腔室(10)的壁上。
9.一種測漏方法，其中填充有測試氣體(14)的中空測試物體(12)置入腔室(30)內，所述腔室初始包含不含測試氣體的填充氣體(11)，其中測試氣體從所述測試物體(12)的漏泄由氣體傳感器(15)探測，其特征在于，所述填充氣體(11)穿過腔室(30)，并在所述腔室的填充氣體出口(34)處或者直接在所述出口的后方定位有分壓傳感器(15)，所述分壓傳感器包括能選擇性地透過所述測試氣體(14)的膜(18)。
10.如權利要求9所述的測漏方法，其特征在于，在所述腔室(30)內維持一定壓力，所述壓力低于大氣壓但高于1毫巴，使得所產生的填充氣流形成非分子流。
11.一種測漏裝置，具有腔室(30)，所述腔室接收填充有測試氣體(14)的測試物體(12)并且包括填充氣體入口(33)和填充氣體出口(34)，其特征在于，在所述填充氣體出口(34)處或者直接在所述出口的后方布置有分壓傳感器(15)。
12.如權利要求11所述的測漏裝置，其特征在于，所述填充氣體出口(34)與抽吸風扇(38)相連。
13.如權利要求11或12所述的測漏裝置，其特征在于，所述填充氣體入口(33)設置有節(jié)流點(36)。
14.如權利要求11所述的測漏裝置，其特征在于，所述填充氣體入口(33)與增壓器相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測漏裝置，其包括氣密密封于外界并包含待測試物體(12)的腔室(10)，所述待測試物體填充有測試氣體(14)。所述腔室(10)包括選擇性地響應于測試氣體(14)但不響應于填充氣體(11)的分壓傳感器(15)。由此，可采用簡單的裝置進行測漏而無需高真空和質譜儀。
文檔編號G01M3/22GK101023336SQ200580031609
公開日2007年8月22日 申請日期2005年8月19日 優(yōu)先權日2004年9月22日
發(fā)明者維爾納·格羅塞·布萊, 丹尼爾·韋齊希 申請人:因菲康有限公司