DE2201520C3

DE2201520C3 - Gerät zum Feststellen von Lecks an hohlen Werkstücken

Info

Publication number: DE2201520C3
Application number: DE19722201520
Authority: DE
Inventors: Philip Edward Mt. Clemens Swiszowski; James Taylor Livonia Westervelt
Original assignee: Cross Co Fraser Mich (vsta)
Current assignee: Sun Electric Corp
Priority date: 1971-11-18
Filing date: 1972-01-13
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2201520A1; DE2201520B2; JPS4863784A; GB1338318A; IT946298B; FR2161545A5; JPS532351B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Feststellen von Lecks an hohlen Werkstücken, mit einer Fülleinrichtung

zum Füllen des Werkstückhohlraumes mit einem Dnickmediumm das über ein von einem einstellbaren verzögerten Füllzeitgeber gesteuertes Füll- und PrOf-Umschaltventil aus einer ersten Druckmediumsquelle zuströmt, sowie mit einer bei konstantem Prüfdruck ein Leck feststellenden und messenden Prüfeinrichtung in Gestalt eines Durchflußmessers, die nach der durch den Füllzeitgeber ausgelösten Umschaltung des Füll- und Prüf-Umschaltventils während der Prüfzeitspanne in der zu dem Werkstück führenden Druckmediumsleitung Hegt

Solche Geräte dienen zum Prüfen von Werkstücken, für deren Verwendung eine gute Druckdichtheit unerläßlich ist Als Beispiele seien Transmissionsgehäuse, Druckzylinder, mit Dichtstellen oder festen An-Schlußöffnungen versehene Gehäuse unterschiedlicher Bauart u. dgl. genannt.

Ein bekanntes derartiges Leckprüfgerät (US-PS 27 71 769) ist mit nur einer Druckmediumsquelle versehen, die sowohl während des Abfüllens des Werkstücks mit Druckmedium als auch während des Meßvorganges mit dem zu prüfenden Werks-fickho'nlraum verbunden ist Das Gerät weist nur ein Druckregelventil auf, durch das beim Füllvorgang das Druckmedium möglichst schnell in das Werkstück einzuströmen hat und das zum Aufrechterhalten eines genauen Prüfdruckes nicht geeignet ist Das Gerät kann damit nur geringe Ansprüche an die Meßgenauigkeit erfüllen. Außerdem weist es einen Durchflußmesser in Form eines einfachen Kugelströmungsmessers auf, der nicht in der Lage ist, ein genaues Ausgangssignal zu erzeugen, wie es zum Zwecke einer selbsttätigen Steuerung des Prüfvorganges erforderlich wäre.

Bei einer anderen Art von Leckprüfgeräten (US-PS 33 31 237) wird das Druckmedium in den Werkstückhohlraum eingefüllt und danach der Druckabfall in dem von der Druckmediumsquelle abgetrennten Werkstück gemessen. Nachteilig ist dabei die lange Zeitspanne, die erforderlich ist, um festzustellen, ob die aus dem Werkstück r.ustretende Leckströmung innerhalb der zulässigen Grenzen liegt Dadurch sind solche Geräte für viele Anwendungszwecke, insbesondere für eine Automatisierung des Prüfvorgangs, ungeeignet Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß ihre Empfindlichkeit merklich von den Temperaturschwankungen zwischen einzelnen Werkstücken abhängt, die ihrerseits etwa durch Umgebungseinflüsse oder durch das eingegebene Druckmedium verursacht werden.

Ähnlich verhält es sich bei einem weiteren bekannten Leckprüfgerät (US-PS >I 65 562). Der Druckabfall in so dem Werkstück wird über die Druckdifferenz festgestellt, die üch in einer Druckmeßdose zwischen den beiden Seiten einer Membran ausbildet, von denen eine mit dem Werkstückhohlraum verbunden ist. Die Druckdifferenz lenkt die Membran aus, und die Auslenkung wird auf induktivem Wege gemessen, wobei das erzeugte Signal zur weiteren Auswertung noch umgeformt und verstärkt werden muß. Die eigentlich gesuchte Meßgröße, d. h., die aus dem Werkstück entweichende Leckströmung, wird über den w> mehrfachen Umweg über einen Druckabfall, über die mechanische Auslenkung einer Membran und über die dabei in einer Spule erzeugten Induktivitätsänderungen gemessen. Diese Messung ist umständlich, zeitraubend und außerdem nicht sehr empfindlich, da es einer merklichen Druckdifferenz bedarf, um die Membran überhaupt auslenken zu können. Darüber hinaus ist die Messung instationär, da sich der auf die eine Seite der Membran einwirkende, von dem lecken Werkstück herrührende Druck fortwährend ändert. Aus diesem Grund ist das bekannte Gerät auch mit einer speziellen Stabilisierungseinrichtung versehen, die bei jedem Prüfvorgang eine zeitraubende Stabilisierungsphase erforderlich macht. Das verwendete Meßgerät benötigt darüber hinaus eine Einrichtung zur Null-Punkt-Kompensation, und aus der Nichtlinearität der Membranauslenkung ergeben sich zusätzlich Eichprobleme.

Schließlich ist ein Leckanzeigegerät bekannt (DE-OS 20 16 067), bei dem zuerst ein Reservoir mit dem Druckmedium gefüllt und dann der Meßkreis von der Druckquelle abgetrennt wird. In einem nachfolgenden Meßvorgang wird das Reservoir über eine Durchflußmeßeinrichtung mit dem zu prüfenden Werkstück verbunden und die Strömung von dem Reservoir zu dem Werkstück gemessen. Damit weist auch dieses Gerät die oben erwähnten Nachteile der instationären Messung auf.

Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnell und genau messendes und viubei aber für die Automatisierung des Prüfvorgangs gee.gnetes Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Prüfeinrichtung durch das Füll- und Prüf-Umschaltventil während der Prüfzeitspanne mit einer eigenen Prüfdruckmediumsquelle mit einem unter dem Fülldruck liegenden Prüfdruck eingangsseitig verbunden ist und daß zwischen dem Füll- und Prüf-Umschaltventil und dem Werkstück ein Prüf- und Entlüftungs-Umschaltventil liegt, das durch einen verzögerten Prüfzeitgeber gesteuert ist, der bei der Umschaltung des Füll- und Prüf-Umschaltventils durch den Füllzeitgeber auslösbar ist und durch den nach Ablauf der eingestellten Prüfzeitspanne das Prüf- und Entlüftungs-Umschaltventil selbsttätig in eine den Werkstückhohlraum entlastende und die Prüfeinrichtung ausgangsseitig absperrende Stellung überführbar ist.

Bei dem neuen Gerät ist die Größe des Lecks ohne eine Stabilisierungsphase meßbar. Der Wegfall der Stabilisierungsphase ermöglicht dabei die Prüfzeitvorgabe, was insbesondere bei Fließbandmessungen vorteilhaftist

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindurg sind in den Unteransprüchen 2 bis 14 gekennzeichnet.

In der Zeichnung sind die Erfindung erläuternde Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein an einer Wand befestigbares Leckprüfgerät in einer Vorderansicht,

F i g. 2 das Leckprüfgerät nach F i g. 1 in einer Seitenansicht,

Fig.3 ein schematisches Flußdiagramm des Leckprüfgerätes nach F i g. 1,

Fig.4 einen Schaltplan der pneumatischen Ausrüstung des Leckprüfgerätes nach F i g. 1,

F i g. 5 einen Schaltplan der elektrischen Ausrüstung des Leckprüfgerätes nach F i g. 1,

Fig. 6 ein Flußdiagramm einer anderen, zum Feststellen sehr keiner Lecks geeigneten Ausführung eines Leckprüfgerätes,

Fig. 7 einen elektrischen Schältplän zu einer weiteren, mit einer automatischen Eichkontrolle versehenen Ausführung eines Leckprüfgerätes und

F i g. 8 einen Teilausschnitt aus dem pneumatischen Schaltplan des Leck,;rüfgeriües nach F i g. 7.

Das Leckprüfgerät ist in Fi g. 1 mit 11 bezeichnet und enthält zwei an der Wand montierbare miteinander verbundene Schränke, wobei der eine Schrank die

pneumatische Baugruppe 12 und der andere die elektrische Baugruppe 13 einschließt. Es könnten auch Schränke verwendet werden, die auf dem Boden montierbar sind. Teile des pneumatischen Schrankes sind in den Fig. 1 und 2 ersichtlich, z.B. ein Dreiwegeabsperrventil 14, ein Filter 15 und ein pneumatischer Prüfanschluß 16, alle auf einer Seite der pneumatischen Einrichtung 12. Im Innern dieser Einheit sichtbar ist ein laminarer Durchflußmesser 17, dessen Wirkungsweise weiter unten beschrieben werden wird. Ein Differenzdruckübertrager 18 ist mit dem Durchflußmesser 17 verbunden.

Die Frontplatte 19 der elektrischen Baueinheit 13 hat eine Anzahl von Druckknopfschaltern und Anzeigelampen. Ein Hauptschalter 21 schaltet den elektrischen Strom ab, wenn er offen ist. Dieser Schalter und ein Einschalter 22 liegen in Reihe mit dem CRM-Meisterre- !a!S nsch F i «i. 5. Der Stromkreis enthält 2^iif>h ^pin^pn normalerweise offenen Schalter 23, der auf das Anlegen des vollen Luftdruckes von der Druckluftquelle anspricht. Das vermeidet eine falsche »Annahme«-Ablesung. wenn kein Luftdruck zugeführt wird oder wenn der Druck ungenügend ist, weil das Filter 15 verstopft ist.

Ein rotes Kraft-ein-Licht 24 zeigt an. wenn elektrischer Strom und Druckluft verfügbar sind. Ein gelbes Füllicht 25 zeigt an, daß die Füllung des Werkstückes fortschreitet, während win weißes Leckprüflicht 26 anzeigt, daß die Leckprüfung selbst in Gang ist. Ein grünes Annahmelicht 27 und ein rotes Zurückweisungslicht 28 sind unterhalb des Lichtes 26 angeordnet, um die Annahme oder Zurückweisung des Werkstückes anzuzeigen.

Ein Wählschalter 29 ist vorgesehen, der, wenn er in Prüfstellung ist, ein grünes Licht 31 und in der Einstellung ein rotes Licht 32 aufleuchten läßt. Wenn er sich in der Prüfstellung befindet, wird die Leckprüfung in der normalen Weise durchgeführt. In der Eichstellung läßt er einen Teil des normalen Testes vorbeilaufen und ermöglicht es dem Bedienungsmann, eine Prüfung des Gerätes selbst durchzuführen, um die Genauigkeit festzustellen.

Ein Eichsimulatorventil 33 ist unterhalb des Schalters 29 angeordnet und ebenfalls in F i g. 4 dargestellt. Dieses Ventil 33 ist zwischen drei Stellungen bewegbar, einer mittleren geschlossenen Stellung und einer linken und rechten Stellung, die den Ausgang des Durchflußmessers 17 mit einem von zwei Nadelventilen 34 und 35 (Fig. 4) verbunden. Diese sind so eingestellt, daß sie entweder eine noch zulässige oder eine unzulässige Leckströmung simulieren.

F i g. 3 stellt ein Flußdiagramm des Leckprüfgerätes dar und ist in Verbindung mit den Fig.4 und 5 zu verstehen, die das pneumatische und elektrische System zeigen. Ein Luftzuführungseinlaß 36 führt zum Hauptluftabsperrventil 14, an dessen Auslaß sich das Filter 15 befindet. Die Luft fließt dann durch einen Querwandanschluß 37 zu einem Haupt-Druckminderventil mit einem Meßgerät 39, das den Hauptdruck auf einen gegebenen Wert reduziert etwa 2,4 Bar. Von da teilt sich die Luft in verschiedene Zweige auf. Sie wird zu einem Fülldruckregler 41 mit Meßgerät 42 geführt, die den zum Auffüllen des Werkstücks 50 verwendeten Druck regulieren und anzeigen. In einer typischen Ausführung kann das ein Druck sein, der nur etwas über 1,4 Bar liegt Druckluft wird ebenfalls einem Prüfregler 43 mit Meßgerät 44 zugeführt in den laminaren Durchflußmesser 17 versorgen, und einem Instrumentendruckregler 45 mit Meßgerät 46, die einen Differenzdruckgeber 47 speisen. Der Durchflußmesser 17 und der Geber 47 bilden zusammen eine Durchströmungsprüfeinrichtung 48 (F i g. 3).Wie aus F i g. 4 ersichtlich, hat der Geber 47 Verbindungen zum Einlaß und Auslaß des Durchflußmesser 17 und zeugt sofort und stetig den von der Strömungsgeschwindigkeit abhängigen Druckabfall an. Das Ausgangssignal des Gebers 47 kann sich je nach der Strömungsgeschwindigkeit im Durchflußmesser 17,

ίο beispielsweise zwischen 0,21 und 1, 05 Bar, ändern und steuert die Stellung eines »Gut«/»Ausschuß«-Druckschallers 49, wobei der Schalter in der Stellung gehalten wird, wenn der Druck unterhalb eines vorgegebenen Betrages und in einer anderen Stellung, wenn er über diesem Betrag liegt.

Das Leckprüfgerät bewirkt zuerst eine Zufuhr von Druckluft vom Regler 41 zum Werkstück 50 und, nach ein^m ynropophpnpn /pitintprvall. eine Zufuhr von Druckluft vom Regler 43 durch den laminaren Durchflußmesser 17, wobei der Druck vom Regler 43 leicht geringer ist als der vom Regler 41. Diese Folge, Füllung und Prüfung wird gesteuert durch ein Füll- und Prüf-Umschaltventil 51 mit zwei Verbindungen, eine über die Leitung 52 vom Regler 41 und die andere über die Leitung 53 vom Ausgang des Durchflußmessers 17.

Ein solenoidbetätigtes Absperrventil 54 ist in die Leitung 53 pingefügt, um unerwünschte Druckstöße nach jeder Prüfung zu vermeiden.

Der Auslaß des Umschaltventils 51 führt über eine Leitung 55 zur Einlaßöffnung eines Prüf- und Entlüftungs-Umschaltventils 56, das seinerseits zum Prüfanschluß 16 für das Werkstück 50 führt. Das Ventil 56 ist umschaltbar zwischen einer ersten Stellung, in der Druckluft vom Ventil 51 zum Werkstück 50 gelangt, und einer zweiten Stellung, in der die Luft aus dem Werkstück ausgelassen wird.

Die Steuerung des Füll- und Prüf-Zeitintervalls enthält einen verzögernden Füllzeitgeber 277? und einen verzögernden Prüfzeitgeber 3TR. Dieses sind übliche magnetbetätigte Schalter, die nach einem einstellbaren Zeitintervall schließen. Schaltet der Zeitgeber 2TR, so erregt er ein Relais 2CR, das dann der Stromkreis zu einem Elektromagneten 2 schließt daO das Füll- und Prüf-Umschaltventil 51 steuert. Damil endet der Füllvorgang des Arbeitszyklus, während dem das Werkstück mit Druckluft gefüllt wird, und beginn! der Prüfvorgang, und zwar durch Umstellen des Ventils 51 von seiner oberen Stellung nach Fig.4 in seine untere Stellung. Der Prüfzeitgeber 3 TA erregt, wenn ei schaltet, entweder ein Relais 4CR oder ein Relais 5 CT? Das öffnet den Stromkreis zum Relais iCR (siehe Leitung 6 in F i g. 5), welches seinerseits den Stromkreii zum Elektromagneten 1 öffnet der das Ventil 56 steuert Das Ventil 56 kehrt dann in seine in F i g. 4 dargestellte obere Stellung zurück und läßt den Druck aus den Werkstück entweichen.

Zum Starten eines Prüfvorganges von Hand wird eir Druckknopf 57 niedergedrückt der den Stromkreis zun Relais \CR schließt Dabei schließt ein Haltekontak und der Stromkreis des Elektromagneten 1, wobei da: Ventil 56 in seine untere oder Füllstellung gemäß F i g.' gebracht wird. Das Absperrventil 54 wird ebenfalls ii seine Füllstellung gebracht Druckluft fließt unmittelbai in das Werkstück 50, wobei der Druck durch den Reglei 41 gesteuert wird. Der Füllzeitgeber 277? schließt nacl einem vorgegebenen Intervall, das in Übereinstimmunj mit der Größe des Werkstückes und der Zeit eingestell wird, die nötig ist um es vollständig zu füllen. Da

Schließen des Füllzeitgebers 277?erregt das Relais 2CR, wodurch der Elektromagnet 2 veranlaßt wird, das Ventil 51 in seine untere Stellung in Fig.4 überzuführen. Dabei wird die Druckzufuhr vom Regler 41 unterbrochen und ein Hinströmen von Druckluft von dem Durchflußmesser 17 zu dem Werkstück 50 ermöglicht.

Wie bereits gesagt, steht diese Druckluft unter einem etwas gL-iingerem Druck als die vom Regler 41. Der Prüfzeitgeber 377? wird ebenfalls zu diesem Zeitpunkt erregt und schließt nach einem vorgegebenen Zeitraum. Während dieses Zeitraums fühlt der Differenzdruckgeber 47 den Druckabfall in dem Durchflußmesser 17 und verstärkt ihn. Dieser Druckabfall ist proportional der Strömungsgeschwindigkeit, die seinerseits mit der Leckströmung inn Werkstück sich ändert. Das verstärkte Ausgangssignal, beispielsweise ein Druck zwischen 0,2 uns 1,05 Bar wirkt auf den Druckschalter 46 ein, wie aus den Zeilen 16 und 18 in F i g. 5 ersichtlich. Wenn die Leckströmung innerhalb des zulässigen Bereiches liegt, führt ein Schließen von 3TR zur Erregung von 5CR, wobei der Stromkreis zu ACR und ebenfalls der Stromkreis in der Zeile 6 von F i g. 5 geöffnet und damit das Relais XCR und der Füllzeitgeber 2TR entregt werden. Das grüne Licht 27 leuchtet auf, und ein Bypaßkontakt mm den Druckschalter 49 hält diese Beleuchtung aufrecht. Das Relais 5CR kann ebenfalls Kontakte in einem getrennten Stromkreis 60 schließen, der, wenn gewünscht, andere Anzeige-, Aufzeichnungsund Betätigungsvorrichtungen steuern kann.

Wenn das festgestellte Leck über dem zulässigen Wert liegt, wird der Druckschalter 49 umgestellt und bewirkt beim Schalten des Zeitgebers 3TRdie Erregung des Relais 4CR. Dabei wird auch der Stromkreis nach Zeile 6 in F i g. 5 geöffnet, unterbricht die Versorgung des Relais XCR und öffnet den Zeitgeber 2TR. Die rote Anzeigeleuchte 38 leuchtet auf, und ein zusätzlicher Stromkreis 61, beispielsweise für eine geeignete Anzeige-, Speicher- oder Betätigungseinrichtung, wird geschlossen.

Zusätzlich zu den roten und grünen Signalleuchten, die den »Ausschuß«- bzw. »Gut«-Zustand des Prüfstükkes anzeigen, kann ein an den Ausgang des Differenzdruckverstärkers 47 anzuschließender Durchflußmesser

62 (F i g. 4) vorgesehen werden.

Beim Entregen des Relais XCR werden die Ventile 54 und 56 in ihre oberen Stellungen (vgl. F i g. 4) zurückgeführt. Dabei entweicht der Druck aus dem Werkstück 50, und gleichzeitig wird der Durchflußmesser 17 vom Werkstück abgetrennt, damit in ihm kein plötzlicher Druckstoß erscheint Beim Öffnen des Zeitgebers 2TR kann das Umschaltventil 51 in seine obere Stellung gelangen und verbindet somit wieder die Leitung 55 mit dem Fülldruckregler 41, womit das Leckprüfgerät für den nächsten Arbeitsgang bereit ist

Bei automatischen Montagestraßen kann es wünschenswert sein, die einzelnen Werkstücke nicht von Hand, sondern selbsttätig zu prüfen. Zu diesem Zweck ist ein in den Zeilen 4 und 5 von F i g. 5 dargestellter Stromkreis vorgesehen, der einen Endschalter 63 aufweist, welcher jedesmal geschlossen wird, wenn ein Teil an eine bestimmte Stelle gelangt Der Endschalter

63 erregt dabei des Relais \CR und den Zeitgeber 277? und setzt den Füllvorgang und den Prüfvorgang des oben beschriebenen Arbeitszyklus in Gang. Allerdings wird das Relais 1CR nicht durch die Relais ACR oder 5Ci? entregt, sondern durch das Öffnen des Zeitgebers 177? nach einem in Abhängigkeit von dem Bewegungstakt des Werkstückes gewählten Zeitintervall.

Es kann wünschenswert sein, von Zeit zu Zeit nachzuprüfen, ob das Leckprüfgerät ordnungsgemäß mißt und die zulässigen und unzulässigen Leckströme richtig anzeigt. Um diese Prüfung durchzuführen, wird der Wählschalter 29 von seiner »Prüf«- zu seiner »Eich«-Stellung umgelegt (vgl. Zeile 11 in F i g. 5). Dabei geht die Anzeigeleuchte 31 aus, und es wird das Relais 3CR entregt, wodurch die Anzeigeleuchte 32 aufleuchtet und die beiden Zweige des Schalters 49 betriebsbereit werden. Das Simulierventil 33 wird dann von Hand so eingestellt, daß entweder das »Gut«-Ventil 34 oder das »Ausschuß«-Ventil 35 mit dem Auslaß des Durchflußmessers 17 verbunden wird. Wie erwähnt, ist das Ventil 34 so eingestellt, daß der Durchfluß geringfügig kleiner als die zulässige Leckströmung ist und das Ventil 35 so, daß die Durchströmung geringfügig darüber liegt. Somit leuchtet in Abhängigkeit von der Stellung des Simulierventils 33 entweder die »Äusschuö«-Lampe 2S oder die »Gui«-Lampe 27, wenn das Gerät in Ordnung ist, auf.

Das in Fig.6 dargestellte Flußdiagramm entspricht einer anderen Ausführung des Leckprüfgeräts, das zum Feststellen sehr kleiner Leckströme geeignet ist. Diese Ausführung entspricht in den Grundgedanken dem vorbeschriebenen Leckprüfgerät, beispielsweise indem ein Werkstück 101 bis zu einem vorgegebenen Druckwert schnell vorgefüllt wird und danach der Leckstrom mittels eines Durchflußmessers 102 — im vorliegenden Falle eines elektronischen Mikroströmungs-Meßgeräts, das einen Differentialdruckgeber, der die Ausgangssignale eines Durchflußmessers mißt und verstärkt und ein Strömungssignal abgibt, einschließt — gemessen wird.

Das Gerät schließt einen Hochdruckeinlaß 103 für die Druckluftversorgung ein, der über ein Haupt-Absperrventil 104 und ein Filter 105 zu einem Haupt-Druckminderventil 106 mit Meßgerät 107 führt. Das Druckminderventil 106 ist sowohl an einen Hochdruck-Füllungsregler 108 mit Meßgerät 109 als auch an einen Prüfregler 111 mit Meßgerät 112 angeschlossen. Der Füllungsregler 108 kann beispielsweise so ausgelegt werden, daß er einen Auslaßdruck von etwa 28 Bar aufweist und der Prüfregler einen Auslaßdruck von etwa 25 Bar. Die gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel erhöhten hier angewendeten Drucke ermöglichen es, relativ kleine Lecks anzuzeigen.

Die Regler 108 und 111 sind mit einem Hochdruck-Füllventil 11 bzw. mit einem Priiffüllventil 114 verbunden. Das öffnen und Schließen des Ventils 113 wird durch einen einstellbaren Hochdruck-Füllzeitgeber 115 gesteuert, während das Ventil 114 durch einen einstellbaren Prüfzeitgeber 116 gesteuert wird.

Dia Auslässe dieser Ventile sind über eine Leitung 117 und ein Ausgleichs- und Prüf-Umschaltventil 118 mit einem Prüfteil-Anschluß 119 verbunden, an welchen ein zu prüfendes Werkstück 101 angeschlossen ist Eine Abzweigung 121 der Leitung 117 führt zu einer Temperatur- und Volumen-Ausgleichskammer 122, deren Verwendung weiter unten erklärt wird. Eine Leitung 1.23 führt von dieser Kammer 122 zu der das Ventil 118 mit dem Anschluß 119 verbindenden Leitung 124. In die Leitung 123 ist ein elektronisches Mikroströmungs-Meßsystem 102 eingefügt, was wie bereits erwähnt einen Durchflußmesser und einen Differentialdruckgeber, der das Ausgangssignal des Durchflußmessers zu einem Strömungssignal verstärkt, enthält
Ein einstellbarer Ausgleichs-Zeitgeber 125 ist an das

Ausgleichs- und Prüf-Umschaltventil 118 angeschlossen und ein Prüfzeitgeber 126 steuert ein von der Leitung 124 abzweigendes Anlagen-Entlüftungsventil 127. Diese Zeitgeber steuern den Betrieb des Leckprüfgerätes in einer noch zu beschreibenden Weise. Eine Grob-Leckprüfeinrichtung 128 ist über das Prüffüllventil 114 und das Umschaltventi' 118 an den Prüfkreislauf angeschlossen. Diese Grob-Leckprüfeinrichtung kann ein Differenzdruckmesser konventioneller Bauart sein, der in der Lage ist, relativ große Leckströme zu messen.

Beim Betrieb des Geräts gemäß F i g. 6 ist anfangs das Ausgleichs- und Prüf-Umschaltventil 118 geöffnet. Das Hochdruck-Füllventil 113 wird durch den Zeitgeber 115 geöffnet und gibt den Durchfluß für die unter hohem Druck stehende Druckluft in das Werkstück 101 und in die Klammer 122 frei. Nach einer vorbestimmten Zeit wird das Hochdruck-Füllventil 113 wieder geschlossen und das Prüffüllventil 114 geöffnet, um den Druck in dem Werkstück 101 und in der Kammer 122 auszugleichen. Es sei erwähnt, das irgendwelche auf Drucksschwankungen beruhende Temperaturschwankungen gleichermaßen im Werkstück und in der Kammer 122 auftreten, so daß von Temperaturschwankungen herrührende Ungenauigkeiten vollkommen ausgeglichen werden.

Die Grob-Leckprüfeinrichtung 128 wird nun durch kurzzeitiges Schließen des Ventils 114 betätigt, um nachzuprüfen, ob größere Lecks in dem Werkstück auftreten. Wenn dem so ist, kann auf den Ausgleich der Prüfeinrichtung verzichtet werden. Wenn aber größere Lecks nicht vorhanden sind, wird das Ventil 114 geöffnet, und das Ausgleichs- und Prüf-Umschaltventil 118 geschlossen, so daß jedes im Werkstück 101 vorhandene Leck durch das elektronische Mikroströmungs-Durchflußmeßgerät festgestellt werden kann. Wegen des vollkommen ausgeglichenen Zustands, in den das Prüfgerät versetzt wird bevor das Durchflußmeßgerät 102 zwischen die Kammer 122 und das Werkstück 101 geschaltet wird, zeigt das Prüfgerät auch extrem kleine Leckströmungen schnell und genau an. Ähnlich wie beim vorbesdiriebenen Ausführungsbeispiel kann der Ausgang des vorliegenden Leckprüfgerätes mit einem Einstell- und Bezugs-Durchflußmesser 129 und mit einer »Gut«- oder »Ausschußw-Anzeige verbunden werden. Falls gewünscht, kann auch eine Eichschaltung 132 in das Leckprüfgerät angeschlossen werden.

Das in den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsbeispiel des Leckprüfgerätes ist dem der F i g. 1 bis 5 ähnlich, es ist aber zusätzlich mit einer automatischen Eichkontrolle ausgerüstet, die nach jeder Prüfung eines Werkstücks feststellt, ob die Anlage ordnungsgemäß arbeitet. Die automatische Eichkontroll-Einrichtung besteht aus einer an den Auslaß des Umschaltventils 56 angeschlossenen und parallel zu dem Prüfanschluß 16 geschalteten verstellbaren Drosselblende 201. Ein zu der Blende 201 führender Zweigkanal 202 führt durch ein normalerweise geschlossenes magnetbetätigtes Zweiwegventil 203 hindurch. Der Aufbau ist so ausgeführt, daß bei Beendigung der Leckprüfung eines jeden Werkstücks 50, anstatt daß das Leckprüfgerät zum Prüfen des nächsten Werkstücks eingerichtet wird, das Ventil 203 geöffnet wird und den Auslaß des Umschaltventils 56 mit der Blende 201 verbindet Diese Blende 201 wird geringfügig weiter geöffnet eingestellt, als es der maximal zulässigen Leckströmung entspricht Am Ende eines vorgegebenen Zeitintervalls wird automatisch nachgeprüft, ob das Leckprüfgeärt diese Leckströmung als unzulässig groß festgestellt hat. Wenn dies der Fall ist, liefert die automatische Eichkontrolle ein »O.K.«-Signal, und das Leckprüfgerät wird wieder für die Prüfung des nächsten Werkstückes eingerichtet.

Wenn die Überprüfung aber ein anderes Ergebnis ergibt, liefert die automatische Eichkontrolle ein »Fehler«-Signal und setzt das Leckprüfgerät still, so daß es keine weiteren Leckprüfungen vornehmen kann, bevor der Fehler nicht behoben ist.

ίο In F i g. 7 ist der elektrische Schaltplan des Leckprüfgerätes mit automatischer Eichkontrolle dargestellt. Der größte Teil dieses Schaltplans entspricht dem von Fig. 5, und seine Wirkungsweise muß deshalb nicht nochmals beschrieben werden. Es genügt zu sagen, daß der Start-, der Füll- und der Prüfvorgang des Arbeitszyklus wie vorbeschrieben durchgeführt werden.

Zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels gemäß

Fig. 7 und 8, soweit es die selbsttätige Eichkontrolle anbelangt, soll nun an dem Punkt begonnen werden, an dem der Prüfzeitgeber 3TR schließt. Der Differenzdruckgeber 47 halte den Druckverlust des Durchflußmessers 17 laufend gemessen und verstärkt. Das verstärkte Ausgangssignal des Differenzdruckgebers 47 betätigt einen Schalter 204, ein normalerweise geöffneter druckbetätigteir Schalter. Unabhängig davon, ob die Leckströmung de«; Werkstücks 50 im zulässigen oder unzulässigen Bereich liegt (Schalter 204 geschlossen bzw. geöffnet), wird beim Schließen des Zeitgebers 3TR entweder das Relais 4CR oder das Relais 5CR angeregt.

Diese Relais regein ihrerseits eine den »Betriebs«-Zustand der Eichkonitrolle anzeigende weiße Leuchte 205, ein Relais 7CR und den normalerweise geöffneten zeitverzögerten Geber 4TR an. Durch die Anregung des Relais TCR wird der Stromkreis gemäß Zeile 24 geschlossen und regt einen in Zeile 34 enthaltenen Elektromagneten 4 an, welcher das Eichkontrollventil 203 in seine geöffnete Stellung bringt. Danach wird das Umschaltventil 56 mit der Blende 201 verbunden.

Am Ende des von dem Zeitgeber ATR gesteuerten Zeitintervalls schließt der Geber. Während dieses Zeitintervalls reagiert der druckbetätigte Schalter 204 auf das verstärkte Ausgangssignal des Druckgebers 47. Wenn das Prüfgerät einwandfrei funktioniert, schließt der Schalter 204 und regt das Relais 6CR an.

Dementsprechend bewirkt das Schließen des Zeitgebers 4TR die Anregung eines Relais 8CR in Zeile 24. Die »O.K.«-Leuchte 24)6 der Eichkontrolle wird ebenfalls angeregt Zusätzlich zum Schließen eines Überbrükkungskontaktes für den Zeitschalter 4TR in Zeile 25 und dem öffnen des Stromkreises für ein Relais 9CR in Zeile 26 öffnet das Relais 8CR Kontakte in den Zeilen 6 und 10, womit die gesamte Leckprüfeinrichtung zum Prüfen des nächsten Werkstückes eingerichtet wird. Ein zusätzlicher Stromkreis 207 in Zeile 35 kann für irgendwelche andere gewünschte Zwecke vorgesehen werden, beispielsweise um entlang der Montagestraße sich bewegende Teile anzuzeigen oder zu steuern.

Sollte das Gerät dermaßen gestört sein, daß der druckbetätigte Schalter 204 nach dem öffnen des Ventils 203 nicht schließt, wird beim Schließen des Zeitgebers 4TR das Relais 9CR und die »Fehler«-Anzeigeleuchte 208 der Eichkontrolle angeregt. Die Klemmen des Relais 9CR in Zeile 6 werden geöffnet und bewirken durch das Entregen des Relais 1CR, daß das Ventil 56 in seine »Entleerw-Steliung verschoben wird. Das Relais 8CR wird abgeschaltet und der Zeitgeber 4TR überbrückt so daß das Relais 9CR angeregt bleibt und die Leckprüfeinrichtung nicht in der Lage ist weitere

Werkstücke zu prüfen, bis sie von Hand zurückgestellt und der Fehler behoben worden ist. Ein zusätzlicher, ¹ jrch Anregen des Relais 9CR gesteuerter Stromkreis 209 kann vorgesehen werden.

Es sei bemerkt, daß der Aufbau des Geräts so vorgesehen ist, daß die automatische Eichkontrolle sowohl bei von Hand geststarteten Werkstückvorgängen wie auch bei durch den Endschalter 63 gesteuerten Prüfungen durchgeführt wird. Außerdem kann das

Leckprüfgerät durch Umstellen des Schalters 29 in die »Eich«-Stellung für die handbetätigte Eichkontrolle umgeschaltet werden. Dabei wird das Relais 3CR entregt und der Schalter 204 betriebsbereit gemacht. Das Ventil 33 kann, wie oben im Zusammer hai;g mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, von Hand umgestellt werden, um das Prüfgerät entweder mit dem »Gut«-Ventil 34 oder mit dem »Ausschuß«-Ventil 35 zu überprüfen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zum Feststellen von Lecks an hohlen Werkstücken, mit einer Fülleinrichtung zum Füllen des Werkstückhohlraumes mit einem Druckmedium, das über ein von einem einstellbaren verzögerten Füllzeitgeber gesteuertes Füll- und Prüf-Umsehaltventil aus einer ersten Druckmediumsquelle zuströmt, sowie mit einer bei konstantem Prüfdruck ein Leck feststellenden und messenden Prüfeinrichtung in Gestalt eines Durchflußmessers, die nach der durch den Füllzeitgeber ausgelösten Umschaltung des Füll- und Prüf-Umschaltventils während der Prüfzeitspanne in der zu dem Werkstück führenden Druckmediumsleitung liegt, dadurch gekenn- is zeichnet, daß die Prüfeinrichtung (17, 47) durch das Füll- und Prüf-Umschaltventil (51) während der Prüfzeitspanne mit einer eigenen Prüfdruckmediumsquelle (43) mit einem unter dem Fülldruck liegenden Rrüfdruck eingangsseitig verbunden ist und daß zwischen dem Füil- und Prüf-Umschaltventil (51) und dem Werkstück (50) ein Prüf- und Entiüftungs-Umschaltventil (56) liegt, das durch einen verzögerten Prüfzeitgeber (3 TR) gesteuert ist, der bei der Umschaltung des Füll- und Prüf-Umschaltventils (51) durch den Füllzeitgeber (2TR) auslösbar ist und durch den nach Ablauf der eingestellten Prüfzeitspanne das Prüf- und Entiüftungs-Umschaltventil (56) selbsttätig in eine den Werkstückhohlraum entlastende und die Prüfeinrichtung (17, 17) ausgangsseitig absperrende Stellung überführbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Durchflussmesser (17) und dem Füll- und Prüf-Umschaltventil (51) ein durch den Prüfzeitgeber (3 TO; nach Ablauf der Prüfzeit betätigtes und dabei den Durchflußmesser (17) von dem Werkstück (50) abtrennendes Absperrventil (54) angeordnet ist

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch *o gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser (17) als ein mit einem verstärkenden Differenzdruckgeber (47) versehenens laminares Strömungsmeßglied ausgebildet ist und daß der Differenzdruckgeber (47) mit einem in Abhängigkeit von dessen Ausgangssignal zulässige bzw. unzulässige Leckströmungsgrößen im Werkstück (50) anzeigenden Druckschalter (59) verbunden ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das eiektrische Ausgangssignal des Druckschalters (49) wechselweise zwei Anzeigeleuchten (27,28) erregbar und über Schalteinrichtungen (5CR, 4CR, XCR, 2TR) das Gerät (11) in seinen Ausgangszustand überfuhrbar ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckmediumsquelle einen mit einer Druckluftversorgung verbundenen Fülldruckregler (41) und die zweite Druckmediumsquelle einen mit der Druckluftversorgung verbundenen Prüfdruckregler (43) aufweisen, eo

6. Gerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Druckmediumsquelle (108, 111) mit einer gleichzeitig mit dem Werkstück (101) auffüllbaren Ausgleichskammer (122) verbunden sind und daß der Durchflußmesser (102) in einer die Ausgleichskammer (122) mit dem Werkstückanschluß (119) verbindenden Leitung liegt.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auslgeichskammer (122) und dem WerkstückanschluQ (199) ein Ausgleichs- und Prüf-Umschaltventil (118) liegt, das durch einen einstellbaren verzögernden Ausgleichszeitgeber (125) gesteuert und durch diesen nach Ablauf der eingestellten Ausgleichszeit selbsttätig in eine die Ausgleichskammer (122) über den Durchflußmesser (102) mit dem Werkstückanschluß (118) verbindende Stellung überführbar ist

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichs- und Prüf-Umschaltventil (118) über das Füll- und Prüf-Umschaltventil (114) mit dem Fülldruckregler (111) und parallel damit zu einer Grob-Leck-Prüfeinrichtung (128) verbunden ist und daß es durch einen einstellbaren Auslgeichszeitgeber (125) nach Ablauf der Füllzeit für die Ausgleichskammer (122) und das Werkstück (101) selbsttätig in eine Stellung überführbar ist, in der das Werkstück (101) mit der Grob-Leck-Prüfeinrichtung (128) verbunden ist

9. Gerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Durchflußmessers (17) an ein Eichventil (33) angeschlossen ist, durch das er wechselweise mit zwei einstellbaren Drosselventilen (34, 35) verbindbar ist, und daß mit einem dieser Drosselventile (34) ein noch zulässiger und mit dem anderen Drosselventil (35) ein nicht mehr zulässiger Leckstrom simulierbar ist

10. Gerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß es Steuer- und Zeitgebereinrichtungen (63, \TR) aufweist, durch die der Füll- und Prüfvorgang, nachdem das Werkstück (50) eine vorgegebene Stellung eingenommen hat, selbsttätig ausgelöst und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne beendet wird.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß es Steuer- und Zeitgebereinrichtungen (ACR, 5CR, 7CR; 4TR) aufweist durch die nach Ablauf der vorgegebenen Füll- und Prüfzeit der Aussgang des Durchflußmessers (17) selbsttätig mit einer auf eine geringfügig zu hohe Leckströmung eingestellten Drosselblende (201) verbunden und bei fehlerhafter Anzeige dieser Leckströmung das Gerät (U) ausgeschaltet wird.

12. Gerät nach Anspruch· 11, dadurch gekennzeichnet daß die Steuereinrichtungen einen Druckschalter (204) sowie ein Relais (9CR) aufweisen, das bei nicht betätigtem Druckschalter (204) nicht entregt werden kann und dabei eine Rückführung des Geräts (11) in den Ausgangszustand verhindert.

13. Gerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Steuereinrichtungen (SCR) versehen ist, durch die es bei einwandfreier Anzeige der Leckströmung in den Ausgangzustand rückführbar ist.

14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Anzeigeleuchten für zulässige und unzulässige Leckströme (27,28) sowie für einen einwandfreien und einen nicht einwandfreien Gerätezustand (206,208) versehen ist.