DE2630591C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit von abgedichteten Hohlräumen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit von abgedichteten HohlräumenInfo
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Description
nunmehr die Prüfzeit verkürzen zu können, erfolgt der
Eichvorgang so, daß dieser Eichkurve eine zusätzliche Eichkurve, nämlich die Vorausannahmekurve, zugeordnet
wird. Diese Kurve legt alle diejenigen Punkte fest, an denen bereits angezeigt wird, daß eine erforderliche
Dichtigkeit vorliegt Somit prüft ein derartig geeichtes System automatisch beim Prüfen eines bestimmten
Behälters den Verlauf der für den geprüften Behälter spezifischen Kurve im angegebenen Koordina'ensystem
im Verhältnis zu den Eichkurven und unterbricht für den Großteil der zu prüfenden Behälter den
Prüfvorgang vorzeitig und zeigt das festgestellte Ergebnis in der einen oder anderen Richtung an.
Somit wird die Prüfzeit sowohl hinsichtlich des Beginns des Prüfvorganges als auch hinsichtlich des
eigentlichen Prüfvorganges erheblich verkürzt Infolge der Verkürzung der gesamten Prüfzeiten wird die
Anwendung von Meßmitteln gestattet, die eine verbesserte Empfindlichkeit aufweisen, mit daraus
folgenden Vorteilen in Bezug auf die Zuverlässigkeit der
Prüfung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Patentansprüchen.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein Schema einer Vorrichtung zur Durchführung des Prüfungsverfahrens gemäß der Erfindung,
F i g. 2 ein Blockdiagramm des dem Differentialgeber zugeordneten Steuerkreises und
F i g. 3 ein Diagramm, das die Eichkurve für die Ausschußgrenze und die Kurve der Vorausannahme, die
in Prozent der Prüfungszeit ausgedrückt ist, darstellt.
In F i g. 1 sind allgemein mit 10 der z. B. unter Druck zu prüfende Hohlraum und mit 11 die Prüfungsapparatur
bezeichnet
Diese Apparatur umfaßt im wesentlichen eine Fülleitung 12, die mit einer Druckfluid- z. B. Druckluftquelle
S verbunden ist, um das Fluid unter dem durch einen Druckregler 13 geregelten Druck P1 in den
Hohlraum 10 einzuführen. Vorzugsweise wirkt auf die Membran des Druckreglers 13 ein Sekundärkreis 14, der
die Aufgabe hat, den Füllungsdruck auf einen Wert P2,
der größer als der Prüfungsdruck fl ist, zu erhöhen, um die zur Füllung des Hohlraumes erforderliche Zeit zu
vermindern, da tatsächlich die Fluidmenge bei zunehmendem Druck im Innern des Hohlraums abnimmt.
In die Leitung 12 sind drei elektrische Sperrventile a, b, c eingeschaltet, die zwei Leitungsstrecken H, K
abtrennen, auf welchen ein Meßkreis 15 abgeleitet ist, der einen Differentialgeber 16 und unter anderem einen
einen Kreis zur automatischen Nulleinstellung einschließenden Steuerkreis umfaßt.
In der Leitungsstrecke H wird der Füllungsdruckwert Pi gespeichert, während die Leitungsstrecke K imstande
ist, den Hohlraum 10 mit dem Differentialgeber zu verbinden (zwecks Durchführung des Druckvergleiches,
wie später näher erläutert wird).
Zur Regelung des Füllungsüberdruckes P? ist nach
dem Ventil cein Druckwächter 18 angeordnet, dem ein in den Sekundärkreis 14 ^u-. ■ kältetes Sperrventil R
untergeordnet ist. Gemäß der Erfindung ist es jedoch vorteilhaft, zur Kontrolle des genannten Überdruckes,
ein dem Wert der Prüfungsfluidmenge proportionales Signal zu verwenden, wie es sich in der Forlsetzung der
Beschreibung ergeben wird.
Der Nulleinstellungskreis ist derart ausgebildet, daß er die Nulleinstellung des Differentialsignals bewirkt,
auch wenn der Geber 16 einen irgendwelchen Druckunterschied zwischen den Strecken H und K des
Kreises, nachdem die Ventile 2 und b zwecks Speicherung geschlossen und das Ventil c zwecks
Vergleich geöffnet worden sind, anzeigt Derselbe Nulleinstellungskreis dient auch zum Ausgleich eventueller
Wiederholbarkeitsfehler in der Nulleinstellung -des Differentialgebers.
Die Prüfungsangabe geht also von Null ab, wie hoch auch der vom Fluid im Hohlraum 10 am Ende der
Füllung und der Verdichtung erreichte Druck ΡΊ sein mag. Dies gestattet es in Obereinstimmung mit den
Zwecken der Erfindung, die zur Druckstabilisierung in der Speisungsleitung 12 und in dem unter Prüfung
stehenden Hohlraum 10 erforderlichen Verweilzeiten erheblich zu vermindern.
Insbesondere ist die Möglichkeit gegeben, die Füllung und die Verdichtung des Hohlraumes 10 zu unterbrechen,
wenn die Flußmenge in der Leitung 12 unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes, ζ. Β 5% der
Anfangsmenge, fällt
Ferner wird zur Ermittlung des Durchflusses durch Druckdifferenzmessung derselbe Differentialgeber 16
benutzt, gegenüber welchem das Ventil b als Durchflußdüse wirkt. Wenn der Geber eine bestimmte Druckdifft renz
festgestellt hat, wird die Füllung unterbrochen und die Prüfung begonnen.
Bei Erreichen der L>ruckdifferer.z kann unmittelbar
auf die Ventile a, b, ceingewirkt werden, um die Füllung
zu unterbrechen und den Speisungsdruck Fi in der Leitungsstrecke H zu speichern. Ebenso kann bei
Erreichen der Druckdifferenz auf das Elektroventil R eingewirkt werden, um den Speisungsüberdruck mittels
des Reglers 13 zu unterbrechen. Der Anfang der Prüfung kann dann vor der Stabilisierung des Druckes
stattfinden, indem man den Nulleinstellungskreis einschaltet, der — v/elche auch die vom Geber eventuell
gelieferte Angabe sein mag — nur innerhalb der Empfindlichkeitsgrenzen des Kreises selbst das Signal
auf Null einstellt und dadurch die eventuellen Nulleinstellungsfehler des Gebers ausgleicht.
Die Prüfung wird also unter Bezugnahme auf die Angaben durchgeführt, die der Geber ausgehend von
dem als Prüfungsanfangswert angenommenen Nuliwert liefert, wobei diese Angaben proportional der Fluid-Leckagen
im unter Prüfung stehenden Hohlraum 10 sind. Die Durchführungszeit der Prüfung wird vorbestimmt
und gewählt, z. B. im Verhältnis zum Anfangswert der Verdichtung, zur Kapazität des Hohlraumes 10
sowie zum für den Hohlraum geforderten Abdichtungsgrad.
Drückt man die Prüfungszeiten in Prozent der gesamten vorbestimmten Zeit aus, so kann man eine
Ausschußgrenzkurve in Abhängigkeil von der Amplitude des Ausgangssignals des Differentialgebers aufzeichnen.
In dem Diagramm nach F i g. 3, bei dem z. B. die Ordinaten in Prozent der Skalaendangabe des Gerätes
ausgedrückt sind, ist diese mit CLS bezeichnete Kurve in Volumen gezeichnet. Diese Kurve unterteilt die
Ebene in zwei Bereiche, von denen der untere die Punkte kennzeichnet, die — in der Betracht genommenen
Zeit — die Werte bezüglich derjenigen Stücke dai !,teilen, deren Verhalten annehmbar ist, während sich
die Punkte des oberen Gebietes auf die Angaben der fehlerhaften Stücke beziehen.
In dem unteren Teil Y kann man also eichbare Schwellen, die immer kleiner sind als der Wert der
>l>dstss I
Ausschußgrenzkurve, einschalten, so daß eine Vorausannahmekurve aufgezeichnet werden kann. Im dargestellten
Beispiel ist die Ausschußgrenzkurve durch eine Gerade dargestellt, die durch den Nullpunkt und durch
einen Ausschußgrenzpunkt hindurchgeht, der sich auf Leckverluste bezieht, die am Ende der Prüfungszeit eine
Ausgabe des Differentialgebers vom 75% hervorrufen wurden.
Unter den Verhältnissen des dargestellten Beispieles wird die 75%-Angabe vor dem Prüfungsende (100% der
Prüfungszeit) erreicht. Man entscheidet also den Ausschuß, ohne das Prüfungsende abzuwarten. Weist
aber das unter Prüfung stehende Stück keine oder nur solche Leckagen auf, deren Wert innerhalb der
vorbestimmten Toleranzen liegt, so wird es genügen, festzusetzen, daß in einer vorbestimmten Teilzeit die
Angabe des Geräts unterhalb oder auf der Vorausannahmekurve liegt, z. B. eine Angabe von 25% im
Verhältnis zum 50%igen Wert der gesamten Prüfungszeit. Dadurch kann also die Prüfungszeit für die
annehmbaren Stücke — die als solche bedeutend früher erklärt werden können — erheblich vermindert werden.
Der Nulleinstellungskreis muß derart ausgebildet sein, daß er gegenüber dem Ausgangssignal des Gebers
16 ansprechempfindlich ist, um eine gleiche und entgegengesetzte Nulleinstellungsspannung zu liefern.
Fig.2 zeigt ein Schema des Steuerkreises 17, der
vorzugsweise folgende Funktionsblöcke umfaßt: — Analog-Digital-Wandler A, gegebenenfalls mit einem
digitalen Anzeiger, zur Wandlung des vom Differentialgeber 16 gelieferten Analogsignals, — einen elektronischen
Kreis B, der gegen das vom Geber 16 ausgegebene Differentialsignal, zwecks Lieferung einer
Mengenangabe, ansprechempfindlich ist. Vorteilhafterweise wird dieser mit einer Eintretungsschwelle
versehen, die mittels eines Relais auf die elektrischen Ventile der Leitung 12 oder auf das elektrische Ventil R
wirkt, um die Abgabe von Füllungsfluid, wenn die während des Füllens gemessene Druckdifferenz unterhalb
eines vorbestimmten und eichbaren Wertes sinkt, zu unterbrechen, — einen Nulleinstellungskreis C, der
das Differentialsignal des Gebers 16 speichert, um eine entsprechende Nulleinslellungsspannung zu erzeugen,
wobei dieser Kreis am Anfang der Prüfungszeit zur Wirkung kommt, — einen' Kreis mit regulierbarer
Schwelle D für die Angabe der Ausschußgrenze, — einen weiteren Kreis B, der ebenso mit einer
einstellbaren Schwelle versehen ist, für die Signalisierung der Vorausannahme, welcher Kreis gegen die
Steilheit des analogen Signals des Gebers 16 ansprechempfindlich und imstande ist, die gesamte Annahmesignalisierung
zu erzeugen, falls die Ausschußgrenze T (Fig. 3) während der in Betracht genommenen Zeit
kleiner als ein vorbestimmter und einstellbarer Wert ist, — einen Zeitgeber F zur Regelung der Druckstabilisierungs-Grenzzeit,
— einen Zeitgeber G zur Regelung der Prüfungszeit, — einen Zeitgeber K'zur Steuerung
der Einschaltung des Kreises Zf, — einen Zeitgeber L,
der ein Ausschußsignal erzeugt, falls die Füllung (ohne Entleerung) nicht innerhalb bestimmter Grenzen
•io stattfindet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum Prüfen der Dichtigkeit von Stabilisierung, d. h. nach Druckausgleich zwischen dem
abgedichteten Hohlräumen durch Oberdruck oder Druck im zu prüfenden Behälter und dem Bezugsdruck,
Unterdruck, indem mit einem Differentialgeber der ■>
unter Ober- oder Unterdruck setzt und dann die Unterschied zwischen dem im zu prüfenden Behälter Druckdifferenz zwischen den genannten Drücken in
bestehenden Druck und einem Bezugsdruck be- Abhängigkeit von der Zeit mißt Daraus ergibt sich eine
stimmt wird und indem von einem Nullwert Differentialangabe, die den Leckverlusten aus dem bzw.
ausgegangen wird, dadurch gekennzeich- in dem Hohlraum proportional ist
net, daß bei Erreichen einer bestimmten Druckdif- io Diese bekannte Verfahrensweise und die Vorrichtunferenz
zwischen dem im zu prüfenden Behälter gen zur Durchführung derselben weisen wesentliche
bestehenden Druck und dem Bezugsdruck der Nachteile auf. Vor allem ist im allgemeinen eine
Füllvorgang unterbrochen wird, daß von dieser erhebliche Verweilzeit für die Stabilisierung des ÜberDruckdifferenz
als Nullwert ausgegangen wird, daß bzw. Unterdruckwertes während des Füllungs- bzw.
die Ausgabe des Gebers in Abhängigkeit von der 15 Vakuumbildungsvorganges in dem Hohlraum erforder-Prüfungszeit
linear gemäß einer Ausschußgrenzkur- Hch, wobei diese Verweilzeit umso größer ist, je größer
ve (CLS) geeicht wird und daß in dem unterhalt die Kapazität des Hohlraumes ist.
dieser Kurve liegenden ebenen Teil (Y) eine Ein anderer Nachteil des geschilderten bekannten Vorausannahme-Grenzkurve (A-A) angeordnet is.t, Verfahrens besteht darin, daß der Prüfungsvorgang die die Stelle derjenigen, die Ausgabeschwellen des 20 allenfalls eine vorbestimmte und konstante Dauer hat, Gebers darstellenden Punkte bildet, die sich auf 2U sowohl für gute, d. h. leckfreie Stücke, die im prüfende Behälter beziehen, deren Annehmbarkeit allgemeinen den größeren Teil der geprüften Proben vor Ablauf der für die Prüfung vorbestimmten Zeit (85,99%) darstellen, als auch für die fehlerhaften Stücke, (z. B. 50% der Prüfungszeit) erklärt werden kann. die hingegen einen viel kleineren Anteil bilden.
dieser Kurve liegenden ebenen Teil (Y) eine Ein anderer Nachteil des geschilderten bekannten Vorausannahme-Grenzkurve (A-A) angeordnet is.t, Verfahrens besteht darin, daß der Prüfungsvorgang die die Stelle derjenigen, die Ausgabeschwellen des 20 allenfalls eine vorbestimmte und konstante Dauer hat, Gebers darstellenden Punkte bildet, die sich auf 2U sowohl für gute, d. h. leckfreie Stücke, die im prüfende Behälter beziehen, deren Annehmbarkeit allgemeinen den größeren Teil der geprüften Proben vor Ablauf der für die Prüfung vorbestimmten Zeit (85,99%) darstellen, als auch für die fehlerhaften Stücke, (z. B. 50% der Prüfungszeit) erklärt werden kann. die hingegen einen viel kleineren Anteil bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe
zeichnet, daß das vom Differentialgeber abgegebene zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu
Druckdifferenzsignal die automatische Unterbre- schaffen, mit denen zumindest für den Großteil der zu
chung des Füllvorganges steuert. prüfenden Gegenstände die Prüfzeit erheblich herabge-
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens setzt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgenach
Anspruch 1 und 2 mit einer Fülleitung und 30 maß dadurch gelöst, daß bei Erreichen einer bestimmten
Sperrventilen, zwischen denen ein einen Differen- Druckdifferenz zwischen dem im zu prüfenden Behälter
tialgeber einschließender abgezweigter Meßkreis bestehenden Druck und dem Bezugsdruck der Füllvoreingeschaltet
ist, gekennzeichnet durch einen mit gang unterbrochen wird, daß von dieser Druckdifferenz
dem Differentialgeber (16) verbundenen Steuerkreis als Nullwert ausgegangen wird, daß die Aufgabe des
(17), der folgende Teile umfaßt, einen Analog-Digi- 35 Gebers in Abhängigkeit von der Prüfzeit linear gemäß
tal-Wandler (A) zur Wandlung des vom Differential- einer Ausschußgrenzkurve (CLS) geeicht wird und daß
geber (16) gelieferten Analogsignals; einen elektro- in dem unterhalb dieser Kurve liegenden ebenen Teil
nischen Kreis (S), der gegen das Differentialsignal (V^eine Vorausannahme-Grenzkurvef/4-/ψangeordnet
des genannten Gebers ansprechempfindlich ist, zur ist, die die Stelle derjenigen, die Ausgabeschwellen des
Lieferung einer Druckdifferenzangabe; einen Null- 40 Geberr darstellenden Punkte bildet, die sich auf zu
einstellungskreis (C), der das Diffewntialsignal des prüfende Behälter beziehen, deren Annehmbarkeit vor
Gebers speichert, um eine entsprechende Nullein- Ablauf der für die Prüfung vorbestimmten Zeit (z. B.
Stellungsspannung zu erzeugen; einen Kreis (D) mit 50% Prüfungszeit) erklärt werden kann,
einstellbarer Schwelle zur Angabe der Ausschuß- Erfindungsgemäß wird der für die Prüfung zur grenze (Kurve CLS); einen weiteren, mit einstellba- 45 Verfügung stehende Differentialgeber ebenso dazu rer Schwelle versehenen Kreis (E) zur Signalisierung verwendet, während des Füllvorganges die Druckdiffeder Vorausannahme (Kurve A-A), der gegen die renz zwischen dem Druck im zu prüfenden Behälter und Steilheit des analogen Signals des Gebers ansprech- dem in der Fülleitung herrschenden Druck zu messen, empfindlich ist; einen Zeitgeber (F) zur Einstellung indem zwischen den beiden, dem Differentialgeber der Druckstabilisierungsgrenzzeit; einen Zeitgeber 50 zugeordneten Meßleitungen und in der Fülleitung ein (C) zur Einstellung der Prüfungszeit; einen Zeitge- Sperrventil als Düse wirkt. Wenn der Differentialgeber ber (K') zur Steuerung der Einschaltung des mit eine bestimmte Druckdifferenz anzeigt, so wird der Schwelle versehenen Vorausannahmekreises (E); Füllvorgang durch Verschließen von Sperrventilen einen Zeitgeber (L) zur Erzeugung eines Ausschuß- unterbrochen, wobei dann für den weiteren Vorgang signals, falls die Füllung (oder die Entleerung) nicht 55 diese Druckdifferenz als Ausgangswert für die weitere innerhalb bestimmter Zeitgrenzen stattfindet. Messung hergenommen wird. Entsprechend den Dichtigkeitsanforderungen eines zu prüfenden Behälters,
einstellbarer Schwelle zur Angabe der Ausschuß- Erfindungsgemäß wird der für die Prüfung zur grenze (Kurve CLS); einen weiteren, mit einstellba- 45 Verfügung stehende Differentialgeber ebenso dazu rer Schwelle versehenen Kreis (E) zur Signalisierung verwendet, während des Füllvorganges die Druckdiffeder Vorausannahme (Kurve A-A), der gegen die renz zwischen dem Druck im zu prüfenden Behälter und Steilheit des analogen Signals des Gebers ansprech- dem in der Fülleitung herrschenden Druck zu messen, empfindlich ist; einen Zeitgeber (F) zur Einstellung indem zwischen den beiden, dem Differentialgeber der Druckstabilisierungsgrenzzeit; einen Zeitgeber 50 zugeordneten Meßleitungen und in der Fülleitung ein (C) zur Einstellung der Prüfungszeit; einen Zeitge- Sperrventil als Düse wirkt. Wenn der Differentialgeber ber (K') zur Steuerung der Einschaltung des mit eine bestimmte Druckdifferenz anzeigt, so wird der Schwelle versehenen Vorausannahmekreises (E); Füllvorgang durch Verschließen von Sperrventilen einen Zeitgeber (L) zur Erzeugung eines Ausschuß- unterbrochen, wobei dann für den weiteren Vorgang signals, falls die Füllung (oder die Entleerung) nicht 55 diese Druckdifferenz als Ausgangswert für die weitere innerhalb bestimmter Zeitgrenzen stattfindet. Messung hergenommen wird. Entsprechend den Dichtigkeitsanforderungen eines zu prüfenden Behälters,
d. h. entsprechend der Zeit, in der eine zulässige Menge
an Füllmedium aus dem Behälter ausdringen kann,
60 erfolgt eine Eichung des Systems entsprechend einer
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein linearen Ausschußgrenzkurve, welche durch den Null-Verfahren
zum Prüfen der Dichtigkeit von abgedichte- punkt eines Koordinatensystems verläuft, bei dem auf
ten Hohlräumen durch Überdruck oder Unterdruck, der Ordinate der Ausgang des Differentialgebers und
indem mit einem Differentialgeber der Unterschied auf der Abszisse die Prüfzeit aufgetragen sind. Diese
zwischen dem im zu prüfenden Behälter bestehenden 65 Kurve stellt einen theoretischen Grenzzustand dafür
Druck und einem Bezugsdruck bestimmt wird und dar, ob der Ausgang des Differentialgebers die
indem von einem Nullwert ausgegangen wird. Annehmbarkeit oder die Ablehnbarkeit des zu prüfen-Dieses
bekannte Verfahren (DE-OS 19 30 528) beruht den Behälters anzeigt. Um bei einem solchen System
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