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Dokumentenidentifikation DE10154467A1 24.07.2003
Titel Anordnung zum Überprüfen eines Hohlraums
Anmelder Nuclear Cargo + Service GmbH, 63457 Hanau, DE
Erfinder Hilbert, Franz, 65187 Wiesbaden, DE
Vertreter Stoffregen, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 63450 Hanau
DE-Anmeldedatum 08.11.2001
DE-Aktenzeichen 10154467
Offenlegungstag 24.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.07.2003
IPC-Hauptklasse G01M 3/00
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Überprüfen eines mittels eines Verschlussorgangs wie Deckel (28) verschlossenen abgedichteten Hohlraums (24), umfassend einen mit Prüfgas gefüllten und in den Hohlraum eingebrachten Prüfkörper (32), dessen Innenraum (28) über zumindest eine Öffnung mit dem Prüfraum verbunden ist. Um eine reproduzierbare Dichtheitsprüfung vornehmen zu können, wird vorgeschlagen, dass der Prüfkörper (32) ein eigensteifes Gehäuse aufweist, das von zumindest einer die Öffnung bildenden Kapillaren (40, 42) durchsetzt ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Überprüfen eines mittels eines Deckels verschlossenen abgedichteten Hohlraums umfassend ein mit Prüfgas gefüllten und in dem Hohlraum angeordneten Prüfkörper, der zumindest eine in den Hohlraum mündende Öffnung aufweist.

Um zu überprüfen, ob ein über einen Deckel verschließbares Behältnis dicht ist, kann zum Beispiel mittels eines Prüfgas- wie Helium-Leckprüfgerätes der Dichtbereich abgeschnüffelt werden. Zuvor wird in dem zu überprüfenden Hohlraum ein mit dem Prüfgas gefüllter Foliensack eingebracht, der sodann unmittelbar vor Verschließen des Behältnisses mit einer Nadel perforiert wird. Das Prüfgas kann sodann in den Hohlraum entweichen und steht an der zu prüfenden Dichtstelle an, bei der es sich insbesondere um eine Schweißnaht zwischen Deckel und Behältnis handelt.

Nachteilig der entsprechenden Maßnahmen ist es, dass sich das Prüfgas mit Überdruck im Foliensack befindet, so dass sich infolgedessen in dem zu überprüfenden Hohlraum ein Überdruck ausbildet.

Des Weiteren kann ein reproduzierbares Entweichen des Prüfgases aus dem Foliensack nicht erfolgen, da der Foliensack unspezifiert perforiert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine definierte Prüfgasabgabe an den zu überprüfenden Hohlraum erfolgen kann, wobei insbesondere definierte und reproduzierbare Nebenbedingungen einstellbar sein sollen.

Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der Prüfkörper ein eigensteifes Gehäuse aufweist, das von zumindest einer Kapillaren zur Bildung der Öffnung durchsetzt ist.

Erfindungsgemäß wird ein Prüfkörper als Fertigteil zur Verfügung gestellt, das über eine fertigungstechnisch eng tolerierte Öffnung, die durch die Kapillare gebildet wird, eine Verbindung zu dem Prüfraum ermöglicht. Dabei kann der Durchmesser der Kapillaren qualitätsgesichert kontrolliert werden.

Vor der Dichtheitsprüfung wird der Prüfkörper in einem Rezipienten evakuiert und anschließend mit einem Prüfgas wie Helium geflutet. Vakuum und Befüllzustand können über ein angeschlossenen Druckmessgerät (Schreiber) kontrolliert und protokolliert werden. Zeitlich unmittelbar vor dem Verschließen des Prüfraums wird der Prüfkörper aus dem Rezipienten entnommen und in den Prüfraum eingebracht. Das Prüfgas entweicht in den Prüfraum und steht somit an der zu prüfenden Dichtstelle an.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre kann der Prüfkörper qualitätsgesichert hergestellt und mit Prüfgas geflutet werden, Möglichkeiten, die der nach dem Stand der Technik zum Einsatz gelangende Foliensack nicht bietet. Die Abgabe des Prüfgases aus dem Prüfkörper in den Prüfraum ist durch die Größe der Kapillaren, d. h. deren Querschnitt exakt bestimmt. Eine solche Möglichkeit bietet die Perforation des Foliensackes nach dem Stand der Technik ebenfalls nicht.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass der Prüfkörper gezielt mit einem vom Umgebungsdruck abweichenden Druck füllbar ist, also auch mit Unterdruck, eine Möglichkeit, die ein Foliensack nicht bietet. Somit kann sichergestellt werden, dass der Prüfraum nicht mit Überdruck beaufschlagt wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das eigensteife Gehäuse Innengeometrie des Prüfraums angepasst ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine optimale Ausnutzung des Prüfraums gegeben ist, um infolgedessen hinreichend Prüfgas zur Verfügung zu stellen, um eine Dichtheitsprüfung auch über lange Zeiträume durchzuführen.

Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Prüfkörper unabhängig von der Geometrie des Innenraums ausgebildet und zum Beispiel eine Zylinderform aufweist, wobei zumindest eine ihrer Stirnwandung von der zumindest einen Kapillaren durchsetzt ist.

Unabhängig von der Geometrie des Prüfkörpers kann dieser erwähntermaßen mit einem Innendruck p in den Prüfraum vor dessen Verschließen eingebracht werden, der geringer als der Druck im Prüfraum vor dessen Verschließen ist. Insbesondere kann der Prüfkörper mit einem Druck p mit p ≤ 0,9 bar, insbesondere p ≤ 0,8 bar in den Prüfraum vor dessen Verschließen angeordnet werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Prüfkörper aus mehreren Wandungen zusammengesetzt sein, die miteinander insbesondere durch Kleben verbunden sind. Somit ergeben sich definierte Bedingungen und Schweißnähte können zu Undichtheit nicht führen.

Auch sollte die Kapillare mit der von dieser durchsetzten Wandung des Prüfkörpers insbesondere durch Kleben abgedichtet sein.

Bei der Kapillaren selbst kann es sich um eine solche aus Sodaklarglas handeln.

Eine bevorzugte Geometrie eines Prüfkörpers zur Überprüfung eines Raumes mit in diesem sich erstreckender Kupplung weist eine einer Hohlzylindergeometrie entsprechenden Außenwandung, kreisringscheibenförmige Stirnwandungen mit voneinander abweichenden Innendurchmessern sowie eine in Längsrichtung des Prüfkörpers gestufte Innenwandung auf. Die Innenwandung kann dabei aus Hohlzylinderabschnitten unterschiedlicher Durchmesser bestehen. Des Weiteren sollte die einen kleineren Innendurchmesser umfassende Stirnwandung von der zumindest einen Kapillaren durchsetzt sein.

Unabhängig hiervon sollte die Kapillare verschlussseitig verlaufende Stirnwandung des Prüfkörpers durchsetzen.

Die verfahrensmäßige Durchführung der Dichtheitsüberprüfung einschließlich Evakuieren und Fluten des Prüfkörpers ist gleichfalls eigenerfinderisch.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Prüfkörpers,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Prüfkörpers,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Prüfkörper gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein Detail des Prüfkörpers gemäß Fig. 2 und

Fig. 5 der der Fig. 2 zu entnehmende Prüfkörper eingesetzt in einem Prüfraum eines Behältnisses.

Um die Dichtheit eines von einem Deckel verschlossenen Raumes zu überprüfen, ist es bekannt, in dem Prüfraum ein Prüfgas wie Helium einzubringen und sodann im Bereich der Abdichtung zwischen Behältnis und Deckel abzuschnüffeln.

Um definiert und reproduzierbar Prüfgas in den Prüfraum einzubringen und dieses entweichen lassen zu können, wobei in dem Prüfraum selbst definierte Druckverhältnisse eingestellt werden sollen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Prüfkörper mit eigensteifem Gehäuse eingesetzt wird, der über eine durch eine Kapillare gebildete Öffnung mit dem Prüfraum in Verbindung steht.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Prüfkörpers 10 in Zylinderform dargestellt, deren eine Stirnwandung 12 von im Ausführungsbeispiel zwei Kapillaren 14, 16 durchsetzt ist, dessen Durchmesser fertigungstechnisch eng toleriert und qualitätsgesichert kontrolliert werden können. Um ein Prüfraum auf dessen Dichtheit zu überprüfen, wird der Prüfkörper 10 zunächst in einem Rezipienten evakuiert und anschließend mit einem Prüfgas geflutet. Vakuum bzw. Befüllzustand können über ein angeschlossenes Druckmessgerät (Schreiber) kontrolliert und protokolliert werden, so dass definierte Druckverhältnisse innerhalb des Innenraums 18 des Prüfkörpers 10 einstellbar sind. Ein entsprechend mit Prüfgas gefüllter Prüfkörper 10 wird sodann in einem zu überprüfenden Prüfraum eingesetzt, dieser über einen Deckel oder ein gleichwirkendes Element verschlossen und abgedichtet. Dies kann durch Schweißen (Ausbilden einer Schweißnaht) erfolgen. Im Dichtbereich kann zusätzlich eine Dichtung aus zum Beispiel Elastomer, Metall oder anderen geeigneten Materialien angeordnet werden. Sodann entweicht über die Kapillaren 14, 16 Prüfgas in den Prüfraum, so dass das Prüfgas an den Dichtstellen des Deckels ansteht und im Fall einer Undichtheit von einem Prüfgerät erfasst bzw. erschnüffelt werden kann.

Um einen Prüfraum optimal mit einem Prüfkörper auszufüllen, ist nach einer hervorzuhebenden Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Prüfkörper an die Innengeometrie des Prüfraums angepasst ist. Dies soll anhand der Fig. 2-5 verdeutlicht werden.

In Fig. 5 ist ein Ausschnitt eines Behältnisses 22 dargestellt, der einen zu überprüfenden Raum 24 aufweist, in dem sich zum Beispiel eine Kupplung 26 erstreckt. Der Prüfraum 24 wird über einen Deckel 28 verschlossen und mit dem Behälter 22 verschweißt (Schweißnaht 30).

Damit die Schweißnaht 30, unterhalb der eine Dichtung verlaufen kann, auf ihre Dichtheit überprüft werden kann, wird in dem Prüfraum 24 ein Prüfkörper 32 eingebracht, dessen Außengeometrie an die Innengeometrie des Prüfraums 24 angepasst ist. Im Ausführungsbeispiel besteht der Prüfkörper 32 daher aus einer einem Hohlzylinder folgenden Außenwandung 34, gestufter Innenwandung 36 sowie deckelseitiger einem Kreisring folgender Stirnwandung 38, die ihrerseits im Ausführungsbeispiel von zwei Kapillaren 40, 42 durchsetzt ist, durch die eine Verbindung zwischen Innenraum 44 des Prüfkörpers 32 und zu überprüfendem Prüfraum 24 erfolgt.

Die Innenwandung 36 ist mit der Außenwandung 34 bzw. der Stirnwandung 38 insbesondere durch Kleben dicht verbunden. Die entsprechenden Klebstellen sind beispielhaft mit den Bezugszeichen 46 und 48 versehen.

Bei den Kapillaren 40, 42 selbst kann es sich um solche aus Sodaklarglas handeln, deren Innendurchmesser technisch eng toleriert und qualitätsgesichert kontrolliert werden können. Hierdurch bedingt wird über definierte Zeiträume definiert Prüfgas aus dem Innenraum 44 des Prüfkörpers 32 an den zu überprüfenden Prüfraum 24 abgegeben, so dass sich definierte Bedingungen einstellen. Dabei kann aufgrund des eigensteifen Gehäuses des Prüfkörpers 32 in diesem auch ein Unterdruck eingestellt werden. Unabhängig hiervon kann ein Austausch zwischen dem Prüfgas und dem Gas des Prüfraums 24 erfolgen, so dass die Schweißnaht 30 in gewohnter Weise abschnüffelbar ist.

Entsprechend den Erläuterungen zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird auch der Prüfkörper 32 zunächst in einem Rezipienten oder gleichwirkenden Raum evakuiert und anschließend mit Prüfgas geflutet, wobei eine definierte Druckeinstellung erfolgt, die in dem Prüfkörper 32 bis kurz vor Verschließen des Prüfraums 24 mit dem Deckel 28 vorherrscht.

Prüfkörper 10, 32 sind vorzugsweise Aluminiumhohlkörper, ohne dass hierdurch eine Einschränkung der Erfindung erfolgen soll. Gleiches gilt in Bezug auf die über Kleber erfolgte dichte Verbindung zwischen den Kapillaren 14, 16, 40, 42 und den Wandungen 12, 38 der Prüfkörper 10, 32 selbst. Auch können die Kapillaren 14, 16, 40, 42 aus einem anderen Material als Sodaklarglas bestehen.

Die Kapillaren 14, 16, 40, 42 selbst können einen Innendurchmesser von zum Beispiel 45 µm ± 10 µm aufweisen, ohne dass hierdurch die Erfindung eingeschränkt wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Anordnung zum Überprüfen eines mittels eines Verschlussorgans wie Deckels (28) verschlossenen abgedichteten Hohlraums (24) umfassend einen mit Prüfgas gefüllten und in den Hohlraum eingebrachten Prüfkörper (10, 32), dessen Innenraum (28) über zumindest eine Öffnung mit dem Prüfraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (10, 32) ein eigensteifes Gehäuse aufweist, das von zumindest einer die Öffnung bildenden Kapillaren (14, 16, 40, 42) durchsetzt ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eigensteife Gehäuse des Prüfkörpers (32) Innengeometrie des Prüfraums (24) angepasst ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (10) eine Zylinderform aufweist, wobei zumindest eine ihrer Stirnwandungen (12) von der zumindest einen Kapillaren (14, 16) durchsetzt ist.
  4. 4. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (10, 32) mit einem Innendruck p in den Prüfraum (24) vor dessen Verschließen eingebracht ist, der vorzugsweise geringer als Innendruck des Prüfraums (24) vor dessen Verschließen ist.
  5. 5. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (10, 32) mit einem Druck p ≤ 50,9 bar, insbesondere p ≤ 0,8 bar gegenüber Atmosphärendruck in den Prüfraum (24) vor dessen Verschließen eingebracht ist.
  6. 6. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prülkörper (32) aus mehreren Wandungen (34, 36) zusammengesetzt ist, die miteinander insbesondere durch Kleben dicht verbunden sind.
  7. 7. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (14, 16, 40, 42) mit der von dieser durchsetzten Wandung (12, 38) des Prüfkörpers (10, 32) durch Kleben abgedichtet sind.
  8. 8. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Prüfkörpers (10, 32) aus Aluminium besteht.
  9. 9. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (14, 16, 40, 42) aus Sodaklarglas bestehen.
  10. 10. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (32) aus einer eine Hohlzylindergeometrie aufweisenden Außenwandung, kreisringscheibenförmigen Stirnwandungen (38) mit voneinander abweichenden Innendurchmesser sowie einer in Längsrichtung des Prüfkörpers gestuften Innenwandung (36) zusammengesetzt ist.
  11. 11. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung (36) des Prüfkörpers (32) aus Hohlzylinderabschnitten unterschiedlicher Durchmesser besteht.
  12. 12. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einen kleineren Innendurchmesser aufweisende Stirnwandung (38) von der zumindest einen Kapillaren (40, 42) durchsetzt ist.
  13. 13. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (40, 42) verschlussseitig verlaufende Stirnwandung (38, 12) des Prüfkörpers (10, 32) durchsetzt.
  14. 14. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (10, 32) zumindest zwei Kapillare (14, 16, 40, 42) aufweist.






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