专利名称:泄漏检测器以及其工作方法
本发明涉及一种根据对流原理工作的泄漏检测器，该器有一个第一高真空泵，其进口侧与泄漏检测器的进口相连;一个第二高真空泵，其进口侧与一台试验气体检测仪(如质谱仪)相连;和一预真空泵，其进口侧与高真空泵的出口侧相连。
这种类型的泄漏检测器已由DE-PS2049117公知。把试件放在有氦气或氦气和空气的混合气体的试验箱内，如果试件有泄漏，就有试验气体经漏洞流入试件内部，经过与气流方向同向的第一高真空泵然后(因轻的气体有相对小的可压缩性)经过与气流方向相反的第二高真空泵到达质谱仪(分析器管)。这种类型的泄漏检测器当有特别严重的泄漏时存在着危险，即有较多的试验气体流入该仪器内。这不仅将导致质谱仪短时间的过载，而且导致质谱仪较长时期的污染，因为从质谱仪中彻底去除氦要相当长的抽气时间，即使是普通的元件，特别是抽气泵在较长时间内也要受到氦的污染，以致在过载后立即进行的泄漏测量带有很大的误差。
如果试件(如极普通的试件)先用一抽气泵经一单独的管路抽气，直至它可与高真空泵相连接，那么当有特别严重的泄漏时存在着危险，即在前一抽气期间试验箱中的氦气大部分或甚至全部被抽出。如果接着把试件与高真空泵相连开始泄漏检测，那么只能发现很少试验气体或根本没有。其后果是尽管试件有严重的泄漏却被认为只有小的泄漏或根本没有泄漏。
本发明是以这一任务为基础的，即设计前面所述类型的泄漏检测器，使得质谱仪的过载不再发生。保证能发现大泄漏，并且能在一个很宽的灵敏度范围内自动地检测泄漏。
本发明这一任务可这样解决，设置一个第二预真空泵，其进口侧，一路经一条设有一个伺服阀的管路与泄漏检测器的进口相连，另一路经一条设有一个节流阀的管路与第一预真空泵的进口侧相连。一个以这种方式形成的泄漏检测器有可能在试件排气开始时就开始泄漏检测。为此，试件要借助第二个预真空泵排气。如果存在一个特别严重的泄漏，那么在这一阶段就已经有试验气体抽出。少量试验气体经过带有节流阀用来连接这两个抽气泵的进口侧的管路进入第二高真空泵的出口侧，从那里逆着气流方向流向质谱仪。显然，试件中有较大的泄漏可如此确定。这一节流阀可选得足够小，以致不存在质谱仪的过载或污染的危险。如果在检测的第一抽气阶段没有发现试验气体，那么在试件内部达到一定压力以后，第一高真空泵的进口侧可直接与试件相连，从而开始更灵敏的泄漏检测。这一步用简单的方法依靠试件的压力就可自动进行。
本发明的另一些优点和细节借助于附图中所示的实施例来阐述。
附图表示了一台泄漏检测器，其进口用1表示。进口1经过相互平行的管路2(具有节流3和阀4)和5(有阀6)以及管路7与一个高真空泵9的进口侧8相连。
这一高真空泵是一双级涡轮-分子泵11的一级，其第二级用12表示。在第二级泵12的进口侧13连接一个试验气体探测器，特别是一台质谱仪14。高真空泵9和12的两个出口侧15和16都经预真空管路17与第一预真空泵19的进口侧18相连。另外在预真空管路17上还连接有测压点20。
这两个涡轮-分子泵9和12共轴。其进口8和13位于涡轮-分子泵11的两端。工作时，气体从外向内(箭头21)流入这两个泵9和12，以致只存在一个预真空接口22。
此外，泄漏检测器的进口1经具有阀24的管路23与第二预真空泵26的进口侧25相连。另外有通风阀27和侧压点28连接在管路23上。
这两个预真空泵19和26的进口侧18和25经两条平行的管路27和28相互连接。在管路27上有一个节流阀29。管路28上有一个伺服阀30。
用于自动检测泄漏所设置的中心控制31，它经过各个没有用有关符号表示的控制管路与伺服阀4，6，24和30以及测压点20和28相连。
在用所述的泄漏检测器进行泄漏检测时采用下述方法首先关闭阀4，6，24和30，使泄漏检测器处于准备工作状态，这时接通涡轮-分子泵11和预真空泵19和26，当质谱仪14中的压力小于10-4毫巴时或者当涡轮-分子泵11的转速达到其额定值并且预真空压力(测量仪20)小于最大许可压力(例如0.1毫巴)时，检测器就处于准备工作状态。
要检查的试件32处于试验箱33中，与泄漏检测器的进口1相连。在试验箱33中有试验气体，尤其是氦气，如果试件有泄漏，它在泄漏检测期间渗入试件。如果用氦气喷射试件32，如很普通的试件，就可废除试验箱33。
为了进行泄漏检测，要关闭还开着的通风阀27并且打开位于管路23上的阀24。这样就实现了试件32与预真空泵26的连接，使得试件排气。
如果试件有一个特别严重的泄漏(如泄漏率从1000毫巴/秒至0.1毫巴/秒)，那么在第一抽气阶段就有氦气抽出。氦气经过管路27上的节流阀29、管路17以逆流形式通过涡轮-分子泵12到达质谱仪14，并且被记录下来。在这种情况下泄漏检测就可中止，关闭阀24。经阀27对试件32通风，把试件从进口1上取下并且可换上一个新的试件。
如果该试件泄漏并不严重，试件内部的压力(由测压点28测得)比较快地减小。当压力达到大约100毫巴时，打开阀4，使得高真空泵9经过节流阀3同管路23或者进口1相连，从而与试件相连。当继续抽气至压力约为0.1毫巴，氦气渗入试件32内时，那么，这些氦气经节流阀3和两个高真空泵9和12到达质谱仪14。这时就可中止泄漏检测。在这一泄漏检测阶段可确定数量级为10至10-5毫巴/秒泄漏率的泄漏。
如果在这一阶段还不能从质谱仪中测得氦气，就无节流地接通与高真空泵9的连接，开始更高灵敏度的泄漏检测。
为此，当试件32内的压力大约为0.1毫巴时，关闭阀24，打开阀30。从而由高真空泵9和两个抽气泵19和26对试件进行抽气。这时被抽出的氦气经过涡轮-分子泵12到达质谱仪14。在这一泄漏检测阶段可确定泄漏率大约为10-3至10-9毫巴/秒的泄漏。
如果该试件仍没有泄漏，那么其内压进一步下降。当压力下降到大约2.10-2毫巴(测量仪20)，那么关闭阀30就可开始更为灵敏的泄漏检测。由此，抽气泵系统的抽气能力大大减小，从而开始相应的灵敏度更高的泄漏检测。如果在这一阶段也没有从质谱仪14中测得氦，那么可认为试件32是密封的。
预真空泵26的抽气能力(如25或36m3/h)比预真空泵19的抽气能力(如4m3/h)大约大5至10倍是合乎目的的。这有这样一个优点，在第一泄漏检测阶段段件32的抽气比较快地完成。如果在最后泄漏检测阶段只有相对于的预真空泵19还在作用，那么，泄漏检测的灵敏度可以确定至10－10毫巴/秒的泄漏。
节流阀29的大小是这样选择的，使得它的压力差大约为1000毫巴时有一泄漏率约为0.1毫巴/秒的泄漏。对于第一泄漏检测阶段，有特别严重的泄漏这一尺寸是足够的。随着压力差的减少，流过节流阀29的气体比率很快减少，以致在别的泄漏检测阶段可忽略不计。
节流阀3可这样来调整，在进口压力(测量仪28)小于/等于100毫巴时，使得预真空压力(测量仪20)小于/等于0.1毫巴。那么，当抽气泵的抽气能力为4m3/h(即大约等于1l/s)时，流过的气流为0.1毫巴/秒。节流阀29和阀30可用一个可调节流阀代替。
在附图中和在说明中只考虑了其种情况，即处于试验箱33内的试件32与泄漏检测器的接口1相连。当然也可以是试件32本身充满氦气。在这一情况下，试验箱33必须与泄漏检测器的进口1相连通。最终也可把探测软管与进口1相连，用该探测软管来检查充满氦气的试件。
高真空泵9与泄漏检测器的进口1连接，先是节流连接，后是无节流连接，就是二条相互平行的带有阀4，5和节流阀3的管路2，5。也可以用一个调节阀来代替这些元件，这一可调阀在所希望的最小气体流过率与无节流的管路全开之间可调节。
权利要求
1.根据对流原理工作的泄漏检测器，有一个第一高真空泵(9)，其进口侧(8)与泄漏检测器的进口(1)相连；一个第二高真空泵(12)，其进口侧(13)与一台质谱仪(14)相连；和一个预真空泵(19)，其进口侧(18)与高真空泵(9，12)的出口侧(15，16)相连，其特征是，有一个预真真空泵，其进口侧，一个经过有伺服阀(24)的管路(23)与泄漏检测器的进口(1)相连，另一路经过有节流阀(29)的管路(27)与第一预真空泵(19)的进口侧(18)相连。
2.按照权利要求
1的泄漏检测器，其特征是，在连接泄漏检测器进口(1)与第一高真空泵(9)的进口侧(8)的管路(2)上串联设置有伺服阀(4)和一个节流阀(3)。
3.按照权利要求
2的泄漏检测器，其特征是，设置有另一条管路(5)，它平行于有伺服阀(4)和节流阀(3)的管路(2)，管路(5)上有另一个伺服阀(6)。
4.按照权利要求
1的泄漏检测器，其特征是，可设置带有一个可调节的节流阀的单一管路来代替连接泄漏检测器的进口(1)与第一个高真空泵(9)的进口侧(8)的管路(2，5)。
5.按照权利要求
1至4任何一项的泄漏检测器，其特征是，设置有一条平行于连接预真空泵(19，26)的进口侧(18，25)带有节流阀(29)的管路(27)并且有一个伺服阀(30)的管路(28)。
6.按照权利要求
5的泄漏检测器，其特征是，可只设置一条带有一个可调节节流阀的管路来代替带有节流阀(29)和阀(30)的管路(27，28)。
7.按照上述权利要求
中的任何一项权利要求
的泄漏检测器，其特征是，第二预真空泵(26)的抽气能力比第一预真空泵(19)的抽气能力大。
8.按照上述权利要求
中的任何一项权利要求
的泄漏检测器，其特征是，尽管当压力差大约为1000巴时，位于连接预真空泵(19，26)的进口侧(18，25)的管路(27)上的节流阀(29)的泄漏率大约为0.1毫巴/秒。
9.按照上述权利要求
中的任何一项权利要求
的泄漏检测器，其特征是，这两个高真空泵(9，12)是涡轮-分子泵，它们的转子是设置在一根共同轴上，接口(13。18)相对地设置在该泵系统的两外端面，用来连接质谱仪(14)和泄漏检测器的进口(1)，在工作时气体从外向内流入这两个泵，并且在这两个泵之间设有一个共同的预真空接口(22)。
10.按照权利要求
1带有一个与泄漏检测器的进口(1)相连的试件(32)的泄漏检测器的工作方法，其特征是，首先建立泄漏检测器的进口(1)与第二预真空泵(25)之间的连接。
11.按照权利要求
10使得按照权利要求
2的泄漏检测器工作的方法，其特征是，在建立泄漏检测器的进口(1)与第二预真空泵(26)的连接后，并且当试件(32)内的压力降到大约100毫巴后，再经过节流阀(3)和阀(4)建立进口(1)和第一高真空泵(9)的连接。
12.按照权利要求
11使得按照权利要求
3的泄漏检测器工作的方法，其特征是，当试件(32)内的压力进一步下降至0.1毫巴后，无节流地接通泄漏检测器的进口(1)与第一高真空泵(9)之间的连接。
13.按照权利要求
10使得按照权利要求
5的泄漏检测器工作的方法，其特征是，当试件(32)内的压力降至大约为0.1毫巴后，关闭泄漏检测器的进口(1)与第二预真空泵(26)的进口侧(25)之间的连接，无节流地接通泄漏检测器的进口(1)与第一高真空泵(9)的连接以及预真空泵(19，26)的进口侧(18，25)之间的连接。
14.按照权利要求
13使得按照权利要求
3和5的泄漏检测器工作的方法，其特征是，当压力大约为10-2毫巴时关闭预真空泵(19，26)的进口侧(18，25)之间的无节流连接。
专利摘要
一种根据对流原理工作的泄漏检测器，它有一个第一高真空泵9，其进口侧8与泄漏检测器的进口1相连；第二高真空泵12，其进口侧13与质谱仪14相连；一个预真空泵19，其进口侧18与高真空泵9，12的出口15，16相连；为了能发现特别严重的泄漏，并避免因高的试验气体浓度而过载，设有第二预真空泵26，其进口侧25，一路经一条有一个伺服阀24的管路23与泄漏检测器的进口1相连，另一路经一条有一个节流阀29的管路27与预真空泵19的进口18相连。
文档编号G01M3/20GK87105703SQ87105703
公开日1988年10月19日 申请日期1987年8月21日
发明者格罗斯·比雷·沃纳, 理彻·冈特 申请人:莱博尔德有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan