ТЕЧЕИСКАТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК G01M3/20 G01M3/02 

Изобретение относится к течеискателю с испытательным впускным отверстием для подсоединения тестовой камеры, высоковакуумным насосом, который соединен с детектором тестового газа, и форвакуумным насосом, который имеет по меньшей мере две насосные ступени.

Известны течеискатели, которые подсоединяются к тестовой камере, в которой находится испытуемый на герметичность образец. Испытуемый образец содержит легкий тестовый газ, такой как гелий, который может быть распознан детектором тестового газа, например масс-спектрометром. Детектор тестового газа требует высокого вакуума менее 10^-4 мбар. Этот высокий вакуум создается высоковакуумным насосом, который приводится в действие последовательно с форвакуумным насосом. Как правило, высоковакуумный насос содержит турбомолекулярный насос. Форвакуумный насос содержит по меньшей мере одну ступень с объемным насосом, прежде всего пластинчатым насосом.

Насосная система для течеискателя описана в описании DE 4228313 A1 (фирма „Leybold"). При этом высоковакуумный насос содержит две приводимые в действие последовательно ступени молекулярных насосов, а форвакуумный насос состоит из одной насосной ступени. Известны также течеискатели с двухступенчатым форвакуумным насосом. Двухступенчатый форвакуумный насос имеет задачу создать глубокое подавление содержащегося в окружающем воздухе гелиевого фона (парциального давления гелия), чтобы устранить гелиевый фон детектора тестового газа. При двухступенчатой конструкции форвакуумного насоса коэффициенты сжатия обеих насосных ступеней умножаются. Как правило, насосные ступени выполняются с общим корпусным блоком, и они соединены внутри корпусного блока, причем возможность доступа к соединению обеих насосных ступеней отсутствует.

При вакуумировании принимающей испытуемый образец тестовой камеры откачка должна происходить с высокой скоростью для того, чтобы требуемое для откачки время было небольшим. В описании EP 1008841 B1 (фирма „Alcatel") приведен способ, в котором форвакуумный насос во время откачки приводится в действие с высокой частотой вращения, тогда как процесс измерения проводится при малой скорости откачки форвакуумного насоса, однако с высокой разностью давления.

В основе изобретения лежит задача создания течеискателя, который обеспечивает режим откачки и режим детектирования и в котором переключение между обоими режимами производится простым образом.

Течеискатель настоящего изобретения описан посредством п.1 формулы изобретения. Он отличается тем, что между насосными ступенями форвакуумного насоса предусмотрен отвод и что эти насосные ступени выполнены с возможностью приведения в действие по выбору последовательно или параллельно.

Обе насосные ступени, которые в режиме детектирования включены одна за другой, для откачки могут быть включены параллельно. Это имеет то преимущество, что откачка испытательной камеры производится с высокой скоростью откачки и занимает мало времени. В противоположность этому, режим детектирования ведется при малой скорости откачки и повышенном вакууме. Насосные ступени форвакуумного насоса используются, стало быть, в различных режимах. Это дает то преимущество, что откачка происходит за относительно короткое время и что включенные для откачки параллельно насосные ступени в режиме испытания приводятся в действие последовательно. Тем самым обеспечивается высокий коэффициент использования обеих насосных ступеней в каждом режиме.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения между насосными ступенями форвакуумного насоса предусмотрено клапанное устройство, которое в первом состоянии соединяет выпускное отверстие первой насосной ступени с впускным отверстием, а во втором состоянии - с выпускным отверстием второй насосной ступени. Это обеспечивает простое и экономичное переключение между параллельным режимом и последовательным режимом. В случае клапанного устройства речь может идти о трехходовом вентиле, который имеет возможность переключения между положением прохода и положением ответвления. Далее может быть предусмотрен перепускной клапан, который соединяет впускное отверстие для испытуемого образца с впускным отверстием второй насосной ступени форвакуумной камеры. Перепускной клапан управляется таким образом, что он открыт в том случае, когда клапанное устройство находится в своем втором состоянии (положении ответвления).

Насосные ступени форвакуумного насоса целесообразно приводятся в действие синхронно общим приводом. Привод управляется таким образом, что для откачки содержащегося в тестовой камере газа задается высокая частота вращения, а по окончании откачки - более низкая частота вращения. Тем самым эффект повышения производительности откачки еще более усиливается.

Управление частотой вращения привода может производиться в зависимости от давления на испытательном впускном отверстии. Давление на испытательном впускном отверстии дает информацию о давлении в тестовой камере и соответственно о необходимом режиме работы насосов.

Далее пример выполнения изобретения поясняется со ссылкой на чертеже.

На чертеже изображена структурная схема течеискателя согласно изобретению.

Показанный течеискатель является противоточным течеискателем. Он имеет испытательное впускное отверстие 10, к которому подсоединяется не показанная тестовая камера, в которую помещается тестируемый объект. Тестируемый объект, который испытывается на герметичность, наполняется тестовым газом, например гелием, и испытательная камера вакуумируется путем откачки. После создания высокого вакуума посредством детектора 11 тестового газа испытывается, поступил ли тестовый газ из испытуемого образца наружу в тестовую камеру.

Детектор 11 тестового газа подсоединен к высоковакуумному насосу 12, который содержит первую насосную ступень 13 и вторую насосную ступень 14. Предпочтительно первая насосная ступень представляет собой турбомолекулярный насос, а вторая насосная ступень 14 - молекулярный насос. Обе насосные ступени приводятся в действие последовательно. Выпускное отверстие второй насосной ступени 14 через переключаемый клапан V1 соединено с впускным отверстием 21 форвакуумного насоса 20. Он состоит из первой насосной ступени 22 и второй насосной ступени 23. Выпускное отверстие второй насосной ступени 23 образует выпускное отверстие 24 форвакуумного насоса 20, которое выходит в атмосферу.

Испытательное впускное отверстие 10 соединено с впускной линией 26. От нее первое ответвление 27 с впускным клапаном V5 идет к промежуточному подключению 29 первой насосной ступени 13 высоковакуумного насоса. Кроме того, к этому промежуточному подключению подсоединена тестовая утечка 28, содержащая калиброванный источник тестового газа, который может подавать тестовый газ с дозированным расходом для того, чтобы обеспечить калибровку детектора 11 тестового газа. Второе ответвление 30 от впускной линии 26 ведет через запорный клапан V3 к впускному отверстию первой насосной ступени 22 форвакуумного насоса. Третье ответвление 31 ведет от впускной линии 26 через перепускной клапан V4 к впускному отверстию второй насосной ступени 23.

Между первой насосной ступенью 22 и второй насосной ступенью 23 находится клапанное устройство V2, выполненное здесь в виде трехходового клапана, который имеет подключения 1, 2 и 3. Подключение 3 образует промежуточное подключение 29 между насосными ступенями 22 и 23. Клапанное устройство можно переключать между положением 1-2 прохода и положением 1-3 ответвления. Когда клапанное устройство V2 находится в положении 1-2 прохода, перепускной клапан V4 закрыт. Когда клапанное устройство V2 находится в положении 1-3 ответвления, перепускной клапан V4 открыт. Таким образом насосные ступени 22, 23 можно переключать между последовательным режимом и параллельным режимом. При последовательном режиме клапанное устройство V2 находится в положении 1-2 прохода. При параллельном режиме оно находится в положении 1-3 ответвления. Образующиеся при параллельном режиме пути потоков обозначены позициями 32 и 33. Один путь 32 потока ведет через насосную ступень 22 и по параллельному пути 34 вокруг второй насосной ступени 23 к выпускному отверстию 24. Другой параллельный путь 33 ведет от впускной линии 26 мимо первой насосной ступени 22 к перепускному клапану V4, а оттуда - через вторую насосную ступень 23.

Обе насосные ступени 22 и 23 представляют собой объемные насосы, например пластинчатые насосы. Насосные ступени могут иметь общий корпусный блок. Необходимые вентили могут быть расположены снаружи или встроены в корпусный блок.

Насосные ступени 22, 23 приводятся в действие от общего привода 35, при котором речь идет об электродвигателе с регулируемой частотой вращения. Привод регулируется в зависимости от давления Р_Е на испытательном впускном отверстии 10, воспринимаемого датчиком 36 давления. Пока давление на испытательном впускном отверстии 10 превышает предельное значение, насосные ступени 22, 23 форвакуумного насоса приводятся в действие в параллельном режиме. После падения давления ниже предельного значения насосные ступени приводятся в действие в последовательном режиме. Датчик 36 давления управляет также частотой вращения привода 35.

Еще один датчик 37 давления расположен на выпускном отверстии высоковакуумного насоса 12, чтобы измерять имеющееся там давление. Обычно это давление составляет <10 мбар. Обычно давление на промежуточном подключении 29 насосной ступени 13 высоковакуумного насоса 12 составляет <0,1 мбар, а давление в детекторе 11 тестового газа составляет <10^-4 мбар.

К впускной линии 26 присоединен вентиляционный клапан VO для возможности вентилирования вакуумной области по окончании работы.

Изобретение относится к области исследований на герметичность. Сущность: течеискатель имеет испытательное впускное отверстие (10) для соединения проходящей испытание тестовой камеры. Высоковакуумный насос (12) создает в детекторе (11) тестового газа высокий вакуум. Форвакуумный насос (20) содержит две насосные ступени (22, 23). Для откачки тестовой камеры насосные ступени (22, 23) приводятся в действие параллельно, причем их скорости откачки складываются. После достижения необходимого вакуума насосные ступени (22, 23) приводятся в действие последовательно для создания в детекторе (11) тестового газа необходимого высокого вакуума. Технический результат: создание течеискателя с возможностью упрощенного переключения между режимами откачки и детектирования. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Течеискатель с испытательным впускным отверстием (10) для подсоединения тестовой камеры, высоковакуумным насосом (12), который соединен с детектором (11) тестового газа, и форвакуумным насосом (20), который содержит по меньшей мере две насосные ступени (22, 23), отличающийся тем, что между насосными ступенями (22, 23) форвакуумного насоса предусмотрен отвод и эти насосные ступени выполнены с возможностью приведения в действие по выбору последовательно или параллельно.

2. Течеискатель по п.1, отличающийся тем, что между насосными ступенями (22, 23) форвакуумного насоса (20) предусмотрено клапанное устройство (V2), которое в первом состоянии соединяет выпускное отверстие первой насосной ступени (22) с впускным отверстием, а во втором состоянии - с выпускным отверстием второй насосной ступени (23).

3. Течеискатель по п.2, отличающийся тем, что испытательное впускное отверстие (10) с впускным отверстием второй насосной ступени (23) соединяет перепускной клапан (V4) и что перепускной клапан (V4) открыт в том случае, если клапанное устройство (V2) находится в своем втором состоянии.

4. Течеискатель по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что течеискатель является противоточным течеискателем, в котором испытательное впускное отверстие (10) соединено с промежуточным подключением (29) высоковакуумного насоса (12).

5. Течеискатель по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что обе насосные ступени (22, 23) форвакуумного насоса (20) приводятся в действие синхронно общим приводом (35) и что привод управляется таким образом, что для откачки содержащегося в тестовой камере газа задается высокая частота вращения, а по окончании откачки - более низкая частота вращения.

6. Течеискатель по п.5, отличающийся тем, что соответствующая частота вращения выбирается в зависимости от давления (P_E) на испытательном впускном отверстии (10).