Leckageprüfung

Lecksuche: Physische Grundkenntnisse & Hintergrundinformationen

Die Dichtigkeitsprüfung kann mit unterschiedlichen Prüfmethoden erfolgen, die für verschiedene Anwendungsbereiche einsetzbar sind. Das Dichtheitsprüfgerät PMD02 kann für die Dichtigkeitsprüfung nach dem Relativdruck- und Differenzdruck- sowie dem Massenstromverfahren eingesetzt werden. Bei der Wahl der korrekten Messmethode kommt es auf die Grösse des Testvolumens an. Wenn Sie weitere Informationen zur Dichtigkeitsprüfung oder der passenden Methode zur Dichtigkeitsprüfung haben, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren!

Auch die Angaben zu den Punkten "Physikalische Grundlagen" und "Leckageüberlegungen" auf diesen Internetseiten sind im Downloadbereich als PDF-Datei oder vollständig im Bereich Kunden zu erhalten.

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Zusätzlich werden die Prüfmethoden nach ihrer Sensitivität nach DIN EN 1779 klassifiziert. Die Dichtheitsprüfung wird in größerem Umfang zur Überprüfung der Dichtigkeit von Prüfkörpern und zur Lokalisierung von Lecks verwendet. Die klassischen Anwendungsgebiete der Prüfmethoden nach DIN EN 1779 sind: Mit dem Blasendetektionsverfahren C1 nach DIN EN 1779 wird das zu untersuchende Teil verschlossen, unter Druck gesetzt und in ein Wasserbad eingelassen.

Bei einer Undichtigkeit bilden sich (Luft-)Blasen. Der Bediener/Tester "erkennt" die entstandenen Luftbläschen und ortet sie. Auch heute noch ist die Ortung der Leckstelle ein großer Pluspunkt dieser Prüfmethode. Tatsächlich erkennt ein Arbeiter nur viel mehr Undichtigkeiten. Die Ultraschall-Gasblasenerkennung, das Blasendetektionsverfahren C1 nach DIN EN 1779, erfasst die während einer oben genannten Dichtigkeitsprüfung im Wasserbad entweichenden Bläschen.

Das macht das obige Vorgehen sachlich und sensibel. Durch Auswerten der Laufzeiten des Ultraschall-Signals vom Sender/Empfänger zu den Leckage-Blasen können diese durch das Ultraschall-Gasblasenortungssystem bestimmt werden. Dies macht diese Methode zu einer der wenigen automatisierten Dichtheitsprüfmethoden mit Lokalisierungseigenschaften. In der Differenzdruckprüfung ( Druckprüfung) werden die Druckänderungsprüfung D3 der DIN EN 1779, das Prüfling und ein Bezugsteil bzw. Bezugsvolumen unter Spannung gesetzt.

Bei der Differenzdruckprüfung ist nicht zu unterscheiden von der einfachen Druckdifferenzprüfung, der Überdruckmethode D1 der DIN EN 1779, bei der keine Vergleichsmessungen an einem Bezugsteil vorgenommen werden, sondern nur ein Absolutdruckabfall ermittelt wird. Bei der Differenzdruckprüfung handelt es sich um eine indirekte Methode, da nicht die aus der Undichtigkeit entweichende Menge, sondern die dadurch verursachte Druckveränderung erfasst wird.

Mengenabhängigkeit: Die selbe Undichtigkeit führt zu verschiedenen Druckveränderungen bei verschiedenen Durchflüssen. Bei sehr kleinem Fassungsvermögen führt eine kleine Undichtigkeit bereits zu einer größeren Differenz im Druck bereich, während eine kleine Undichtigkeit mit einem großen Fassungsvermögen fast keine Druckveränderung auslöst. Zum Beispiel kann ein Temperaturanstieg zu einem Anstieg des Drucks trotz Leckagen fÃ?hren.

Eine Temperaturabsenkung kann auch zu einem Druckverlust fÃ?hren, obwohl es keine Lecks gibt. Vorteil: niedrige Anschaffungs- und Wartungskosten (keine kostspieligen Prüfgase); der Prüfgas-Lecktest mit Prüfgasen kann sowohl in qualitativer als auch in quantitativer Hinsicht genutzt werden. Zusammen mit radioaktivitätsbasierten Messmethoden ist es die sensibelste nicht-destruktive Prüfmethode und verfügt zudem über einen großen Dynamikbereich und ist somit in der Lage, sowohl sehr kleine als auch sehr große Lecks zu Detektion.

Zu den Prüfgasen gehören neben Schwefelhexafluorid vor allem die Gase Hydrogen (meist als Formiergas) und Hexafluorid und vor allem die Gase des Heliums. Die Prüfgasmethode wird durch das Prüfgashelium bestimmt, da es nur in einer geringen natürlichen Dichte von etwa 5 ppm in der Luft auftritt. Es ist ein seltenes Gas, das keine chemischen Umsetzungen durchläuft und daher sehr zuverlässig arbeitet. Zur Detektion wird ein massenspektrometrisches Gerät verwendet, das zusammen mit dem dazugehörigen Gasverteilungs- und Vakuum-System einen kompakten, einfach zu bedienenden Lecksucher ausbildet.

Bevorzugt werden Magnetfeld-Massenspektrometer in handelsüblichen Heliumlecksuchgeräten verwendet. Für die Dichtigkeitsprüfung im Bereich der (Hoch-)Vakuumtechnik wird nur als Prüfgas für die Lecksuche verwendet. Der Lecktest mit einem Prüfgas basiert auf der Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen dem Prüfkörper und dem Nachweissystem. Bei Leckagen wird ein gleichmäßiger Gasfluss von der Hochdruck- zur Niederdruck-Seite erzeugt.

Ist auf der Niederdruck-Seite eine Detektionseinrichtung für das fließende Prüfgas vorhanden, kann die Leckagestelle nachweisbar sein. State-of-the-Art ist auch ein integrierter Prüfleck, mit dem der Lecksucher eichfähig ist. Die Dichtheitsprüfung muss vorab auf Sauberkeit und Trockenheit des Prüfgegenstandes überprüft werden. Nachdem der Prüfkörper angeflanscht und der Prüfzyklus gestartet wurde, wird er zunächst entleert.

Die Prüfgase können nun im Gleichstrom durch die Hochdruckvakuumpumpe zur Analysezelle strömen. Diese muss jedoch gegen mögliche Verschmutzungen (Wasserdampf, Rückstände von bei der Bearbeitung von Teilen verwendeten Flüssigkeiten) gewogen werden, die noch aus dem Prüfobjekt austreten und abpumpen. Damit der Betriebsdruck des Masse-Spektrometers nicht überschritten wird, muss der Eingangsdruck sehr gering sein.

Das Prüfergebnis ist sehr gut wiederholbar und der Prüfkörper ist gut gegen rückdiffundierende Gase aus der Vakuumpumpe gesichert (wichtig z.B. bei kryogenen Prüfkörpern). Zusätzlich zu den oben genannten Vakuummethoden wird das Prüfgas während des Sniffer-Tests im Gleichstrom zum massenspektrometrischen System geführt. Lecksucher der neusten Gerätegeneration trennen das helium mit Hilfe einer beheizten Silika-Membran von der Umgebungsluft.

Sie ist heliumdurchlässig, aber für alle anderen Gasarten dicht. Die Sensitivität wird durch das atmosphärische Lufthybridium auf 1-10-7 l/s beschränkt. Tatsächlich erkennt ein Arbeiter nur viel mehr Undichtigkeiten. Derzeit wird ein solcher Heliumfühler von INFICON im P3000 und T-Guard sowie in anderen Varian-Versionen im Rahmen des Projektes verwendet.

Die Probe wird mit dem Inertgas oder mit einem gasförmigen Heliumgemisch befüllt, geschlossen und ggf. unterdruckgesetzt. Bei einer Undichtigkeit, z.B. einer Undichtigkeit, wird durch den Druckabfall von der Innenseite des Prüfkörpers zur Außenluft ein Gasfluss durch den Leckkanal generiert. Bei der Überdruckmethode B3 nach DIN EN 1779 wird der Prüfkörper mit einer Schnüffelspitze an der Probenaußenwand abgetastet.

Wenn der Schnüffler eine Leckstelle durchläuft, wird das eingesaugte Helium vom Lecksucher erkannt. Die Strömungswiderstände der Schnüfflersonde und des Vakuumsystems des Lecksuchgerätes ermöglichen die notwendige Druckreduzierung vom atmosphärischen Druck auf den Arbeitsdruck des massenspektrometrischen Gerätes, der unter 10-4 Millibar ist. Die Sniffer-Methode ermöglicht eine große räumliche Auflösung bei der Suche nach Lecks und damit die eindeutige Identifizierung von Fehlstellen des Prüfobjektes.

Bei einer Variante des Prüfverfahrens, dem sogenannten überdruckverfahren B3 der DIN EN 1779, kann auch der Anstieg der Konzentration von helium in einer Schale um das Prüfobjekt mitverfolgt werden. Diese Methode liefert keine räumliche Auflösung, sondern eine quantitativ fundierte Aussagen darüber, ob Lecks vorhanden sind. Der Heliumgehalt im Prüfgas, der Testdruck und der Heliumhintergrund der Atemluft limitieren die Sensitivität der Analysenmethode auf 5*10-06 l/s, wodurch die Detektionsgrenze etwa 10-07 l/s beträgt.

Damit ist es möglich, Lecks mit einer Leckrate von 1 cm³ pro Tag nach dem überdruckverfahren nach DIN EN 1779 zu erkennen. Die Sniffer-Methode wird daher in der Regel als qualitative Methode verwendet. Anders als bei den Überdruckmethoden B3 und B2 der DIN EN 1779 wird bei der Teilvakuummethode der Teilvakuumeffekt genutzt, so dass die Gasdichtigkeit von Prüfkörpern bei normalem Druck mit der selben Sensitivität wie bei der Vakuummethode mit dem Inertgas Helium nachweisbar ist.

5 ] Analog zum herkömmlichen Überdruck-Verfahren B3 der DIN EN 1779 wird der Prüfgegenstand in eine Schale eingehüllt, jedoch im Unterschied zum herkömmlichen Überdruck-Verfahren B3 einem heliumfreien Medium ausgesetzt, so dass die Sensitivität des herkömmlichen Überdruck-Verfahrens B3 um den Faktor 500 000 von 5-10-06 auf 1-10-11 mbar-l/sec anstieg.

Für die ad-hoc Prüfung von Prüfkörpern kann das Ultraschallverfahren sehr wirtschaftlich sein. Ein einfacher Kunststoffdeckel reicht aus, um den Prüfgegenstand zu umschließen. Das Prüfobjekt wird im einfachen Falle mit dem Lecksucher verbunden und abtransportiert. In diesem Prozess, dem Vakuumprozess A3 nach DIN EN 1779, blast der Betreiber das Helium bei potentiellen Lecks und kann Lecks lokalisieren.

Bei einer weiteren Variante des Prozesses, dem Vakuummethode A 1 nach DIN EN 1779, wird der Prüfgegenstand abgesaugt und das Prüfgas in eine den Prüfgegenstand umgebende Klingel oder ein Gehäuse eingebettet. Diese Methode ermöglicht keine räumliche Auflösung, sondern eine schnelle Aussagen über das Vorliegen von Lecks und deren Quantität. Während der Dichtheitsprüfung sollte immer die im praktischen Einsatz des Prüfobjektes vorherrschende Richtung des Drucks nachgebildet werden.

So ist auch ein Vorgehen vorstellbar, bei dem das Prüflingsinnere mit einem Helium enthaltenden Prüfgas und die umgebende Messkammer mit dem Lecksucher in Verbindung gebracht wird. Die meisten Prüfkörper sind in einem geschlossenen Behälter untergebracht, der weder an eine Prüfgasversorgung noch an einen Lecksucher anschließbar ist. Die Proben werden entweder in einer Helium enthaltenden Umgebung versiegelt oder nach der Methode B5 der DIN EN 1779 einem Heliumüberdruck unterzogen.

Die Prüfgase dringen durch mögliche Undichtigkeiten in den Prüfgegenstand ein. Das Prüfobjekt, das dieser Art von Prüfgas ausgesetzt ist, befindet sich nun in einer Unterdruckkammer, die unmittelbar mit dem Messgerät in Verbindung steht. Die Innenkapazität des Prüfobjektes, die Druckabfallzeit, der Differenz- oder Bombierungsdruck, die Wartezeiten zwischen Druckabfall und Test und die Leckagegröße sind ausschlaggebend für den Informationsinhalt der Messung.

Zu lange Standzeiten können dazu führen, dass das helium durch Streuung aus dem Prüfkörper entweicht und das Messresultat bedeutungslos wird. Heliumlecktest wird in einer breiten Palette von Anwendungen verwendet. Alternativ zur Helium-Lecktestung steht der Lecktest mit Schwefelhexafluorid (SF6) zur Verfügung, der gegenüber der Heliumbehandlung deutliche Vorzüge hat. Außerdem ist die Permeationsgeschwindigkeit von (SF6) in einigen Plastiken deutlich niedriger als die von Helium. 2.

Bei diesen Systemen wird oft das Schutzgas Schwefelhexafluorid (SF6) als Prüfgas und ein darauf angepasster CO2-Wellenleiterlaser als Lasersensor eingesetzt. Vietnam, Braunschweig et al. 2000, ISBN 3-528-54884-3 Louis Maurice: Heliumlecktest = Heliumlecktestungshandbuch.