TWI730076B - 用以氣體洩漏偵測的裝置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一種裝置用以氣體洩漏偵測，該裝置包含一試驗氣體噴佈裝置(12)用以噴試驗氣體至一測試物、一真空系統(30)用以將該測試物抽真空。其中該真空系統(30)包括一真空泵(26)與一氣體偵測器(28)配置於該測試物的下游用以量測該試驗氣體的含量。以及一評估單元(32)用以評估該氣體偵測器的一測量訊號。其中，一資訊通信鏈(34)於該試驗氣體噴佈裝置(12)與該評估單元(32)之間。試驗氣體噴佈裝置(12)適於捕捉該噴氣程序的至少一時間點並傳遞該時間點給該評估單元(32)。以及該評估單元(32)適於對應傳遞的該時間點指出量測的該試驗氣體的含量。

Description

用以氣體洩漏偵測的裝置及其使用方法

本發明係關於一種裝置與方法用於通過使用測試氣體噴佈裝置進行氣體洩漏偵測。

藉由噴槍，試驗氣體如氦氣可被噴佈到一個被真空系統抽真空的測試物。所述的真空系統包含一真空泵用以對該測試物抽真空以及一氣體偵測器用以偵測真空氣體流中試驗氣體的含量。若測試物有洩漏，且從噴槍排出的試驗氣體流接近該洩漏，試驗氣體在真空氣體流中的含量將會增加。在這過程中，試驗氣體在真空氣體流中含量的增加會被視為是一個噴槍在測試物中正在接近洩漏的指標。因此，藉由噴槍在測試物上移動時監測吸氣流中試驗氣體的含量，可得知洩漏的位置。所述的噴槍可例如是一個壓縮空氣槍，可藉由一軟管連接到一試驗氣體壓力瓶或一橡膠囊(rubber bladder)。在氣瓶的情況中，壓縮空氣槍的壓力以及流通氣流將由氣瓶中的減壓器來調節。

通常，這種用以定位測試(localizing test)來確保真空密閉性(vacuum tightness)的方式，會有一個問題在於無法有效的區隔出真正的洩漏訊號(leakage signal)與干擾訊號(interfering signal)。干擾訊號可由背景訊號(background signal)的噪音所引起，由於背景訊號的漂移(drift)，試驗氣體無法如預期的到達大尺寸物試物上的多處洩漏點，或因真空系統的運行時間與時間常數所產生的延遲，使得洩漏訊號的歸因變的困難。

若真空的連接與洩漏處在空間上若相隔太遠則會有另一個缺點。在此情況下，將會造成試驗氣體的正確劑量變的困難。洩漏偵測通常需要涉及兩個人的參與。需要搬運重的試驗氣體瓶；例如， 需要在建築物的樓層間被搬運。

本揭露之一目的是提供一種改進的方法與改進的裝置用以通過一試驗氣體噴佈裝置來定位一測試物上的洩漏。

根據本發明的裝置是由權利要求1的特徵限定。根據本發明的方法是由權利要求5所示的特徵限定。

噴佈裝置適於捕捉噴氣程序的至少一個時間點，例如，噴佈的開始。資訊通信鏈於噴佈裝置與用以評估試驗氣體偵測器單元的測量訊號的評估之間。通過資訊通信鏈，噴佈裝置捕捉的時間與噴氣程序的至少一時間點可被傳遞至評估單元。評估單元適於將噴佈裝置發送的這些時間點與各自的測量訊號相關聯。這樣就可以實現測量訊號中試驗氣體分壓的增加是否是借助於試驗氣體噴槍的噴佈。有利的是，試驗氣體噴佈結束的時間點也將由噴佈裝置傳輸給評估單元，評估單元與測量訊號相關。噴佈裝置可以是噴槍，藉由一軟管連接含有測試氣體的加壓氣體源。

根據本發明的優選實施例，噴佈裝置產生一系列多個短試驗氣體脈衝，即，試驗氣體將藉由噴佈裝置以脈衝的方式噴佈。在此過程中，至少脈衝序列開始的時間點，以及最好連試驗氣體脈衝序列的各個結束的時間點也被傳送到評估單元。

特別是，也可以電子檢測的方式檢測持續噴佈試驗氣體的時間，並傳送給評估單元。在預定脈衝序列中試驗氣體可用以區分干擾試驗氣體的背景濃度，因為它們是恆定或至少是緩慢變化的，而來自噴佈裝置且經由洩漏進入測試物的試驗氣體可以僅在噴佈時如此。

有利的是，測量訊號或測量訊號的時間發展可由評估單元傳遞給噴佈裝置，並分別傳遞給配置於噴佈裝置附近的輸出裝置，例如一監視器。

通常，本發明基於通過使用噴佈裝置來捕捉噴氣程序的時間點並將其傳遞給評估單元，以評估測量訊號與噴佈的時間點的關聯性。

下面將參照附圖更詳細地解釋本發明的示例性實施例。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者，瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

一噴槍12經由一加壓空氣軟管(pressurized air hose)14與一關閉閥(shut-off valve)16連接於一加壓氦氣源(pressurized helium source)18。或者，所述的關閉閥16可配置於噴槍12中。氦氣作為試驗氣體被噴佈於測試物20上以偵測和定位測試物上的洩漏。

測試物20經由一導氣連接(gas-conducting connection)22與一關閉閥(shut-off valve)24連接至一真空泵26，以對測試物20抽真空。 真空泵26的下游處(downstream)配置有一質譜儀(mass spectrometer)28。質譜儀28用以確定從測試物20吸入的氣流中的氦氣分壓。前述的元件22、24、26、28構成一真空系統30。質譜儀28連接於一評估單元(evaluation unit)32以連續評估和顯示該測量訊號。

於圖式中，一資訊通信鏈(data communication link)34於噴槍12與評估單元32之間，且以中斷線表示。其可以是一無線連接，例如無線電、無線區域網(WLAN)、紅外線或藍芽連接(Bluetooth connection)、或有線連接。

依據本發明，至少開使噴佈的時間點，且最好也有噴佈的持續時間和噴佈結束的時間點從噴槍12被傳遞至評估單元32。在一個由閥16控制的脈衝式噴氣程序(pulsed spraying process)中，各個脈衝噴佈(spraying pulse)或連續脈衝噴佈(spraying pulse series)的開始、持續與結束的時間都會被傳遞至評估單元32。

反向的，測量訊號將會自評估單元32傳遞至一輸出單元(未繪示於圖中)，評估單元32連接於噴槍12或配置於噴槍12附近。從而，使用者可方便地看到測量結果並相應地修改噴佈的動作。一旦使用者注意到氦氣濃度的增加，可將噴槍12以針對性的方式導引至所需的方向，以便偵測產生最大洩漏訊號的噴佈位置。量測訊號可經由所述的資訊通信鏈34如智慧手機(Smartphone)或平板電腦(tablet PC)來傳遞。

前述的真空系統30可為一個連接於測試物20的氦氣真空洩漏偵測器。連接的部位可以是測試物上之多段泵系統(multi-stage pump system)的預真空區域。或者，然而，連接也可以直接引導到泵系統的真空腔室或預真空泵的排氣管道。

為了偵側系統的反應時間-真空時間常數，可在測試時提供一個洩漏銷(pin leak)固定於真空腔室上。連續噴佈氦氣到所述的洩漏銷；同時，訊號的發展將由洩漏偵測器來偵測。將繼續噴佈到洩漏銷直到洩漏偵測器顯示穩定的訊號。從訊號增加的發展來看可以確定系統的真空時間常數。或者，時間常數可以根據在氦氣噴佈終止後量測的衰減曲線來確定。系統典型的時間常數在1至10秒的範圍內，但有部分明顯的更長。

在密封性測試(leak tightness testing)中，噴佈程序是由多個連續的噴佈脈衝(spray pulse)所組成。有了系統測得的真空時間常數，可以設置氦氣噴佈脈衝的持續時間和脈衝之間的時間間隔(temporal interval)。脈衝的持續時間和脈衝之間的時間間隔應該是真空時間常數的一半或更小。在系統時間常數超過10秒的情況下，將選擇1/10或更小的脈衝持續時間。每個噴氣程序的噴佈脈衝數應約為三到五個。脈衝之間的持續時間可以不同。脈衝序列(pulse sequence)的特徵(characteristic)越多，在檢測到洩漏的情況下，洩漏偵測器可以辨識的訊號序列(signal sequence)越好。

利用該確定的氦氣脈衝序列(例如通過US 8,297,109B2所使用的方法)，將噴佈在真空腔室的測試位置以定位洩漏位置。

在噴佈到洩漏位置的過程中，用於噴佈氦氣的脈衝序列將被 轉換成測量洩漏率訊號(measured leak rate signal)的時間發展(temporal development)。從而，在訊號評估中，因漂移(drift)引起的訊號干擾、噪聲或不包括該脈衝序列模式的其他原因或相對於該脈衝序列模式發生太早或太晚的干擾得以與真實的洩漏率訊號區隔。

為了增強脈衝序列，可以在氦氣脈衝之間例如借助於噴槍上的循環啟動鼓風機(cyclically starting blower)將主動地吹走氦氣。

本發明可以從干擾影響中清除測量訊號的評估。結果可直接在測試點上提供給使用者，且使用者不需要與測量裝置(真空洩漏偵測器)直接接觸。經由資訊通信鏈，噴佈行為的建議可以傳送到噴槍而讓使用者注意。洩漏檢測可僅由一個人進行。沒有重型的氦氣瓶需要用手搬移。可以減少氦氣的消耗。可實現密封且易提取的設計。噴槍可作錯誤調整(faulty adjustments)，以避免例如太多或太少的氦氣。為了優化噴氣程序，可以噴佈更多量的氦氣用於定位後再以定量噴佈較少量的氦氣。

雖然已參照本發明之具體實施例描述與示出本發明，但本發明並不受限於這些說明性實施例。本領域技術人員將認識到，可以在不脫離如以下權利要求所限定的本發明的真實範圍的情況下進行變化和修改。 因此，意圖在本發明中包括落入所附權利要求及其等同物的範圍內的所有變化和修改。

12‧‧‧噴佈裝置14‧‧‧加壓空氣軟管16‧‧‧關閉閥18‧‧‧加壓氦氣源20‧‧‧測試物22‧‧‧導氣連接24‧‧‧關閉閥26‧‧‧真空泵30‧‧‧真空系統32‧‧‧評估單元34‧‧‧資訊通信鏈

圖1繪示出了本發明之試驗氣體噴佈裝置的示意圖。

12‧‧‧噴佈裝置

14‧‧‧加壓空氣軟管

16‧‧‧關閉閥

18‧‧‧加壓氦氣源

20‧‧‧測試物

22‧‧‧導氣連接

24‧‧‧關閉閥

26‧‧‧真空泵

30‧‧‧真空系統

32‧‧‧評估單元

34‧‧‧資訊通信鏈

Claims (8)

1. 一種氣體洩漏偵測裝置，該氣體洩漏偵測裝置包含：一試驗氣體噴佈裝置用以噴試驗氣體至一測試物；一真空系統用以將該測試物抽真空，其中該真空系統包括一真空泵與一試驗氣體偵測器，該試驗氣體偵測器配置於該測試物的下游用以量測該試驗氣體的含量；一評估單元用以評估該試驗氣體偵測器的一測量訊號；以及一資訊通信鏈於該試驗氣體噴佈裝置與該評估單元之間；其中該試驗氣體噴佈裝置適於捕捉噴氣程序的至少一時間點並經由該資訊通信鏈傳遞該至少一時間點給該評估單元；以及該評估單元適於對應傳遞的該至少一時間點指出量測的該試驗氣體的含量。
2. 如請求項1所述之氣體洩漏偵測裝置，其中該資訊通信鏈適於傳遞自該評估單元的該測量訊號給該試驗氣體噴佈裝置。
3. 如請求項1所述之氣體洩漏偵測裝置，其中該試驗氣體噴佈裝置有一輸出裝置用以輸出該測量訊號。
4. 如請求項1~3任一者所述之氣體洩漏偵測裝置，其中該試驗氣體噴佈裝置適於脈衝噴佈該試驗氣體，且其中開始及結束一試驗氣體脈衝或一連串的試驗氣體脈衝的時間點分別傳遞給該評估單元。
5. 一種使用一試驗氣體噴佈裝置與連接一測試物的一真空系統以偵測氣體洩漏的方法，該真空系統包含一真空泵與一試驗氣體偵測器，該真空泵用以將該測試物抽真空，該試驗氣體偵測器安排在該測試物的下游，以偵測抽取自該測試物的一氣體流中的該試驗氣體的含量，該方法包含：藉由該試驗氣體噴佈裝置偵測至少一噴佈時間點，該至少一噴佈時間點被傳遞給一評估單元以評估一測量訊號，且該至少一噴佈時間點與用以偵測該試驗氣體的含量的該測量訊號有相關。
6. 如請求項5所述之方法，包含：從該試驗氣體噴佈裝置傳遞開始噴氣及/或結束噴氣的時間點至該評估單元，該開始噴氣及/或結束噴氣的時間點與該試驗氣體偵測器的該測量訊號有相關。
7. 如請求項5或6所述之方法，包含：於測量時傳遞該測量訊號到該試驗氣體噴佈裝置或到該試驗氣體噴佈裝置附近的一輸出單元。
8. 如請求項5所述之方法，包含：該試驗氣體以短脈衝從該試驗氣體噴佈裝置排出，且分別傳遞開始及結束一試驗氣體脈衝或一連串的試驗氣體脈衝的時間點給該評估單元以作為與該測量訊號的關連。

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