Wie wird die Helium-Schnüffeltechnik bei Dichtheitsprüfungsmethoden eingesetzt?

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Sprühtechnik – lokale Dichtheitsprüfung

Der mit dem Helium-Lecksucher verbundene Prüfling wird langsam mit einem sehr feinen Heliumstrahl aus der Sprühpistole an leckverdächtigen Stellen (Schweißnähte, Flanschverbindungen, Lötverbindungen) besprüht, wobei die Zeitkonstante des Systems gemäß Gleichung 5.8 zu berücksichtigen ist (siehe Abb. 5.14). Die Sprühmenge muss der nachzuweisenden Leckrate sowie an die Größe und Zugänglichkeit des zu prüfenden Objekts angepasst werden. Auch wenn Helium leichter als Luft ist und sich daher an der Decke des Raumes sammelt, wird es durch Luftzug und Turbulenzen, die durch Bewegungen im Raum verursacht werden, so gut verteilt, dass man bei der Lecksuche nicht davon ausgehen kann, dass sich das Helium hauptsächlich (oder nur) an der Decke des Raumes befindet. Trotzdem ist es vor allem bei größeren Bauteilen ratsam, die Lecksuche oben zu beginnen.

(5.8)

Abb. 5.14: Signalreaktionen und Saugvermögen

Um beim Öffnen des Sprühventils einen Heliumstoß, der die gesamte Umgebung „verunreinigen“ würde, zu vermeiden, empfiehlt sich unmittelbar vor oder nach der Sprühpistole eine Drossel zum Einstellen der Heliummenge anzubringen (siehe Abb. 5.15). Die richtige Menge lässt sich am einfachsten ermitteln, indem die Sprühöffnung in einen Behälter mit Wasser getaucht und das Ventil anhand der aufsteigenden Blasen eingestellt wird. Durchflussmesser mit variablen Bereichen sind zwar für die benötigten kleinen Durchflussmengen erhältlich, aber eigentlich zu teuer. Außerdem lässt sich mit einem wassergefüllten Behälter jederzeit leicht feststellen, ob noch Helium ausströmt.

Abb. 5.15 Heliumsprühgerät

Vermeidung des Heliumstoßes beim Öffnen des Pistolenventils.

a) Drosselschlauch oder
b) Einstellbares Drosselventil vor der Sprühpistole.

Mindest-Heliummenge für korrekte Anzeige: Eine Änderung der Drosseleinstellung darf keinen Einfluss auf die Anzeige haben.
Die Mindestmenge ist immer wesentlich kleiner, als ohne Durchflussmesser eingestellt würde (z. B. durch Abhören des Durchflusses oder auf die feuchten Lippen blasen). Die einfachste Kontrolle ohne Durchflussmesser: Blubber-Test mit einem Glas Wasser.

(5.11)

Schnüffeltechnik – lokale Dichtheitsprüfung mit der Überdruckmethode

Hierbei werden die vermuteten Leckstellen am unter Druck stehenden Prüfling (siehe Abb. 5.4, d) mit einer Prüfgassonde, die über einen Schlauch mit dem Lecksucher verbunden ist, sorgfältig aufgespürt. Mit Helium-Lecksuchern kann entweder Helium oder Wasserstoff nachgewiesen werden. Die Empfindlichkeit der Methode und die Genauigkeit der Ortung undichter Stellen hängen von der Art des verwendeten Schnüffelgeräts und der Reaktionszeit des Lecksuchers ab, an den es angeschlossen ist. Darüber hinaus hängt sie von der Geschwindigkeit ab, mit der die Sonde an den Leckstellen vorbeigeführt wird, sowie vom Abstand zwischen der Sondenspitze und der Oberfläche des Prüflings. Die vielen Parameter, die hier eine Rolle spielen, erschweren es, die Leckraten quantitativ zu bestimmen. Mit Schnüffelverfahren lassen sich praktisch unabhängig von der Gasart Leckraten von etwa 10^-7 mbar l/s nachweisen. Die Einschränkung der Empfindlichkeit beim Nachweis von Helium ist in erster Linie auf das Helium in der Atmosphäre zurückzuführen (siehe Tabelle VIII). Für quantitative Messungen müssen der Lecksucher und das Schnüffelgerät gemeinsam kalibriert werden. Dabei müssen auch der Abstand zur Probe und die Schnüffelgeschwindigkeit in die Kalibrierung einbezogen werden.

Abb. 5.4 Verfahren und Terminologie der Dichtheitsprüfung

a: Integrale Dichtheitsprüfung; Vakuum im Prüfling
b: Lokale Dichtheitsprüfung; Vakuum im Prüfling
c: Integrale Dichtheitsprüfung (Anreicherung des Prüfgases im Gehäuse); unter Druck stehendes Prüfgas im Prüfling
d: Lokale Dichtheitsprüfung; unter Druck stehendes Prüfgas im Prüfling

Tabelle VIII Zusammensetzung der Atmosphärenluft

Hinweis: Bei der Zusammensetzung der Atmosphärenluft wird die relative Luftfeuchtigkeit (rF) zusammen mit der Temperatur separat angegeben. Bei der gegebenen relativen Luftfeuchtigkeit beträgt der auf dem Barometer gemessene Luftdruck daher 1024 mbar.

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